混频器基本原理及应用

1）混频器基本原理

混频器（变频器）是一种利用器件的非线性特性实现频谱线性搬移的电路，它将载频为fRF的信号不失真地变换为载频为fIF的信号，而保持原信号的相对频谱分布不变。构成混频器的常用非线性器件有二极管、晶体管（双极型BJT或单极型FET）和相乘器等，混频器的电路符号及混频原理如图9-20所示。由于混频是一个非线性变换过程，其输出包含丰富的频谱分量，通常在混频器后通过滤波器选出所需要的频率分量而抑制不需要的频率分量信号。

根据混频前后信号频率的大小不同，混频通常分为上变频和下变频。混频前信号频率fRF小于混频后信号频率fIF的混频称为上变频，反之称为下变频。混频器又可以分为有源混频器和无源混频器两种，它们的区别在于是否有功率增益。无源混频器常用二极管和工作在可变电阻区的场效应管构成，其增益小于1，称之为变频损耗；有源混频器由场效应管和双极型晶体管构成，其增益大于1。无源混频器的线性范围大，速度快，而由于有源混频器增益大于1，因此，其可以降低混频以及后级噪声对接收机总噪声的影响。

2）混频器的主要技术指标

混频器的主要技术指标有变频损耗、噪声系数、隔离度等参数，其中隔离度又分为LORF端口隔离度、LO-IF端口隔离度和RF-IF端口隔离度等。

（1）变频损耗

变频损耗定义为混频器射频输入端口的RF信号功率与输出端口的IF信号功率之比。

（2）噪声系数

混频器噪声系数定义为射频输入端的信噪比与中频输出端的信噪比的比值。在信号接收系统中，混频器处于接收机前端，其噪声系数对整机灵敏度影响较大，因此，在设计接收系统时，需充分考虑混频器噪声系数的影响。(www.xing528.com)

（3）隔离度

LO-IF端口隔离度定义为本振端口到中频输出端口的本振信号衰减。LO-RF端口隔离度定义为本振端口到射频输入端口的本振信号衰减。RF-IF端口隔离度定义为射频输入端口到中频输出端口的射频信号衰减。本振泄漏定义为泄漏到中频输出端口和射频输入端口的本振信号，泄漏到中频输出端口并对应于中频频率的本振信号称为本振馈通，又称为零频响应。

图9-20　混频器测试连接图

3）混频器的用途

混频器广泛应用于无线电通信系统中，它是通信设备的重要组成部分。在发射机中一般用上变频，它将已调制的中频信号搬移到射频段；在接收机中一般用下变频或多级变频，它将接收到的射频信号搬移到中频上。此外，它还广泛应用于其他需要频率变换的电子系统和电子测量仪器中。

4）实验配置

射频微波实验箱配置的是一个无源混频器，其核心元器件是混频器芯片HMC213，辅以外围匹配电路设计而成，可实现上、下变频功能。开展射频微波组件实验、信号链路实验和接收通道实验时，本混频器作为射频微波实验箱超外差式接收通道的上变频器使用。