混频器交调产物分析和预测

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1、混频器交调频率分析和预测单位或部门：路明实验室作者：高迎帅摘要：本文对混频器的工作原理进行了简要说明，以无线接收系统为例分析了混频器的交调产物的频率预测方法，并利用设计实例对不同方法的应用进行了说明。由于混频器是无线通信设备的关键器件之一，也是无线设备产生干扰频率和被干扰的主要途径，对其输出交调频率进行分析，有助于正确进行无线通信设备的频率规划，从设计环节避免大量可能的干扰，保证系统发挥应有的性能。关键词：混频器交调产物抑制度干扰概述混频器是射频电路中应用最广泛的器件之一，主要用于对射频频谱进行线性搬移。实现方式分数字和模拟两种，数字混频是利用数字信号处理技术实

2、现频谱搬移，如数字上/下变频器。模拟混频器是利用模拟器件的非线性实现频谱搬移，具有电路简单、工作频带宽等特点，在射频收发电路中极为常见。根据所用器件的不同，模拟混频器可以分为二极管混频器、场效应管混频器和参量混频器等，根据实现混频的方式，可以分为单管混频器、平衡混频器、双平衡混频器、镜像抑制混频器和谐波混频器等。本文论述的交调频率预测方法对各种模拟混频器都适用，但不同种类的混频器对无用交调产物的抑制度有所不同。混频器是三端口器件，分别是输入端口、本振端口和中频端口，为表达方便，用fO代表本振信号，f代表调谐信号，f代表中频信号，则有SIf=±pf±qf，（其中p

3、和q为正整数）（1）IOS上式表示混频器的中频输出包含输入信号和本振信号的各次谐波的线性组合。通常情况下，我们仅需要其中一种频率，差频ff=−f或和频f=f+f，对其他的输IOSIOS出频率分量需要用滤波器进行抑制。在进行射频或微波无线通信系统设计时，需要对混频器的交调产物频率进行详细的分析和预测，细心选择变频方案和中频频率，使落入中频带内的交调频率分量尽量少，而且其阶次尽量高，电平过大的干扰落入带内会使系统的效能大大降低。预测混频器的交调产物有多种方法，但其原理都是利用等式1进行适当的变形，从而使干扰频率点的计算和判断变得容易。下文对几种常用方法进行了说明，分

4、析了不同方法的优点和缺点，并编写了相应的程序对曲线图进行了进一步的处理，使干扰的分析更加简单和直观，大大提高了干扰预测的效率。1交调频率预测混频器是一个非线性器件，其输入输出关系可以用下式表示：23nek=e+ke+ke+⋅⋅⋅⋅⋅⋅+ke+⋅⋅⋅⋅⋅⋅（2）out12inin3innin其中eE=+Asinωt+Bsinωt表示输入信号，包含直流分量和不同频率的两个信号。in012将其代入等式2并展开，可得到输出e包含的频率分量，这些频率可用等式3表示。outω=mω±nω，m,n=0,1,2,3,⋯⋯（3）mn12上式是进行交调预测的理论基础。以下以无线接收

5、系统为例进行交调预测，预测方法对于无线发射系统设计同样适用。在无线接收系统中，我们只希望接收想要的信号，其他的信号相对而言都是干扰信号。理想的系统具有极好的选择性，只允许有用信号通过并得到处理，而干扰信号被良好地抑制，在系统输出端不会产生任何响应。但实际情况并非如此，复杂的电磁环境中存在各种频率信号，这些信号都会被接收天线感应并进入系统前端。为了避免这些信号对有用信号形成干扰，必须认真进行系统的频率规划和中频选择，使落入中频的干扰组合尽量少，并且使能形成低阶组合干扰的干扰频率落在接收系统带外一定距离，能够被预选器抑制。干扰主要分为带内干扰频率和带外干扰频率，这里

6、带内表示干扰频率落在预选器的通带内。我们首先建立接收系统前端的通用模型如图1所示。该模型是超外差变频设计，包含预选器、低噪声放大器、衰减器、混频器和中频滤波器，代表了大多数系统的前端设计。其中f表示带外频率。nffSn预选器低噪声放大器衰减器混频器中频滤波器fSfIfO图1带内组合干扰预测预测带内干扰时采用计算的方法比较方便，计算简单准确，干扰的判断比较直观。但用其计算带外干扰并不方便，说明如下。组合频率干扰是指输入信号的谐波与本振信号的谐波混频产生落入中频通带的干扰信号，满足等式1的f称为带内组合干扰频率。当变频方案满足f−f=f时，将SOSI其代入等式1变形

7、可得:fp±1S=（4）fqp−I2不同的p和q组合如表1所示（80≥>qp≥）：表1p000000001111q123456782345f/f（+）10.51/30.250.21/61/71/8212/30.5SIf/f（-）--------0000SIp111222222333q678345678456f/f（+）0.41/32/733/213/43/50.5424/3SIf/f（-）00010.51/31/40.21/6212/3SIp334444555667q785678678788f/f（+）10.852.55/31.2563273.58SIf/f（-

8、）0.50.433/21