使用DBM設計的頻率變換電路及制作第一部分

以下所舉的試作例子為在最高頻率為50MHz的標準信號產生器(Standard Signal Generator，簡稱為SSG)上，加上頻率變換器，使其頻率可以提高至80MHz的例子。

在乘算電路中使用DBM
頻率變換的心臟部為乘算電路，在此使用雙平衡混波器(Double Balanced Mixer，簡稱為DBM)。DBM電路做為頻率變換的原理可以由實驗證明。
圖5所示的為頻率變換器的方塊圖。

圖5 實際的頻率變換器的方塊圖
(在DBM電路的輸出信號只有(fin+fiF)與(fin-fiF)，將此經過通高頻濾波器，便可以只取出(fin+fiF))

在DBM上有二個輸入端子fin與fosc。fin為SSG的最高可以達50MHz的信號，fosc為將晶體振蕩器的10MHz信號經過3倍頻成為30MHz的信號。
如此，在DBM的輸出會出現二個頻率的和與差。也即是(fin+fosc)與(fin-fosc)[在fin如此，頻率變換器的輸出頻率fout便成為(fin+fosc)也即是SSG的頻率fin可以提高fosc(在此為30MHz)。

所制作的頻率變換器的設計規格
表1所示的為頻率變換器的設計規格。輸入出端子的阻抗定為50Ω，以便以與其它高頻率機器連接。

表1 所制作的頻率變換器的規格
(此電路最重要的是不要有不必要的干擾信號出現；因此，規定不需要電波的強度為-l0dB以下。)

頻率變換后的輸出頻率為fout=fin+fosc=fin+30MHz
因此，假設SSG的頻率fin為2M~50MHz時，fout會成為32M~80MHz。
如果fosc=40MHz，則fout成為42M~90MHz，頻率范圍會太寬，因此，不加以考慮。

(此為為了得到fout=50MHz時的頻譜，由此可以看出fosc=40MHz時，要對于fosc-fin=30MHz衰減較為困難。)

頻率變換后的輸出頻率為fout=fin+fosc=fin+30MHz
因此，假設SSG的頻率fin為2M~50MHz時，fout會成為32M~80MHz。
如果fosc=40MHz，則fout成為42M~90MHz，頻率范圍會太寬，因此，不加以考慮。
圖6所示的為為了得到fout50MHz時的頻譜，圖(a)的fosc=30MHz，因此，(fosc+fin)/(fosc-fin)=50/10=5，可以利用后面所連接的通高頻濾波器對于(fosc-fin)的10MHz衰減。
可是，在圖(b)的fosc=40MHz時，(fosc+fin)/(fosc-fin)=50/30=1.67
因此，對于fosc-fin的30MHz幾乎不能衰減。
總之，對于通高頻濾波器的頻率特性而言，如果要將其不需要的輻射強度降為-10dB以下時，必須滿足以下條件(fosc+fin)/(fosc-fin)>2
在此，選擇fosc為30MHz，使輸入信號變換為輸出信號時的變換損失為-10dB以下。

二極管DBM電路的工作原理原理
DBM電路為可以將二個輸入信號做乘算的電路。DBM電路可以由二極管構成，也可以由晶體管構成。以下說明由簡單的二極管構成DBM電路的情形。
圖7所示的為二極管DBM電路的工作原理原理。由輸入端子1輸入小振幅信號，由輸入端子2輸入大振幅信號。

圖(a)為輸入端子2的信號為正的場合。此一大振幅信號使二極管D1與D2成為ON。D1與D2成為ON時，由輸入端子1所輸入的小振幅信號會如依圖所示的方向流通，流向T2。因此，在輸出端子3會直接出現輸入端子1的小信號。
圖(b)所示的為輸入端子2的信號為負的場合。此時，二極管D3與D4會成為ON，輸入端子1的小信號流通成為相逆，也即是，輸出端子3的信號會成為與輸入端子l的信號相位相逆的信號。
因此，利用輸入端子2的大振幅信號，可以使二極管交互ON，而使二極管成為SW的位置改變，也即是導通方向會改變。
DBM電路為一種乘算電路。因此，當輸入端子2成為正時，相當于乘1倍，而使輸入端子1的信號相位直接輸出，而在輸入端子2成為負時，相當于乘-l倍，而使輸入端子1的信號相位反轉輸出。