测量接收机系统中的混频器设计
混频器设计
图9-5 混频 器频谱分布
四、双频三阶交调与线性度
1、混频器三阶交调系数 三阶交调系数 Mi 的定义为
13
骣 P ç三阶交调分量功率 ÷= 10 lg wm 3 M i (dB )= 10 lg ç ÷ ç 有用信号功率 ÷ Pif 桫
其值为负分贝数，单位常用 dBc，其物理含义是三阶交 调功率比有用中频信号功率 小的分贝数。三阶交调功率 Pwm 3 随输入微波信号功率 Ps 的变化斜率较大，而中频功 率 Pif 随 Ps 的变化呈正比关 系，基本规律是 Ps 每减小 1dB，Mi 就改善 2dB，如图 7、6 所示。
Pno F= Pns
（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 3
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 fs 端口的信源热噪声是 kT0∆f，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
a r (dB )= 10 lg
(r s + 1)
4r s
2
+ 10 lg
(r i + 1)
4r i
2
（9-9）
混频器微波输入口驻波比ρs 一般为 2 以下。αρ的典型值约为 0.5~1dB。
二、变频损耗
2、混频二极管的管芯结损耗 管芯的结损耗主要由电阻 Rs 和电容 Cj 引起，参见图 9-2。在混频过程 中，只有加在非线性结电阻 Rj 上的信号功率才参与频率变换，而 Rs 和 Cj 对 Rj 的分压和旁路作用将使信号功率被消耗一部分。结损耗可表示为
混频器设计
混频器设计4.1引言无线传感网(WSN,Wireless Sebnsor Networks)就是由部署在监测区域内的大量的廉价微型传感器节点组成，通过无线通信的方式形成的一个多跳自组织网络，它是一种全新的信息获取平台，能够实现监测和采集网络分布区域内的各种检测对象的信息。
由于无线传感网的广泛发展，应用于无线传传感的技术也得到广泛的发展，下混频器是无线传感网中的关键模块，它的性能与各种通信系统的通信质量密切相关。
混频器电路按非线性器件性质的不同，分为无源混频器电路和有源混频器电路。
无源混频器电路结构相对来说比较简单，设计周期也不用太长，有较高的性价比，其中最主要的优点是无源结构混频器不需要电源电压，并且当理想情况下时，并没有静态功耗存在，而且具有好线性度性能。
但是无源混频器也存在很多不足之处，无源混频器电路有插入损耗存在，一般可采用后置有源电路提供足够的增益。
有源混频器需要外接电源来提供一定增益，虽然需要消耗一定的功率，但可以使整个系统的增益在集成电路中得到提高。
有源混频器的转换增益和端口的隔离度都比无源混频器要大的，但是它的噪声系数比较小，而且有源混频器所消耗功率较大，线性度也比无源混频器差。
按照组成混频器的不同电路结构[27]，可以分为平衡混频器、单端混频器。
单端混频器电路结构简单，但性能较差。
平衡混频器又可分为单平衡混频器和双平衡混频器两种，它们具有噪声小、灵敏度高、抗干扰能力强及频带宽等优点。
就单平衡结构和双平衡结构而言，双平衡混频器结构具有更好的性能，平衡结构有更好的端口隔离度，本振电压和输入信号电压不会通到中频输出端，也即本振端口和输入是隔离的。
单管跨导型混频电路、单平衡型混频电路和吉尔伯特双平衡型混频电路等是有源混频器比较常见的电路形式。
二极管双平衡型混频电路和无源场效应管混频电路等是无源混频器比较常见的电路形式。
本文设计的下混频器由于采用一级变频，直接从2.4Gz下变频到40M，所以性能肯定是受到影响的，相比于多级变频器，各项指标一般，但是大大降低了成本。
宽带接收机前端射频电路设计——可重构射频混频器设计的开题报告
宽带接收机前端射频电路设计——可重构射频混频器设计的开题报告一、论文选题背景和研究意义随着通信技术的日新月异，对高速宽带应用的需求不断提高，宽带通信系统的设计也日益变得复杂。
而在宽带通信系统的设计中，宽带接收机前端射频电路是其中的重要组成部分。
射频电路的设计对于整个系统的性能和稳定性具有至关重要的影响。
因此，对宽带接收机前端射频电路的设计研究具有很高的实际意义。
在射频电路的设计中，一个常见的问题是需要对不同频率的信号进行信号处理。
例如，当接收机需要接收多个信号时，需要进行信号的混频处理，将所接收到的信号转换到基带中进行进一步的处理。
此时，混频器成为了关键的组成部分。
然而，不同信号在不同频率下的接收需要不同的混频器，这导致了混频器在设计中具有一定的困难性。
因此，研究可重构射频混频器设计是极为必要的。
二、国内外研究现状目前，国内外对可重构射频混频器的研究已经有了一定的进展。
