混频器特性分析

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1、微波混频器技术指标与特性分析一、噪声系数和等效噪声温度比噪声系数的基本定义已在第四章低噪声放大器中有过介绍。但是混频器中存在多个频率，是多频率多端口网络。为适应多频多端口网络噪声分析，噪声系数定义改为式（9-1）,其理&慕础仍是式（6・1）的原始定义，但此处的表示方式不仅适用于单频线性网络，也可适用于多频响应的外差电路系统，即（9-1）式中pno——当系统输入端噪声温度在所有频率上都是标准温度TO=290K时，系统传输到输出端的总噪声资用功率；Pns仅rh有用信号输入所产牛的那一部分输出的噪声资用功率。根据混频

2、器具体川途不同，噪声系数有两种。一、噪声系数和等效噪声温度比1、单边帯噪声系数在混频器输出端的中频噪声功率主要包括三部分:（1）信号频率fs端口的信源热噪声是kToAf,它经过混频器变换成中频噪声由中频端口输出。这部分输出噪声功率是式屮Af——中频放大器频带宽度；am——混频器变频损耗；T（）——环境温度，T0=293Ko（2）由于热噪声是均匀白色频谱，因此在镜频£附近Af内的热噪声与木振频率第之差为中频，也将变换成中频噪声输出，如图9・1所示。这部分噪声功率也是kT0Af/amc（3）混频器内部损耗电阻热噪声

3、以及混频器电流的散弹噪声，述有本机振荡器所携带相位噪声都将变换成输出噪声。这部分噪声可用Pnd表示。这三部分噪声功率在混频器输出端相互叠加构成混频器输出端总噪声功率珂。Pno=kT.flam+kT.fla,u+Pnd把Pn。等效为混频器输出电阻在温度为Tm时产生的热噪声功率，即Pn°=kTMf，G称混频器等效噪声温度。kTnQf和理想电阻热噪声功率之比定义为混频器噪声温度比，即tPno=TmW_"o纣_T°按照定义公式（9・1）规定，可得混频器单边带工作吋的噪声系数为在混频器技术手册中常用Fssb表示单边带

4、噪声系数，其中SSB是SingalSideBand的缩写。％是信号边带热噪声（随信号一起进入混频器）传到输出端的噪声功率，它等于kToAf/amo因此可得单边带噪声系数是F-沁"灿kT{}f,nm2、双边带噪声系数在遥感探测、射电天文等领域，接收信号是均匀谱辐射信号，存在于两个边带，这种应川时的噪声系数称为双边带噪声系数。此时上下两个边带都有噪声输入，因此Pns=kT()Af/amo按定义可写出双边带噪声系数P1FDSli==—tz/(9-5)S82k'T的lam2i式中DSB是DoubleSideBand的

5、缩写。将公式(9-4)和(9-5)相比较可知，山于镜像噪声的影响，混频器单边带噪声系数比双边带噪声系数大一倍，即高出3dB。为了减小镜像噪声，有些混频器带有镜频冋收滤波器或镜像抑制滤波器。因此在使用商品混频器吋应注意：(1)给出的噪声系数是单边带噪声还是双边带噪声，在不特别说明时，往往是指单边带噪声系数。(2)镜频回收或镜频抑制混频器不宜用于双边带信号接收，否则将増大3dB噪声。(此类混频器将在第二节镜频抑制混频器中详述)(3)测量混频器噪声系数时，通常采用宽频带热噪声源，此时测得的噪声系数是双边带噪声系数。在

6、商品混频器技术指标中常给出整机噪声系数，这是指包括中频放大器噪声在内的总噪声系数。山于各类用户的中频放犬器噪声系数并不相同，因此通常还注明该指标是在中频放大器噪声系数多大时所测得的。混频器和中频放人器的总噪声系数是F。亿+耳-1)式中凡一中频放大器噪声系数；am——混频器变频损耗;tm——混频器等效噪声温度比。5值主要由混频器性能决定，也和电路端接负载有关。S的范围大约是厘米波段如=1」〜1.2毫米波段tm=1.2-1.5在厘米波段，由于tm«l,所以可粗估整机噪声是二、变频损耗混频器的变频损耗定义是：混频器输

7、入端的微波信号功率与输出端中频功率Z比，以分贝为单位时，表示式是(jo_1A1微波输入信号功率以)=§中频输入信号功率(9-8)=a卩(dB)+%(dB)+a&(dB)混频器的变频损耗由三部分组成：包括电路失配损耗a卩，混频二极管芯的结损耗和非线性电导净变频损耗OCg。1、失配损耗失配损耗Otp取决于混频器微波输入和中频输出两个端口的匹配程度。如果微波输入端口的电压驻波比为Ps，中频输出端口的电压驻波比为"，则电路失配损耗是Qc(dB)=]01g(c+D+[01g(°+D(9-9)4。4A混频器微波输入口驻波

8、比Ps—般为2以F。ctp的典型值约为0.5〜ldB。管芯的结损耗主要rfl电阻R,和电容Cj引起，参见图9・2。在混频过程中，只有加在非线性结电阻Rj上的信号功率才参与频率变换，而Rs和Cj对Rj的分压和旁路作用将使信号功率被消耗一部分。结损耗可表示为(R、匕(dB)=101gl+」+e：C；R、Rj(dB)IRj>混频器工作时，Cj和Rj值都随本振激励功率Pp人小而变化。Pp很小时