混频器组合频率干扰分析1.doc
组合频率干扰分析
摘要
现代通用接收机在设计和实现上越来越趋向
高性能、高集成度的方向发展。在性能上，
主要是向高线性、大动态范围、高灵敏度、
高分辨率等方面发展。针对这样的要求，接
收机通常采用超外差结构设计。该结构中至
少存在一个频率转换环节，即混频器。这
样，频率转换过程中就出现许多干扰，本文
针对混频器的组合频率干扰，提出了一种有
效的分析方法，并利用MFC 实现了这一算
法。通过实践，证明该方法对本振频率选
择、预选及中频滤波器设计有一定的帮助。
关键词
超外差混频器、组合频率干扰、本振频率、
中频滤波器
收机的选择性，而且增益可以从中频级获
得，降低了射频级实现高增益的难度。当射
频信号频率上升到微波甚至毫米波时，采
用二次变频方法，可以降低滤波器实现的
难度，保证接收机的选择性，既使在射频频
率较低时，也可以采用二次变频，且第一中
频设计为高中频的方法来获得较好的镜像
频率抑制。
系统结构如图1所示，由图1可以看出，
该接收机射频前端系统存在两个频率转换
环节，即存在两个混频器。在这些频率转换
过程中，出现了很多干扰，如组合频率干
扰、副波道频率干扰、交叉调制、阻塞干扰、
倒易混频等等。这些干扰的出现，对于接收
机能否如愿地实现接收功能，带来了很大
的困难。因此，必须尽最大的可能消除这些
干扰，使所需的信号能够毫无影响的解调
还原，完成最终的通信。
2. 混频器的频谱分量
一个任意的单值电阻的i-v特性可由
多项式（1）表示
i=α+αv+αv2+αv3+.+αvN
0123N
（1）
其幅度正比于系数α2，该项同时产生
二次谐波2ω和2ω；三次和更高次项产
生更高的谐波，(R) 混频产(L) 物有如下形式：
或
（6）
这里p和q是正整数，他们代表本振频
率和信号频率的谐波次数。分析上式可看
出，在混频器的输出产物中，除了需要的中
频信号外，还存在一些谐波频率和组合频
率，如果这些组合频率信号接近中频信号，
并落在中频滤波器的通带内，这样便形成
了组合频率干扰。
3. 组合频率干扰分析
由于系统射频频率较低，为了降低滤
波器实现的难度，保证接收机的选择性，系
统采用了超外差二次变频结构，且第一中
频设计为高中频的方法来获得较好的镜像
频率抑制。因此，第一中频级采用上变频的
形式将RF频率与一频率较高的本振信号
LO1进行合频[2]。则可得到该中频级的频率
值
：
=
+
（7）
RF
LO1
为第一级输入本振信号；为理想条件下
第
一级混频器输出的中频信号频率。
其中：RF为射频输入信号频率；LO1
为了便于后级A/D转换及数字信号处
理，第二中频级采用下变频方式，将第一中
频级信号
其中：为第一级混频器输出中频信
号频率；LO2为第二级输入本振信号；2
与另一本振信号LO进行差频，则该中频级输出的频率理论值(2) 应为：
=
（8）
2
LO2
为理想条件下第二级混频器输出的中频信
号。当然，这两路本振信号是由DDS产生
的同相单频正弦波信号。两路信号产生的
基本原理相同，故而此处只针对第一中频
级进行分析，第二中频级的分析方法与之
其中：α表示任何DC偏置电流。该表达式包括理想(0) 外延二极管，对此[1]：..
令RF输入信号为：
vR(t)=VRsin(ωRt)
LO1信号为：
vL(t)=VLsin(ωLt)
（2）
（3）
（4）
将有一系列无限多的混频分量产生：
i=α+α1[VRsin(ωt)+Vsin(ωt)
]
+α[VRsin(0) (ωt)+VLsin((R) ωLt)(L) ]2+.+(L) αN
[VRsi(2) n(ωRt)+VLs(R) in(ωLt)]N （5）
1. 前言
在专用短波接收机系统中，通常采用
的是超外差二次变频体系结构。“超外差”
是指将射频输入信号与本地振荡器产生的
信号相乘或差拍，即由中频滤波器选出射
频信号与本振信号频率和频或差频。主要
优点是：在低中频上容易实现相对带宽较
窄、矩形系数较高的中频滤波器，以提高接
图1 超外差二次变频系统简单结构框图
-
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中国科技信息2008 年第21 期 CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION Nov.2008制造
相同。
由式（6）可知，在第一级混频后的输
出信号中会存在组合频率干扰，虽然中频
滤波器可以滤除通带以外的频谱分量，但
是显然只要满足式（9）：..
±
q
≈
（9）..
