相位平衡式镜频抑制混频器的ADS仿真与设计

应用ADS软件设计镜像抑制混频器

应用ADS 软件设计镜像抑制混频器丁武伟航空工业总公司第零一四中心，471009 摘要本文论述了应用ADS 软件设计二极管电阻性混频器的过程，应用谐波平衡法对混频器的非线性特性进行了分析，给出了C 波段镜像抑制混频器的设计例子。关键词：二极管电阻性混频器设计 ADS 软件谐波平衡法非线性分析镜像抑制混频器概述近年来，随着微波器件与技术的快速发展，在雷达和通信等领域，接收系统普遍采用了低噪声放大器作为前级，大大降低了系统的噪声系数，提高了灵敏度。混频器对接收系统的影响和作用似乎越来越小，事实并非如此。对于单边带系统，特别是中频较低的单边带系统来讲，镜像噪声会对噪声带来很大影响。所谓镜像信号边带是有用信号边带相对于本振信号对称的另一个边带，它与本振混频后产生的中频信号与信号边带产生的中频信号相同。对于单边带系统，当低噪声放大器频带较宽，且中频不高时，镜像噪声会通过混频器进入系统，造成系统噪声系数恶化。因此，在低噪声放大器频带较宽，且中频不高的单边带系统中，必须使用镜像抑制混频器。镜频抑制度表示对镜像噪声的抑制程度，镜频抑制度β定义为： 'G G =β 其中 G 信号边带增益 G ’ 镜像边带增益则微波接收机噪声系数与镜频抑制度的关系为： )1 1log(10)(β +=dB M 其中 M(dB) 微波接收机噪声系数的恶化量表1为镜频抑制度与噪声系数恶化量的数据

镜像抑制混频器设计 1镜像抑制混频器的主要技术指标信号频率 3.6GHz 本振频率 3.8GHz 中频频率 200MHz 噪声系数 15dB 镜像抑制度 15dB 2镜像抑制混频器的组成镜像抑制混频器电原理图如图1。 3dB正交耦合器射频端口ＶS 同相功率分配器平衡混频器　１平衡混频器　２本振ＶL ＶL1 ＶL23 412ＶS1 ＶS2 Ｚ0＝503dB中正交耦合56 78 频输出电路下边带中频输出上边带中频输出图1 由图1可知镜像抑制混频器由两个平衡混频器、一个射频正交耦合器、一个中频正交耦合器和一个同相功率分配器组成。 3平衡混频器设计我们采用移相90°的平衡混频器，它由这几部分组成：3 dB 支节耦合器混频二极管阻抗匹配网络射频短路线和中频滤波器。用ADS 软件的S 参数仿真功能很容易设计出幅度和相位满足要求的3 dB 支节耦合器。电路仿真原理图如图2，仿真结果如图3。

混频器特性分析

微波混频器技术指标与特性分析一、噪声系数和等效噪声温度比噪声系数的基本定义已在第四章低噪声放大器中有过介绍。但是混频器中存在多个频率，是多频率多端口网络。为适应多频多端口网络噪声分析，噪声系数定义改为式（9-1），其理论基础仍是式（6-1）的原始定义，但此处的表示方式不仅适用于单频线性网络，也可适用于多频响应的外差电路系统，即（9-1）式中 Pno ——-当系统输入端噪声温度在所有频率上都是标准温度T0 = 290K 时，系统传输到输出端的总噪声资用功率； Pns ——仅由有用信号输入所产生的那一部分输出的噪声资用功率。根据混频器具体用途不同，噪声系数有两种。一、噪声系数和等效噪声温度比 1、单边带噪声系数在混频器输出端的中频噪声功率主要包括三部分：（1）信号频率f s 端口的信源热噪声是kT 0f ，它经过混频器变换成中频噪声由中频端口输出。这部分输出噪声功率是 m f kT α?0 式中 f ——中频放大器频带宽度；m ——混频器变频损耗；T 0——环境温度，T 0 = 293K 。（2）由于热噪声是均匀白色频谱，因此在镜频f i 附近f 内的热噪声与本振频率f p 之差为中频，也将变换成中频噪声输出，如图9-1所示。这部分噪声功率也是kT 0f ／m 。（3）混频器内部损耗电阻热噪声以及混频器电流的散弹噪声，还有本机振荡器所携带相位噪声都将变换成输出噪声。这部分噪声可用P nd 表示。这三部分噪声功率在混频器输出端相互叠加构成混频器输出端总噪声功率P no nd m m no P f kT f kT P +?+?=αα//00 把P no 等效为混频器输出电阻在温度为T m 时产生的热噪声功率，即P no = kT m f ，T m 称混频器等效噪声温度。kT m f 和理想电阻热噪声功率之比定义为混频器噪声温度比，即 0T T f kT P t m no m =?=

