首页/文章/ 详情

混频器—杂散之源

1天前浏览1

在无线通信中,混频是信号链最关键的部分之一。主要负责将信号从一个频率转换到另一个频率。

混频器在无线通信中的具体工作方式:        

频率转换:混频器可以实现信号的上变频(Upper Sideband, USB)和下变频(Lower Sideband, LSB)。上变频是指将基带信号或中频信号转换到更高的射频上,而下变频则是将射频信号转换为较低的中频或基带频率。这种频率转换是通过将输入信号与本振(Local Oscillator, LO)信号混合来实现的。          

评价混频器是信号链最关键的部分之一的重要评判标准是混频器的非线性。

混频器的非线性特性是其工作原理的核心部分,这些特性影响混频器的性能和应用范围。以下是混频器非线性特性的几个关键点:       

非线性变换:混频器利用非线性元件(如二极管或晶体管)来实现输入信号的频率转换。这种非线性变换允许混频器产生新的频率组合,包括和频与差频信号,以及其他可能的频率成分。          

产生新的频率成分:在混频器中,非线性特性导致输入信号与本振信号相乘,产生包括基波成分以及由于平方项存在而产生的许多新的频率成分,如直流分量、二次谐波、和频与差频。    

            

影响性能:非线性特性会导致混频器的变频增益和噪声系数性能降低,最终导致系统灵敏度下降。这意味着在高频应用中,如无线通信和军事系统,混频器的非线性特性可能会限制其性能表现,因为这些应用通常要求高灵敏度和低噪声水平。    

没加镜像抑制的噪声系数仿真

加了镜像抑制滤波器的噪声系数仿真    

互调失真:混频器的非线性特性会导致互调失真,这可能会影响信号的质量。互调失真是指当多个信号通过非线性系统时,会产生新的频率分量,这些分量可能会干扰原始信号。

          

动态范围:混频器的非线性特性还会影响其动态范围,即混频器能够处理的信号强度范围。非线性作用可能导致在高输入信号功率下混频器性能下降,这限制了混频器处理高动态范围信号的能力。

          

隔离度:混频器的非线性特性也影响隔离度,即不同端口之间的功率串通。理论上,混频器各端口之间是隔离的,但实际上总有极少量功率在各端口之间串通,隔离度就是用来评价这种串通功率大小的一个性能指标。

          

由于混频器的非线性 ±mfRF ± nfLO

宽频接收应用(如电子战、雷达、频谱分析仪等)往往需要多种滤波器来实现性能的提升。

宽带变频器应同时具备:    

1.仔细的频率规划,使杂散响应不落在下变频频带内;

2.低噪声系数,支持所需的信号灵敏度水平;

3.高线性度;

4.在存在干扰、干扰 器和阻塞信号的情况下有效运行的能力;

5.减少本振和发射机信号泄漏

6.可接受的信噪比 (SNR)、相位噪声性能和整体噪声水平。

总结:

混频器的非线性特性带来一系列的杂散影响,这些杂散不仅会对其他设备产生干扰,也会影响接收机的性能,需要小心的进行频率规划及滤波器的选择设计。



来源:射频通信链
非线性电子通信理论
著作权归作者所有,欢迎分享,未经许可,不得转载
首次发布时间:2025-07-28
最近编辑:1天前
匹诺曹
签名征集中
获赞 6粉丝 39文章 396课程 0
点赞
收藏
作者推荐

什么是雷达?

什么是雷达(Radar)?“Radio Detection and Ranging ”,意思是无线电检测和测距。雷达通过天线向外发射毫米波,再接收目标反射信号,根据接收的时间差测得目标的位置数据和相对距离。雷达测距的原理最基本的原理就是利用时间差计算距离,被测与雷达都静止不动,假设接收到的发射出去的信号时间是t,那么距离L=t*v(3*10^8)/2那么是怎么测移动的速度呢?这里要提到多普勒效应。当移动台以恒定的速率沿某一方向移动时,由于传播路程差的原因,会造成相位和频率的变化,通常将这种变化称为多普勒频移。它揭示了波的属性在运动中发生变化的规律。 也就是说当目标向雷达天线靠近时,反射信号频率将高于发射信号频率;反之,当目标远离天线时,反射信号频率将低于发射频率。根据频率的偏移计算物体移动的速度和方向。 如上图所示,雷达发射的脉冲波,起始是A,结束是B,AB之间的距离为D,相对速率为Vr,由于目标在移动,A和B接触目标的时间就不同,△t=D/(c+Vr) B点接触到目标后被反射,由于多普勒效应,频率发生变化,那么AB之间的距离Dt也发生变化Dt=(c−Vr)*Δt=D*(c+Vr)/(c−Vr)因为脉冲波的个数是不会变的f/ft=D/Dt=1+2Vr/(c-Vr)≈1+2Vr/c所以频偏Δf=ft-f=f(1+2Vr/c-1)=f*2Vr/c=2Vr/λ λ=c/f通过这里我们也可以明白雷达为什么大部分都是脉冲波,脉冲波雷达既可以测速可以测距。雷达的设计雷达作为探测工具,发射功率非常大,雷达在工作过程中,发射信号泄漏会对接收机造成干扰,情况主要有两种:一种是大信号干扰使得接收机压缩增益或出现饱和,甚至造成接收机阻塞;另一种是发射信号的边带噪声将微弱的回波信号淹没,对接收机的目标检测造成影响。雷达与通信不同,通信的信息包含在发射端,即发射端知道自己发射了一个什么信息,接收端通过协议,也知道需要接收什么。 雷达发射端不包含任何信息,信息(目标)未可知,所以,接收端需要将中间的调制信息(目标),经过与发射混频,得到一个中频信号,然后对信号进行,幅度相位的处理,接收端与发射端的设计思路与通信相同。也就是说,雷达与通信最大的不同是信息的处理方式。雷达为什么要用相控阵?雷达通常不是作为一个独立的射频电路出现的,它的出现一般都伴随着相控阵,为什么要用相控阵?这要说到雷达的成像,雷达具有对运动目标(飞机、导弹等)、区域目标(地面等)进行成像和识别的能力。成像就不仅需要知道目标的位置和距离,还需要知道目标的大小。距离分辨率雷达的分辨率ρ=c/2f,频率越高,分辨率越高,所以根据需要探测目标大小和分辨率的不同,雷达的频率也不同(气象雷达通常是L)方向分辨率横向分辨率CR近似为CR = Rλ/D = 天线目标距离*波长/天线尺寸 ,提高方位分辨力的常规方法只有两条途径:一是采用更短的波长,二是研制尺寸更大的天线。假设需要0.1m的分辨率,10000MHz信号波长0.03m,距离1000m,那么就需要300m的天线尺寸。这么大的天线显然不太现实。这时候就可以通过多个天线阵列去做方向分辨,天线的阵列距离我们是知道的,可以通过对不同阵元接受的信息处理就可以得到方向的图像。 这就是相控阵在雷达中的应用,如果要成像,要用相控阵。来源:射频通信链

未登录
还没有评论
课程
培训
服务
行家
VIP会员 学习计划 福利任务
下载APP
联系我们
帮助与反馈