混頻是指將信號從一個頻率變換到另外一個頻率的過程,其實質(zhì)是頻譜線性搬移的過程。在超外�接收�中,混頻的目的是保證接收機獲得較高的靈敏�,足夠的放大量和適當(dāng)?shù)耐l帶,同時又能�(wěn)定地工作。混頻電路包括三個組成部分:本機振蕩�、非線性器件�帶通濾波器�
工作頻率
混頻器是多頻工作器件,除指明射頻信號工作頻率�,還�(yīng)注重本振和中頻頻率應(yīng)用范圍�
噪聲系數(shù)
混頻器的噪聲定義為:NF=Pno/Pso 。Pno是當(dāng)輸入端口噪聲溫度在所有頻率上都是�(biāo)�(zhǔn)溫度即T0=290K時,傳輸?shù)捷敵龆丝诘目傇肼曎Y用功�。Pno主要包括信號源熱噪聲,內(nèi)部損耗電阻熱噪聲,混頻器件電流散彈噪聲及本振相位噪聲。Pso為僅有有用信號輸入在輸出端產(chǎn)生的噪聲資用功率�
變頻損�
混頻器的變頻損耗定義為混頻器射頻輸入端口的微波信號功率與中頻輸出端信號功率之比。主要由電路失配損�,二極管的固有結(jié)損耗及非線性電�(dǎo)凈變頻損耗等引起�
1dB壓縮�
在正常工作情況下,射頻輸入電平遠低于本振電平,此時中頻輸出將隨射頻輸入線性變�,當(dāng)射頻電平增加到一定程度時,中頻輸出隨射頻輸入增加的速度減慢,混頻器出現(xiàn)飽和。當(dāng)中頻輸出偏離線�1dB時的射頻輸入功率為混頻器�1dB壓縮�。對于結(jié)�(gòu)相同的混頻器�1dB壓縮點取決于本振功率大小和二極管特�,一般比本振功率�6dB�
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(yīng)用環(huán)境不同而異,其上限受射頻輸入功率飽和所限,通常對應(yīng)混頻器的1dB壓縮��
雙音三階交調(diào)
假如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�,由于混頻器的非線性作�,將�(chǎn)生交�(diào),其中三階交�(diào)可能出現(xiàn)在輸出中頻四周的地方,落入中頻通帶以內(nèi),造成干擾,通常用三階交�(diào)抑制比來描述,即有用信號功率與三階交�(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(dāng)微波輸入信號減小1dB�,三階交�(diào)信號抑制比增�2dB�
隔離�
混頻器隔離度是指各頻率端口間的相互隔�,包括本振與射頻,本振與中頻,及射頻與中頻之間的隔離。隔離度定義為本振或射頻信號泄漏到其它端口的功率與輸入功率之�,單位dB�
本振功率
混頻器的本振功率是指工作狀�(tài)時所需的本振功�。原則上本振功率愈大,動�(tài)范圍增大,線性度改善�1dB壓縮點上升,三階交調(diào)系數(shù)改善��
端口駐波�
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)�
中頻剩余直流偏差電壓
�(dāng)混頻器作鑒相器時,只有一個輸入時,輸出應(yīng)為零。但由于混頻管配對不理想或巴倫不平衡等原�,將在中頻輸出一個直流電�,即中頻剩余直流偏差電壓。這一剩余直流偏差電壓將影響鑒相精��
由于電子�(biāo)簽中包含接收部分和發(fā)送部分,這里選擇在發(fā)送部分時所需的上變頻混頻器和接收部分所需 要的下變頻混頻器�
�(jié)合混頻器的主要性能指標(biāo)(變頻增益、三階互�(diào)阻斷�、噪聲系�(shù)和隔離度等),我們對混頻器做� 以下選擇�
�1)上變頻模塊
