第四章镜频抑制和谐波混频器PPT课件

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▲镜频抑制混频器工作原理
镜频
本振 信号 假定为低本振情况
信号电压：vRF VRF cos[(RF )t]
写成 V RF sin[( RF ) t ]也可，在这只关心相对相位
镜频电压：vi Vi cos[( i )t ] 本振电压：vLO VLO cos[(LO )t] 中频: ωIF= ωRF- ωLO= ωLO- ωRF
n
只考查中频，m=1，n=1 m,n
v LO 1 v i 1 VLO cos[(LO )t]•Vi cos[(i )t]
中频电流： i1 VLO Vi cos[L(Oi)t] VLO Vi cos[IF (t)]
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镜频在混频器2中混频
i
(t)
f
(vL O2
vi2)
vL O2
m
vi2
3.变频效率
镜频噪声
4.噪声特性
本振噪声
优点：可以用低的LO信号接收高的RF信号， 在毫米波接收机中广泛采用。
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Ka频 段4 次谐波 混频器
中频滤波器
RF:35GHz LO:9GHz
2L O/ 4
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RF
w lo
§ 4.5 镜频抑制混频器
一、什么是镜频
对于一个给定的本振信号ωLO ，有两个不同的 射频信号ωLO+ ωIF和ωLO－ωIF 可以产生相 同的中频信号ωIF 。其中一个是我们所期望 的射频信号，而另一个就是我们所说的镜频。
中频电流：
i2(t)VLV O RF cosR[F (LO )t90 ] VLV O RF cosIF )[t (90 ]
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A端合成：
混频器1中频信号移相90º V LV O Rc F os IF t)[ (9]0
混频器2中频信号
V LV O Rc F os IF )[t (9]0
两者相位差180º，相互抵消，无输出信号。
中频电流： i1(t)VLV ORF co sR[F (LO )t] VLV ORF co sI[F t)(]
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信号在混频器2中混频
i(t) f (vLO2 vRF2)
vLO2
m
vRF2
n
m,n
只考查中频，m=1，n=1
vLO 2 vR2 F
VLOcos[(LO)t 90]•VRFcos[(RF)t]
单平衡混频器
混频性能
频谱 变频效率
隔离度 噪声性能
1
整体概况
概况一
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01
概况二
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02
概况三
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03
混频性能 频谱 变频效率 隔离度 噪声性能
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90度型和180型单平衡混频器性能 比较 90度型端口匹配好，隔离度不好 180度型隔离度好，端口匹配不好
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非线性电阻v-i特性如下
i f (v) a0 a1va2v2 ....anvn
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对信号: 信号在混频器1中混频
i(t) f (vLO1 vRF1)
vLO1
m
vRF1
n
m,n
只考查中频，m=1，n=1
vL1 OvR1F V LO cos[( LO ) t ] • V RF cos[( RF ) t ]
m ,n
I I1 I2
vLOmvRFn vLOmvRFn
m,n
m,n
vLOmvRFn[(1)mn 1]
m,n
m+n 只能为偶数
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RF
IF
?
1GHz
LO 8GHz
RF:7GHz 9GHz
RF:23GHz 25GHz
基波混频
三次谐波混频
。
。
。
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奇次谐波混频
奇次谐波混频性能 1.频谱：相比单端混频器，频谱更干净 2.隔离度
3.变频效率
镜频噪声
4.噪声特性
本振噪声
优点：可以用低的LO信号接收高的RF信号， 在毫米波接收机中广泛采用。
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如何实现奇次谐波混频？
I2
IF
RF LO
I1
11
I1fv L O v RF v LO m v RF n I2 f v L O v RF m ,n v LO m v Rn F
n
m,n
只考 查中频，m=1，n=1 v LO 2 v i 2 VLO cos[( LO)t 90]•Vi cos[( i )t]
中频电流： i2VLV Oico sL[O (i)t90] VLV Oico sI[F)(t90]
ωLO－ ωIF
ωLO
ωLO+ ωIF
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二、镜频抑制的重要性 √抑制镜频噪声 单边带系统如不抑制镜频噪声,整个混频器噪声系数 会增大3dB。 对接收来说，若接收下边带，则镜频处噪声会产生中 频噪声，同样在接收上边带时也会出现这种情况。 √抑制镜频干扰 对接收来说，若接收下边带，则镜频处的干扰会进 入到中频中，同样在接收上边带时也会出现这种情 况。
B端合成： 混频器１中频信号
VLO VRF co sI[F)t(]
混频器2中频信号移相90º VLO VRF co sI[F)t(]
因两者相位相同，同相相加，输出为
2VLO VRF co sIF [)t(]
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对镜频 镜频在混频器1中混频
i
(t)
f
(vLO1
vi1)
vLO1
m
vi1
4
双平衡混频器
混频性能 频谱 变频效率 隔离度 噪声性能
5
单平衡混频器实例
180度型
6
LO RF
I1
IF I2
7
I1fv L O v R F vL O m v R Fn
m ,n
I2 f v L O v R F v L O m v R F n
I I2 I1
m ,n
vLOmvRFn vLOmvRFn
m,n
m,n
vLOmvRFn[(1)mn 1] m,n m+n 只能为奇数
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§ 4.4 谐波混频器
RF
IF
?
1GHz
LO 8GHz
RF:15GHz 17GHz
RF:31GHz 33GHz
二次谐波混频
四次谐波混频
。
。
。
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偶次谐波混频
偶次谐波混频性能 1.频谱：相比单端混频器，频谱更干净 2.隔离度
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三、镜频抑制的主要方法
√采用镜频抑制滤波器
我们可以利用滤波器将信号与镜频
分开，但在某些应用领域，这两个信号
频率靠得很近，利用滤波器实现起来很
困难。
本振
镜频
信号
滤波特性
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√镜频抑制混频器 优点： 1.对镜频抑制是自动的。 2.便于集成，如SOC中。
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四、镜频抑制混频器电路结构
在镜频抑制混频器电路中，我们将利用电桥使 射频信号和镜频产生不同的相移从而分离他们。 1，2为两相同的混频单元，通常是单平衡或双平 衡混频器。