关于混频器2x2杂散响应与IP2的关系

关于混频器2x2杂散响应与IP2的关系类别：测试仪表阅读：873 摘要：本文对2阶交调点(IP2)以及2x2杂散响应进行了详细说明，这两个参数在RF器件规格书中经常出现，如混频器。本文有助于读者掌握IP2与2x2杂散响应指标之间的相互转换计算方法。当混频器数据资料在交流电气特性表中提供2阶响应指标时，均会提到2阶交调(IP2)特性或者2x2杂散响应特性。这篇应用笔记的目的就是提供这两个指标之间的关系及其在接收机设计中的应用。此外还会以Maxim的MAX9993有源混频器在UMTS WCDMA 系统中的应用为例具体分析IP2与2x2杂散响应的关系。混频器的谐波在接收电路中，混频器将较高频率的射频(RF)信号转换到较低频率的中频(IF)信号，这个过程称为下变频，当使用RF频率减去本振(LO)信号频率时称为低边注入(LO频率低于RF频率)，当使用LO频率减去RF频率时称为高边注入。这种下变频过程可以使用如下公式描述：fIF = ±fRF ± fLO 上式中fIF表示混频器输出端的IF信号，fRF为加在混频器RF输入端的任何RF信号，fLO表示加在混频器LO输入端的LO信号。理想情况下，混频器的输出信号幅度和相位与输入信号的幅度和相位呈一定的比例关系，且这种关系与LO信号的特性无关。(这里是与乘法器相对比而言的，乘法器的幅度和相位在输入和输出之间并没有确定的关系。)利用这个假设前提，混频器的幅度响应与RF输入呈线性关系并且独立于LO输入。然而，混频器的非线性会产生被称为杂散的不希望出现的混频产物，这些产物是由于不希望的信号到达混频器的RF输入端口，并且在IF频点产生相应的产物。比较麻烦的是，进入RF端口的信号并不一定落在所希望输入的RF频带内。很多情况下，这些信号的功率电平较高，混频器之前的RF滤波器无法提供足够的抑制度以避免产生额外的杂散产物。当这些杂散产物干扰到所需要的IF频率时，混频机制可以用下式表述：fIF = ±m fRF ±n fLO 上式中m、n分别为RF和LO的整数次谐波，经混频后产生数量众多的杂散产物。实际上，这些杂散产物的幅度随着m或者n的增加而减小。在确定所要处理的频率范围之后，应谨慎选择IF和LO的频率，以避免任何可能的混频杂散产物。可使用滤波器将可能混频后产生落入IF频带内的RF信号滤除。混频器之后的滤波器用来滤除检波器之前的杂散信号，仅通过所需要的IF信号。但是IF频带内的杂散信号不会被IF滤波器滤除。多种型号的平衡式混频器可以抑制某些m，n为偶数的杂散信号。理想的双平衡混频器可以抑制所有m或n(或二者均为偶数)为偶数次的混频产物。在所有双平衡混频器中，

镜频抑制混频器

镜频抑制混频器应用ADS设计混频器．概述图 1 为一微带平衡混频器，其功率混合电路采用3dB 分支线定向耦合器，在各端口匹配的条件下，1、2 为隔离臂，1 到3、4 端口以及从2 到3、4端口都是功率平分而相位差90°。设射频信号和本振分别从隔离臂1、2 端口加入时，初相位都是0°，考虑到传输相同的路径不影响相对相位关系。通过定向耦合器，加到D1，D2 上的信号和本振电压分别为：可见，信号和本振都分别以2 π 相位差分配到两只二极管上，故这类混频器称为2 π 型平衡混频器。由一般混频电流的计算公式，并考虑到射频电压和本振电压的相位差，可以得到D1中混频电流为：

主要的技术指标有： 1、噪音系数和等效相位噪音(单边带噪音系数、双边带噪音系数)； 2、变频增益，中频输出和射频输入的比较； 3、动态范围，这是指混频器正常工作时的微波输入功率范围； 4、双频三阶交调与线性度； 5、工作频率； 6、隔离度； 7、本振功率与工作点。设计目标：射频：3.6 GHz，本振：3.8 GHz，噪音：<15。 2.具体设计过程 2.1 创建一个新项目 ◇启动ADS ◇选择Main windows ◇菜单－File－New Project，然后按照提示选择项目保存的路径和输入文件名 ◇点击“ok”这样就创建了一个新项目。 ◇点击，新建一个电路原理图窗口，开始设计混频器。 2.2 3dB 定向耦合器设计

◇里面选择类“Tlines-Microstrip” ◇选择，并双击编辑其中的属性，，这是微带线基板的参数设置，其中的各项的物理含义，可以参考ADS的帮助文档。 ◇选择，这是一个微带传输线，选择，这是一个三叉口。 ◇按照下图设计好电路图

利用ADS设计镜频抑制混频器的实例步骤.

应用ADS设计混频器 1．概述图1为一微带平衡混频器，其功率混合电路采用3dB分支线定向耦合器，在各端口匹配的条件下，1、2为隔离臂，1到3、4端口以及从2到3、4端口都是功率平分而相位差90°。图1 设射频信号和本振分别从隔离臂1、2端口加入时，初相位都是0°，考虑到传输相同的路径不影响相对相位关系。通过定向耦合器，加到D1，D2上的信号和本振电压分别为： D1上电压 1-1 1-2 D2上电压 1-3 1-4 可见，信号和本振都分别以相位差分配到两只二极管上，故这类混频器称为型平衡混频器。由一般混频电流的计算公式，并考虑到射频电压和本振电压的相位差，可以得到D1中混频电流为：

同样，D2式中的混频器的电流为：当时，利用的关系，可以求出中频电流为：主要的技术指标有： 1、噪音系数和等效相位噪音(单边带噪音系数、双边带噪音系数； 2、变频增益，中频输出和射频输入的比较； 3、动态范围，这是指混频器正常工作时的微波输入功率范围； 4、双频三阶交调与线性度； 5、工作频率； 6、隔离度； 7、本振功率与工作点。设计目标：射频：3.6 GHz，本振：3.8 GHz，噪音：<15。 2.具体设计过程 2.1创建一个新项目 ◇ 启动ADS ◇ 选择Main windows

◇ 菜单－File－New Project，然后按照提示选择项目保存的路径和输入文件名 ◇ 点击“ok”这样就创建了一个新项目。 ◇ 点击，新建一个电路原理图窗口，开始设计混频器。 2.2 3dB定向耦合器设计 ◇ 里面选择类“Tlines-Microstrip”

◇选择，并双击编辑其中的属性，，这是微带线基板的参数设置，其中的各项的物理含义，可以参考ADS的帮助文档。 ◇选择，这是一个微带传输线，选择，这是一个三叉口。 ◇按照下图设计好电路图图2 3dB耦合器其中50 ohm传输线的线宽w＝0.98mm，四分之一波长长度为10.46mm，35ohm传输线的线宽为w＝1.67mm，四分之一波长长度为10.2mm。MTEE是三端口器件，有三个参数W1，W2，W3具体是有定义的，可以此参考ADS帮助文档。 ◇选择类“Simulation－S_Param”并把仿真器和“Term”拉出来放好。

