什么是混頻器？它的主要作用是什么？

混頻器(Mixer)是一種非線性器件。它常用于無(wú)線通信系統(tǒng)中的頻率轉(zhuǎn)換和調(diào)制解調(diào)等應(yīng)用?；祛l器將兩個(gè)或多個(gè)輸入信號(hào)進(jìn)行非線性混合，產(chǎn)生新的輸出信號(hào)，其頻率為輸入信號(hào)頻率之和或差。這種非線性混合過(guò)程引入了頻率轉(zhuǎn)換和頻率偏移的效果。

混頻器也是一種被動(dòng)元件，主要用于將兩個(gè)信號(hào)進(jìn)行非線性混合運(yùn)算，實(shí)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(guò)將輸入的高頻和低頻信號(hào)進(jìn)行混合運(yùn)算，產(chǎn)生中頻信號(hào)(Intermediate frequency, IF)，從而實(shí)現(xiàn)頻率的變換。例如，在超外差接收機(jī)中，混頻器用于將高頻無(wú)線電信號(hào)下變頻到中頻區(qū)域。頻率合成：通過(guò)將多個(gè)不同頻率的信號(hào)進(jìn)行混合運(yùn)算，可以得到新的頻率信號(hào)，實(shí)現(xiàn)頻率合成的功能。例如，在某些信號(hào)發(fā)生器電路中，混頻器用于將參考信號(hào)和可調(diào)頻率信號(hào)進(jìn)行混合，產(chǎn)生所需的輸出信號(hào)。頻率選擇：混頻器還可以用于頻率選擇，通過(guò)濾波器等方式，選擇特定的頻率分量，實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)的選擇性放大。例如，在收音機(jī)中，混頻器用于將無(wú)線電信號(hào)混頻到中頻區(qū)域，并通過(guò)濾波器選擇所需頻率。

混頻器實(shí)際上是一種非線性裝置，用于將信號(hào)從頻譜中的一個(gè)頻率移到另一個(gè)頻率點(diǎn)。但在實(shí)際使用中，我們常常把它當(dāng)成一個(gè)線性器件，因?yàn)樗谶M(jìn)行頻率轉(zhuǎn)換時(shí)保持輸入信號(hào)的特性不變。射頻混頻器中所有的頻譜信號(hào)，假設(shè)Input1和Input2是輸入信號(hào)，那么在混頻器中將產(chǎn)生+/-m(Input1)+/-n(Input2)的其他信號(hào)。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(hào)與本振發(fā)生的旗號(hào)混頻，cosαcosβ=[cos(α+β)+cos(α-β)]/2，不妨如下了解，α為旗號(hào)頻次量，β為本振頻次量，發(fā)生和差頻。當(dāng)混頻的頻次即是中頻時(shí)，這個(gè)旗號(hào)不妨經(jīng)過(guò)中頻擱大器，被擱大后，舉行峰值檢波。檢波后的旗號(hào)被視頻擱大器舉行擱大，而后顯現(xiàn)出來(lái)。因?yàn)楸菊耠娐返恼駝?dòng)頻次跟著時(shí)候變革，因此頻譜分解儀在沒(méi)有共的時(shí)候接管的頻次是沒(méi)有共的。當(dāng)本振振動(dòng)器的頻次跟著時(shí)候舉行掃描時(shí)，屏幕上便顯現(xiàn)出了被測(cè)旗號(hào)在沒(méi)有共頻次上的幅度，將沒(méi)有共頻次上旗號(hào)的幅度記載下來(lái)，便贏得了被測(cè)旗號(hào)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(gè)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(yàn)法則是：本振信號(hào)功率電平應(yīng)比射頻信號(hào)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(zhuǎn)換損耗：

指混頻器輸出信號(hào)與輸入信號(hào)的比值。換言之，轉(zhuǎn)換損耗是輸入射頻功率和輸出信號(hào)功率電平之間的差值。例如，如果我們將信號(hào)從中頻轉(zhuǎn)換到射頻，那么：轉(zhuǎn)換損耗(dB)=輸出射頻信號(hào)功率(dBm)-輸入中頻信號(hào)功率(dBm)。假設(shè)PRF=-10 dBm和PIF=-17 dBm，則：射頻混頻器的轉(zhuǎn)換損耗=PRF- PIF=-10dBm-(-17dBm)=7 dB

一般的，混頻器典型的轉(zhuǎn)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(shí)，轉(zhuǎn)換損耗是一個(gè)恒定值，與輸入信號(hào)功率不相關(guān)，即輸入功率增加1dB，輸出功率相應(yīng)增加1dB。然而，當(dāng)輸入功率的幅值過(guò)大時(shí)，不在是1dB到1dB的關(guān)系，而是呈現(xiàn)出非線性關(guān)系的變化。

1dB壓縮點(diǎn)定義為轉(zhuǎn)換損耗從理想值增加1dB時(shí)所需的輸入功率，它是衡量射頻混頻器線性度的指標(biāo)。在射頻電路上的功率電平設(shè)計(jì)時(shí)，混頻器的輸出功率應(yīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于輸出1dB的壓縮點(diǎn)值，否則容易導(dǎo)致混頻器飽和。

動(dòng)態(tài)范圍：

動(dòng)態(tài)范圍是指混頻器正常工作時(shí)的微波輸入功率范圍。其下限因混頻器的應(yīng)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(duì)應(yīng)混頻器的1dB壓縮點(diǎn)。

隔離度：

它是從一個(gè)混合器端口泄漏到另一個(gè)端口的功率大小。混頻器的隔離通常是指LO端口和RF端口直接的隔離，典型值范圍15-25dB之間。

實(shí)際上，本振、射頻和中頻端口之間或多或少總會(huì)存在一定量的信號(hào)泄漏。

隔離度是指輸入信號(hào)功率和泄漏到其他端口功率的差值。例如，如果我們?cè)贚O端口輸入一個(gè)信號(hào)，在RF端口也能獲得該信號(hào)，則這兩個(gè)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(cè)量一個(gè)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。混頻器隔離的三種類(lèi)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(gè)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(gè)頻率相近的微波信號(hào)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(lái)描述，即有用信號(hào)功率與三階交調(diào)信號(hào)功率比值，常表示為dBc。因中頻功率隨輸入功率成正比，當(dāng)微波輸入信號(hào)減小1dB時(shí)，三階交調(diào)信號(hào)抑制比增加2dB。。