混频器概述汇编

1、 射频通信电路信息工程学院第六章第六章 混频器混频器 射频通信电路信息工程学院信息工程学院音 频 放 大高 频 振 荡倍 频高 频 放 大调 制缓 冲传 输 线话 筒声 音（ 直 流 电 源 未 画 ） 低噪放 fs fs 本地振荡 fo 混频 fofs=fi fi 低频放大 检波 中频放大 F F 高频电路高频电路概述概述 射频通信电路信息工程学院信息工程学院低噪声放大器（低噪声放大器（LNA）特点）特点1.1.位于接收机的位于接收机的最前端最前端噪声噪声越小越好越小越好要求有要求有适当适当的的稳定稳定的增益的增益2.2.接收的信号很接收的信号很微弱且变化微弱且变化 小信号线性放大器小信号线

2、性放大器线性动态范围大线性动态范围大增益自动控制增益自动控制3.3.通过传输线通过传输线直接和天线直接和天线或或天线滤波器天线滤波器相连相连 匹配匹配4.4.应具有应具有选频功能选频功能，抑制带外和镜象频率干扰，抑制带外和镜象频率干扰功率最大功率最大传输传输噪声系噪声系数最小数最小next 射频通信电路信息工程学院信息工程学院231112eeeePPPTTTTGG G32111211PPPFFFFGG G多级线性网络级联总噪声系数多级线性网络级联总噪声系数2. 2. 增大第一级的增益增大第一级的增益可以减少后级对系统噪声系数的影响可以减少后级对系统噪声系数的影响1. 1. 系统前级、特别是第一

3、级的噪声系数系统前级、特别是第一级的噪声系数对系统影响最大对系统影响最大结论：结论：多级线性网络级联的噪声系数多级线性网络级联的噪声系数 射频通信电路信息工程学院信息工程学院6.1 6.1 混频器概述混频器概述 发射机发射机上上混频器混频器将已调制中频信号搬移到射频将已调制中频信号搬移到射频接收机接收机下下混频器混频器将接收到的射频信号搬移到中频将接收到的射频信号搬移到中频本振信号本振信号： tVtvLOLOLOcos)(射频信号射频信号： tVvRFRFRFcos相乘得相乘得： ttVVvvLORFLORFRFLORFLOcoscos21基本方法基本方法：乘法器乘法器滤波器滤波器非线性器件非

4、线性器件滤波器滤波器中频滤波器中频滤波器 射频通信电路信息工程学院信息工程学院调幅调幅接收机接收机混频器的结构框图混频器的结构框图 混频器结构：三个端口混频器结构：三个端口输入输入信号、信号、本振本振信号、信号、 中频中频信号信号非线性器件带通滤波器本地振荡器LvSvIv 射频通信电路信息工程学院信息工程学院时域时域特性特性输出、输入输出、输入波形波形相同、载频不同相同、载频不同 混频本质混频本质线性频谱搬移线性频谱搬移频域频域特性特性输出、输入输出、输入频谱结构、频谱结构、带宽带宽相相 同，载频不同同，载频不同混频电路的实现混频电路的实现1. 乘法器乘法器2. 非线性器件非线性器件双极晶体管

5、双极晶体管场效应管场效应管二极管二极管为减少组合频率分量为减少组合频率分量工作于工作于线性时变状态线性时变状态 射频通信电路信息工程学院信息工程学院混频器的混频器的主要指标主要指标 增益增益 10 dB NF 12 dB IIP3 +5 dBm 输入阻抗输入阻抗 50口间隔离口间隔离 10 20 dB 1. 增益增益变频变频增益增益=输出输出中频中频输入输入射频射频 射频通信电路信息工程学院信息工程学院射频口射频口阻抗阻抗中频口中频口阻抗阻抗按按增益增益划分混频器划分混频器有源有源混频器混频器功率增益大于功率增益大于1无源无源混频器混频器功率增益小于功率增益小于1电压增益电压增益功率增益功率增

6、益RFIFVVVA RFIFPPPG 两者关系？两者关系？LSVSRFLIFRFIFPRRARVRVPPG222/ 射频通信电路信息工程学院信息工程学院2. 噪声噪声讨论混频器噪声的意义讨论混频器噪声的意义接收机前端，对系统噪声影响大接收机前端，对系统噪声影响大对射频而言是线性，可用线性网对射频而言是线性，可用线性网络噪声计算公式络噪声计算公式混频器的噪声来源混频器的噪声来源电路器件噪声电路器件噪声两个输入噪声两个输入噪声射频输入射频输入本振输入本振输入混频器的输出噪声混频器的输出噪声位于中频段位于中频段频谱搬移频谱搬移低噪放低噪放 F1、G1带通滤波器带通滤波器 F2、G2混频器混频器F3、

7、G332111211FFFFGG G 射频通信电路信息工程学院信息工程学院混频器的混频器的单边噪声单边噪声和和双边噪声双边噪声 讨论射频噪声的搬移讨论射频噪声的搬移单边单边噪声噪声 射频信号位于本振的一边射频信号位于本振的一边 被搬移到被搬移到中频中频的噪声的噪声射频射频信号段信号段镜像镜像频段频段双边双边噪声噪声射频信号位于本振的两边射频信号位于本振的两边不存在镜像频率（如零中频方案）不存在镜像频率（如零中频方案）单边单边噪声是噪声是双边双边的两倍的两倍（高（高3dB） 射频通信电路信息工程学院信息工程学院非线性非线性 器件器件本振本振 中频中频滤波器滤波器RFfIFfIFf3. 失真失真混