FMAMSW多波段手调收音芯片C9613

1. 描述 C9613是一款手调FM/AM/SW多波段免调试的单声道DSP收音芯片。该芯片单片集成频率综合器、射频前端、MPX解码器等，可以实现从无线输入到音频输出的所有接收器功能，省去了校正传统PVC、中周的复杂外围电路，省略了复杂的调试校正生产工序。 C9613芯片集成了一个高性能的低中频数字音频DSP，使得该芯片在各种接收条件下都具有极佳的声音质量。 C9613芯片具有AFC功能，使其极佳的性能及灵活性。C9613芯片可以在从2.0V 到3.6V 宽电源电压范围工作。 1.1. 特征 ●单片集成FM/AM/SW收音接收机 ●功耗极低 FM模式的耗电电流小于32mA ， AM模式的耗电电流小于28mA ●支持全球FM/AM/SW波段 AM波段520-1710 KHz FM波段87-108MHz 支持FM单波段64-108 MHz SW波段3.20MHz-23.00MHz SW支持9个默认频段 ●集成数字低中频调谐器镜像抑制下变频器高性能A/D转换器●完全集成数字频率综合器完全集成的片上RF VCO 完全集成的片上环路滤波器 ●支持手动PVR搜台 ●支持32.768KHz 晶体振荡器 ●自动的频率控制(AFC) ●支持数字自动增益控制(AGC) ●数字自适应噪声对消单声道音频输出 ●FM/AM各个地区频率波段选择 ●SW支持1－9个短波模式 ●支持SW任意频段选择（可扩展）●封装类型: SOP16 (符合RoHS标准) 1.2. 应用领域桌面或便携式收音机 CD/DVD 播放机迷你音响 U盘、插卡多波段收音播放器玩具或礼品.

2.功能框图图1. C9613 功能框图

混频器原理

混频器原理作者：本站来源：https://www.360docs.net/doc/e3631349.html, 发布时间：2008-8-13 18:16:39 减小字体增大字体混频器原理工作频率混频器是多频工作器件，除指明射频信号工作频率外，还应注意本振和中频频率应用范围。噪声系数混频器的噪声定义为：NF=Pno/Pso Pno是当输入端口噪声温度在所有频率上都是标准温度即T0=290 K时，传输到输出端口的总噪声资用功率。Pno主要包括信号源热噪声，内部损耗电阻热噪声，混频器件电流散弹噪声及本振相位噪声。Pso为仅有有用信号输入在输出端产生的噪声资用功率。变频损耗混频器的变频损耗定义为混频器射频输入端口的微波信号功率与中频输出端信号功率之比。主要由电路失配损耗，二极管的固有结损耗及非线性电导净变频损耗等引起。 1dB压缩点在正常工作情况下，射频输入电平远低于本振电平，此时中频输出将随射频输入线性变化，当射频电平增加到一定程度时，中频输出随射频输入增加的速度减慢，混频器出现饱和。当中频输出偏离线性1dB时的射频输入功率为混频器的1dB压缩点。对于结构相同的混频器，1dB压缩点取决于本振功率大小和二极管特性，一般比本振功率低6dB。动态范围动态范围是指混频器正常工作时的微波输入功率范围。其下限因混频器的应用环境不同而异，其上限受射频输入功率饱和所限，通常对应混频器的1dB压缩点。双音三阶交调如果有两个频率相近的微波信号fs1和fs2和本振fLO一起输入到混频器，由于混频器的非线性作用，将产生交调，其中三阶交调可能出现在输出中频附近的地方，落入中频通带以内，造成干扰，通常用三阶交调抑制比来描述，即有用信号功率与三阶交调信号功率比值，常表示为dBc。因中频功率随输入功率成正比，当微波输入信号减小1dB时，三阶交调信号抑制比增加2dB。隔离度混频器隔离度是指各频率端口间的相互隔离，包括本振与射频，本振与中频，及射频与中频之间的隔离。隔离度定义为本振或射频信号泄漏到其它端口的功率与输入功率之比，单位dB。本振功率

镜频抑制混频器的分析与直接解调短波单边带接收机的设计装调

镜频抑制混频器的分析与直接解调短波单边带接收机的设计装调无43 孙忆南倪彧章一、前言随着通讯设备的小型化，集成化与数字化，传统的多次变频式接收机，由于电路复杂，中频通路难以集成，存在镜频干扰、组合干扰，需要在射频前端添加镜频抑制滤波器，提高了设备成本，难以做到小型化。而使用零中频接收机，存在本振泄露，动态范围偏小等问题。两者的折中是低中频接收机，部分解决了上述两种设计的不足。由于中频很低，所以镜像频率的抑制不能在射频前端完成，一种方案是采用镜频抑制混频器。本文讨论了一种基于RC 网络分相滤波器的镜频抑制混频器，并分析了其参数的偏差对于镜频抑制比的影响。然后，使用这种镜频抑制混频器设计制作了一个直接解调型短波单边带接收机。二、镜频抑制滤波器在信号的变频过程中，镜象干扰是影响电路性能的一个很主要的问题，而要实现镜象抑制，就要求较高频率的中频，使用多次变频，同时对镜频抑制滤波器的要求较高，这样就对电路的集成实现带来了很大的困难。一种可行的方法，即利用低中频和镜频抑制混频器的方法，在将信号降到低中频的同时，去除镜像干扰信号。其实现框图如下：图1 其中，Vlo 是本振信号，Vin 是射频输入信号，Vout 是去除了镜像干扰信号的低频有用信号。+90表示移相90度。数学推导如下：（射频输入信号为用单频信号，对应的镜像信号频率为） 0w w +101w w ?101201cos[()]cos[()]in V A w w t A w w t =++?（为本振频率，为信号的频率，前一项是有用信号，后一项是镜像干扰信号） 0w 1w

