混频器基础介绍解读

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通信中的混频器技术分析

通信中的混频器技术分析随着科技的快速发展和社会的不断进步，通信技术也得到了极大的发展和完善，混频器技术就是其中之一。

在通信中，混频器是起关键作用的器件，其作用是将高频信号下变频到中频，以方便后续的处理。

在各个领域中，混频器都扮演着不可替代的角色，其使用范围也非常广泛，比如无线通信、卫星通信、雷达、医学影像等等。

本文将从通信中的混频器技术的原理、分类、应用等方面进行分析。

一、混频器技术的原理混频器（Mixer）是用于处理高频信号或多路信号的重要器件，它将多路信号进行混合（乘法器）,然后输出混合信号和本振频率的合成信号。

混频器的原理就是利用非线性电路（二极管、场效应管等器件）通过乘积的方法将射频信号（RF）和本振信号（LO）相乘，再通过滤波器和放大器对混合信号进行滤波和放大，最后输出中频（IF）。

混频器的结构可以分为单管混频器、双平衡混频器、反相混频器等不同类型。

其中，单管混频器是最基础的混频器，是一种常见的射频和本振贡献相等，且非线性度极高的器件。

二、混频器技术的分类1、依据结构分类（1）单管混频器：第一种混频器结构，是由一个二极管或其他非线性元器件构成的，具有较高的非线性度和灵敏度，但是其难以实现较高的隔离度、较低的插入损耗和较宽的带宽。

（2）双平衡混频器：是指在一定的频率范围内，二极管性能是线性相等的混频器，是一种常用且应用较广的混频器结构，具有较高的隔离度和非线性度、较低的插入损耗和较宽的带宽。

（3）反相混频器：是依据布朗管原理设计的混频器，其结构与双平衡混频器类似，但其输出是直流信号。

2、依据混频方式分类（1）单边带混频器：将射频信号经过滤波后，通过混频器将原有的高频信号下变频到中频，最终输出单边带信号。

（2）双边带混频器：将射频信号经过两次混频后，将输出的中频信号进行两侧滤波，在输出端可以得到二次谐波和同频成分均被滤除的双边带信号。

三、混频器技术在通信中的应用混频器技术在通信中得到了广泛应用，具有非常重要的作用。

第13章混频器解读

Gv 2

g m RL
双平衡混频器
iout (t ) sgn cos LOt (I B I RF cos RF t ) sgn cos LOt ( I B I RF cos RF t)
混频的结果只包含射频信号与LO各奇次谐波混频的差频、和频成分不包括直流偏置与LO各奇次谐波混频成分，对LO-IF有着很好的抑制作用。假设混频管为理想管，方波信号的基频幅度为4/π，则转换电压增益为
混频器 Mixers
张艺蒙
西安电子科技大学微电子学院 zhangyimeng@
摘要
• 前言：无线收发机射频前端的系统结构
• 基本概念：混频器的性能参数 • Gilbert（电流换向）混频器的分析和设计
• 无源混频器的分析
• 总结
超外差接收器的方框图
混频器
RF放大器
IF 放大器 / 滤波器
1 2( r g ) g 5 g 5 m5 m5 RL 2 1 4 g 2 m5 Rs
噪声系数
线性度
性能参数：隔离度和阻抗匹配
隔离度：本端口功率与其窜通到另一端口的功率之比。 LO-RF:强本振信号泄露到输入端，使混频器发生过载或饱和。 LO-IF:强本振信号泄露到输出端，容易造成后级中频模块发生过载或饱和。 RF-LO:出现自混频现象，同时强干扰信号会影响本振的工作。阻抗匹配：RF、LO端匹配到50欧姆，IF端口匹配到后级滤波器的输入端阻抗。
LO
A
LO-RF
RF LO+RF
f
混频器的信号图
混频基本原理
混频基本原理
混频基本原理
混频基本原理
混频基本原理

