通信电子线路 第章 混频器.pptVIP

3．1 引 言 混频器（mixer）是通信系统的重要组成部分，用于在所有的射频和微波系统进行频率变换。 频率变换应该是不失真的，原载频已调波的调制方式和所携带的信息不变。 3．2 混频原理 混频器是一种频率变换器件，理想混频器是把两输入信号在时域中相乘： 3．2 混频原理 3．2．2 混频原理(时域) 混频器为三端口器件。 混频器有两个输入端：分别为射频（RF）与本振（LO, Local Oscillator）信号，一个输出端：中频（IF, Intermediate Frequency）。 中频频率fI可以有两种关系式表达 3．2 混频原理 3．2．2 混频原理(频域) 从频域角度来看，混频是一种频谱的线性搬移，输出IF与输入RF的频谱结构相同。 3．2 混频原理 3．2．2 混频原理 线性时变工作时产生的组合频率分量的频率通式为|±pω1±ω2| ; 消除了p为任意值，q = 0和q 1的众多频率分量; 对于|±pω1±ω2|的组合频率分量中，由于无用频率分量与所需的有用频率分量之间的频率间隔很大，可以降低对滤波器的要求; 不存在（q = 2、3、???）的（ωc±2Ω，ωc±3Ω，???）等的靠近上、下边频的失真边带分量。 3．3 混频失真与干扰 3．3 混频失真与干扰 这个结果，可以看出如下规律： 1）由于特性曲线的非线性，输出电流中产生了输入电压中没有的新频率成份：输入频率的各次谐波，以及输入频率及其谐波所形成的各种组合频率。 2） 所有组合频率都是成对出现的。 3）输出电压的直流成分，偶次谐波以及系数之和（即 p+q）为偶数的各种组合频率成分，其振幅均只与幂级数的偶次项系数（包括常数项）有关，而与奇次项系数无关；类似地，奇次谐波以及系数之和为奇数的各种组合频率成分，其振幅均只与幂级数的奇次项系数有关，而与偶次项系数无关。 3．3 混频失真与干扰3．3．1 失真与干扰的种类 镜像频率（Images） 3．3 混频失真与干扰 3．3．1 失真与干扰的种类 3．3 混频失真与干扰 3．3．1 失真与干扰的种类 3．3 混频失真与干扰 3．3．1 失真与干扰的种类 3．3 混频失真与干扰 3．3．1 失真与干扰的种类 3．3 混频失真与干扰 3．3．1 失真与干扰的种类 射频信号与本振的组合频率 f = pfL ± qfR，n = p + q， 若组合频率接近接收中频附近，就会对接收机产生干扰。 这类干扰是指在本振或是在射频信号基波频率上下对称分布。影响最大的是三阶组合干扰频率，即fL ± 2fR 或2fL ± fR。 产生这种干扰的原因混频器的非线性或由于本振信号的频谱不纯，含有丰富的谐波成份，产生了这种组合频率的干扰。 3．3 混频失真与干扰 3．3．1 失真与干扰的种类 3．3 混频失真与干扰 3．3．2 失真与干扰的抑制 镜像频率的抑制 采用高中频接收机方案 例3.3.3 某下混频接收机接收信号频率为14.090MHz，中频为41MHz，求本振频率 和镜频干扰频率。 高中频方案的缺点： 接收机选择性差、提高对中放电路的要求 3．3 混频失真与干扰 3．3．2 失真与干扰的抑制 消除或减少交调、互调干扰的方法： 1) 采用线性度好的混频器，选择合适静态工作点； 2) 降低射频信号输入幅度，使混频器工作在线性时变工作状态，减少混频的高次谐波分量; 3) 从电路结构上考虑，采用多个非线性器件构成平衡混频电路，抵消一部分无用的组合频率分量； 4) 采用补偿及负反馈技术实现接近理想的相乘运算。 消除或减少互易混频干扰的方法： 1) 采用线性度较好的混频器 2) 提高本振信号频谱纯度 3．4 混频器的主要指标 变频增益或损耗（Conversion Gain or Loss） 变频压缩（Conversion compression） 三阶互调阻断点（IP3, Third Order Intercept Point） 端口隔离度（LO与RF，LO与IF，RF与IF） 3．4 混频器的主要指标 3．4 混频器的主要指标 例3.4.1　如图所示为一混频电路，射频信号源RF的内阻为RS（天线阻抗或LNA输出阻抗）。设混频器的输入阻抗为Ri，在混频器输入端口的电压为ui，求此混频器的变频增益。 3．4 混频器的主要指标 变频压缩是指本振功率不变，中频输出功率随着射频输入功率的增长而线性增加，其转换增益为常数。 3．4 混频器的主要指标 三阶互调阻断点是一个理论上的外推值，是表征混频器线性性能的重要指标 。 3．4 混频器的主要指标 LO与RF、LO