0111012101210112011310112011cos() 11 (cos()cos[(2)])(cos()cos[(2)])2211 (sin[(2)]sin())(sin[(2)]sin()) 2211 (cos[(2)]cos())(cos[(2)]cos()) 22Loc V w t V A w t w w t A w t w w t V A w w t w t A w w t w t V A w w t w t A w w t w == ++++?=+?+?+=?++??+1311cos()out V V V A w t =+=t 从中我们可以看到，如果我们可以保证移相90度的准确性，以及相乘和移相后的输出信号和的幅度是一样的话，那么镜像干扰信号就可以被完全的去掉了。 2V 3V 幅度的不平衡和相移误差对于镜频抑制比的影响：经过矢量分析，得到结果如下图所示：横轴为幅度的差异，纵轴为相位差。等高线表示的是镜频抑制比（IRR ）。可以看出要使IRR 达到-40dB ，相位误差应小于正负0.3度，幅度差异小于5%。绘图的Matlab 程序见附录1。图2 实际上，实现宽带的90度移相。可以使用多级全通网络级联逼近的方法[1]，其缺点是对于元件的参数极为敏感，为了保证1度的相移误差需要1%的元件精度。

双平衡二极管混频器的分析与设计【文献综述】

文献综述电子信息工程双平衡二极管混频器的分析与设计混频器应用于移动通信和微波通信以及各种高精度的微波测量系统中的前端电路，是射频系统中的一个关键部分，其性能的好坏直接影响到整个系统的性能。本文打算采用ADS软件设计了一个双平衡二极管混频器。最后通过仿真得到了二极管双平衡混频器的三阶交调等参数。介绍了混频器的发展状况、混频二极管以及利用它们来实现混频的优缺点。给出了混频器相关的概念和指标，还有各种不同结构的混频器电路及其指标的差异。探讨了二极管环形混频电路的工作原理，通过分析和计算，得出最终输出电流的组合频率分量。按采用的非线性器件不同，常用的混频器有三极管混频器、二极管混频器和集成模拟乘法器构成的混频器，此外，还有采用变容二极管等非线性元器件构成的混频器。其中，二极管混频器主要应用于工作频率较高的无线电超外差式接收机(如米波段及微波接收机)或仪器中。其优点是电路结构简单，噪声低，工作频段宽，组合频率少。它的电路形式有单管式、平衡式及环形式(也称为双平衡式)等。混频器已被广泛应用于移动通信，微波通信，以及各种高精密微波前端电路测试系统，射频系统是其性能的关键部分，直接影响到整个系统的性能。通信工程和无线电技术，被广泛用于调制系统中，输入基带信号，通过转换进入高频率的调制信号。在解调过程中，收到的信号调制高频频率也将受到相应的中频信号转换。特别是在超外差接收器，混频器被广泛使用，如AM广播接收器将有一个535KHz调幅信号，可用1000Hz的本振将其变频为465KHz的中频信号。在为了提高发射机的发射频率，多级发射器的稳定性。以较低的频率作为主振荡器晶体振荡器，产生一个非常稳定的高频主振信号，然后通过加，减，乘，除法运算转化成无线电频率，所以必须使用混频器电路，如转让发送和接收频道的电视转换，卫星通信上行，下行频率转换等，必须使用混频器。因此，混频器电路是电子技术和无线电专业应用必须掌握的关键电路。双平衡混

免调收音C9611_IC资料

1. 描述 C9611是一款手调FM/AM两波段免调试单声道输出的收音芯片。该芯片单片集成频率综合器、射频前端、MPX解码器等，可以实现从无线输入到音频输出的所有接收器功能，省去了校正传统PVC、中周的复杂外围电路，省略了复杂的调试校正生产工序。 C9611芯片集成了一个高性能的低中频数字音频DSP，使得该芯片在各种接收条件下都具有极佳的声音质量。 C9611芯片具有AFC功能，使其极佳的性能及灵活性。C9611芯片可以在从2.0V 到3.6V 宽电源电压范围工作。 1.1. 特征 ●单片集成FM/AM收音接收机 ●功耗极低 FM模式的耗电电流小于32mA ， AM模式的耗电电流小于28mA ●支持全球各地区FM/AM波段 AM波段520-1710 KHz FM波段87-108MHz 支持FM单波段64-108 MHz ●集成数字低中频调谐器镜像抑制下变频器高性能A/D转换器●完全集成数字频率综合器完全集成的片上RF VCO 完全集成的片上环路滤波器●支持PVR手动搜索电台 ●支持32.768KHz 晶体振荡器 ●自动的频率控制(AFC) ●支持数字自动增益控制(AGC) ●数字自适应噪声对消单声道音频输出 ●FM/AM各个地区频率波段选择●封装类型: SOP16 (RoHS) 1.2. 应用领域桌面或便携式收音机 CD/DVD 播放机迷你音响娱乐系统玩具或礼品.

2.功能框图图1. C9611 功能框图

3.功能描述 3.1. 概述 C9611是一款高集成度单片全波段FM/AM接收机芯片，它可以实现灵活多样的收音接收方案，极大地减少了芯片的外围器件，减低应用的BOM及成本，更方便工厂生产。 3.2. FM接收 C9611芯片采用低中频构架，避免了直接频率变换带来的镜像抑制等难题，有效地减低了应用的成本及复杂度。C9611芯片集成了支持单波段(64 to 108MHz) 的FM 低噪声放大器(FM_LNA) 、正交镜像抑制混频器、可编程增益放大器(PGA)、高分辨率模拟数字转换器、音频DSP及高保真数字模拟转换器(DAC)。 FM_LNA将RF信号放大并转换为差分信号；正交镜像抑制混频器将FM_LNA的差分RF信号下变频为低中频信号，同时完成镜像抑制功能；PGA放大正交镜像抑制混频器输出的中频信号，然后通过ADC将PGA输出低中频模拟信号转换为数字信号，送到音频DSP进行后续处理。音频DSP完成通道选择、FM解调、单声道MPX解码及音频信号输出。 3.3. AM 接收 C9611芯片采用数字低中频构架，支持频率范围从520kHz到1710 kHz的全球AM波段。C9611芯片的AM接收只需要极少的外部器件，并且不需要手工调校。数字低中频构架使得C9611芯片在整个AM波段具有高精度滤波、卓越的选择性及极佳的信噪比。与FM接收相类似，C9611芯片的AM接收优化了接收灵敏度及对强干扰信号的抑制能力，使得微弱信号电台更加容易接收。为了提供最大的灵活性，C9611芯片支持宽范围的铁氧体线圈磁棒。C9611芯片也可以支持通过变压器来增大有效电感的环形天线。 3.4. 频率综合器频率综合器产生的本振信号输入到正交混频器将RF信号下变频到频率固定的低中频信号。频率综合器的参考时钟的频率为32.768 KHz（+－10ppm）。