混频器概述

射频
中频
混频
本振
成正比
变频增益下降1dB时相应的输入（或输出）功率值
射频通信电路
（3）线性动态范围定义： 1dB 压缩点与混频器的噪声基底之比，用dB表示混频器位于低噪放后，因此对它线性范围要求比低噪放高 5. 口间隔离射频口一般情况射频>>中频，被滤除零中频方案时低噪放的偶次谐波失真会窜入中频中频口本振泄漏影响LNA 天线辐射射频口中频口
f RF
f LO f RF 2 f LO 2 f m 2 f LO 2 f IF 2
变换能力： n
f RF f LO fm 2
p q 4 由非线性器件的4次方引起
三种比较主要的寄生通道干扰——见图
射频通信电路
3.互调失真特征：输入端伴有多个干扰信号每个干扰和本振混频
混频器的输出噪声——位于中频段
射频通信电路
混频器的单边噪声和双边噪声 ——讨论射频噪声的搬移
单边噪声 ① 射频信号位于本振的一边 ② 被搬移到中频的噪声
射频信号段镜像频段
双边噪声射频信号位于本振的两边不存在镜像频率（如零中频方案）
单边噪声是双边的两倍（高3dB）
射频通信电路
3. 失真混频——频谱线性搬移——非线性器件——平方项非线性器件——高次方项——产生组合频率——干扰、失真（1）干扰哨声特征：接收机音频出现哨叫混频输入：仅有有用射频 f RF 主中频：
q 1, p 1
变换能力与主中频一样
n pq 2
fm
f LO
f RF
射频通信电路
③靠得最近的干扰（半中频干扰）
q 0, p 1 中频干扰

混频器

中频滤波器后输出中频电压为
vI t 2

Vsm cos o s t
2

Vsm cos I t
G
现代电子线路下册
第六章通信电路
主要优点： ► 电路对称，抵消了杂波分量,组合频率分量少； ► 结构简单，噪声小，频带宽；缺点：混频增益小于1；
G
现代电子线路下册
BE
V BB v O(t ) v S(t ) v S(t ) E(t )
G
现代电子线路下册
第六章通信电路
V om V sm
时变偏置电压： v (t ) E(t) ＝VBB+vO(t) s
+ 1:1 C1 L1 +
+ VBB
vo (t )
VT C2 L2 +
-
-
VCC
可将E(t)=VBB+vo(t)视为是晶体管的时变偏置电压，在该电压作用下，晶体管的跨导将随时间作变化。
0.1 F
R8 1k R2 51 7 8 1
C3 C1
R6 75Ω C4
.022F
56pF
本振
R4
.047F
R7 200Ω
-24V
10 F
.047F
本振电压加入混频器有射极注入和基极注入。需要注意的是：1、尽量避免vs和vo的相互影响和两个回路的影响；2、不要妨碍中频电流通路。
G
现代电子线路下册
第六章通信电路
2、晶体管混频器---场效应管 CG ◆ 基本原理 + vs(t)＝Vsmcosωst vs (t ) vo(t) ＝Vomcosωot ，且Vom>>Vsm

混频器基础介绍.

二极管混频
FET混频
需求决定配置！ ห้องสมุดไป่ตู้台，车台，中继台对号入座！
以乘法器件拓扑结构划分
单管混频，单，双，三平衡式--拓扑复杂度的增加，是以对称结构抵消共模信号，影响的是RF，LO，IF三端口的口间隔离及谐波抑制，这两者会影响到你的杂散，灵敏度，互调，EMI,EMC。。。
单平衡双平衡

概述---------------------------------------------------------------------3
索引
混频器分类------------------------------------------------------------7
以乘法器件划分以乘法器件拓扑结构划分混频器IPmn的案例分享
单平衡结构混频管数 RF-IF 隔离度 LO-IF LO-RF 谐波抑制 RF谐波 LO谐波简单 2 差好好较差较好
双平衡普通 4 好好好较好较好
三平衡复杂 6 好好好好好
三平衡
一般使用频率越高的混频器，会采用越多的级数
交调截止点IPmn 性能对比
关于混频器IPmn的案例
U3频段的AB34(1)杂散在366.75MHZ频段与RF同频，这是否还算作杂散？为避免与邻道，互调等指标重合，杂散一般规定为100KHZ 以外的干扰信号，而FCC,CE标准更有杂散点与RF频点频距的规定，一般不小于10MHZ,相关资料请后续自行查阅。