例如，国外学者设计了一种基于宽带集成技术的可重构射频混频器，该混频器能够在10GHz到20GHz频率范围内实现多种混频功能，具有优异的性能指标。
国内也有许多学者对此进行研究，例如利用CMOS工艺制作低电流混频器的研究，以及利用GaAs工艺实现双模混频器的研究等。
然而，当前射频混频器设计中存在一些问题。
例如，目前使用的混频器在频段扩展和功率要求方面存在局限性，而且实现复杂且成本较高。
因此，需要在混频器设计中寻求新的技术路线，以解决目前存在的问题。
三、研究内容和技术路线本文将研究可重构射频混频器的设计技术，对技术进行一定的探讨和应用。
研究内容如下：1. 初步研究射频混频器的基本理论和相关技术知识，了解射频混频器的工作原理和现有的技术路线。
2. 研究可重构射频混频器的设计方法，通过设计具有可重构性质的混频器，使其能够适应不同频率下的信号处理。
3. 利用软件仿真，优化混频器的设计参数，提高混频器的工作性能。
4. 制作混频器原型，并进行实际测试。
【开题报告】双平衡二极管混频器的分析与设计
开题报告电子信息工程双平衡二极管混频器的分析与设计一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义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。
短波无线电台混频器设计
南京林业大学本科毕业设计（论文）题目：短波无线电台混频器设计学院：专业：电子信息工程学号：学生姓名：指导教师：职称：二 O 年月日摘要随着时代的发展，短波通信在我们日常生活中越来越重要。
短波无线电通信是依赖于电离层反射实现的超距离的通信方式之一，目前广泛应用于电报、电话、低速传真通信和广播等方面。
它的波长在100米～10米之间，频率范围6兆赫～30兆赫，可实现的通信距离较远，是远程通信的主要手段。
混频即利用非线性元件把两个不同频率的电信号进行混合，通过选频回路得到第三个频率的信号的过程。
本文主要研究了作为超外差接收机重要组成部分的短波无线电台混频器，及短波无线通信的过程中所涉及到的各种混频方法，主要有FET混频、BJT混频，并通过Matlab和Multisim仿真对各种方法性能指标和测试方法进行了分析。
关键字：短波无线通信混频 matlab multisimAbstractAs we all know, The short-wave wireless communications is one of ultra distance manners basing on ionospheric reflection. It is widely used in telephone, telegraph, faxes with low-speed, and broadcast. The wavelengths of it are in the range of 100 to 10 meters, and its frequency band is 6MHZ~30MHZ.It is an important mean of long-distance communications because it can achieve longer distance.Frequency mixing is using non-linear element based on two different frequency signal , and we will get a third frequency through the frequency selective circuit. This paper mainly studies the mixers which is an important part of the specialized superheterodyne receivers,and different kinds of frequency mixing method involved in the course of short-wave radio communication.basically have FET frequency mixing, BJT frequency mixing, At last,through the Matlab and Multisim simulation of each method ,some of the performance index and test methods are analyzed.Keywords: Frequency mixing short-wave wireless communications matlab multisim目录摘要 (I)Abstract........................................................... I I 第一章绪论 (1)1．