[信息与通信]射频通信电路6_混频器

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1、第六章射频混频器(书中第六章)电子科技大学蔡竟业混频器就是变频器，起着频谱搬移作用,它是电子通信系统中的重要组成部分之一。LNA本振1(LO1)BPF(2)IF1Amp(1)BPF(3)解调BPF(1)本振2(LO2)IF2Amp(2)二次变频超外差式接收机混频器工作原理就是将射频信号与本振信号相乘，然后再利用滤波器选出相应频率的信号。&6.1混频器工作原理射频信号本振信号用滤波器选出差频信号下混（变）频器上混（变）频器用滤波器选出和频信号混频器应仅实现频谱的线性搬移,输出信号与输入RF信号的频谱结构（已调制谱）相

2、同，不同的是载波频率，因此，变频仅对载波进行。理想混频器即乘法器，实现时可采用如吉尔伯特乘法器，也可以利用电子器件的非线性来完成相乘。前者动态（幅度）范围较小，故实际中较多的采用后者。混频器的电路模型Mixer要求vLo为大信号，起开关作用，此时混频器表现为非线性器件;vRF为小信号，混频器表现为线性器件,使输出信号的频谱结构与输入信号相同。实际非线性器件不具有理想的平方特性（乘法功能），因而会产生很多其它不需要的频率分量，当某些频率分量一旦进入后接滤波器的通带，将成为噪声,影响电路性能。解决措施1.选择特性较好的

3、非线性器件及混频信号的大小关系。2.系统设计中选好变频频率关系。&6.2混频器主要性能指标1.频率变换-变频增益输出变频信号的大小与输入RF信号大小之比。电压增益功率增益当混频器输入阻抗为Rin，输出负载为RL时对于二极管无源混频器，通常Gp<1，工程上称为变频损耗，用Lp表示。常见二极管无源混频器常见三极管有源混频器无源混频器的线性范围较有源混频器大，损耗高，对后接电路噪声特性要求较高;有源混频器增益高，对后接部分噪声要求低。2.噪声系数（1）双边（DSB）噪声系数噪声信号频谱0ωLo=ωRF，混频时将信号搬移至

4、零中频,变频后无镜像频率.当不考虑混频器本身噪声时，变频前后信噪比不发生变化。测得噪声系数称为DSBNF（2）单边(SSB)噪声系数ωLoωRF，混频时将信号搬移至非零中频。存在镜像频率,其对应通带内的噪声也会被搬移到信号通带内.若射频和镜像两个通带内噪声相同，则3.线性-动态范围（1）G1dB压缩点（2）三阶截点（3）线性范围(1dB压缩点与本地噪声功率之比)（4）线性无杂散动态范围(三阶截点与本地噪声功率之比)4.失真（1）镜像干扰BFP当输入信号中存在镜像信号fLo-fRF时，其与fLo的差信号也将进入

5、并通过BFP(通带fIF±B/2),构成镜像干扰。射频信号与镜像频率信号的频谱关系B高本振fRFfLOfLO+fIFf镜像干扰fim中频信号fIF=fLO-fRF镜像干扰信号fim=fLO+fIFfRFfLOfLO-fIFBf镜像干扰fim低本振中频信号fIF=fRF-fLO镜像干扰信号fim=fLO-fIF干扰fim与fRF相对于fLO如同镜像，故称为镜像干扰。要消除变频的镜像干扰，根本措施是不让镜像干扰进入混频器。常在混频器之前加上预选频滤波器BFPp将其滤除。BFPBFPpBFPp能否滤除镜像信号，关键看其有

6、载品质因数QL。在高fRF时，则很难做到的高Q。BFPp调谐于fRF，若要求镜像抑制60dB系统解决方案则要求镜像抑制滤波器有载品质因数a.增大中频fIF如取fIF=70MHz,则Q≥3.2×103,下降约一个量级.b.采用抑制镜像干扰之系统方案(2)干扰哨声(3)寄生通道干扰当

7、pfRF±qfLO

8、(p,q为整数)进入fI±B/2时，会影响信号的传送，及在解调时产生差频信号.对音频体现为单音（频）哨叫声，故称为干扰哨声。解决措施是合理适当选取fLO及fIF当混频输入中伴有其他信道的干扰信号fm，若

9、pfm±qfL

10、O

11、进入滤波器通带时也会带来干扰。镜像干扰是该类干扰中最严重的一种（p=q=1），若输入fRF信号较大时，还需考虑

12、pfm±qfRF

13、带来的同类干扰。(4)互调干扰寄生通道干扰和互调干扰中的低阶成分(干扰)，主要从系统方案上考虑并消除掉.当多个干扰信号fm1，fm2同时进入混频器时，若

14、pfm1±qfm2±rfLO

15、进入混频器后滤波器通带时所产生的干扰称为互调干扰。a.增大fIF;b.选特性好的BFP1p。寄生通道干扰和互调干扰中的高阶成分(干扰)，主要从设计上考虑并降低.a.降低fRF的功率要求;b.选择线性范围

16、大的非线性器件(混频器)。5.隔离度理想混频器信号的流向是确定的，但实际混频器存在频谱泄露、反射（阻抗不匹配）、窜透等现象，各端口间信号相互影响，严重时将会影响系统的正常工作。fRF向fLO的窜通可能对之产生频率牵引作用。fLO向fIF的泄露可能导致其后级电路发生阻塞。fLO向fRF的窜通可能是本振大信号影响LNA的正常工作。6.端口阻抗匹配阻抗匹配要求对混