關(guān)于混頻器參數(shù)的研究

苗雙滟 賈琦

摘 要：混頻器技術(shù)指標(biāo)的好壞直接影響整體設(shè)備的性能與質(zhì)量，因此必須立足實(shí)際，客觀分析混頻器的設(shè)計(jì)工藝，從實(shí)際角度出發(fā)研究其中的參數(shù)，這樣才能提升混頻器的性能與兼容性，進(jìn)而促進(jìn)整體硬件的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。基于此背景，筆者對(duì)混頻器設(shè)計(jì)中的一些參數(shù)進(jìn)行了研究，希望能為相關(guān)工作人員提供理論借鑒。

關(guān)鍵詞：混頻器；參數(shù)

一、混頻器簡(jiǎn)述

最初的接收機(jī)是直放式接收機(jī)，其中乘法器后接多級(jí)放大器，每接收一個(gè)不同頻率的信號(hào)需要做多處調(diào)節(jié)。隨著通信頻率種類的增加，這種接收機(jī)的操作變得麻煩，于是出現(xiàn)了混頻器。混頻器是將接收到的不同頻率的信號(hào)通過乘法器變?yōu)橐粋€(gè)統(tǒng)一的中頻信號(hào)，這樣使用時(shí)便不需多處調(diào)節(jié)。但是混頻器會(huì)帶來干擾問題，許多頻率點(diǎn)不能設(shè)電臺(tái)，所以目前在發(fā)展中的是零中頻接收機(jī)。混頻電路包括三個(gè)層次，分別是本機(jī)振蕩器、非線性器件和帶通濾波器。

cosαcosβ=[cos（α+β）+cos（α-β）]/2（1-1）

1-1式用于混頻器產(chǎn)生混頻信號(hào)的計(jì)算，混頻器會(huì)將天線上接收到的射頻信號(hào)與本振產(chǎn)生的信號(hào)通過乘法器相乘，也就是說當(dāng)混頻的頻率等于信號(hào)的中頻頻率時(shí)，這個(gè)信號(hào)可以被放大，然后進(jìn)行解調(diào)，被解調(diào)的波段會(huì)被檢測(cè)出來。目前混頻器的應(yīng)用十分廣泛，其中一些參數(shù)應(yīng)十分注意，比如噪聲系數(shù)、變頻損耗、動(dòng)態(tài)范圍、隔離度等參數(shù)都會(huì)直接影響接收機(jī)的工作性能。本文從實(shí)際情況出發(fā)，結(jié)合筆者的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)，著重分析了混頻器的參數(shù)。

二、混頻器中的參數(shù)

混頻器設(shè)計(jì)中的參數(shù)非常多，均需要小心謹(jǐn)慎對(duì)待，本文選取三個(gè)最具代表性的參數(shù)進(jìn)行分析，分別是噪聲系數(shù)、混頻器的動(dòng)態(tài)范圍與混頻器的隔離度。

（一）噪聲系數(shù)

通常為了維護(hù)混頻器的制作工藝，多半會(huì)選擇噪聲系數(shù)小、變頻損耗小的混頻器，首先噪聲系數(shù)是檢驗(yàn)混頻器是否合格的重要參數(shù)，它的數(shù)值范圍將直接決定接收機(jī)內(nèi)部噪聲對(duì)靈敏度的影響。一般設(shè)計(jì)師會(huì)先根據(jù)具體的操作計(jì)算出最合理的參數(shù)

（1-2）

1-2式是混頻器計(jì)算設(shè)計(jì)的常用公式，為了降低噪聲系數(shù)，公式中F0的值必須小，而接收機(jī)多級(jí)電路總噪聲系數(shù)主要由第一級(jí)高頻放大器決定，也就是說要保證公式中FR與kpaR的數(shù)值處于合理范圍內(nèi)，對(duì)他們數(shù)值的計(jì)算就是對(duì)放大器總量的要求。混頻器處于接收機(jī)的第二級(jí)電路，因此它采用的二極管或其他混頻元件需要達(dá)到常用的額定功率傳輸系數(shù)，并將它定義為額定功率傳輸系數(shù)的倒數(shù)。