1 概述 (1)1．2 本文研究内容 (1)2．1 混频的概念 (3)2．2 混频的工作原理 (3)2.3 FET混频 (5)2.3.1 双栅极FET有源混频器基本特性 (6)2.3.2对FET混频器的要求 (6)2. 4 BJT混频 (7)2.4.1 设计BJT混频器时的注意点 (8)2. 5 混频器设计中的关键技术 (9)2.6 确定混频器的动态范围 (10)2.6.1 确定混频器下限电平 (10)2.6.2确定混频器的上限电平 (10)2.6.3 注意混频器的隔离度 (10)第三章混频器的性能指标及测试 (11)3．1 变频干扰(interference)的概念 (11)3．1. 1 主要的变频干扰 (11)3．1. 2 频干扰的抑制 (12)3．2 混频器的性能指标 (12)3．3 双音三阶互调指标测试方法 (13)3.4 混频器的几种分类 (14)3．5 正确选用混频器 (14)第四章短波无线电台系统中混频器电路的设计 (16)第五章短波电台中混频器电路的MULTISIM仿真分析 (23)5.1 MULTISIM介绍 (23)5.2 电路仿真 (23)5.2.1 FET混频 (23)5.2.2 BJT混频 (26)第六章混频器功能的MATLAB仿真分析 (28)6.1 MATLAB介绍 (28)6.2 MATLAB仿真 (28)第七章短波电台中混频器的设计制作与调试 (33)7.3 实测结果 (35)附录1：matlab程序 (40)附录2：实物图 (43)第一章绪论1．1 概述短波是高频（HF）无线电通信，它是波长为100m-10m（频率为3MHz-30MHz）的电磁波进行的无线电通信。
5.8GHz CMOS混频器设计
关 键 词 ： Ｃ Ｓ混 频 器 ；转 换 增 益 ；线 性 度 ＭＯ
中 图分 类 号 ：Ｔ ４ ５ Ｎ ０
文 献标 识（０ ８ ３０ ５ ．４ ０ ３３ ３ ２ ０ ）０ ．２ ７０
Ｄｅ ｉｎ ｏ ８ ＧＨｚ ＣＭ ＯＳ Ｍ ｉｅ ｓ ｇ ｆ５． ｘｒ
维普资讯
５ ８ＧＨ ． ｚＣＭＯＳ混频 器 设 计
任 怀 龙 ，默 立 冬 ，吴 思 汉 陈兴 ， ，冯 威 ，廖 斌 ，吴 洪 江
（． １ 中国电子科技集 团公司 第十三研 究所 ，石家庄 ００ ５；２ 国防科技信 息研 究中心 ，北京 １ ０８ ５０１ ． ０ ２） ０
可 以减小 中频 噪声 的影 响 ，混频 器 的线 性 度决 定 了
中不 可或缺 的一 部分 。多种无 线通信 系统 的蓬勃 发 展 ，使得对 重量 轻 、体积 小 、功耗 低 、成本 低 的无
线产 品需求 迅 速增加 ，高集成 度 的射频 收 发机越 来 越受 到关 注 。随着 深亚微 米 Ｃ Ｓ工艺 的不 断进 步 ＭＯ 和 成熟 ，其沟 道 长 度 不 断 减 小 ，截 止 频 率 ， 不 断 Ｔ 增加 ，再 加上 Ｃ Ｓ工艺 与其 他工 艺相 比具 有 价格 ＭＯ 低 、集 成度 高 、功耗 小等特 点 ，用 Ｃ Ｏ Ｍ Ｓ工艺设 计 射 频集 成 电路 已经 成 为 世 界 范 围 内 的研 究 热 点… ， 人 们 不断提 出基 于 Ｃ Ｓ工艺 的射频 电路 结构 及 设 ＭＯ 计技 术 ，并 逐 渐推 出成 熟 的 Ｃ Ｓ射频 产 品 ，取 得 ＭＯ
收音机中的混频电路
晶体管混频器具有一定的变频增益，可以使后级 中频放大器的噪声影响大大减小，因而在接收机中获 得广泛应用。
晶体管混频器的几种基本形式
收音机中的混频电路
图(a)电路对振荡电压来说是共发电路 ，输出阻抗较大，混频时所需本地振荡 注入功率较小。但因为信号输入电路与 振荡电路相互影响较大(直接耦合)，可 能产生频率牵引现象。
1.混频器的工作原理
收音机中的混频电路
晶体管的基极电压为：
uBE =UB0+uLO+uS
则 晶 体 管 的 输 出 电 流 ic 可
表示为：
ic=f( uBE)=f(UB0+uLO+uS)
UB(t)
若把振幅较大的本振电压看作变化的偏置电压，则晶体 管的偏置电压为：
UB（t）=UB0+ uLO 此偏置电压UB（t）为时变的，它使工作点Q沿转移 特性曲线上下移动
问题与思考
收音机中的混频电路
1.混频器提升了收音机的哪些性能？
2.混频与调幅、检波有何共同之处？
3.如果混频器输入的是高频调幅信号，则其输出的是什 么信号？
4.混频器的输入信号频率、本振频率和中频频率三者是 何关系？
5.本振频率如何跟随输入信号频率的变化？
4.2 晶体管混频器的原理
