射頻通信電路第六章 混頻器

射頻通信電路第六章混頻器第一頁，共三十頁，編輯于2023年，星期二調(diào)幅接收機—混頻器的結(jié)構(gòu)框圖混頻器結(jié)構(gòu)：三個端口——輸入信號、本振信號、

中頻信號非線性器件帶通濾波器本地振蕩器第二頁，共三十頁，編輯于2023年，星期二時域特性——輸出、輸入波形相同、載頻不同

混頻本質(zhì)線性頻譜搬移頻域特性——輸出、輸入頻譜結(jié)構(gòu)、帶寬相同，載頻不同混頻電路的實現(xiàn)1.

乘法器2.

非線性器件雙極晶體管場效應管二極管為減少組合頻率分量工作于線性時變狀態(tài)第三頁，共三十頁，編輯于2023年，星期二混頻器的主要指標增益10dBNF12dBIIP3+5dBm

輸入阻抗50Ω口間隔離10~20dB1.增益變頻增益=輸出中頻輸入射頻第四頁，共三十頁，編輯于2023年，星期二射頻口阻抗中頻口阻抗按增益劃分混頻器有源混頻器——增益大于1無源混頻器——增益小于1電壓增益功率增益兩者關(guān)系？第五頁，共三十頁，編輯于2023年，星期二2.噪聲討論混頻器噪聲的意義接收機前端，對系統(tǒng)噪聲影響大對射頻而言是線性，可用線性網(wǎng)絡噪聲計算公式混頻器的噪聲來源電路器件噪聲兩個輸入噪聲射頻輸入本振輸入混頻器的輸出噪聲——位于中頻段頻譜搬移低噪放F1、G1帶通濾波器F2、G2混頻器F3、G3第六頁，共三十頁，編輯于2023年，星期二混頻器的單邊噪聲和雙邊噪聲——討論射頻噪聲的搬移單邊噪聲①射頻信號位于本振的一邊

②被搬移到中頻的噪聲射頻信號段鏡像頻段雙邊噪聲射頻信號位于本振的兩邊不存在鏡像頻率（如零中頻方案）單邊噪聲是雙邊的兩倍（高3dB）第七頁，共三十頁，編輯于2023年，星期二非線性器件本振中頻濾波器3.失真混頻——頻譜線性搬移——非線性器件——平方項非線性器件——高次方項——產(chǎn)生組合頻率——干擾、失真（1）干擾哨聲特征：接收機音頻出現(xiàn)哨叫混頻輸入：僅有有用射頻付波道中頻主中頻付波道中頻進入檢波（解調(diào)）——形成哨叫主中頻：（二次方項）組合頻率（次方項）第八頁，共三十頁，編輯于2023年，星期二（2）寄生通道干擾非線性器件本振中頻濾波器主中頻：干擾信號與本振的組合頻率寄生通道干擾最主要的寄生通道干擾②

鏡像頻率干擾特征：輸入伴有干擾信號變換能力與主中頻一樣①中頻干擾直通不需要混頻變換能力最強第九頁，共三十頁，編輯于2023年，星期二③靠得最近的干擾（半中頻干擾）

變換能力：由非線性器件的4次方引起0三種比較主要的寄生通道干擾——見圖第十頁，共三十頁，編輯于2023年，星期二（3）互調(diào)失真非線性器件本振中頻濾波器特征：輸入端伴有多個干擾信號但是當組合頻率每個干擾和本振混頻由非線性器件的次方項產(chǎn)生互調(diào)干擾稱三階互調(diào)——滿足或第十一頁，共三十頁，編輯于2023年，星期二4.線性范圍問題:混頻是一種非線性功能，為什么有“線性”指標？混頻射頻本振中頻混頻器的非線性——輸出、輸入頻率不同混頻器的線性——

輸出中頻幅度

輸入射頻幅度

成正比線性指標變頻增益下降1-dB時相應的輸入（或輸出）功率值（1）1-dB壓縮點第十二頁，共三十頁，編輯于2023年，星期二（2）三階互調(diào)截點混頻射頻本振中頻輸入信號有用信號干擾信號（設輸入信號幅度相同）互調(diào)信號產(chǎn)生的中頻主中頻幅度相等，三階截點截點對應的輸入、輸出第十三頁，共三十頁，編輯于2023年，星期二（3）線性動態(tài)范圍定義：1-dB壓縮點與混頻器的噪聲基底之比，用dB表示混頻器位于低噪放后，因此對它線性范圍要求比低噪放高5.口間隔離射頻口本振口中頻口本振泄漏影響LNA天線輻射頻率牽引強信號堵塞射頻口中頻口一般情況射頻>>中頻，被濾除零中頻方案時低噪放的偶次諧波失真會竄入中頻第十四頁，共三十頁，編輯于2023年，星期二零中頻方案中，射頻口中頻口的影響信號強頻率相近射頻輸入為：設LNA特性為：偶次方項產(chǎn)生的差拍