混频器总结报告

混频器一、混频器 1、简介变频，是将信号频率由一个量值变换为另一个量值的过程。具有这种功能的电路称为变频器（或混频器）。一般用混频器产生中频信号。混频器将天线上接收到的信号与本振产生的信号混频，cosαcosβ=[cos(α+β)+cos(α-β)]/2。可以这样理解，α为信号频率量，β为本振频率量，产生和差频。当混频的频率等于中频时，这个信号可以通过中频放大器，被放大后，进行峰值检波。检波后的信号被视频放大器进行放大，然后显示出来。由于本振电路的振荡频率随着时间变化，因此频谱分析仪在不同的时间接收的频率是不同的。当本振振荡器的频率随着时间进行扫描时，屏幕上就显示出了被测信号在不同频率上的幅度，将不同频率上信号的幅度记录下来，就得到了被测信号的频谱。从频谱观点看，混频的作用就是将已调波的频谱不失真地从fc搬移到中频的位置上，因此，混频电路是一种典型的频谱搬移电路，可以用相乘器和带通滤波器来实现这种搬移。 2、分类从工作性质可分为二类，即加法混频器和减法混频器分别得到和频及差频。从电路元件也可分为三极管混频器和二极管混频器。从电路分有混频器（带有独立振荡器）和变频器（不带有独立振荡器）。混频器和频率混合器是有区别的。后者是把几个频率的信号线性的迭加在一起，不产生新的频率。 3、性能指标（1）噪声系数：混频器的噪声定义为：NF=Pno/Pso Pno是当输入端口噪声温度在所有频率上都是标准温度即T0=290K时，传输到输出端口的总噪声资用功率。Pno主要包括信号源热噪声，内部损耗电阻热噪声，混频器件电流散弹噪声及本振相位噪声。Pso为仅有有用信号输入在输出端产生的噪声资用功率。（2）变频损耗：混频器的变频损耗定义为混频器射频输入端口的微波信号功率与中频输出端信号功率之比。主要由电路失配损耗，二极管的固有结损耗及非线性电导净变频损耗等引起。（3）1dB压缩点：在正常工作情况下，射频输入电平远低于本振电平，此时中频输出将随射频输入线性变化，当射频电平增加到一定程度时，中频输出随射频输入增加的速度减慢，混频器出现饱和。当中频输出偏离线性1dB时的射频输入功率为混频器的1dB压缩点。对于结构相同的混频器，1dB压缩点取决于本振功率大小和二极管特性，一般比本振功率低6dB。（4）动态范围：动态范围是指混频器正常工作时的微波输入功率范围。其下限因混频器的应用环境不同而异，其上限受射频输入功率饱和所限，通常对应混频器的1dB压缩点。（5）双音三阶交调：如果有两个频率相近的微波信号fs1和fs2和本振fLO一起输入到混频器，由于混频器的非线性作用，将产生交调，其中三阶交调可能出现在输出中频附近的地方，落入中频通带以内，造成干扰，通常用三阶交调抑制比来描述，即有用信号功率与三阶交调信号功率比值，常表示为dBc。因中频功率随输入功率成正比，当微波输入信号减小1dB时，三阶交调信号抑制比增加2dB。（6）隔离度：混频器隔离度是指各频率端口间的相互隔离，包括本振与射频，本振与中频，及射频与中频之间的隔离。隔离度定义为本振或射频信号泄漏到其它端口的功率与输入功率之比，单位dB。（7）本振功率：混频器的本振功率是指最佳工作状态时所需的本振功率。原则上本振功率愈大，动态范围增大，线性度改善（1dB压缩点上升，三阶交调系数改善）。（8）端口驻波比：端口驻波直接影响混频器在系统中的使用，它是一个随功率、频率变化的参数。（9）中频剩余直流偏差电压：当混频器作鉴相器时，只有一个输入时，输出应为零。但由于混频管配对不理想或巴伦不平衡等原因，将在中频输出一个直流电压，即中频剩余直流偏差电压。这一剩余直流偏差电压将影响鉴相精度。 4、应用频率变换这是混频器的一个众所周知的用途。常用的有双平衡混频器和三平衡混频器。三平衡混频器由于采用了两个二极管电桥。三端口都有变压器，因此其本振、射频及中频带宽可达几个倍频程，且动态范围大，失真小，隔离度高。但其制造成本高，工艺复杂，因而价格较高。鉴相