上變頻模塊我們選擇MOTOROLA公司生產(chǎn)的雙平衡混頻器MRFIC2002。該芯片是為工作�800�1000MHz� 率范圍的�(fā)射機而設(shè)計的,適用于GSM以及ISM頻帶�(fā)射機。性能價格比優(yōu)良,低功耗模式控制用最小的� �(fù)和接通時�,能�?qū)崿F(xiàn)最小電路消�,這對于無源超高頻電子�(biāo)簽是非常必要��
?�?)下變頻模塊
下變頻模塊我們選擇Atmel公司生產(chǎn)�800�1000MHz下變頻混頻器70780。該芯片�(yīng)用于�(shù)字通信系統(tǒng)� 800�1000Mflz頻率范圍的收�(fā)�。采�5V電源供電,當(dāng)0dB輸入到集成的本振�(qū)動器�,可提供10dB增益 。RE和LO輸入可采用差分或單端方式�(qū)�,并具有高LO-RF隔離�
混頻器是每一個射頻或微波收發(fā)信機連路中的基本元件之一,這些器件共同的特點是利用器件的非線性特性,使器件的輸入/輸出信號�(fā)生頻率的變化?;祛l器的傳輸特性定義為輸出信號和輸入信號的比值。常見的變頻器件包括混頻器(Mixer�,處于非線性區(qū)的放大器� I/Q�(diào)制解�(diào)�,包含濾波器和放大器的射頻前端電路等�
1、混頻器輸入和輸出處于不同頻�
混頻器的傳輸特性定義為輸出信號和輸入信號的比�。對于非頻率變換器件來講,因為所有接收機的頻率都一�,故可以對幅度和相位兩者進行測試。但對變頻器件而言,其輸出信號和輸入信號是不同頻率的,不同�
率信號進行相位比較是沒有意義的。對變頻器件傳輸?shù)南辔惶匦灾笜?biāo)定義如下�
所以對于變頻器件的相位參數(shù)測試必需利用參考混頻器來提供參考信號。對于參考器件需要明確其具體參數(shù)。然后通過校準(zhǔn)消除其對測試�(jié)果的影響。同時網(wǎng)�(luò)分析儀需要具有頻率偏置功�
2、混頻器多端口器�、需要兩路輸�
混頻器一般為三端口器�,需要提供被測混頻器本振信號,本振信號需要滿足被測件功率和頻率范圍要求�
3、混頻器不能進行傳統(tǒng)的矢量網(wǎng)�(luò)分析誤差修正
任何儀表完成測量都會包含儀表的系統(tǒng)誤差,網(wǎng)�(luò)分析儀測試過程中可以通過校準(zhǔn)來消除其系統(tǒng)誤差,保證測量的精度。對混頻器的測量,因為其輸入和輸出不同頻,所以需要采取新的校�(zhǔn)方法消除儀表系�(tǒng)誤差而不能用傳統(tǒng)�2端口校準(zhǔn)對變頻損�/增益測量進行誤差修正。這是因為混頻器或變頻器的激勵(輸入)和響應(yīng)(輸出)信號處在不同的頻率上�
4� 混頻器傳�(tǒng)的測試技�(shù)所面臨的問�
傳統(tǒng)的混頻器測試方案主要包括�
1、基于頻譜儀,信號源,或者標(biāo)量網(wǎng)�(luò)分析儀的標(biāo)量測試方案:這樣的測試方法只能夠得到變頻損耗等�(biāo)量信息,無法得到變頻的相位和群時延指�(biāo)�
2、上、下變頻串聯(lián)測試方法:利用參考混頻器將被測混頻器的信號反變換為輸入同頻信�。這樣�(wǎng)�(luò)分析儀可工作在頻率同步狀�(tài)進行測試。此時測試結(jié)果是被測混頻器和參考混頻器綜合的參�(shù)性能,如果參考混頻混頻器和被測混頻器具備相近的性能指標(biāo),可通過均分計算得到單個混頻器的性能參數(shù)。這種測試有很多局限性:例如要求匹配的配對混頻器、需要濾波器來消除混頻器雜波對測試結(jié)果的影響、使用衰減器改善端口匹配性能、很難達到高測試精度�
3、雙音激�,通過測量雙音激勵的相位變化來計算出群時延:此種方法類似于早期的AM(調(diào)幅)和PM(調(diào)相)之后連接鑒相器測量相位然后進行群時延測�,精度差,測試誤差大,并且一般要求相鄰兩點間的頻率間隔大�1MHz,測試的時候需要golden混頻器,很難實現(xiàn);此外,在某些頻率上精度會明顯下��