第六章 混频器 61.ppt

* 第六章 混频器 6.1 混频器概述 发射机—上混频器——将已调制中频信号搬移到射频 接收机—下混频器——将接收到的射频信号搬移到中频 本振信号： 射频信号： 相乘得： 基本方法： 乘法器＋滤波器 非线性器件＋滤波器 中频滤波器 调幅接收机—混频器的结构框图 混频器结构：三个端口——输入信号、本振信号、 中频信号 非线性器件 带通滤波器 本地振荡器 时域特性——输出、输入波形相同、载频不同 混频本质 线性频谱搬移 频域特性——输出、输入频谱结构、带宽相 同，载频不同 混频电路的实现 1. 乘法器 2. 非线性器件 双极晶体管 场效应管 二极管 为减少组合频率分量 工作于线性时变状态 混频器的主要指标 增益 10 dB NF 12 dB IIP3 +5 dBm 输入阻抗 50Ω 口间隔离 10 ~ 20 dB 1. 增益 变频增益 = 输出中频 输入射频 射频口阻抗 中频口阻抗 按增益划分混频器 有源混频器——增益大于1 无源混频器——增益小于1 电压增益 功率增益 两者关系？ 2. 噪声 讨论混频器噪声的意义 接收机前端，对系统噪声影响大 对射频而言是线性，可用线性网 络噪声计算公式 混频器的噪声来源 电路器件噪声 两个输入噪声 射频输入 本振输入 混频器的输出噪声——位于中频段 频谱搬移 低噪放 F1、G1 带通滤波器 F2、G2 混频器 F3、G3 混频器的单边噪声和双边噪声 ——讨论射频噪声的搬移 单边噪声 ① 射频信号位于本振的一边 ② 被搬移到中频的噪声 射频信号段 镜像频段 双边噪声 射频信号位于本振的两边 不存在镜像频率（如零中频方案） 单边噪声是 双边的两倍 （高3dB） 非线性 器件 本振 中频 滤波器 3. 失真 混频——频谱线性搬移——非线性器件——平方项 非线性器件——高次方项——产生组合频率——干扰、失真 （1）干扰哨声 特征：接收机音频出现哨叫 混频输入：仅有有用射频 付波道中频 主中频 付波道中频 进入检波（解调）——形成哨叫 主中频： （二次方项） 组合频率 （ 次方项 ） （2）寄生通道干扰 非线性 器件 本振 中频 滤波器 主中频： 干扰信号与本振的组合频率 寄生通道干扰 最主要的寄生通道干扰 ② 镜像频率干扰 特征：输入伴有干扰信号 变换能力与主中频一样 ① 中频干扰 直通 不需要混频 变换能力最强 ③靠得最近的干扰（半中频干扰） 变换能力： 由非线性器件的4次方引起 0 三种比较主要的寄生通道干扰——见图 （3）互调失真 非线性 器件 本振 中频 滤波器 特征：输入端伴有多个干扰信号 但是当组合频率 每个干扰和本振混频 由非线性器件的 次方项 产生 互调干扰 称 三阶互调 —— 满足 或 4. 线性范围 问题:混频是一种非线性功能，为什么有“线性”指标？ 混频 射频 本振 中频 混频器的非线性—— 输出、输入频率不同 混频器的线性—— 输出中频幅度 输入射频幅度 成正比 线性指标 变频增益下降1-dB时相应的输入（或输出）功率值 （1） 1-dB 压缩点 （2）三阶互调截点 混频 射频 本振 中频 输入信号 有用信号 干扰信号 （设输入信号幅度相同） 互调信号产生 的中频 主中频 幅度相等，三阶截点 截点对应的输入、输出 （3）线性动态范围 定义： 1-dB 压缩点与混频器的噪声基底之比，用dB表示 混频器位于低噪放后，因此对它线性范围要求比低噪放高 5. 口间隔离 射频口 本振口 中频口 本振泄漏 影响LNA 天线辐射 频率牵引 强信号 堵塞 射频口 中频口 一般情况 射频中频，被滤除 零中频方案时 低噪放的偶次谐波失真会窜入中频 零中频方案中，射频口 中频口的影响 信号强 频率相近 射频输入为： 设LNA特性为： 偶次方项产生的差拍 差拍信号从射