缺点： ① 输入信号动态范围小
②乘积系数 (
q 2 ) I 0 与温度T有关 2 KT
2．一个为大信号，一个为小信号
qv1 qv2 输出电流： i I 0 th( ) th( ) 2 KT 2 KT
设
v2 大信号（V2m >100mv
）
v1 为小信号
Q1、Q2、Q3、Q4 q th( v2 ) S 2 ( 2 t ) 工作于开关状态 2 KT Q5、Q6 线性化 输出电流
吉尔伯特模拟乘法器典型产品 MC 1596内部电路 接负载 接偏置和输入信号
接反馈电阻
镜像电流源
本振输入
射频信号输入
混频器三个口的不平衡
平衡的变换
6.2.3 吉尔伯特双平衡混频器 ——模拟乘法器 应用目的： 改善混频器口间隔离不好的缺点
电路特点：
射频级为差分输入输出线性放大器 本振级为双差分对开关 中频输出口为平衡输出
差分放大级 Q2 Q3 输出电压
vIF iRL (i2 i3 ) RL
每只管子电流
ic q i2 (1 th v LO (t )) 2 2kT ic q i3 (1 th v LO (t )) 2 2kT
v1 vRF v2 vLO
双平衡混频器优点： ① 输出不含有射频
RF
和本振 LO 分量——口间隔离好
（1）RF 输入级是差分放大器， 线性范围比单管大 （2）输出采用双平衡， 抵消了RF级的偶次失真项
原因？ ② 线性范围较大，
问题：如何扩大
v1 的动态范围？
扩大
v1 动态范围的方法 ——射极加负反馈电阻
输出电流频谱： p2 1
1 2 ）的电流幅度为： v1与v2 理想相乘项（
II 2

I0
q 2 V1m g mV1m 2kT
小信号幅度 输出正比于 小信号放大级跨导 与大信号幅度无关
Gilbert 乘法器构成双平衡混频器 工作模式 射频小信号
本振大信号 q vRF S 2 (LO t ) g m vRF S 2 (LOt ) 输出电流 i I 0 2 KT 输出电流频谱： pLO RF （p =1，3，5…）
输出电流与输入电压 v1 成线性
VEE
3. v1、v2 均为大信号
上、下两对差分对管均工作于开关状态
qv1 qv2 i I 0 th( ) th( ) 2 KT 2 KT
i I 0 S 2 (1t ) S 2 ( 2t )
输出电流频谱:
(2n 1)1 (2m 1)2
输出电流
q i i2 i3 ic th v LO (t ) 2kT
两只管子输出电流之差——可以抵消一些组合频率分量， 减小失真
差分对输出电流 i i2 i3 ic
的近似
② 信号大时
分段线性
① 信号小时——线性 q q thx x th vLO (t ) vLO (t ) 2kT 2kT 双向开关
1. v1、v2均为小信号 （ V1m 、 V2 m 均小于26mV ） 近似
th qv q v 2 KT 2 KT
，输出电流简化为：
qv1 qv2 q 2 i I 0th( ) th( ) I0 ( ) v1v2 2 KT 2 KT 2 KT 输出频率 (1 2 ) 结论：实现了输入电压v1、v2 理想相乘 幅度成正比
4VT RE1 I0
只要满足
vRE1 v1
(i5 i6 ) 2ie 2 vRE1 RE1 2v1 RE1
差分输出电流与输入信号成正比
乘法器的输出电流 q i (i5 i6 )th( v2 ) 2 KT 2v1 q th( v2 ) RE1 2 KT
结论：
RE1
i I0 q v1 S 2 ( 2 t ) g m v1 S 2 ( 2 t ) 2 KT
qv1 qv1 th( ) 2 KT 2 KT
输出电流
i I0 q v1 S 2 ( 2 t ) g m v1 S 2 ( 2 t ) 2 KT
（p =1，3，5…）
i1 i2 i5th( qv 2 ) 2 KT
i4 i3 i6 th(
i5 i6 I 0 th(
qv 2 ) 2 KT
gv1 ) 2 KT
qv1 qv2 i I 0 th( ) th( ) 2 KT 2 KT
结论： 1 、 2 非理想相乘
v
v
按v1、v2的大小分三种情况来讨论该模拟乘法器输出。
i ic S 2 ( LO t )
两段折线
双向开关 S 2 ( LO t ) 展开式：
S2 (LO t ) 4

cos LOt
4 cos 3LOt 3
输出电压 vo iRL
i iI iII (i1 i3 ) (i2 i4 ) (i1 i2 ) (i4 i3 )