[信息与通信]射频通信电路6_混频器.ppt

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。 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。 射频信号 用滤波器选出差频信号 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。 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。 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。 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）单边(SSB)噪声系数 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) 当输入信号中存在镜像信号fLo- fRF时，其与fLo的差信号也将进入并通过BFP(通带fIF±B/2), 构成镜像干扰。 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。 (2) 干扰哨声 (4)互调干扰 5. 隔离度 6.3 混频器电路及设计 一、无源混频器 二极管变频跨导 二极管双平衡（环形）混频器 VLOVRF，VLO控制二极管开断(开关特性) （2）VLO负半周时 D1、D2截止，D3、D4导通，等效电路如下 回路方程 若 (3) 环形混频器靠四只工作在线性时变状态的二极管完成混频，当器件（包括线圈）对称性良好时，不但能抑制载漏与交调，且端口间还有良好的隔离度。是目前最为常用的无源混频器! 二、有源混频器 单管跨导型混频器 实质上就是（大信号）非线性放大器，与无源混频器相比，只不过具有一定的增益。 单平衡有源混频器 大信号作差分放大器开关信号输入（VLO），小信号（VRF）调控差分射极衡流源。 吉尔伯特（乘法）双平衡混频器 利用可控跨导双差分对已实现信号相乘。 输出电流 V2为大信号（VLO），V1为小信号（VRF） * 蔡竟业 jycai@uestc.edu.cn 第六章 射频混频器(书中第六章) 电子科技大学 蔡竟业 LNA 本振1 (LO1) BPF (2) IF1 Amp (1) BPF (3) 解调 BPF (1) 本振2 (LO2) IF2 Amp (2) 二次变频超外差式接收机 6.1 混频器工作原理 本振信号 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）相同，不同的是载波频率，因此，变频仅对载波进行。 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。 解决措施 1.选择特性较好的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。 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Gp1，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 2.噪声系数 （1）双边（DSB）噪声系数 噪声 信号频谱 0 ωLo=ωRF，混频时将信号搬移至零中频, 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DSB NF ωLo/ωRF，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 4.失真 （1）镜像干扰 BFP 射频信号与镜像频率信号的频谱关系 B 高本振 fRF fLO fLO+fIF f 镜像干扰fim 中频信号 fIF =fLO-fRF 镜像干扰信号 fim=fLO+fIF fRF fLO fLO-fIF B f 镜像干扰fim 低本振 中频信号 fIF =fRF-fLO 镜像干扰信号 fim=fLO-fIF BFP BFPp BFPp能否滤除镜像信号，关键看其有载品质因数QL。在高fRF时，则很难做到的高Q。