概述---------------------------------------------------------------------3
混频器特性浅析及选型

混频器

时变跨导的基波分量为
g1 (t )
2

1
g D cos L 0t
g (t ) 与射频电压 vRF (t ) 相乘得到中频电流为
iIF (t ) g D
1

vRF cos(RF L 0 )t

g D cos IF t
单二极管混频器的变频跨导为
I IF 1 g fc gD VRF
射频输入本振输入频谱搬移
混频器的单边噪声和双边噪声
单边噪声
① 射频信号位于本振的一边
② 被搬移到中频的噪声射频信号段双边噪声镜像频段射频信号位于本振的两边不存在镜像频率（如零中频方案）单边噪声是双边的两倍（高3dB）
3.失真
非线性电路系统幅度非线性的用泰勒级数加以模型化
iD I0 (t ) g (t )vRF (t )
其中
I 0 (t ) g D s1 (wL0t )vL0 (t )
时变跨导 g (t ) gD s1 (wL0t )
将 s1 (L0t ) 展开得
1 2 2 2 s1 (L 0t ) cos L 0t cos 3L 0t cos 5L 0t ... 2 3 5 1 2 2 2 则 g (t ) g D ( cos L 0t cos 3L 0t cos 5L 0t ...) 2 3 5
第七章混频器
通信与信息工程学院
本章主要内容
混频器概述混频器基本原理
混频器电路设计
本章学习重点和难点
混频器是收发信机的关键组成部分，在射频前端占据重要地位。本章重点讲解混频器的基本工作原理，混频的本质、混频器的结构，非线性器件、乘法器等混频器的基本实现方法。而难点在于单二极管混频器、二极管双平衡混频器等无源混频器的基本设计原理，有源混频器的基本设计原理及其设计考虑。

混频器电路工作原理

混频器电路工作原理
混频器电路是一种基础电路，可将频率不同的两个或多个信号进行混合。

其工作原理可以通过以下步骤进行描述：
1. 输入信号传输：混频器电路通常有两个输入端，分别连接频率不同的信号源。

这些信号可以是来自不同频段的信号，如射频（RF）信号和本地振荡器（LO）信号。

2. 加法混合：混频器电路中包含一个非线性元件，如二极管。

当两个输入信号同时输入到混频器电路中时，它们通过非线性元件进行混合。

这是通过非线性元件的非线性特性实现的，在这个过程中，输入信号之间互相作用，以产生新的频率成分。

3. 输出频率选择：混频器电路会产生包含输入信号频率的和、差以及其他混频项的输出信号。

然而，通常只有某些特定的混频项是有用的。

因此，输出信号需要通过滤波器进行频率选择，以滤除不需要的混频项。

4. 输出信号放大：为了增强信号的强度，输出信号通常需要经过放大器进行放大，以便于后续处理或传输。

总之，混频器电路通过非线性元件将输入信号混合，然后经过频率选择和放大处理，最终产生混合后的输出信号。

这种电路在无线通信、频谱分析、调频广播等领域具有广泛的应用。

混频器

混频器原理（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。
感谢观看
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。
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射频信号与本振产生的信号相乘，cosαcosβ=[cos(α+β)+cos(α-β)]/2
可以这样理解，α为射频信号频率量，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。