收音机中的混频电路
3. 混频的功能
收音机中的混频电路
（1）将高频已调信号的载频率fS 变为固定频率为465kHz 的中频fI。
（2）本机振荡频率fLO始终跟随输入高频已调信号载波频 率fS， 通过混频作用，二频率之差始终保持为465kHz ，
即
fLO－fS=fI＝465kHz
问题：本振频率如何跟随 输入信号频率的变化？
iI1 2g m 1 U s(1 m ac ot)c s oL s(s)t
实验三 混频器
实验三、混频器陈建一、实验目的1.了解三极管混频器和集成混频器的基本工作原理，掌握用 MC1496 来实现混频的方法。
2.了解混频器的寄生干扰。
3.探究混频器输入输出的线性关系。
二、实验原理1.在通信技术中，经常需要将信号自某一频率变换为另一频率，一般用得较多的是把一个已调的高频信号变成另一个较低频率的同类已调信号，完成这种频率变换的电路称混频器。
在超外差接收机中的混频器的作用是使波段工作的高频信号，通过与本机振荡信号相混，得到一个固定不变的中频信号。
采用混频器后，接收机的性能将得到提高，这是由于：（1）混频器将高频信号频率变换成中频，在中频上放大信号，放大器的增益可以做得很高而不自激，电路工作稳；经中频放大后，输入到检波器的信号可以达到伏特数量级，有助于提高接收机的灵敏度。
（2）由于混频后所得的中频频率是固定的，这样可以使电路结构简化。
（3）要求接收机在频率很宽的范围内选择性好，有一定困难，而对于某一固定频率选择性可以做得很好。
混频器的电路模型下图所示。
一个等幅的高频信号，并与输入经混频后所产生的差频信号经带通滤波器滤出，这个差频通常叫做中频。
输出的中频信号与输入信号载波振幅的包络形状完全相同，唯一的差别是信号载波频率变换成中频频率。
目前高质量的通信接收机广泛采用二极管环形混频器和由差分对管平衡调制器构成的混频器，而在一般接收机（例如广播收音机）中，为了简化电路，还是采用简单的三极管混频器。
2.当采用三极管作为非线性元件时就构成了三极管混频器，它是最简单的混频器之一，应用又广，我们以它为例来分析混频器的基本工作原理。
从上图可知，输入的高频信号，通过C1 加到三极管b极，而本振信号经Cc 耦合，加在三极管的e极，这样加在三极管输入端（be之间）信号为。
即两信号在三极管输入端互相叠加。
由于三极管的特性（即转移特性）存在非线性，使两信号相互作用，产生很多新的频率成分，其中就包括有用的中频成分fL-fS和fL+fS，输出中频回路（带通滤波器）将其选出，从而实现混频。
混频器的设计
课程设计课设题目：混频器的设计专业：班级：姓名：学号：成绩：电子与信息工程学院混频器的设计摘要模拟相乘器的主要技术指标是工作象限、线性度和馈通度。
工作象限是指容许输入变量的符号范围。
只容许ux和uy均为正值的相乘器称为一象限的,而容许ux和uy都可以取正、负值的则称为四象限的。
线性度是指相乘器的输出电压u O与输入电压ux(或uy)成线性的程度。
馈通度是指两个输入信号中一个为零时，另一个在输出端输出的大小。
混频是将载波为高频的已调信号，不失真地变换为载波为中间的已调信号，必须保持①调制类型，调制参数不变，即原调制规律不变。
②频谱结构不变，各频率分量的相位大小，相互间隔不变混频是将已调波中载波频率变换为中频频率，而保持调制规律不变的频率变换过程。
f I = f L - f C 或f I = f L+f C （其中f I表示中频频率，f L表示本振频率，f C表示载波频率。
一般取差频）在通信接收机中, 混频电路的作用在于将不同载频的高频已调波信号变换为同一个固定载频(一般称为中频)的高频已调波信号, 而保持其调制规律不变。
例如, 在超外差式广播接收机中, 把载频位于535 kHz～1605kHz中波波段各电台的普通调幅信号变换为中频为465kHz的普通调幅信号, 把载频位于88 MHz～10.8MHz的各调频台信号变换为中频为10.7MHz的调频信号, 把载频位于四十几兆赫至近千兆赫频段内各电视台信号变换为中频为38 MHz的视频信号。
由于设计和制作增益高, 选择性好, 工作频率较原载频低的固定中频放大器比较容易, 所以采用混频方式可大大提高接收机的性能。
此设计就是利用仿真软件，采用模拟相乘器实现混频电路的。
关键词：模拟相乘器；混频电路高频电子线路课程设计评分标准目录摘要 (2)第一章模拟乘法器 (5)1.基本概念 (5)2.传输特性 (6)第二章混频器 (6)第三章混频电路 (8)第四章仿真 (9)第五章设计总结 (11)参考文献 (12)第一章 模拟乘法器1. 基本概念含义：可实现任意两个互不相关模拟信号相乘的三端口的非线性电子器件（A M 为相乘增益，亦称比例系数或标尺因子）模拟乘法器是一种完成两个模拟信号（连续变化的电压或电流）相乘作用的电子器件，通常具有两个输入端和一个输出端，电路符号如图1所示。
