混頻器(Mixer)是一種非線性器件。它常用于無線通信系統(tǒng)中的頻率轉換和調(diào)制解調(diào)等應用。混頻器將兩個或多個輸入信號進行非線性混合,產(chǎn)生新的輸出信號,其頻率為輸入信號頻率之和或差。這種非線性混合過程引入了頻率轉換和頻率偏移的效果。
混頻器也是一種被動元件,主要用于將兩個信號進行非線性混合運算,實現(xiàn)頻率變換、頻率合成、頻率選擇等功能。其作用包括:頻率變換:通過將輸入的高頻和低頻信號進行混合運算,產(chǎn)生中頻信號(Intermediate frequency, IF),從而實現(xiàn)頻率的變換。例如,在超外差接收機中,混頻器用于將高頻無線電信號下變頻到中頻區(qū)域。頻率合成:通過將多個不同頻率的信號進行混合運算,可以得到新的頻率信號,實現(xiàn)頻率合成的功能。例如,在某些信號發(fā)生器電路中,混頻器用于將參考信號和可調(diào)頻率信號進行混合,產(chǎn)生所需的輸出信號。頻率選擇:混頻器還可以用于頻率選擇,通過濾波器等方式,選擇特定的頻率分量,實現(xiàn)對信號的選擇性放大。例如,在收音機中,混頻器用于將無線電信號混頻到中頻區(qū)域,并通過濾波器選擇所需頻率。
混頻器實際上是一種非線性裝置,用于將信號從頻譜中的一個頻率移到另一個頻率點。但在實際使用中,我們常常把它當成一個線性器件,因為它在進行頻率轉換時保持輸入信號的特性不變。射頻混頻器中所有的頻譜信號,假設Input1和Input2是輸入信號,那么在混頻器中將產(chǎn)生+/-m(Input1)+/-n(Input2)的其他信號。其中,m和n的取值范圍為0,1,2,3……
混頻器將天線上接管到的旗號與本振發(fā)生的旗號混頻,cosαcosβ=[cos(α+β)+cos(α-β)]/2,不妨如下了解,α為旗號頻次量,β為本振頻次量,發(fā)生和差頻。當混頻的頻次即是中頻時,這個旗號不妨經(jīng)過中頻擱大器,被擱大后,舉行峰值檢波。檢波后的旗號被視頻擱大器舉行擱大,而后顯現(xiàn)出來。因為本振電路的振動頻次跟著時候變革,因此頻譜分解儀在沒有共的時候接管的頻次是沒有共的。當本振振動器的頻次跟著時候舉行掃描時,屏幕上便顯現(xiàn)出了被測旗號在沒有共頻次上的幅度,將沒有共頻次上旗號的幅度記載下來,便贏得了被測旗號的頻譜。
射頻混頻器參數(shù)介紹
頻率范圍:
指射頻混頻器各個端口(包括RF、Lo、IF端口)能正常工作、提供最優(yōu)性能的頻率范圍。
功率電平:
指饋送到混頻器各端口的功率電平,一般指本振端口的功率電平。在使用混頻器的一條經(jīng)驗法則是:本振信號功率電平應比射頻信號功率高15-20dB,這樣可以獲得更佳的性能,這也有助于我們確定其他輸入端口(射頻或中頻)的功率電平。
轉換損耗:
指混頻器輸出信號與輸入信號的比值。換言之,轉換損耗是輸入射頻功率和輸出信號功率電平之間的差值。例如,如果我們將信號從中頻轉換到射頻,那么:轉換損耗(dB)=輸出射頻信號功率(dBm)-輸入中頻信號功率(dBm)。假設PRF=-10 dBm和PIF=-17 dBm,則:射頻混頻器的轉換損耗=PRF- PIF=-10dBm-(-17dBm)=7 dB
一般的,混頻器典型的轉換損耗值在5到10dB之間。
1dB壓縮:
如我們所知,在混頻器正常工作時,轉換損耗是一個恒定值,與輸入信號功率不相關,即輸入功率增加1dB,輸出功率相應增加1dB。然而,當輸入功率的幅值過大時,不在是1dB到1dB的關系,而是呈現(xiàn)出非線性關系的變化。
1dB壓縮點定義為轉換損耗從理想值增加1dB時所需的輸入功率,它是衡量射頻混頻器線性度的指標。在射頻電路上的功率電平設計時,混頻器的輸出功率應遠遠小于輸出1dB的壓縮點值,否則容易導致混頻器飽和。
動態(tài)范圍:
動態(tài)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(huán)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。
隔離度:
它是從一個混合器端口泄漏到另一個端口的功率大小?;祛l器的隔離通常是指LO端口和RF端口直接的隔離,典型值范圍15-25dB之間。
實際上,本振、射頻和中頻端口之間或多或少總會存在一定量的信號泄漏。
隔離度是指輸入信號功率和泄漏到其他端口功率的差值。例如,如果我們在LO端口輸入一個信號,在RF端口也能獲得該信號,則這兩個端口之間的隔離度(dB)表示為:
LO和RF端口之間的隔離=PinLO-PoutRF
混頻器端口之間的隔離是相互的,因此只需要測量一個方向上的隔離即可。比如:從端口1到端口2的混頻器隔離與從端口2到端口1的隔離相同?;祛l器隔離的三種類型是指:LO-IF間隔離、LO-RF間隔離和RF-IF間隔離。
駐波比:
如果混頻器的駐波比是完美的,將有最小的反射。端口駐波直接影響混頻器在系統(tǒng)中的使用,它是一個隨功率、頻率變化的參數(shù)。。
互調(diào)失真(TOI或輸入輸出IP3):
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(chǎn)生交調(diào),其中三階交調(diào)可能出現(xiàn)在輸出中頻附近的地方,落入中頻通帶以內(nèi),造成干擾,通常用三階交調(diào)抑制比來描述,即有用信號功率與三階交調(diào)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(diào)信號抑制比增加2dB。。