第六章混频器

2. 现象：
听到的声音：哨叫——干扰哨声干扰的原因：组合频率干扰
qfs pfL = fI pfL qfs = fI pfL + qfs ：恒大于fL pfL qfs ：无意义
3. 抑制方法：
组合频率分量电流振幅随 (p + q) 的增加而迅速减小，因而，只有对应于 p 和 q 为较小值的输入有用信号才会产生明显的干扰哨声，将产生最强干扰哨声的信号频率移到接收频段之外，就可大大减小干扰哨声的有害影响。
② 镜像干扰： fK fc = 2fI ，可以采用两种措施：高中频方案、二次混频。
a．高中频方案中频的两种选择方案：
① 低中频方案， fI f 。优点：fI 低，中频放大器易实现高增益和高选择性； ② 高中频方案， fI f。如在短波接收机中，接收频段为 2 ~ 30 MHz，中频选在 70 MHz 附近。由于中频很高，镜像干扰频率远高于有用信号频率，混频的滤波电路很容易将它滤除。
1. 电路
2. 分析
i (i1 i2 ) (i3 i4 )
2g DU sm
cos
st
(4
cosLt
4
3
cos 3Lt
)
• s 分量被抵消
• 输出中频分量的幅值是平衡混频器的2倍。
• 优点：环形混频器的混频增益和抑制干扰的能力比平衡混频器优越，在相同条件下，输出中频电流可比平衡混频器大一倍。
例如，由
fS
p 1 q p
f
，当
I
p
=
0，q
=
1
时干扰哨声强，
相应输入信号频率接近于中频，即 fS fI，因此，将接收机的
中频选在接收频段以外，避免这个最强的干扰哨声。例如，

混频器基础介绍解读

在此性能和时间周期的要求下，计划取目前 TETRA 车台在用的一款混频器 ADE-12 与原混频器SYM-25DHW 作对比评估；
混频器选型的案例
4.初步的datasheet指标对比
看对应频段的指标水平，然后考虑后续是否有其他的频段兼容；
从datasheet 对比看出： ?混频的差损，隔离度在可接受范围， ?IIP3 是否能保证互调，需进一步评估；
混频器特性浅析及选型
索引 ? 概述---------------------------------------------------------------------3
?混频器分类------------------------------------------------------------7
混频器指标
三阶交调截止点IIP3（留3dB 余量）
?谐波抑制等指标不确定性大，需
LO驱动幅度
在新 PCB 对应焊盘上做一致性验
差损LOSS
证才能有较强说服力。
隔离度ISOLATION
谐波抑制IPmn
端口驻波比VSWR 最大输入功率
SYM-25DHW 30
ADE-12 17
20
10
6.29
6.99
因本振幅度差异，隔离度基本持平
?避免占用频带的重叠； ?通信设备收发天线的长度限制（天线长度应与射频波长成正比）； ?通信电路中走线和 IC大小与射频频率的反比关系。
接收机中，我们需要利用混频器，将载波频率降下来，便于后续电路选频，解调出有用信号来。混频器 : ?通常是一种利用器件的频域乘法特性来实现频谱搬移的功能模块 ; ?接收机中，混频器一般为下变频混频，用以实现射频信号的中频化 ; ?我们需重点关注接收系统对混频器的线性，差损， RF,LO ，IF三端口的隔离等要求。

混频器基础知识

id 2 a0 a1(v vc ) a2 (v vc )2
id1 id 2 2a1v 4a2vvc
组合频率分量进一步减小载波分量被抵消实现了抑制载波的双边带调制为更好地抵消载漏
平衡调幅器要做得完全对称
3．斩波调幅
斩波调幅：
用载波频率的变化来通断 f (t) ，把信号 f (t) “斩”
2．二极管包络检波器的工作原理
（1）对普通调幅波的解调二极管包络检波器由二极管与 RLC 并联构成的低通滤波器构成。
输入一正弦电压 vi Vi sinct
二极管正向导通电阻 Rd
RL Rd
1 0
cC
输入的正弦电压几乎全部加到二极管D上。
正半周时，二极管D导通，导通电流为 id ，该电
流对电容C充电。
为使调幅波的包络不失真，ma 总是小于等于1，
否则会产生过调幅失真。
ma
kaV Vcm
1
峰值调幅指数
谷值调幅指数调幅波的功率
ma上
Vmax Vcm Vcm
ma下
Vcm Vmin Vcm
载波作用在单位电阻上的功率
POT
1 2
Vc2m
Vcm (1 ma cos t)
时变振幅
作用在1 电阻上的功率为
从频域看，已调信号的频谱(能量)集中在高频正弦波 (载波)的附近，但它们所占有的频带宽度是不同的。
振幅调制(AM) 相位调制(FM)
频率调制(FM)
模拟调制
4.2.1 普通振幅调制波的基本特性及其数学表达式
振幅应正比于信息 f (t)
高频载波 vc Vcm cosct 调幅波
v(t) [Vcm ka f t]cosct
gdVi