混频器的作用和混频器原理分别是什么

混频器的作用和混频器原理分别是什么? 当然也可以直接放大后就进行检波,这就是所谓的直接放大式接收机,这样的接收机,不适合作成多波段,灵敏度也不能做的很高. 经过混频变成固定的中频后,可以对中频进行较高增益的放大,因为中频是固定的,所以中频放大器是稳定的,在检波前可以得到足够的放大,使接收机的灵敏度得到了很大的提高. 混频器原理工作频率混频器是多频工作器件，除指明射频信号工作频率外，还应注意本振和中频频率应用范围。噪声系数混频器的噪声定义为：NF=Pno/Pso Pno是当输入端口噪声温度在所有频率上都是标准温度即T0=290K时，传输到输出端口的总噪声资用功率。Pno 主要包括信号源热噪声，内部损耗电阻热噪声，混频器件电流散弹噪声及本振相位噪声。Pso为仅有有用信号输入在输出端产生的噪声资用功率。变频损耗混频器的变频损耗定义为混频器射频输入端口的微波信号功率与中频输出端信号功率之比。主要由电路失配损耗，二极管的固有结损耗及非线性电导净变频损耗等引起。 1dB压缩点在正常工作情况下，射频输入电平远低于本振电平，此时中频输出将随射频输入线性变化，当射频电平增加到一定程度时，中频输出随射频输入增加的速度减慢，混频器出现饱和。当中频输出偏离线性1dB时的射频输入功率为混频器的1dB压缩点。对于结构相同的混频器，1dB压缩点取决于本振功率大小和二极管特性，一般比本振功率低6dB。动态范围动态范围是指混频器正常工作时的微波输入功率范围。其下限因混频器的应用环境不同而异，其上限受射频输入功率饱和所限，通常对应混频器的1dB压缩点。双音三阶交调如果有两个频率相近的微波信号fs1和fs2和本振fLO一起输入到混频器，由于混频器的非线性作用，将产生交调，其中三阶交调可能出现在输出中频附近的地方，落入中频通带以内，造成干扰，通常用三阶交调抑制比来描述，即有用信号功率与三阶交调信号功率比值，常表示为dBc。因中频功率随输入功率成正比，当微波输入信号减小1dB时，三阶交调信号抑制比增加2dB。隔离度混频器隔离度是指各频率端口间的相互隔离，包括本振与射频，本振与中频，及射频与中频之间的隔离。隔离度定义为本振或射频信号泄漏到其它端口的功率与输入功率之比，单位dB。本振功率

混频器特性分析

一、噪声系数和等效噪声温度比噪声系数的基本定义已在第四章低噪声放大器中有过介绍。但是混频器中存在多个频率，是多频率多端口网络。为适应多频多端口网络噪声分析，噪声系数定义改为式（9-1），其理论基础仍是式（6-1）的原始定义，但此处的表示方式不仅适用于单频线性网络，也可适用于多频响应的外差电路系统，即（9-1）式中 Pno ——-当系统输入端噪声温度在所有频率上都是标准温度T0 = 290K 时，系统传输到输出端的总噪声资用功率； Pns ——仅由有用信号输入所产生的那一部分输出的噪声资用功率。根据混频器具体用途不同，噪声系数有两种。一、噪声系数和等效噪声温度比 1、单边带噪声系数在混频器输出端的中频噪声功率主要包括三部分：（1）信号频率f s 端口的信源热噪声是kT 0f ，它经过混频器变换成中频噪声由中频端口输出。这部分输出噪声功率是 m f kT α?0 式中 f ——中频放大器频带宽度；m ——混频器变频损耗；T 0——环境温度，T 0 = 293K 。（2）由于热噪声是均匀白色频谱，因此在镜频f i 附近f 内的热噪声与本振频率f p 之差为中频，也将变换成中频噪声输出，如图9-1所示。这部分噪声功率也是kT 0f ／m 。（3）混频器内部损耗电阻热噪声以及混频器电流的散弹噪声，还有本机振荡器所携带相位噪声都将变换成输出噪声。这部分噪声可用P nd 表示。这三部分噪声功率在混频器输出端相互叠加构成混频器输出端总噪声功率P no nd m m no P f kT f kT P +?+?=αα//00 把P no 等效为混频器输出电阻在温度为T m 时产生的热噪声功率，即P no = kT m f ，T m 称混频器等效噪声温度。kT m f 和理想电阻热噪声功率之比定义为混频器噪声温度比，即 0 0T T f kT P t m no m =?= 按照定义公式（9-1）规定，可得混频器单边带工作时的噪声系数为 ns m ns no SSB P f kT P P F ?== 在混频器技术手册中常用F SSB 表示单边带噪声系数，其中SSB 是Singal Side Band 的缩写。P ns 是信号边带热噪声（随信号一起进入混频器）传到输出端的噪声功率，它等于kT 0f ／m 。因此可得单边带噪声系数是 m m m m SSB t L f kT f kT F α=??=0 2、双边带噪声系数在遥感探测、射电天文等领域，接收信号是均匀谱辐射信号，存在于两个边带，这种应用时的噪声系数称为双边带噪声系数。此时上下两个边带都有噪声输入，因此P ns = kT 0f ／m 。按定义可写出双边带噪声系

