摘要：雷達和通信系統(tǒng)中，采用鏡頻抑制混頻器能夠有效抑制鏡像頻率，提高系統(tǒng)的抗干擾能力，同時能夠有效的回收鏡頻能量，提高工作效率。在介紹鏡像干擾原理的基礎(chǔ)上，文中給出了一種鏡頻抑制混頻器的框圖，該結(jié)構(gòu)既能在接收機中作為鏡頻抑制混頻器，還能在發(fā)射機中作為單邊帶調(diào)制器。本文對某型下變頻器進行了干擾分析，與鏡像抑制混頻器進行了對比研究，提出了用鏡像抑制混頻器替代該型下變頻器的可行性。
關(guān)鍵詞：微波器件；鏡頻抑制；雙平衡混頻器；下變頻器
近年來，隨著微波器件的快速發(fā)展，在雷達和通信領(lǐng)域，接收系統(tǒng)普遍采用了低噪聲放大器作為前級，大大降低了系統(tǒng)的噪聲系數(shù)，提高了靈敏度?；祛l器對接收系統(tǒng)的影響和作用似乎越來越小，然而事實并非如此。對于單邊帶系統(tǒng)，特別是中頻較低的單邊帶系統(tǒng)來講，鏡像噪聲會對噪聲帶來很大影響。因此，在低噪聲放大器頻帶較寬，且中頻不高的單邊帶系統(tǒng)中，必須使用鏡像抑制混頻器。
1 鏡像干擾原理簡介
所謂鏡像信號邊帶是有用信號邊帶相對于本振信號對稱的另一個邊帶，它與本振混頻后產(chǎn)生的中頻信號與信號邊帶產(chǎn)生的中頻信號相同。對于單邊帶系統(tǒng)，當?shù)驮肼暦糯笃黝l帶較寬，且中頻不高時，鏡像噪聲會通過混頻器進入系統(tǒng)，造成系統(tǒng)噪聲系數(shù)惡化。
如圖1所示，鏡像頻率(Image Frequency)經(jīng)過下變頻生成Image IF，疊加在有用Desired IF上，且頻率與Desired IF相同，無法通過中頻濾波器濾除，從而降低了接收機性能。
即：
2 鏡頻抑制混頻器原理
鏡像信號抑制電路的結(jié)構(gòu)如圖2所示，射頻信號從RF端口進入，信號經(jīng)鏡頻抑制混頻器后直接變?yōu)樯舷聝蓚€邊帶的中頻信號，選取所需要的邊帶就能夠?qū)崿F(xiàn)對鏡像信號的抑制。
假設(shè)輸入的射頻信號為A(t)=cosωt，本振信號為B(t)=cos(ωLOt)，則經(jīng)過鏡頻抑制混頻器之后，輸出的兩路信號分別為：
式中，G(t)為上邊帶信號，H(t)為下邊帶信號，上下邊帶信號被分離開，能夠通過處理獲得單邊帶信號，實現(xiàn)鏡頻抑制或者單邊帶調(diào)制。
利用鏡像抑制混頻器通過一次變頻就能實現(xiàn)變頻的目的，而且還能能有效的回收鏡頻能量，抑制鏡像干擾的產(chǎn)生。同時鏡像抑制混頻器還能混頻產(chǎn)生上下邊帶信號，所以鏡像抑制混頻器既可作為上變頻器，又可作為下變頻器使用。
3 鏡頻抑制混頻器應(yīng)用分析
3．1 某型下變頻器干擾分析
1)某型下變頻器簡介某型高頻接收機下變頻器采用雙平衡混頻器，通過二次混頻實現(xiàn)下變頻。頻率綜合器和本振源為下變頻通道提供穩(wěn)定的本地振蕩，10 MHz參考信號在頻率綜合器經(jīng)過DDS激勵并鎖相倍頻產(chǎn)生頻率為R1～R2的信號，10 MHz參考信號在本振源經(jīng)過DDS激勵并鎖相倍頻產(chǎn)生頻率為L1的單頻點二本振信號。
下行信號工作頻率為f1～f2，與一本振(頻率綜合器輸出信號)混頻產(chǎn)生頻率720 MHz(L2)的固定一中頻信號，該一中頻信號與二本振L1混頻后產(chǎn)生70 MHz的標準中頻信號，下行信道頻率流程如圖3所示。