混频器设计
混频器设计4.1引言无线传感网(WSN,Wireless Sebnsor Networks)就是由部署在监测区域内的大量的廉价微型传感器节点组成，通过无线通信的方式形成的一个多跳自组织网络，它是一种全新的信息获取平台，能够实现监测和采集网络分布区域内的各种检测对象的信息。
由于无线传感网的广泛发展，应用于无线传传感的技术也得到广泛的发展，下混频器是无线传感网中的关键模块，它的性能与各种通信系统的通信质量密切相关。
混频器电路按非线性器件性质的不同，分为无源混频器电路和有源混频器电路。
无源混频器电路结构相对来说比较简单，设计周期也不用太长，有较高的性价比，其中最主要的优点是无源结构混频器不需要电源电压，并且当理想情况下时，并没有静态功耗存在，而且具有好线性度性能。
但是无源混频器也存在很多不足之处，无源混频器电路有插入损耗存在，一般可采用后置有源电路提供足够的增益。
有源混频器需要外接电源来提供一定增益，虽然需要消耗一定的功率，但可以使整个系统的增益在集成电路中得到提高。
有源混频器的转换增益和端口的隔离度都比无源混频器要大的，但是它的噪声系数比较小，而且有源混频器所消耗功率较大，线性度也比无源混频器差。
按照组成混频器的不同电路结构[27]，可以分为平衡混频器、单端混频器。
单端混频器电路结构简单，但性能较差。
平衡混频器又可分为单平衡混频器和双平衡混频器两种，它们具有噪声小、灵敏度高、抗干扰能力强及频带宽等优点。
就单平衡结构和双平衡结构而言，双平衡混频器结构具有更好的性能，平衡结构有更好的端口隔离度，本振电压和输入信号电压不会通到中频输出端，也即本振端口和输入是隔离的。
单管跨导型混频电路、单平衡型混频电路和吉尔伯特双平衡型混频电路等是有源混频器比较常见的电路形式。
二极管双平衡型混频电路和无源场效应管混频电路等是无源混频器比较常见的电路形式。
本文设计的下混频器由于采用一级变频，直接从2.4Gz下变频到40M，所以性能肯定是受到影响的，相比于多级变频器，各项指标一般，但是大大降低了成本。
GPS接收机中的下变频混频器的设计与实现
ａ Ｉ ｆ一 ０ ７ Ｂ ｎＩＰ３ｏ ．５ ５ ｄ ｍ．Ｔｈ ｏａ ｉｓｐ ｔｄ ＤＣ ｃ ｒｅ ｔｉ ． Ａ ｅ ｐ ｓ ｉ ｌｔ ｎ ｓ ｏ ｈ ｔｔ ｅｍ ｉｅ ａ ｅ ｔｔ ｌｄｓｉａｅ ｕ ｒ ｎ Ｓ ５ ４ ｍ Ｔｈ ｏ ｔｓｍｕ ａｉ ｈ ｗｓ ｔａ ｈ ｘ ｒ ｈ ｓ ｏ ａ ｈｅ ｅ ｏ ｖ ｒｉｎｇ ｉ ｆ ５ ６ Ｂ， ｏ ７ ５ Ｂ，ｎ ｎＩＰ３ｏ ｃ ｉｖ ｄ ａｃ ｎ ｅｓｏ ａｎｏ ． ６ｄ ａＮＦ ｆ ． ３ｄ ａ ｄａ Ｉ ｆ一 ３ ２ｄ ｍ ，ｎ ｔ ｏａ ｉｓｐ ｔｄＤＣ ｃ ｒｅ ｔ １ １ ． Ｂ ａ ｄｉｓｔｔ １ ｓ ｉａｅ ｕ ｒｎ ｄ
相乘 。
（ ｏ ｃｍｔ （ ｏ ｗ￣ｔ Ａｃ ｓ ｏ ） Ｂｃ ｓ ）一
随着 Ｃ ＭＯＳ工 艺 沟 道 长度 的不 断减 小 ， ＭＯＳ Ｅ 的 ＦＴ
截 止频率 已经达 到 几 十 Ｇ 甚 至 上百 Ｇ ， Ｈｚ Ｈｚ已经 能 够 满 足几 Ｇ 频率 射频集 成 电路 的要求 。在几 Ｇ 以下 的射 Ｈｚ Ｈｚ 频 集成 电路 芯 片 中 ， 多 已经 采 用 了 Ｃ Ｓ工 艺 。一 方 很 ＭＯ
摘
要：本 文设 计 了 一个 应 用 于 ＧＰ Ｓ接 收 机 的 下 变 频 混 频 器 。该 混 频 器 的 Ｒ Ｌ Ｉ Ｆ， Ｏ，Ｆ信 号 的 频 率 分 别 是
１ ５ ６ＧＨｚ１ ５ ２ＧＨｚ ４ＭＨｚ ． ７ ，． ７ 和 。混 频器 的供 电电 压 为 ３Ｖ。基 于 Ｓ Ｃ ０ １ ｍ
（ ｃ ｏ ｌ ｆ ｃｏ ｌ ｔｏ ｉ，Ｓ ａ ｇ ａ Ｊ ｏ Ｔ ｎ ｉｅ ｓ ｙ Ｓ ａ ｇ ａ ２ ０ ４ ） Ｓ ｈ ｏ ｒ ｅｅ ｒｎ ｃ ｈ ｎ ｈ ｉ ｉ ｏ ｇ Ｕｎｖ ｒｉ ， ｈ ｎ ｈ ｉ ０ ２ ０ ｏ Ｍｉ ｃ ａ ｔ
混频器
混频器一.混频器的工作原理混频器在发射机和接收机系统中主要负责频率的搬移功能，在频域上起加法器或减法器的作用，频域上的加减法通过时域上的乘积获得。
混频器通常可以表示为如图１所示的三端口系统，应至少包含三个信号：两个输入信号和一个输出信号。
根据图1可以表示混频器最常见的数学模型：(A1cosω1t)(A2cosω2t)=A1A22[cos(ω1−ω2)t+cos(ω1+ω2)t]式中A1表征输入信号的振幅，A2表征本振信号的振幅。
图1.混频器原理框图对于混频器而言，混频器的输入信号分别定义为射频信号RF(Radio Frequency)，频率记为ωRF，和本振信号LO(Local Oscillator)，频率记为ωLO。