混频器开题报告记录

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3 篇一：混频器开题报告 1. 选题意义混频器是通信系统中超外差接收机中的核心部件。在无线电通信系统（特别是广播电视系统）中，接收机应该能接收来自各个发射台的信号，而且到达接收机的信号是非常微弱的，一般为为微伏数量级。这样微弱的信号是不能直接解调的，需要将信号放大，然而高频、宽带条件下，增益达60-120db 的放大器要稳定工作是很难实现的。因此，在超外差接收机中，是把来自于不同发射台不同频率的高频已调信号，通过混频器搬移到某一固定的中频频带上，例如调频收音机为465khz ，调频收音机为10.7mhz ，然后使用窄带的中频放大器放大，窄带的中频放大器容易做到很高的增益，从而使接收机的灵敏度和选择性得到保障。在通信系统中，信号频率之间的变换是我们首要解决的问题。一般情况下，对信号进行调制、扩频、解扩等处理工作是在低频段下进行的，然后再将处理好的信号上变频到高频段发射出去，同样我们需要将接收到的射频信号下变频到低频段再做各种信号处理工作。所以在通信系统中，混频器是必不可少的重要部件。实际上混频器的原理是利用非线性器件达到一个频谱搬移的作用。在接收机中，混频器一般是位于接收机的前端或者在低噪声放大器的后续端，它的性能如变频损耗(变频增益)、噪声系数等直接影响到整个系统的好坏。所以在通信系统中，性能优越的混频器对整个系统起到关键作用，也是人们一直研究的课题。 ?混频器（mixer ）是通信系统的重要组成部分，用于在所有的射频和微波系统进行频率变换，用于通信接收机，也是频率合成器等电子设备中的重要组成部分，用混频器可以实现频率加、减运算功能。 2. 国内外研究现状概述混频器最早是由armstmg 在1924年研制成功。五十年代中期，晶体管技术与外延单晶生长技术的不断发展，给混频器的发展提供了物质基础。到六十年代，表面势垒二极管和隧道二极管问世后，人们对混频器的研究才得到了迅速的发展。随着混频器技术的发展，混频器的理论也得到了很大的发展。由用幂级数法‘贝塞尔函数法分析小信号对非线性器件的作用，发展到用开关函数法分析大信号对非线性器件的作用，使理论和实践更加接近。后来，用信号流图法分析混频器，就更加直观、清晰了。从国外混频器的发展形势来看，从上世纪八十年代起混频器的研究热点主要集中于毫米波频段。而目前国内对这方面的研究受到现有加工工艺，微波集成技术水平以及测试仪器的限制，相关技术并未成熟，起步比较晚，离工程化应用还有一定的差距，因而有必要做深入研究。本节将介绍近些年来混频技术的国内外发展动态。 1981年，parrish 等人利用梁式引线二极管以及悬置带线结构制作的平衡混频器，射频从90～ 94ghz 的范围内变频损耗小于8db 。1982年，kennethlouie 等人采用交叉结构实现w 频段宽带混频器。射频信号80～102ghz 的20ghz 瞬时带宽内，变频损耗小于7．5db 。射频80～106ghz 的26ghz 带宽内变频损耗小于8．7db 。其中从90～102ghz 范围内，带宽12ghz ，变频损耗均小于5．6db 。1983年，wolfgangmenzel 和heiicheallse 制作出用在60ghz 和94ghz 通讯子系统的鳍线混频器。1985年，k ．chang 和r ．s ．tallim 等人研制出w 频段环形混频器，在9ghz 的带宽范围内，变频损耗小于7db 。1987年，steven low 等人研制了交叉型混频器，本振84ghz ，射频从85～100ghz 的15ghz 带宽下，变频损耗整体小于7db 。1988年，merenda ．j ．l 等人用四个反向并联二极管对制作了4--40ghz 的谐波混频器，在整个频段内，变频损耗小于10db ，有较好的宽带特性。1992年，r ．j ．lang 等人研制的环形gaas 二极管混频器，射频工作在整个ka 波段，当中频信号为100mhz ，变频损耗为5．5db 。1995年前国外就已经采用phemt 肖特基势垒二极管mmic 技术，实现rf 频率32--40ghz 范围内，变频损耗小于8．5db 。最优变频损耗为5．5db 。2000年 ghassanyassin 和matthewbuffey 研制出应用频率高达350ghz 的sis 对极鳍线混频器，得到只有90k 的低噪声温度。2005年，mun ．kyo lee 等人制作了鳍线一共面线平衡混频器。本振功率只有6dbm ，变频损耗小于10db ，本振和射频信号隔离度大于29db 。2009年 bertandthomas 和simonrea 等人研制出320ghz~340ghz 的分谐波镜像抑制混频器，在通带范围内镜像抑制度达到7．2~24．1db 。

IQ混频器设计

龙源期刊网 https://www.360docs.net/doc/e3631349.html, IQ混频器设计作者：周杨来源：《科技视界》2015年第16期【摘要】从设计指标出发，应用ADS及HFSS软件研究并设计IQ混频器。根据微波混频器设计理论，在分析微波混频器原理的基础上，完成对IQ混频器中180°混合环、功分器、中频低通滤波器、中频电桥以及混频器模块的设计，仿真结果满足要求。【关键词】IQ混频器；180°混合环；变频损耗；镜像抑制；ADS；HFSS 正交混频器广泛用于宽带电子对抗和雷达系统中，它能把输入的射频信号变换成两路幅度相等、相位正交的中频信号。由于内部电路设计成对称形式，即使本振通道和射频通道交换，同样也能获得正交的中频信号。正交混频器的重要特性是，当射频频率从高于本振频率到低于本振频率变化时，两路中频输出信号之间的正交相位关系也相应地从超前到滞后进行改变。利用该特性可以设计实现镜像抑制混频器，还可以作为单边带调制器使用，输出新的射频信号。在本文中，笔者用ADS以及HFSS等仿真软件设计二极管双平衡IQ混频器，具有开发成本低、性能优良、设计周期短等特点。设计指标：RF频率范围：2-4GHz；LO频率范围：2- 4GHz；IF频率范围：DC-1GHz；变频损耗：18dB。 1 镜像抑制混频器理论分析从上面的结果可以看出，两个边带之间存在900相移，除了惟一的抑制混频器的通常变频损耗外，镜像抑制混频器不产生任何附加的损耗。 2 IQ混频器设计 2.1 混频器设计综合根据混频器的设计指标，采用如图1设计框架，基本组成部分包括180°混合网络，功分器，混频器，滤波器以及IF电桥。 2.1.1 180°混合环设计 180°混合环也叫环形耦合器。如图2仿真模型，整个环的周长为1.5λg，四个分支线并联在环上，将环分为4段，λg为混合环波长。混合环有两个端口相互隔离，另外两个端口平分输入功率的特性，因此可以看作是一个3dB定向耦合器。从上图3中可以看出，S11=-40.47dB表明端口一匹配良好，S12=-3.0091dB S13=-3.1691dB 说明端口一将功率等分至二三端口，S14=-37.3292dB说明一口与四口之间有良好的隔离。