混频器工作原理详解

混频器⼯作原理详解
混频器⼯作原理详解
混频器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，这种频率变换应该是不失真的，原载频已调波的调制⽅式和所携带的信息不变。

在发射系统中混频器⽤于上变频，在接收系统中⼀般⽤于下变频。

⽬前混频器已⼴泛运⽤千雷达、电⼦对抗、通信、遥控遥测、⼴播电视等领域，混频器技术指标的好坏将直接影响整机性能的发挥。

——』混频器的⼯作原理
混频是指将信号从⼀个频率变换到另外⼀个频率的过程，其实质是频谱线性搬移的过程，混频器是输出信号频率等千两输⼊信号频率之和、差或为两者其他组合的电路。

在多信道发射系统中，由于基带频率很低若采⽤普通混频器作频谱搬移，则在信道带宽内将有两个边带，从⽽影响频谱资源的利⽤。

这时可采⽤单边带调制器来抑制不需要的边带，其基本结构为两个混频器、⼀个90度功分器和⼀个同相功分器。

将基带信号分解为正交两路与本振的正交两路信号混频，采⽤相位抵销技术来抑制不需要的边带，本振由于混频器⾃⾝的隔离⽽得到抑制。

混频失真和⼲扰的抑制
1、消除或减少交调、互调⼲扰的⽅法
a、采⽤线性度好的混频器，选择合适静态⼯作点；
b、降低射频信号输⼊幅度，使混频器⼯作在线性时变⼯作状态，减少混频的⾼次谐波分量；
C、从电路结构上考虑，采⽤多个⾮线性器件构成平衡混频电路，抵消⼀部分⽆⽤的组合频率分量；
d、采⽤补偿及负反馈技术实现接近理想的相乘运算。

2、消除或减少互易混频⼲扰的⽅法
a、采⽤线性度较好的混频器；
b、提⾼本振信号频谱纯度。

混频原理介绍与分析

混频原理介绍与分析混频原理是指将两个或多个不同频率的信号进行合成，生成一个新的频率信号的过程。

混频技术在无线通信、调频广播、雷达、导航系统等领域有着广泛的应用。

本文将从基本原理、混频器的分类和工作原理、混频器的性能参数等方面进行详细的介绍和分析。

一、基本原理混频原理的基本思想是通过非线性元件将两个或多个不同频率的信号相乘，以产生新的频率分量。

通常使用的非线性元件有二极管、晶体管、场效应管等。

当两个输入信号分别为f1和f2时，通过非线性元件，可以产生频率为f1、f2以及(f1±f2)的频率成分。

其数学表达式为：f3=，2f1±f2，或f4=，2f2±f1二、混频器的分类和工作原理混频器按照混频信号的处理方式可以分为平衡混频器和非平衡混频器两类。

平衡混频器采用平衡型电路，输入信号在非线性元件之前需要进行平衡混频，主要通过互补的非线性元件实现。

平衡混频器可以有效抑制杂散分量的出现，提高混频器的线性度和动态范围。

其中，二极管混频器（均衡）是应用最广泛的，其工作原理是将两个信号分别通过两个二极管，然后再将两个二极管的输出信号相加，最后通过滤波器滤除幅度较小的不需要的频率分量。