混频器的输出信号定义为中频信号IF(Intermediate Frequency)，频率记为ωIF。
根据混频器的应用领域不同，中频输出选择的频率分量也不同。
当ωIF<ωRF时，混频器称为下变频器，输出低中频信号，多用于接收机系统；当ωIF>ωRF时，混频器称为上变频器，输出高中频信号，多用于发射机系统。
常用的混频器实现方法主要有三种：第一种是用现有的非线性器件或电路，比如利用二极管电压电流的指数关系实现的二极管微波混频器；第二种是采用开关调制技术实现信号在频域上的加减运算，进而实现频率变换的功能，比如基于吉尔伯特单元的混频器；第三种是利用已有的电子元件实现混频电路的乘法模块。
二.混频器性能指标（一）转换增益转换增益(或者转换损耗)，其定义是需要的IF输出与RF输入的比值。
混频器的电压转换增益可表示为:G V=20log V IF V RF混频器的功率转换增益可表示为：G P=10log P IFP RF=10log[(V IFV RF)2R SR L]其中V IF和V RF分别为中频输出电压和射频输入电压的有效值．R L是负载电阻，R S是源电阻。
当输入电阻和负载电阻相等时，两种增益的dB形式相等。
混频器设计
混频器设计简介无线收发机射频前端在本质上主要完成频率变换的功能，接收机射频前端将接收到的射频信号装换成基带信号，而发射机射频前端将要发射的基带信号转换成射频信号，频率转换功能就是由混频器完成的。
本文设计应用于无线传感器网络（Wireless Sensor Network，简称WSN）的混频器，无线传感器网络是由部署在监测区域内大量的廉价微型传感器节点组成，通过无线通信方式形成的一个多跳的自组织网络系统，其目的是协作的感知、采集和处理网络覆盖区域中感知对象的信息，并发送给观察者。
这就要求所设计的混频器具有很低的功耗。
同时，混频器是一种非线性电路，是接收机中输入射频信号最强的模块，这就对混频器的线性度提出了严格的要求。
而混频过程通常会引入很大的噪声，考虑到LNA 的增益有限，混频器噪声也是要考虑的关键指标。
由于所设计的接收机采用的是低中频的结构，中频频率只有2MHz，所以混频器的隔离度也是关键的指标。
结构选择及原理分析结构选择本接收机采用的结构为低中频结构，中频频率只有2MHz，LO 信号泄漏到RF 端口可能造成自混频及信号阻塞等问题。
LO 信号泄漏到IF 端口，会对中频信号形成阻塞，同时LO 的噪声也将提高整体的噪声系数。
而RF 信号馈通到LO端会造成自混频现象。
双平衡的吉尔伯特混频器具有很好的隔离度，故本设计采用该结构。
本设计中频频率很低，开关对噪声（包括热噪声和1/ 噪声）是限制混频器噪声性能的主要因素，可以在不影响驱动级偏置电流的情况下减小流过开关对的偏置电流来减小混频器的噪声系数。
可以通过在开关对的源极注入一个固定的偏置电流来实现。
线性度是混频器的一个重要指标，通常可以采用在驱动级晶体管的源极串一个无源元件形成串联反馈来提高驱动级的线性度。
电阻作源简并元件会引入热噪声，而电阻本身会产生压降。
电感和电容作源简并元件不会引入额外的噪声，而且对高频谐波成分和交调成分具有一定的抑制作用。
因此通常选择电感作为源简并元件。
5_8GHzCMOS混频器设计
基金项目:国家自然科学基金重点资助项目(90307016);国家预研项目(E0617010)518GHz CMOS 混频器设计任怀龙1,默立冬1,吴思汉2,陈兴1,冯威1,廖斌1,吴洪江1(11中国电子科技集团公司第十三研究所,石家庄050051;21国防科技信息研究中心,北京100028)摘要:介绍了C MOS 混频器主要技术指标的设计思路和技术。
采用0118L m C MOS 工艺,使用Agilent 公司的ADS 软件设计出一种518GHz C MOS 混频器电路,结果表明,工作电压118V 时,RF 频率518GHz,本振频率5178GHz,中频频率20MHz 下,转换增益713dB 、输入1dB 压缩点-813dB m,噪声系数817,工作电流小于5mA,该电路已交付流片。
