寬帶鏡頻抑制混頻器設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)

寬帶鏡頻抑制混頻器設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)摘要：雷達(dá)和通信接收系統(tǒng)中，采用鏡頻抑制混頻器能夠有效抑制鏡像頻率，提高系統(tǒng)的抗干擾能力。在介紹鏡像干擾原理的基礎(chǔ)上，給出了一種鏡頻抑制混頻器的框圖，該結(jié)構(gòu)既能在接收機(jī)中作為鏡頻抑制混頻器，還能在發(fā)射機(jī)中作為單邊帶調(diào)制器。設(shè)計(jì)制作了一個(gè)S頻段鏡頻抑制混頻器，測(cè)試結(jié)果顯示在s頻段內(nèi)鏡頻抑制度大于20dB，單邊帶抑制度大于20dB，很好地抑制了鏡像頻率以及邊帶。1、引言近年來，隨著微波器件與技術(shù)的快速發(fā)展，在雷達(dá)和通信等領(lǐng)域，接收系統(tǒng)普遍采用了低噪聲放大器作為前級(jí)，大大降低了系統(tǒng)的噪聲系數(shù)，提高了靈敏度?；祛l器對(duì)接收系統(tǒng)的影響和作用似乎越來越小，然而，事實(shí)并非如此。對(duì)于單邊帶系統(tǒng)，特別是中頻較低的單邊帶系統(tǒng)來講，鏡像噪聲會(huì)對(duì)噪聲帶來很大影響。所謂鏡像信號(hào)邊帶是有用信號(hào)邊帶相對(duì)于本振信號(hào)對(duì)稱的另一個(gè)邊帶，它與本振混頻后產(chǎn)生的中頻信號(hào)與信號(hào)邊帶產(chǎn)生的中頻信號(hào)相同。對(duì)于單邊帶系統(tǒng)，當(dāng)?shù)驮肼暦糯笃黝l帶較寬，且中頻不高時(shí)，鏡像噪聲會(huì)通過混頻器進(jìn)人系統(tǒng)，造成系統(tǒng)噪聲系數(shù)惡化。因此，在低噪聲放大器頻帶較寬。且中頻不高的單邊帶系統(tǒng)中，必須使用鏡像抑制混頻器。目前，雷達(dá)通信一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，一個(gè)既能夠作為發(fā)射機(jī)中的單邊帶調(diào)制器也能夠作為接收機(jī)中的鏡頻抑制混頻器的多功能部件，不但能夠節(jié)約系統(tǒng)成本，還能夠減小系統(tǒng)體積，便于集成一體化設(shè)計(jì)。因此，設(shè)計(jì)一種這樣的多功能部件具有重要的軍事應(yīng)用價(jià)值。2、鏡像干擾原理如圖1所示，鏡像頻率(ImageFrequency)經(jīng)過下變頻生成ImageIF，疊加在有用DesiredIF上，且頻率與DesiredIF相同，無法通過中頻濾波器濾除，從而降低了接收機(jī)性能。圖1鏡像干擾原理鏡頻抑制度表示對(duì)鏡像噪聲的抑制程度，鏡頻抑制度β定義為

(1)

式中，G為信號(hào)邊帶增益，G’為鏡像邊帶增益。則接收機(jī)噪聲系數(shù)與鏡頻抑制度的關(guān)系為

(2)

式中，M(dB)為微波接收機(jī)噪聲系數(shù)的惡化量。3、鏡頻抑制混頻器原理鏡像信號(hào)抑制電路的結(jié)構(gòu)如圖2所示，射頻信號(hào)從RF端口進(jìn)入，信號(hào)經(jīng)鏡頻抑制混頻器后直接變?yōu)樯舷聝蓚€(gè)邊帶的中頻信號(hào)，選取所需要的邊帶就能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)鏡像信號(hào)的抑制。具體的鏡像抑制原理如圖2所示。圖2鏡頻抑制混頻器原理框圖假設(shè)輸入的射頻信號(hào)為A(t)=COSωt，則經(jīng)過射頻90°電橋之后的兩路信號(hào)分別為這兩路信號(hào)同時(shí)與集成有2個(gè)混頻器的雙平衡混頻器混頻。假設(shè)本振信號(hào)為B(t)=COSωLot，則