(实)=±p1
RF
1
LO1
其中：(实)为第一级混频器实际产生
的中频信号族；p1，q1为RF信号频率和本
振LO1信号频率的谐波次数。
组合频率的干扰信号就会通过中频滤
波器，进入中频放大器。也就是说当p1，q1
满足条件：
（其中：BW为信号带宽）时，RF的p1
次谐波与LO1的q1次谐波所带来的组合频
率干扰将进入第二级混频器。
同理，由于信号带宽不随频率变化而
改变，则当p2，q2满足条件：
（其中：
信号频率）时，
2为第二级混频器输出中频
(实)的p2次谐波与LO2的
q2次谐波所带来的组合频率干扰将对最终
的后一级的数字信号处理带来不良影响。
因此，根据上述算法，通过分析并尽
量减少组合频率干扰个数的方法，选择第
一级及第二级本振频率，具有极重要的工
程实际意义。
4. 算法实现
输入：射频频率值RF、第一级本振值
LO1、第二级本振值LO
2、带宽。
1) 计算第一级中频滤波的理论值(BW)
2) 令射频谐波次数p1=-5
3) 如果p1＜5，第一级本振信号谐波
次数q1=-5
4) 如果q1＜
5
5) 如
果
6) 输出p1、q1，计算
，q1=q1+1,
至4）
7) 否则q1=q1+1至4）
8) p1=p1+1,至3）
9) 计算第二级中频滤波的理论值
10) 令次谐波p2=-5
11) 如果p2＜5,令次谐波q2=-5
12) 如果q2＜5
13) 如果
14) 输出p2、q2，q2=q2+1，至12）
15) 否则q2=q2+1，至12）
16) p2=p2+1，至11）
运用C++程序语言实现上述程序，并
结合MFC可视化人机交互辅助设计。成功
实现了混频器组合频率干扰分析软件。
软件界面如图2所示。
5. 结论
本文通过对超外差二次变频接收机射
频前端结构原理进行分析，从理论的角度
指出了混频器组合频率干扰的来源，提出
了一种有效的分析组合频率干扰来源的方
法，并结合C++程序语言，成功的实现了
这种方法。事实证明，该方法在组合频率干
扰分析，混频器本振频率选择等方面具有
一定的工程实际意义。
参考文献
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北京：.. 电子工业出版社,2006.
[2] Carl J. Weisman. The Essential Guide to RF
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出社,2003.
图2 组合频率干扰分析模拟软件界面
[3] David J.Kruglinski, Scot Wingo, George
Shepherd Programming Microsoft Visual C++6.0
技术内幕[M]. 第五版. 北京：.. 北京希望电
子出版社.2001.
[4] 王卫东傅佑麟. 高频电子线路[M]. 北
京：.. 电子工业出版社,2005.
[5] 高吉祥. 高频电子线路[M]. 北京：.. 电
子工业出版社,2005.
作者简介
陈雪，女，1983 年生，吉林省长春市，现就
读于吉林大学计算机软件理论与实践专业，
研究方向为软件自动化；
陈国宇，男，1982 年生，黑龙江省哈尔滨
市，现在北京工程控制研究所工作，研究方
向为火箭推进技术。
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（2）提高管子的冷却效果。电子管
工作时，管芯热量的5%通过芯柱部分散
发掉，其余通过阳极耗散掉，若这些热量
不能及时的散发，管芯的温度就会升高。
要加强管子的风冷或水冷效果，灯丝温度
下降25℃，电子管的使用寿命就可延长一
年。
（3）严格开关机。发射机开机在冷却
系统正常后方可工作，关机后必须保证有
足够长的冷却时间，防止电子管过热而放
出有害气体。
（4）注意机器内部清洁。灰尘会通过
各种渠道进入电子管机箱内，要定期清扫
机房、风道和机器内部卫生，保持管子外部
清洁，提高散热效果。
（四）、电子管漏气
除特殊管外，大部分电子管都抽成真
空。尽管封装严密，且管内有吸气剂，但管
体与金属管脚之间仍存在漏气机会，也有
些电子管在运输、搬运或使用过程中造成
破损。正确的使用和维护可使电子管漏气
率大大降低。
（1）注意运输放置。电子管在搬运、检
查、安装过程中要轻拿轻放，防止碰破，存
放时要在管架上，定期检查，用干燥的布擦
拭表面灰尘。
（2）不靠近有害物体。存放电子管不
要靠近盐、酸等有害物质，以免被腐蚀失去
气密性。
（3）正确安装。安装管子时应对准位
置均匀用力，不可用力过猛或装偏，拔取时
不可摇动，应垂直用力。而且必须保证与管
座接触良好，稍有接触不良，局部簧片就会
承受更大电流，使之产生几千度高温从而
烧毁伐环，造成发射管报废。
这是作者查阅相关资料以及多年从事
电视发射维护工作的一点体会，若有不正
之处，敬请指正。
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