差拍信號從射頻口中頻口——干擾直通泄漏第十五頁，共三十頁，編輯于2023年，星期二6.阻抗匹配混頻器低噪放中頻濾波器本振源對混頻器三個口的阻抗要求①匹配——最佳傳輸②每個口對另外兩個口的信號

力求短路

——減少口間干擾第十六頁，共三十頁，編輯于2023年，星期二6.2有源混頻器電路用雙極型晶體管或場效應管構(gòu)成特征:混頻增益>16.2.1單管跨導型混頻器1.工作原理直流電源和偏置射頻輸入和本振中頻輸出原理電路第十七頁，共三十頁，編輯于2023年，星期二（1）工作狀態(tài)——線性時變①線性時變必須滿足的條件：兩個輸入：一大一小，且②分析線性時變的兩要素（a）時變——時變偏置引出時變跨導時變偏置：在時變工作點展開代入第十八頁，共三十頁，編輯于2023年，星期二時變跨導富氏展開：重復頻率為展開式系數(shù)隨時變偏置而時變時變頻率與時變偏置中的相同時變跨導：第十九頁，共三十頁，編輯于2023年，星期二（b）線性——小信號與時變跨導相乘引出頻譜線性搬移漏極輸出電流條件：小信號相乘定義：變頻跨導時變跨導基波分量的一半輸出中頻電壓濾波，得中頻電流變頻增益第二十頁，共三十頁，編輯于2023年，星期二（2）變頻跨導的求法②根據(jù)跨導的定義

求出器件的關(guān)系曲線③代入混頻器的時變偏置

①已知器件的伏安特性曲線

第二十一頁，共三十頁，編輯于2023年，星期二變頻跨導

④

通過曲線畫出時變跨導的波形

⑥分析變頻跨導與本振幅度的關(guān)系的基波分量最大變頻跨導的最大值

變?yōu)榉讲á輰Ω皇霞墧?shù)分解

求出基波分量幅度

第二十二頁，共三十頁，編輯于2023年，星期二2.設計考慮（1）RF口和LO口的設計

隔直流電容——匹配問題：

RF口和LO口同接在柵極管子輸入端與誰匹配？主要考慮與RF口前低噪放匹配——保證小信號傳輸LO口的耦合電容很小，以使本振源不影響RF口的參數(shù)

第二十三頁，共三十頁，編輯于2023年，星期二晶體管作為混頻器的等效電路？與作為放大器的等效電路的

異同？輸入阻抗同輸出阻抗同等效電流源不同放大器——混頻器——變頻跨導第二十四頁，共三十頁，編輯于2023年，星期二（2）偏置①在相同的本振幅度下，偏置不同，時變跨導也不同②時變偏置隨本振電壓變化時，應保證場效應管工作于飽和區(qū)漏極對本振的交流阻抗為0，本振變化不影響漏極電壓措施——漏極加LO串連回路第二十五頁，共三十頁，編輯于2023年，星期二（3）輸出回路中頻輸出回路功能：①選頻濾波（回路帶寬與輸入射頻信號帶寬相同）②阻抗變換（將中頻負載變換到混頻器輸出漏極所需阻抗）（4）中頻陷波目的：為了減少混入輸入端的中頻干擾和噪聲方法：FET的柵極應對中頻短路——中頻陷波器第二十六頁，共三十頁，編輯于2023年，星期二（5）本振注入方式②從源極注入優(yōu)點——LO口與RF口的隔離加大直流柵偏壓時變偏置缺點——

本振源提供的功率比從柵極注入要大對射頻的負反饋，使混頻增益下降①從柵極注入優(yōu)點——需要的本振功率小缺點——LO口與RF口的隔離差第二十七頁，共三十頁，編輯于2023年，星期二3.雙柵FET混頻器雙柵混頻器交流通路圖電路特點①場效應管兩個柵極②本振信號接在靠近漏極的柵極G2上

③射頻信號接在靠近源極的柵極G1上④本振口和射頻口分別與自己的源阻抗匹配⑤接本振信號的柵極G2應對中頻短路⑥漏極應對本振和射頻短路第二十八頁，共三十頁，編輯于2023年，星期二雙柵FET混頻器工作原理（1）FET2工作特征之一（2）FET1工作特征②FET1管工作在可變電阻區(qū)（條件很小）FET1的跨導：與成線性與成正比時變跨導——重復頻率為①輸入為本振信號①輸入為射頻信號②

作為跟隨器工作，源極輸出