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混頻器簡介 輸出信號頻率等于兩輸入信號頻率之和、差或為兩者其他組合的電路�；祛l器通常由非線性元件和選頻回路構成。 變頻（或混頻），是將信號頻率由一個量值變換為另一個量值的過程。具有這種功能的電路稱為變頻器（或混頻器）。 一般用混頻器產生中頻信號： 混頻器將天線上接收到的信號與本振產生的信號混頻，cosαcosβ= [cos(α+β)+cos(α-β)]/2 可以這樣理解，α為信號頻率量，β為本振頻率量，產生和差頻。當混頻的頻率等于中頻時，這個信號可以通過中頻放大器，被放大后，進行峰值檢波。檢波后的信號被視頻放大器進行放大，然后顯示出來。 由于本振電路的振蕩頻率隨著時間變化，因此頻譜分析儀在不同的時間接收的頻率是不同的。當本振振蕩器的頻率隨著時間進行掃描時，屏幕上就顯示出了被測信號在不同頻率上的幅度，將不同頻率上信號的幅度記錄下來，就得到了被測信號的頻譜。 混頻器的分類 從工作性質可分為二類，即加法混頻器和減法混頻器分別得到和頻及差頻。 從電路元件也可分為三極管混頻器和二極管混頻器。 從電路分有混頻器（帶有獨立震蕩器）和變頻器（不帶有獨立震蕩器）。 混頻器和頻率混合器是有區別的。后者是把幾個頻率的信號線性的迭加在一起，不產生新的頻率。 射頻混頻器的相關參數 （1）噪聲系數：混頻器的噪聲定義為：NF=Pno/Pso Pno是當輸入端口噪聲溫度在所有頻率上都是標準溫度即T0=290K時，傳輸到輸出端口的總噪聲資用功率。Pno主要包括信號源熱噪聲，內部損耗電阻熱噪聲，混頻器件電流散彈噪聲及本振相位噪聲。Pso為僅有有用信號輸入在輸出端產生的噪聲資用功率。 （2）變頻損耗：混頻器的變頻損耗定義為混頻器射頻輸入端口的微波信號功率與中頻輸出端信號功率之比。主要由電路失配損耗，二極管的固有結損耗及非線性電導凈變頻損耗等引起。 （3）1dB壓縮點：在正常工作情況下，射頻輸入電平遠低于本振電平，此時中頻輸出將隨射頻輸入線性變化，當射頻電平增加到一定程度時，中頻輸出隨射頻輸入增加的速度減慢，混頻器出現飽和。當中頻輸出偏離線性1dB時的射頻輸入功率為混頻器的1dB壓縮點。對于結構相同的混頻器，1dB壓縮點取決于本振功率大小和二極管特性，一般比本振功率低6dB。 混頻器原理 （4）動態范圍：動態范圍是指混頻器正常工作時的微波輸入功率范圍。其下限因混頻器的應用環境不同而異，其上限受射頻輸入功率飽和所限，通常對應混頻器的1dB壓縮點。 （5）雙音三階交調：如果有兩個頻率相近的微波信號fs1和fs2和本振fLO 一起輸入到混頻器，由于混頻器的非線性作用，將產生交調，其中三階交調可能出現在輸出中頻附近的地方，落入中頻通帶以內，造成干擾，通常用三階交調抑制比來描述，即有用信號功率與三階交調信號功率比值，常表示為dBc。因中頻功率隨輸入功率成正比，當微波輸入信號減小1dB時，三階交調信號抑制比增加 2dB。 （6）隔離度：混頻器隔離度是指各頻率端口間的相互隔離，包括本振與射頻，本振與中頻，及射頻與中頻之間的隔離。隔離度定義為本振或射頻信號泄漏到其它端口的功率與輸入功率之比，單位dB。 （7）本振功率：混頻器的本振功率是指最佳工作狀態時所需的本振功率。原則上本振功率愈大，動態范圍增大，線性度改善（1dB壓縮點上升，三階交調系數改善）。 變頻混頻器 （8）端口駐波比：端口駐波直接影響混頻器在系統中的使用，它是一個隨功率、頻率變化的參數。 （9）中頻剩余直流偏差電壓：當混頻器作鑒相器時，只有一個輸入時，輸出應為零。但由于混頻管配對不理想或巴倫不平衡等原因，將在中頻輸出一個直流電壓，即中頻剩余直流偏差電壓。這一剩余直流偏差電壓將影響鑒相精度。 射頻混頻器的主要應用 這是混頻器的一個眾所周知的用途。常用的有雙平衡混頻器和三平衡混頻器。三平衡混頻器由于采用了兩個二極管電橋。三端口都有變壓器，因此其本振、射頻及中頻帶寬可達幾個倍頻程，且動態范圍大，失真小，隔離度高。但其制造成本高，工藝復雜，因而價格較高。 理論上所有中頻是直流耦合的混頻器均可作為鑒相器使用。將兩個頻率相同，幅度一致的射頻信號加到混頻器的本振和射頻端口，中頻端將輸出隨兩信號相差而變的直流電壓。當兩信號是正弦時，鑒相輸出隨相差變化為正弦，當兩輸入信號是方波時，鑒相輸出則為三角波。使用功率推薦在標準本振功率附近，輸入功率太大，會增加直流偏差電壓，太小則使輸出電平太低。 此類混頻器也要求中頻直流耦合。信號在混頻器本振端口和射頻端口間的傳輸損耗是有中頻電流大小控制的。當控制電流為零時，傳輸損耗即為本振到射頻的隔離，當控制電流在20mA以上時，傳輸損耗即混頻器的插入損耗。這樣，就可用正或負電流連續控制以形成約 30dB變化范圍的可變衰減器，且在整個變化范圍內端口駐波變化很小。同理，用方波控制就可形成開關。 （BPSK）此類混頻器也要求中頻直流耦合。信號在混頻器本振端口和射頻端口間傳輸相位是由中頻電流的極性控制的。在中頻端口交替地改變控制電流極性，輸出射頻信號的相位會隨之在0°和180° 兩種狀態下交替變化。 QPSK是由兩個BPSK、一個90度電橋和一個0度功分器構成。 I/Q調制/解調器調制與解調實為相互逆反的過程，在系統中是可逆。這里主要介紹I/Q解調器，I/Q解調器由兩個混頻器、一個90度電橋和一個同相功分器構成。 抑制鏡像頻率的濾波器一般都是固定帶寬的。但當信號頻率改變時，鏡頻頻率也隨之改變，可能移出濾波器的抑制頻帶。在多信道接收系統或頻率捷變系統中，這種濾波器將失去作用。這時采用鏡頻抑制混頻器，本振頻率變化時，由于混頻器電路內部相位配合關系，被抑制的鏡頻范圍也將隨之改變，使其仍能起到鏡頻抑制的作用。由于電路不是完全理想特性，存在幅度不平衡和相位不平衡，可能使鏡像抑制混頻器的電性能發生惡化，下圖為幅度不平衡和相位不平衡對電性能響加以說明。 在多信道發射系統中，由于基帶頻率很低若采用普通混頻器作頻譜搬移，則在信道帶寬內將有兩個邊帶，從而影響頻譜資源的利用。這時可采用單邊帶調制器來抑制不需要的邊帶，其基本結構為兩個混頻器、一個90度功分器和一個同相功分器。將基帶信號分解為正交兩路與本振的正交兩路信號混頻，采用相位抵銷技術來抑制不需要的邊帶，本振由于 混頻器自身的隔離而得到抑制。 |