8、频混频频谱线性搬移频谱线性搬移非线性器件非线性器件平方项平方项非线性器件非线性器件高次方项高次方项产生组合频率产生组合频率干扰、失真干扰、失真（1）干扰哨声）干扰哨声特征：接收机音频出现哨叫特征：接收机音频出现哨叫混频输入：混频输入：仅有仅有有用射频有用射频RFfIFfF付波道付波道中频中频 主中频主中频付波道中频付波道中频进入检波（解调）进入检波（解调）形成形成哨叫哨叫主主中频：中频：LORFIFfff（二次方项二次方项）组合组合频率频率RFLOpfqfnpq（ 次方项次方项 ） 射频通信电路信息工程学院信息工程学院（2）寄生通道干扰）寄生通道干扰非线性非线性 器件器件本振本振 中频中频滤波

9、器滤波器RFfIFfIFf主主中频：中频：LORFIFfff干扰信号与本振的组合频率干扰信号与本振的组合频率LOmqfpfIFf寄生通道干扰寄生通道干扰最最主要主要的寄生通道干扰的寄生通道干扰1, 0pq 镜像镜像频率干扰频率干扰IFLOmfffRFfLOfmf特征：输入伴有特征：输入伴有干扰信号干扰信号mf1, 1pq变换能力与主中频一样变换能力与主中频一样2npq 中频干扰中频干扰IFmff直通直通不需要混频不需要混频变换能力最强变换能力最强 射频通信电路信息工程学院信息工程学院靠得靠得最近最近的干扰（半中频干扰）的干扰（半中频干扰） RFfLOf2RFLOmfffLOmqfpf2,2qp

10、22222LORFLOmLOIFffffff4npq变换能力：变换能力： 由非线性器件的由非线性器件的4次方引起次方引起 mf0IFf三种比较主要的三种比较主要的寄生通道干扰寄生通道干扰见图见图0,1qp中频干扰11qp，镜像频率干扰22qp，半中频干扰 射频通信电路信息工程学院信息工程学院3.3.互调失真互调失真非线性非线性 器件器件本振本振 中频中频滤波器滤波器RFfIFfIFf特征：输入端伴有多个干扰信号特征：输入端伴有多个干扰信号1mf2mf但是当但是当组合频率组合频率11()mmRFrfsff每个干扰和本振混频每个干扰和本振混频1LOmIFqfpff2LOmIFqfpff由非线性器件

11、的由非线性器件的 次方项次方项 产生产生1nrsIFLOmmffsfrf)(11互调干扰互调干扰称称 三阶互调三阶互调 3 sr4n 满足满足RFmmfff212或或RFmmfff122 射频通信电路信息工程学院信息工程学院4. 线性范围线性范围问题问题:混频是一种非线性功能，为什么有混频是一种非线性功能，为什么有“线性线性”指标？指标？混频混频射频射频本振本振中频中频混频器的混频器的非线性非线性 输出、输入输出、输入频率不同频率不同混频器的混频器的线性线性 输出输出中频中频幅度幅度 输入输入射频射频幅度幅度 成正比成正比线性指标线性指标变频增益下降变频增益下降1dB1dB时相应的输入（或输出

12、）功率值时相应的输入（或输出）功率值 （1 1） 1dB 1dB 压缩点压缩点 射频通信电路信息工程学院信息工程学院（2 2）三阶互调截点）三阶互调截点混频混频射频射频本振本振中频中频1RFf2RFfRFf输入信号输入信号有用有用信号信号RFf1RFf2RFf干扰干扰信号信号（设输入信号幅度相同）（设输入信号幅度相同）互调互调信号产生信号产生 的中频的中频 12(2)RFRFLOIFffff主主中频中频LORFIFfff幅度相等，三阶截点幅度相等，三阶截点截点对应的输入、输出截点对应的输入、输出 射频通信电路信息工程学院信息工程学院（3）线性动态范围）线性动态范围定义：定义：1dB 1dB 压

13、缩点与混频器的噪声基底之比，用压缩点与混频器的噪声基底之比，用dBdB表示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. 口间隔离口间隔离射频口射频口本振口本振口中频口中频口本振泄漏本振泄漏影响影响LNA天线辐射天线辐射频率频率牵引牵引强信号强信号堵塞堵塞射频口射频口 中频口中频口一般情况一般情况射频射频中频，被滤除中频，被滤除零中频方案时零中频方案时低噪放的偶次谐波失真会窜入中频低噪放的偶次谐波失真会窜入中频 射频通信电路信息工程学院信息工程学院零中频零中频方案中，射频口方案中，射频口 中频口的影响中频口的影响信号强信号强频率相近频率相近tVtv111cos)(tVtv222cos)(射频输入为：射频输入为：)()()()(21tvtvtvtvRF设设LNA特性为：特性为：)()()(221tvatvati