混頻器的工作原理
1. 混頻器的工作原理
2. 混頻器的頻譜
混頻器的參數及指標
1. 變頻損耗
2. 噪聲係數
3. 動態範圍
4. 雙頻三階交調與線性度
5. 工作頻率
6. 隔離度
7. 鏡頻抑制度
8. 端口駐波比
混頻器電路
1. 單端二極管混頻器
2. 單平衡混頻器
3. 雙平衡混頻器
4. 鏡像抑制混頻器
幾種混頻器的主要性能指標的比較
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1混頻器的工作原理
混頻器的功用是把輸入的射頻信號的信息(振幅、相位等)從一個頻率如實地變換到另一個頻率(IF)上，如圖所示
作為混頻器的器件，必須有強的非線性，低的噪聲，低的失真和好的頻率響應特性。可用作混頻器的器件
有肖特基勢二極管和場效應晶體管。肖特基勢壘二極管有低的結電容和低的中聯電阻。場效應管因有極好的頻率響應、低的噪聲和容易在 MMIC 中應用，廣泛地應用於混頻器的設計中。
我們常常採用第一種，因為在強的高頻信號總是小於低頻信號。當鏡頻處於高頻頻段，可以減少對系統的損耗。
2混頻器的參數及指標
變頻損耗：混頻器輸入端的微波信號功率與輸出端中頻功率之比成為混頻器的變頻損耗；
噪聲係數：在混頻器中，噪聲是由二極管或晶體管元件以及造成電阻性損耗(結損耗)的熱源產生的。實際混頻器的噪聲範圍是 1-5dB，二極管混頻器通常可達到的噪聲係數比晶體管混頻器的彽。
動態範圍：混頻器正常工作時的微波輸入功率範圍。
工作頻率：混頻器是多頻率器件，除了應指明信號工作頻帶以外，還應該註明本振頻率可用範圍及中頻頻率。分支電橋式的集成混頻器工作頻帶主要受電橋頻帶限制，相對頻帶約為 10%~30%，加補償措施的平衡電橋混頻器可做到相對頻帶為 30%~40%。雙平衡混頻器是寬頻帶型，工作頻帶可達多個倍頻程。
混頻器隔離度：指各頻率端口之間的隔離度，該指標包括三項：信號與本振之間的隔離度，信號與中頻之間的隔離度，本振與中頻之間的隔離度。隔離度定義為本振或信號洩漏到其他端口的功率與原有功率之比，單位為 dB。
鏡頻抑制度：單邊帶混頻器鏡頻噪聲將使噪聲係數變壞 3dB。在混頻器之前如果有低噪聲放大器，就更必須採取措施改善對鏡頻的抑制度。現在優良的低噪聲放大器在 C 波段（3.95-5.85GHZ， 5cm）已能做到 Nf = 0.5dB，若採用無鏡頻抑制功能的常規混頻器，整機噪聲將惡化到 3.5dB。此外，如果在鏡頻處有干擾，甚至可能破壞整機正常工作。
端口駐波比：在處理混頻器端口匹配問題時，常常受許多因素影響。在寬頻帶混頻器中很難達到高指標，不僅要求電路和混頻管高度平衡，還要有很好的端口隔離。比如中頻端口失配，其反射波再混成信號，可能使信號口駐波比變壞，而且本振功率漂動就會同時使三個端口駐波變化。
3混頻器電路
單端二極管混頻器：僅用一個二極管產生所需IF信號的混頻器。
單管混頻器的結構簡單，成本小，但其隔離度取決於濾波器和耦合器相互的性能，需要用專用的濾波器以防止本振從RF端口洩漏出去；應用定向濾波器引入本振，導致噪聲係數和變頻損耗這兩個指標的惡化；如果 AM 噪聲與本振信號組合的帶寬超過 RF 帶寬，混頻器的噪聲係數也再次惡化。
單平衡混頻器：由兩個單端混頻器與一個 3dB 混合耦合器便可組成一個單平衡混頻器。
對於90度耦合器，RF和LO端口的反射係數小，VSWR為最小，但RF和LO端口之間有交叉耦合，隔離度很差；對於180度耦合器，RF和LO端口有較高的反射係數，即VSWR比較大，但RF和LO之間無交叉耦合，故其隔度很好；
從90度諧波成分可以看出，單平衡混頻器比單端混頻器諧波成分減少，諧波干擾也降低，直流分量經及本振噪聲由於雙二極管的電路結構相互抵消，減小了變頻損耗；90度平衡混頻器又稱為分支電橋混頻器，180度平衡混頻器又稱為環形電橋混頻器。在10GHz 以下時，一般會採用分支電橋混頻器，在10GHz以上時，由於其電路尺寸的限制，一般會採用環形電橋混頻器。
雙平衡混頻器：有兩個平衡——不平衡變壓器和4個二極管構成。平衡-不平衡變壓器是使用微波傳輸線構成的使平衡傳輸線與不平衡傳輸線相匹配的電路。中頻輸出是在LO變頻器中心抽頭的差電流。
目前雙平衡混頻器使用最為廣泛，採用微帶巴倫結構，可以拓寬帶寬，它雖然比單平衡混頻器較為複雜，但其混頻諧波成分比其少很多，而且動態範圍比單平衡大。如果電路具有完美的對稱性，電路阻抗匹配的很好， RF-LO-IF之間的隔離度很高。
鏡像抑制混頻器：由兩個雙平衡混頻器、兩個正交 90 度耦合器和一個作為 LO 輸入功分器使用的同相耦合器組成。
信源信號由兩個混頻器混出的中頻在中頻在端口B處同相疊加輸出；外來鏡頻干擾或噪聲由兩個混頻器混出的中頻在端口B處反相相互抵消；兩個混頻器產生的內鏡頻即(3)在端口Ａ處反相相消，因而減少了鏡頻在信源處的損耗。
信號頻率相對於本振的位置是固定的。對於圖電路結構，LO必須大於RF，或者 f LO = f RF + f IF 才能有中頻輸出。鏡像抑制混頻器的各項指標相比其他混頻器來說比較好，但其電路最為複雜，花費成本也很高，以高昂的價格換來了所有性能的一致良好。
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