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选型混频器时需要考虑哪些呢?

2022/09/06
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在超外差接收机中,混频器是很重要的器件。

但是,在选型混频器时,需要考虑哪些问题呢?

在详述以上问题时,先看看混频器都有哪些指标。为直观起见,我们从mini-circuits的混频器的手册看起。

就如所有其他器件一样,混频器也有Maximum Ratings,也就是说,当超过这些值时,混频器可能被损坏。

从上面图片可知,一个混频器主要的性能指标包括:

工作频率范围:包括本振/射频端口的工作频率,中频端口的工作频率;

变频损耗;

端口之间的隔离度;

射频端口的驻波

本振端口的驻波

IP3/P1dB

Harmonics Tables

那现在开始了,假设你要设计一个接收机,那怎么选择合适的混频器呢?

首先,需要说明一下,选型的时候,往往是个迭代的过程,主要原因是,接收机的指标太多,而混频器的指标也不少。可能大多数指标满足了,但发现有一个指标不OK,就得推翻前面的操作,重新来一遍。

第一步呢,可能是做个考虑,是用一次变频呢,还是用两次变频。

两次变频的话,可以把射频先往高里变频,所以对混频器的谐波性能(IMT table)不太敏感。

一次变频的话,考虑到后级ADC的工作频率,所以中频也不能选择太高。中频不能太高,就导致在频率规划时,对混频器的IMT性能要求比较高。因为其m*RF+/-n*LO的杂散频率可能和中频频率重叠。所以如果选择一次变频架构的话,混频器的IMT性能优先考虑。

第二步呢,就需要看看,混频器的工作频率是否满足要求,包括射频端口的工作频率,本振端口的工作频率以及中频端口的工作频率。

第三步呢,需要看一下混频器的IP3性能是否满足要求。

因为接收机可能会有一个关于互调相关的指标。名称可能各有各的说法,但是本质上是考核接收机的互调性能。所以呢,混频器的IP3性能也不能忽视。

但是在测试互调抗扰性的时候,要看是卡脖子的在哪?是在接收机本身链路的互调性能上,还是本振的相噪上。

因为互调抗扰性里面,其实还暗含着本振相噪对抗扰性的影响。

第四步呢,就是看看混频器的变频损耗。

变频损耗,可能会影响接收机的灵敏度。有同学可能会说,没关系的啦,我射频前端多放级放大器就好了啦。其实,不尽然。

因为多放一级放大器会引起很多不好的影响,比如说,功耗会变大啦,有多了一个不稳定因素啦,还有,会影响链路的互调性能。

所以,混频器的变频损耗和IP3性能,要在链路中反复迭代,选择合适的前端增益,保证灵敏度和互调性能都能满足指标。

第五步呢,就是混频器的本振功率。

本振信号,是对混频器内部的二极管进行开关操作。在手册上,给出的性能指标,都是在一定的本振功率测试出来的。

但是,实际上,有时候本振功率变化一点,对混频器的性能影响并不大。从mini网站上的参考资料中,有一变频损耗与LO功率的关系。

会发现,本振功率在4~10dBm时,变频损耗变化都不是很大。但是,本振功率下降,可能也会引起其他指标的恶化,比如IP3。

那本振功率要求的小,有啥好处呢?好处就是可以省个放大器。

至于混频器的输入输出驻波,其实在设计中,考虑的并不多。大不了,加个衰减器喽。

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公众号加油射频工程师,分享工作和学习中,对射频知识的理解和感悟。