射频混频器相关参数及应用

射频混频器相关参数及应用 (1)噪声系数：混频器的噪声定义为：NF=Pno/Pso Pno是当输入端口噪声温度在所有频率上都是标准温度即T0=290K时，传输到输出端口的总噪声资用功率。Pno主要包括信号源热噪声，内部损耗电阻热噪声，混频器件电流散弹噪声及本振相位噪声。Pso为仅有有用信号输入在输出端产生的噪声资用功率。 (2)变频损耗：混频器的变频损耗定义为混频器射频输入端口的微波信号功率与中频输出端信号功率之比。主要由电路失配损耗，二极管的固有结损耗及非线性电导净变频损耗等引起。混频器原理(3)1dB压缩点：在正常工作情况下，射频输入电平远低于本振电平，此时中频输出将随射频输入线性变化，当射频电平增加到一定程度时，中频输出随射频输入增加的速度减慢，混频器出现饱和。当中频输出偏离线性1dB时的射频输入功率为混频器的1dB压缩点。对于结构相同的混频器，1dB压缩点取决于本振功率大小和二极管特性，一般比本振功率低6dB。混频器原理(4)动态范围：动态范围是指混频器正常工作时的微波输入功率范围。其下限因混频器的应用环境不同而异，其上限受射频输入功率饱和所限，通常对应混频器的1dB压缩点。 (5)双音三阶交调：如果有两个频率相近的微波信号fs1和fs2和本振fLO一起输入到混频器，由于混频器的非线性作用，将产生交调，其中三阶交调可能出现在输出中频附近的地方，落入中频通带以内，造成干扰，通常用三阶交调抑制比来描述，即有用信号功率与三阶交调信号功率比值，常表示为 dBc。因中频功率随输入功率成正比，当微波输入信号减小1dB 时，三阶交调信号抑制比增加2dB。关键字：射频混频器混频器原理(6)隔离度：混频器隔离度是指各频率端口间的相互隔离，包括本振与射频，本振与中频，及射频与中频之间的隔离。隔离度定义为本振或射频信号泄漏到其它端口的功率与输入功率之比，单位dB。 (7)本振功率：混频器的本振功率是指最佳工作状态时所需的本振功率。原则上本振功率愈大，动态范围增大，线性度改善(1dB压缩点上升，三阶交调系数改善)。变频混频器(8)端口驻波比：端口驻波直接影响混频器在系统中的使用，它是一个随功率、频率变化的参数。 (9)中频剩余直流偏差电压：当混频器作鉴相器时，只有一个输入时，输出应为零。但由于混频管配对不理想或巴伦不平衡等原因，将在中频输出一个直流电压，即中频剩余直流偏差电压。这一剩余直流偏差电压将影响鉴相精度。射频混频器的主要应用频率变换混频器这是混频器的一个众所周知的用途。常用的有双平衡混频器和三平衡混频器。三平衡混频器由于采用了两个二极管电桥。三端口都有变压器，因此其本振、射频及中频带宽可达几个倍频程，且动态范围大，失真小，隔离度高。但其制造成本高，工艺复杂，因而价格较高。关键字：射频混频器

混频器

工作频率混频器是多频工作器件，除指明射频信号工作频率外，还应注意本振和中频频率应用范围。噪声系数混频器的噪声定义为：NF=Pno/Pso Pno是当输入端口噪声温度在所有频率上都是标准温度即T0=290K时，传输到输出端口的总噪声资用功率。Pno主要包括信号源热噪声，内部损耗电阻热噪声，混频器件电流散弹噪声及本振相位噪声。Pso为仅有有用信号输入在输出端产生的噪声资用功率。变频损耗混频器的变频损耗定义为混频器射频输入端口的微波信号功率与中频输出端信号功率之比。主要由电路失配损耗，二极管的固有结损耗及非线性电导净变频损耗等引起。1dB压缩点在正常工作情况下，射频输入电平远低于本振电平，此时中频输出将随射频输入线性变化，当射频电平增加到一定程度时，中频输出随射频输入增加的速度减慢，混频器出现饱和。当中频输出偏离线性1dB时的射频输入功率为混频器的1dB压缩点。对于结构相同的混频器，1dB压缩点取决于本振功率大小和二极管特性，一般比本振功率低6dB。动态范围动态范围是指混频器正常工作时的微波输入功率范围。其下限因混频器的应用环境不同而异，其上限受射频输入功率饱和所限，通常对应混频器的1dB压缩点。双音三阶交调如果有两个频率相近的微波信号fs1和fs2和本振fLO一起输入到混频器，由于混频器的非线性作用，将产生交调，其中三阶交调可能出现在输出中频附近的地方，落入中频通带以内，造成干扰，通常用三阶交调抑制比来描述，即有用信号功率与三阶交

调信号功率比值，常表示为dBc。因中频功率随输入功率成正比，当微波输入信号减小1dB时，三阶交调信号抑制比增加2dB。隔离度混频器隔离度是指各频率端口间的相互隔离，包括本振与射频，本振与中频，及射频与中频之间的隔离。隔离度定义为本振或射频信号泄漏到其它端口的功率与输入功率之比，单位dB。本振功率混频器的本振功率是指最佳工作状态时所需的本振功率。原则上本振功率愈大，动态范围增大，线性度改善（1dB压缩点上升，三阶交调系数改善）。端口驻波比端口驻波直接影响混频器在系统中的使用，它是一个随功率、频率变化的参数。中频剩余直流偏差电压当混频器作鉴相器时，只有一个输入时，输出应为零。但由于混频管配对不理想或巴伦不平衡等原因，将在中频输出一个直流电压，即中频剩余直流偏差电压。这一剩余直流偏差电压将影响鉴相精度。应用频率变换：这是混频器的一个众所周知的用途。常用的有双平衡混频器和三平衡混频器三平衡混频器由于采用了两个二极管电桥。三端口都有变压器，因此其本振、射频及中频带宽可达几个倍频程，且动态范围大，失真小，隔离度高。但其制造成本高，工艺复杂，因而价格较高。鉴相：理论上所有中频是直流耦合的混频器均可作为鉴相器使用。将两个频率相同，幅度一致的射频信号加到混频器的本振和射频端口，中频端将输出随两信号相差而变的直流电压。当两信号是正弦时，鉴相输出随相差变化为正弦，当两输入信号是方波