非平衡混频器主要有单边带混频器、振荡混频器和自脉冲混频器。

单边带混频器通过抑制一个较强的本地振荡信号来实现混频，它可以实现频率的选择性混频。

振荡混频器以混频信号为输入，在非线性元件中产生新的频率成分。

自脉冲混频器是一种特殊的非平衡混频器，通过将本地振荡信号送入非线性元件，产生自脉冲信号，然后通过滤波器来获得所需频率。

三、混频器的性能参数混频器的性能参数主要包括转换增益、本地振荡抑制比、本地振荡频率抑制比和反射损耗等。

转换增益是指输入信号到输出信号间的增益，通常以分贝（dB）为单位。

转换增益越大，表示混频器性能越好。

本地振荡抑制比是指混频器对本地振荡信号的抑制能力。

本地振荡抑制比越大，表示混频器对本地振荡信号的抑制能力越强。

混频器工作原理详解

混频器工作原理详解混频器是一种电子设备，主要用于将多个频率的信号混合在一起。

它在通信、雷达、广播、电视、无线电及音频等领域中广泛应用。

混频器的工作原理基于非线性元件的特性，其中最常见的非线性元件是二极管。

1.基本原理混频器的基本原理是利用非线性元件的非线性特性，将多个输入信号混合成一个信号。

混频器主要有两个输入端口（RF端口和LO端口）和一个输出端口。

其中RF端口输入射频信号，LO端口输入本地振荡信号（Local Oscillator），输出端口输出两个输入信号的混频信号。

2.输入信号的混合混频器的基本操作是将RF信号和LO信号相乘，得到两个频率分量的和频（Sum frequency）和差频（Difference frequency）信号。

混频器的核心部分是非线性元件，通常是二极管。

当RF信号输入混频器时，它与LO信号结合并通过非线性元件。

由于二极管的非线性特性，它会产生两个新的频率成分，一个是和频信号，频率为RF频率加上LO频率，另一个是差频信号，频率为RF频率减去LO频率。

这两个信号将通过输出端口输出。

3.阻止RF信号通过混频器还有一个重要的功能是阻止RF信号通过。

在通信系统中，LO信号的频率远高于RF信号，因此RF信号会通过LO端口到达射频接收器，引起干扰。

为了阻止RF信号通过LO端口，混频器采用了一个带通滤波器，用于选择只有和频和差频通过，而阻止RF信号通过。

4.选取合适的LO频率混频器的工作效果与LO信号的频率选择有关。

一般来说，LO频率应该选择为RF频率加上或减去一个中频（Intermediate Frequency），以使得差频信号与中频相等。

这样可以方便后续的信号处理和解调等操作。

5.非理想因素混频器在实际应用中会受到一些非理想因素的影响，包括本振泄露（LO Leakage）、直流偏置（DC Offset）、相位不匹配（Phase Mismatch）和幅度不平衡（Amplitude Imbalance）等。

无线局域网基础知识：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）。

通信领域里的混频器介绍

七. 混频混频的基本概念和实现模式双差分对混频电路二极管双平衡混频电路二极管双平衡混频电路三极管混频电路组合频率干扰和非线性失真(一)、混频的基本概念和实现模式１、概念∙混频是将中心频率为f c(载频)的已调信号υs，不失真地变换为中心频率为f I的已调信号υI的频率变换过程。

通常将υI称为中频信号，f I称为中频频率。

(简称中频)图中，υL=V Lm cosωL t是本地振荡电压，ωL=2πf L为本振角频率。

（按此仿真）通常取f I=f L-f c∙混频实质：就频谱搬移观点而言，混频的作用就是将输入已调信号频谱不失真的从f c搬移到f I的位置上。

因此，混频电路是一种典型的频谱搬移电路，可以用相乘器来实现。

2、实现模型∙实现模型∙输入信号频谱(调制信号为F min～F max时)∙混频器输出电流频谱设输入调幅波本振信号调制信号为υΩ(t),a(t)∝υΩ(t), 当f L>f c时乘法器输出电流i为:i经LC中频带通滤波器后输出，一般取差频ωI=ωL-ωC；若取和频ωI=ωL+ωC。

通常的混频电路有：模拟乘法器混频电路，二极管双平衡混频电路，双差分对混频电路，三极管混频电路。

前三者都是用相乘器电路来实现；后者则用非线性器件来实现。

(二)、双差分对混频电路υs=V sm[1+a(t)]cosωc t（设为已调幅信号）υL=V Lm cosωL t(为本振信号)用乘法器的分析可得当V sm、V Lm<26mV时经LC中频带通滤波器（中心频率谐振在ωI，BW3dB应满足要求）负载电阻R C则其中实现了混频若a(t)=M a cos t即υs=V sm(1+M a cosΩt)cosωc t时的混频（按此仿真）(三)、二极管双平衡混频电路(二极管环形组件应用)1、电路与原理◆二极管双平衡混频器是由两个二极管单平衡混频器组成的。