关键词:C MOS 混频器;转换增益;线性度中图分类号:TN405 文献标识码:A 文章编号:1003-353X (2008)03-0257-04Design of 518GHz CMOS MixerRen Huailong 1,Mo Lidong 1,Wu Sihan 2,Chen Xing 1,Feng Wei 1,Liao Bin 1,Wu Hongjiang 1(11The 13th Resea r ch I nstitute ,CETC,Shi jia z huang 050051,China;21The Research Center o f De f ense T echnology In f ormation,Bei j ing 100028,China)Abstract:The design techniques of improved CMOS mixers were illustrated.Based on 0118L m CMOSprocess,a 518GHz C MOS mixer was designed with Agilent ADS.The simulated results show that this mixer achieves a conversion gain of 713dB,input 1dB gain compress of -813dBm,and a noise figure of 817dB,while consuming less than 5mA from a single 118V supply,the circuit is in manufacturing.Key words:C MOS mixer;c onversion gain;linearity EEAC C:2570A0 引言近年来,无线通信系统,如无绳电话、手机、PDA 、W LAN 、导航仪等,已经成为人们日常生活中不可或缺的一部分。
基于SiGe HBT工艺的GNSS接收机混频器设计
款 混频 器的 供 电 电压 为 ３３Ｖ， 振 Ｌ 输 入 功 率 为一 ０ｄ ｍ， 消耗 总 电 流 、 换 增 益 、 声 系数 、 Ｂ增 益 压 缩 点依 － 本 Ｏ １ Ｂ 其 转 噪 １ｄ
次 为 ：Ｉ） ． ８７ｍＡ，５ｄ ４１ｄ 一 ７ｄ ｍ；Ｉ） ． １ Ｂ，． Ｂ， １ Ｂ Ｉ ８４ｍＡ ，０ ｄ ４６ｄ 一１ Ｂｍ； ５４ ｍＡ， １ｄ ４９ｄ 一 ０ｄ ｍ。而 １ Ｂ， ． Ｂ， ０ ｄ Ⅲ） ． ｌ Ｂ， ． Ｂ， １ Ｂ
Ｄｅ ｉ ｎ ｏ ｉ ｅ ｓｏ ｓｇ ｆｍ ｘ ｒ ｆＧＮＳ ｅ ｅｖ ｒ ｂ ｓ ｄ ｏ ｉ ｅ ＨＢＴｓ Ｓ ｒ ｃ ｉｅ ａ ｅ ｎ ＳＧ
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混频器设计
设计题目：混频器设计摘要混频器是微波集成电路接收系统中必不可少的部件。
不论是微波通信、雷达、遥控、遥感、还是侦察与电子对抗，以及许多微波测量系统，都必须把微波信号用混频器降到中低频来进行处理。
调频发射机作为一种简单的通信工具，由于它不需要中转站和地面交换机站支持，就可以进行有效的移动通信，因此深受人们的欢迎。
目前它广泛的用于生产、保安、野外工程等领域的小范围移动通信工程中。
本课题重点在于设计能给发射机电路提供稳定频率的混频器电子电路。
超外差式接收机中，混频器应用较为广泛，如AM 广播接收机将已调幅信号535KHZ-一1605KHZ要变成为465KHZ中频信号，电视接收机将已调48．5M一870M 的图象信号要变成38MHZ的中频图象信号。
移动通信中一次中频和二次中频等。
在发射机中，为了提高发射频率的稳定度，采用多级式发射机。
用一个频率较低石英晶体振荡器做为主振荡器，产生一个频率非常稳定的主振荡信号，然后经过频率的加、减、乘、除运算变换成射频，所以必须使用混频电路。
通过后续的电路仿真和部分电路的调试，可以证明本课题的电路基本成熟，基本能完成语音信号的电压放大、频率调制和功率放大，达到发射距离的要求。
发射机的主要任务是完成有用的低频信号对高频载波的调制,将其变为在某一中心频率上具有一定带宽、适合通过天线发射的电磁波。
调制是将要传送的信息装载到某一高频振荡(载频)信号上去的过程。
所以末级高频功率放大级则成为受调放大器。
近年来,移动通信技术得到迅猛发展,在社会生活中扮演着越来越重要的角色。
混频器是射频前端电路中实现频谱搬移的器件,是十分重要的模块。
每个移动通信系统都要用到一个以上的混频器,其性能直接影响整个系统的性能。
社会发展到今天，现代化的通讯工具在我们的生活中显得越来越重要。
混频器在通信工程和无线电技术中，应用非常广泛，在调制系统中，输入的基带信号都要经过频率的转换变成高频已调信号。
在解调过程中，接收的已调高频信号也要经过频率的转换，变成对应的中频信号。
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第 ０ 年］ ２ ７ 月 ０
２ 卷 第］ ｉ ｆ 期
测 量 接 收机 系统 中的 混频 器 设 计
胡友德 黄世 震 林 伟
（． １ 福州大学 福州 ３ ０ ０ ； ５０ ２ ２ 福建省微 电子集成 电路重点实验 室 福州 ３ ０ ０ ） ． ５０ ２