（1-3）

計(jì)算Lc的值，當(dāng)Lc的數(shù)值降低時(shí)，說明二極管起到了很大作用，使得混頻器輸出中頻信號(hào)的功率明顯開始下降。當(dāng)高放的額定功率發(fā)生改變時(shí)，它的噪聲分量將在整個(gè)接收機(jī)中產(chǎn)生變化，這時(shí)Lc的數(shù)值必須得到控制。

（二）確定混頻器的動(dòng)態(tài)范圍

混頻器的動(dòng)態(tài)范圍可以從其電平的上下限開始說明，無論是上限還是下限動(dòng)態(tài)范圍都應(yīng)該處于本振電平之下：

1、混頻器下限電平的范圍確定

首先應(yīng)該觀察電平混頻器的接收機(jī)下限靈敏度，

（1-4）

根據(jù)1-4式可以直接測(cè)定混頻器下限電平的靈敏度，然后根據(jù)測(cè)定數(shù)值代入公式，假如混頻器的設(shè)計(jì)處于17攝氏度的溫度下，根據(jù)該公式的計(jì)算可以直接確定混頻器的動(dòng)態(tài)范圍下限為-95dB。

2、混頻器上限電平的范圍確定

混頻器上限電平的確認(rèn)比下限電平更復(fù)雜一些，下限電平參數(shù)范圍的計(jì)算只需要根據(jù)公式代入數(shù)值，輸入必要條件就能獲得相應(yīng)的范圍，而混頻的上限電平范圍需要多方面因素決定，首要因素就是壓縮電平，當(dāng)設(shè)計(jì)人員輸入信號(hào)功率比較小時(shí)，經(jīng)由混頻器得出的輸出中頻功率也會(huì)隨著輸入信號(hào)功率的線性所增大，但是如果在測(cè)試期間工程師將輸入的信號(hào)功率調(diào)整到一個(gè)不太合理的數(shù)值，經(jīng)過變頻器輸出的信號(hào)是呈現(xiàn)飽和趨勢(shì)且非線性變化。也就是說當(dāng)輸入的中頻功率電平稱為1dB壓縮電平時(shí)，混頻器的上限電平范圍會(huì)隨著本振電平的增加而增加，因此，操作人員必須從客觀實(shí)際出發(fā)，靈活地對(duì)待混頻器的上限電平。

（三）混頻器的隔離度

從混頻器的結(jié)構(gòu)圖上看，每個(gè)端口之間必須是相隔的，每一個(gè)端口都是獨(dú)立存在各司其職的，他們的功率不會(huì)泄露影響到其他的端口。不過從混頻器的實(shí)際使用情況看，各個(gè)端口之間必然會(huì)存在泄露問題，通過測(cè)定混頻器的隔離程度就能基本判定端口的泄露程度。由于本振端口的功率是其中最大的，所以對(duì)該端口的檢測(cè)是最嚴(yán)格的，因?yàn)橐坏┰摱丝诔霈F(xiàn)故障會(huì)呈放射狀影響周圍的端口，繼而干擾其他的接收機(jī)。一般對(duì)混頻器本振端口和其他端口的隔離度是有規(guī)定的，比如本振功率與其泄露到信號(hào)端口的功率之比是多少，或者本振功率與中頻輸出端口的功率之比是多少，這些都是設(shè)計(jì)師應(yīng)該考慮的問題。

三、結(jié)語

總之，使用混頻器時(shí)，需要立足實(shí)際，從超外差接收機(jī)的實(shí)際情況出發(fā)，通過精確的計(jì)算確定各項(xiàng)參數(shù)的范圍。不得不提，混頻器帶來的干擾問題是其一大缺點(diǎn)，因此，現(xiàn)在廣泛研究中的是零中頻接收機(jī)，將接受信號(hào)的頻率調(diào)到零頻，然后對(duì)其進(jìn)行處理。相信零中頻接收機(jī)在未來會(huì)有很好的發(fā)展。

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