2)鏡頻抑制分析 目標中頻信號頻率為70 MHz，二本振信號頻率為650 MHz(L1)，一中頻信號頻率為720MHz，根據(jù)鏡像頻率的定義，鏡像中頻信號頻率為580 MHz，即580 MHz信號與L1二本振混頻也會產(chǎn)生70 MHz中頻信號，即580 MHz信號為鏡頻干擾信號。
由于2#濾波器為720±20 MHz濾波器，580 MHz鏡像中頻干擾信號被濾除，故不能產(chǎn)生70 MHz鏡頻干擾，所以只考慮輸入干擾為720 MHz的情況。由于一本振信號頻率為R1～R2，鏡像信號頻率為720 MHz，所以輸入鏡頻信號為：
R1-720 MHz～R2-720 MHz
所以，當R1-720 MHz～R2-720MHz的干擾信號進入該型變頻器時，就會產(chǎn)生720MHz的干擾信號，但是由于1#濾波器為2190～2310 MHz帶通濾波器，R1-720 MHz～R2-720 MHz頻段的信號被濾除，所以不會產(chǎn)生鏡頻干擾。
由于濾波器的濾波作用，鏡像干擾信號基本被濾除，所以該型下變頻器不會產(chǎn)生鏡頻干擾。
3)組合干擾分析 在上述分析與實際測試未發(fā)現(xiàn)鏡頻干擾，下面來分析混頻器組合干擾，分析結(jié)果如表1和表2所示。
從上述分析可見，輸入f1～f2與頻綜輸出信號的二倍頻混頻，會產(chǎn)生660～960MHz，進而產(chǎn)生70 MHz干擾，例如當存在2 240 MHz干擾信號(f1<2 240 MHz<f2)，頻率綜合器設(shè)置輸出1 480 MHz(2 200MHz對應(yīng)的本振頻點)時，干擾信號本應(yīng)該在帶外，卻出現(xiàn)了720 MHz的干擾信號，即：
2240MHz-1 480MHz=760MHz>720MHz+20MHz(帶外)
1 480 MHzx2-2 240 MHz=720 MHz(帶內(nèi)干擾)
而且，2 200 MHz信號與1 480 MHz本振也能產(chǎn)生720MHz信號，即：
2 200 MHz-1 480 MHz=720 MHz
故下變頻器不能分辨輸入信號究竟是2 200 MHz信號還是2 240 MHz的信號，下變頻器不能分辨干擾也不能濾除干擾，這樣的情況在f1～f2接收帶內(nèi)均存在。
3．2 兩種混頻器對比分析
從以上分析可知，兩種混頻器均能有效抑制鏡頻干擾，各有優(yōu)缺點，分析如下：
1)該型下變頻器雖能有效抑制鏡頻干擾的產(chǎn)生，但是在接收帶內(nèi)產(chǎn)生了類似于鏡頻干擾的組合干擾，嚴重影響了設(shè)備正常使用；
2)該型下變頻器是通過兩次變頻、兩次濾波的方法的實現(xiàn)變頻并抑制鏡頻干擾的功能的，電路相比鏡頻抑制混頻器要復(fù)雜龐大，鏡頻抑制混頻器結(jié)構(gòu)要更簡單，功能要更突出；
3)該型下變頻器是通過兩次變頻、兩次濾波實現(xiàn)變頻功能，變頻效率相對較低，鏡頻抑制混頻器有效的回收鏡頻能量，效率更高一些；
4)鏡頻抑制混頻可同時混頻生成上、下邊帶信號，所以該混頻器既作為上變頻器的混頻器，又可作為下變頻器的混頻器，使用方便，可批量生產(chǎn)使用。
4 結(jié)束語
鏡像抑制混頻器不但能很好的抑制鏡頻干擾，而且能減少濾波器的使用，電路結(jié)構(gòu)簡單，混頻效率高。而且，該型鏡像抑制混頻器能同時產(chǎn)生上、下邊帶信號，既能作為上變頻器，又可作為下變頻器使用，使用方便，應(yīng)用廣泛，將來一定能夠得到很好的推廣。
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