Ａｓ （ 】） Ｂｓ ２） ｉ ｏ￡× ｉ ｎ￣ ｎ（ ｔ 一Ａ ×Ｂ× Ｉ Ｏ （ 一 ２ ｔ Ｓ 】 Ｃ ） —
ｃｓｏ ＋ ）］２其输入输出波形如 图 １ ｏ（ ￣ ｔ ， ／ 所示 。其中， 中 频输出信号是经过滤波后的输出信 号（ 滤除过 （ ＋ ） ｔ 这一频率后的信号） 。其信号频率在整个混频过程中的频 率 变化 过程如 下 图 ２ 所示 。图 ２中 的非 线 性器 件 就 是 所 用的混频器 ， 可见混频并不是单纯意义上 的“ ＭⅨ” 可以 ， 理解为 ２ 信号频率的加与减的一种运算形式。
ｈｇ ａ ｏ ｒｓｉｎａ ｄｗｅｌ ｔｕ ｔｒｄｉ ｇ ｅｅｔｒ ｎ ｏｖ ｄｔ ｅｐｏ ｌｍ ｆｎ ｅｍｏ ｕａｉｎｄｓｏｔ ｎ ｉｈｇ ｉ ｃ ｍｐ ｅｓ ｎ ｌ ｓｒ ｃｕｅ ｎ ｏ ｍａ ｅｒｊｃｅ，ａ ｄｉ ｓ ｌｅ ｒｂｅ ｏ ｔｒ ｄ ｌｔ ｉｔｒｉ． ｔ ｈ ｉ ｏ ｏ
性 ， 用优化 镜像 抑制 提高其 动态 调节 范 围。 目前 大 多采 采 用模 拟乘 法器 设计 混频器 ， 文主要 介 绍射频 接收 机 前端 本 的混频器设 计 。 在Ｒ Ｆ射频 接 收系统 中 ， 下变 频接 收 机 主要 的组 成 电 路结 构有 Ｌ ＮＡ 低 噪放 、 波 器 、 Ｘ Ｒ 混频 器 、 Ｌ 滤 ＭＩ Ｅ Ｐ Ｌ锁 相环 以及 附加 的 Ｖ Ｏ 压控 振 荡器 ， Ｃ 这些 组 成 电路 结 构 的 设计 大部分 采用模 拟 电路来 实现 ， 中混频 器 的设 计 以模 其 拟乘法 器为 主体 。因为 Ｌ Ａ与滤 波器 的设计 能很 好地 消 Ｎ 除噪声 ， 因此整个 下变 频接 收机系 统 的噪声 主要是 由混频 器带来 的 ， 使用低 噪声 系数 的 混 频器 是 减 少 噪声 的关键 。
Ｄｅ ｉ ｎ ｏ ｉ ｅ ｎ ｍ ｅ ｓ ｒ ｍ ｅ ｔ ｒ ｃ ｉ ｅ ｙ ｔ ｍ ｓｇ ｆ ｍ ｘ ｒ ｉ ａ ｕ ｅ ｎ ｅ ｅ ｖ ｒｓ ｓ ｅ
Ｈ ｕ Ｙｏ ｄ ｕ ｅ’ Ｈｕ ｎ ｈｚｅ ａ ｇ Ｓ ｉｈ ｎ’ ，。
，。
（ Ｐ 输入信号 ａ Ｆ 】
Ｃ 本振信号 ｏ ）
（ 中频输 出信号 ｃ ）
镜象抑制 比、 输入 电压 幅度的变化范 围、 出波形的失真 输
度 是混频 器设计 的重 要指标 ， 因此需 要选用 和设 计 有 良好
图 １ 输入 输 出波 形
性能的混频率器和合适的镜像抑制电路结构 ， 本文将重点
（ ． ｚ ｏ ｉｅ ｓｔ ，Ｆ ｚ ｏ ５ ０ ２ １ Ｆｕ ｈ ｕＵｎｖ ｒ ｉ ｙ ｕ ｈ ｕ３ ０ ０ ；
２ Ｋｅ ａ ｆ ｕｉ ， ｉ ｏ ｌ ｔ ｎｃ Ｃ Ｄ ｓ ｎ Ｆ ｚｏ ５ ０ ２ ． ｙＬ ｂｏ ｊ ｎ Ｍ ｃ ｅｅ ｒ ｉ Ｉ ｅｉ ， ｕｈ ｕ３ ０ ０ ） Ｆ ａ ｒ ｃｏ ｇ
摘
要： ， 目前 几乎所有 的射频 ／ 微波 （Ｆ Ｍｉｏ ａｅ电路 系统均采用混频器实现变频 。本文详 细介 绍了混频 器的设计 ， Ｒ ／ ｃ ｗ ｖ） ｒ 该混
频器 实现了低 电压 ３ 低功耗 、 １ Ｂ压缩点 、 Ｖ、 高 ｄ 低噪声 系数 以及很 强镜 像抑制机制的功能 ， 并解决 了交调失真的问题 。 关键词 ： 噪声系数 ； 交调失 真； 抑制 镜像
Ａｂｔａｔ Ｔｈ ｘｒｉ ｕ ｅ ｅｒｙａｌ ／ ｃｏ ｖ ｙ ｔｍｓｆｒ ｒｑ ｅ ｃ ａ ｓａｉｎ ｓｒｃ ： ｅ ｅ ｓｄｉ ｎ ａｌ Ｍｉｒｗａ ｅｓｓｅ ｏ ｅ ｕｎ ｙｔ ｎ ｌｔ ．Ｔｈｓ ａ ｅ ｔｏ ｕｅ ｅｄ — ｍｉ ｓ ｎ ｌＲＦ ｆ ｒ ｏ ｉ ｐ ｐ ｒｉ ｒ ｄ ｃｄｔ ｅ ｎ ｈ
Ｋｅｗ ｒｓ ｏｓ ｉｕ ｅ ｉｔｒ ｄ ｌｔ ｎｄｓｏｔ ｎ ｍａ ｅｒｊｃ ｙ ｏｄ ：ｎ ｉ ｆ ｒ ； ｎｅｍｏ ｕａｉ ｉ ｒｉ ｉ ｇ ｅｅｔ ｅ ｇ ｏ ｔ ｏｓ
０ 引 言
混频器在通信系统 中的应用非常广泛， 混频器的设计 在通信 电路与调制／ 解调电路 中是一个很重要 的部分 。在 实际 电路 中 ， 器一 般采用 超外 差结 构来实 现 高 的选择 混频
在调制／ 解调电路 中十分常见。ＭＩＥ Ｘ Ｒ并不是单纯地对 信号进行相加或者“ ＭⅨ”而是把 ２ ， 个信号进行相乘 。例 如 ， 个 信号分 别是 Ａｓ （ ￡和 Ｂ ｉ（ ， 么其混 频 的 ２ ｉ ） ｎ ｓ ｏ￡ 那 ｎ ￣）
结果 就是 ２ 个信 号 的乘积 ， 达式 如下 ： 其表
阐述 有关这 些方 面 的设计 。
经过混频后的信号输 出中含有 ２ 信号频率 的和和差 的成分。因为混频器 只能作为上变频器或者下变频器使 用， 所以一般要用滤波器滤去不必要的输出频率成分。信 号经过下混频后， 下变频只取其中一个频率成分 ， 而理
想混 频时得 到 的 中频 可 以是下 面 ２ 种频 率之 一 ： 一Ａ ） （ ｏ