◆若υs=V sm cosωc t为输入信号压；υL=V Lm cosωL t为本振电压；◆LC中频带通滤波，中心频率谐振在ωI，输出负载电阻为R L。

混频器原理

混频器原理
混频器是一种电子器件，用于将多个不同频率的信号混合在一起，形成一个组合信号。

它的工作原理是基于超外差原理和电流传输原理。

超外差原理是指将两个不同频率的信号相乘，得到的结果包含了两个信号频率之和和差的成分。

当其中一个信号频率很高时，称为射频信号，另一个频率较低时，称为本地振荡信号。

通过调整本地振荡信号的频率，可以选择性地提取出不同频率的成分。

混频器的电路结构通常包括一个射频输入端和一个本地振荡器输入端，以及一个混频器输出端。

射频信号和本地振荡信号通过二极管或场效应管等电子器件进行相乘，得到混频信号。

混频信号经过滤波等处理后，可以得到所需的频率成分。

电流传输原理是混频器中的关键技术之一。

如果将射频信号和本地振荡信号直接相乘，会出现非线性失真和频率相互干扰的问题。

为了解决这些问题，混频器采用了电流传输技术。

电流传输的基本原理是将输入信号转换为电流，在电流领域进行处理，最后再将输出信号转换为电压。

这样可以有效降低非线性失真和频率干扰的影响。

混频器广泛应用于通信、雷达、无线电广播等领域。

通过混频器可以实现信号调频、频谱分析、频率转换等功能，提高信号的处理和传输效果。

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：式中表征输入信号的振幅，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，和本振信号LO(Local Oscillator)，频率记为。

混频器的输出信号定义为中频信号IF(Intermediate Frequency)，频率记为。

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:混频器的功率转换增益可表示为：其中和分别为中频输出电压和射频输入电压的有效值．是负载电阻，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。

（二）噪声系数一般而言，在分析系统噪声性能时，系统内的各模块视为黑盒子．即无需知道模块内部具体电路的噪声如何，而是用一个统一的系统参数对各模块噪声进行描述。

因此在分析混频器噪声性能时，将其看成是一个线性二端口网络。

噪声系数被用来衡量信号经过混频器后信噪比的恶化程度，即混频器本身引入的噪声的大小。

第13章混频器

作业：
P.336 第四题
谢谢

在开关对的设计上，通过前面的图中可以看出，增加偏置电流会增
加开关对的热噪声和本振噪声，但可以减小驱动级热噪声的贡献，而且会降低混号幅度会降低开关对的热噪声和本振噪声，但会增加
驱动级热噪声的贡献。
设计混频器时应根据哪部分是噪声主要来源，折中进行考虑。
线性度
对于单平衡混频器
LO
A
LO-RF
RF LO+RF
f
混频器的信号图
混频基本原理
混频基本原理
混频基本原理
混频基本原理
混频基本原理
混频基本原理
混频基本原理
混频基本原理
混频基本原理
混频基本原理
• Gilbert（电流换向）混频器的分析和设计
电路结构
单平衡有源和双平衡有源混频器
• 驱动级：将输入电压信号转换为电流信号，它的线性度决定了整个混频器的线性度。 • 混频级：如果本振信号足够大，作为开关管，在本振信号的控制下，周期性的开关。 • 负载：电阻或者谐振网络。
2
1 RL
FDSB
1 2( 5 rg 5 g m5 ) g m5 4 1G 4rg1G RL 2 c c 2 g 2 m5 Rs
理想情况下，可由下面两个公式估计混频器的噪声系数
1 ( r g ) g 3 g 3 m3 m3 RL 2 1 4 g 2 m3 Rs
gm1 gm 2 Sn12 ( f , t ) 16kT ( ) 8kT G(t ) gm1 gm 2
3.本振端噪声
本振信号是由时变电路产生的，该时变电路会在混频器本振输入端引入周期性稳态噪声。由于混频过程本身也是一个时变过程，所以本振噪声分析十分复杂。