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标题: [求助]想知道混频的作用？？ [查看完整版帖子] [打印本页]

时间: 2009-10-20 12:56

作者: bandao 标题: [求助]想知道混频的作用？？

GSM和CDMA都有上变频，下变频，混频等。我对这些概念不是很清楚。

如果有好的资料，也可以发给我，我的邮箱al_wwy.28@163.com

时间: 2009-10-20 21:54

作者: aqing2009

直接放大后就进行检波,这就是所谓的直接放大式接收机,这样的接收机,不适合作成多波段,灵敏度也不能做的很高.
经过混频变成固定的中频后,可以对中频进行较高增益的放大,因为中频是固定的,所以中频放大器是稳定的,在检波前可以得到足够的放大,使接收机的灵敏度得到了很大的提高

时间: 2009-10-21 10:32

作者: 泰麒

首先，你要知道什么叫混频器。你可以简单理解为一个使频段搬移的器件。你所说的上变频和下变频都是通过混频器来实现的。
混频器就是一个乘法器，一般有三个端口。依此命名为：LO本振输入端口、RF射频输出/输入端口、IF中频输出/输入端口。
在下变频时，RF端口输入信号，IF端口输出信号。IF输出的信号频率为RF频率减去LO频率和RF频率加上LO频率。例如，RF端口输入信号为1.5GHz，LO本振输入信号为1GHz，IF中频得到的信号就为1.5+1=2.5GHz和1.5-1=0.5GHz两个信号。2.5GHz的信号为镜像信号，需要用滤波器滤除掉。0.5GHz就是你需要的下变频信号。
在上变频时。IF端口输入信号，RF端口输入信号。其他与上下变频时同理。例如：IF输入信号频率为0.3GHz，LO输入信号为1.5GHZ，RF输出信号频率就为0.3+1.5=1.8GHz和1.5-0.3=1.2GHz两个信号。1.2GHz为镜像信号，需要滤除掉。1.8GHz就是上变频的信号。
另外混频器还会输出很多噪声信号，也就是组合干扰信号。遵循的规律为nRF+-mLO。这个公式就不多解释了，解释起来很麻烦，自己去网上看吧。

利用混频器使射频信号下变频到中频后在经过放大等处理有很多好处。
1、中频声表面滤波器的矩形系数很好，十几KHz就能衰减到-40dB一下。这提高了对带外信号的抑制。
2、高频放大器应是中心频率可调的谐振放大器（有时省去），本机振荡器的振荡频率也是可调的，但它们的差（中频）是固定的，而中频放大器则是频率固定的的谐振放大器，其性能(增益、选择性等)可以做得很好。整台接收机的性能主要由中频放大器决定。
3、可实现选带和选频。这种在有源滤波器应用的很多。因为滤波器的频带范围是不变的，但可以利用混频器使频带搬移到不同的频率上。

混频器具体指标与应用：
混频器指标介绍
1. 工作频率：混频器是多频工作器件，除指明射频信号工作频率外，还应注意本振和中频频率应用范围。
2. 噪声系数：混频器的噪声定义为：NF=Pno/Pso Pno是当输入端口噪声温度在所有频率上都是标准温度即T0=290K时，传输到输出端口的总噪声资用功率。Pno主要包括信号源热噪声，内部损耗电阻热噪声，混频器件电流散弹噪声及本振相位噪声。Pso为仅有有用信号输入在输出端产生的噪声资用功率。
3. 变频损耗：混频器的变频损耗定义为混频器射频输入端口的微波信号功率与中频输出端信号功率之比。主要由电路失配损耗，二极管的固有结损耗及非线性电导净变频损耗等引起。
4. 1dB压缩点：在正常工作情况下，射频输入电平远低于本振电平，此时中频输出将随射频输入线性变化，当射频电平增加到一定程度时，中频输出随射频输入增加的速度减慢，混频器出现饱和。当中频输出偏离线性1dB时的射频输入功率为混频器的1dB压缩点。对于结构相同的混频器，1dB压缩点取决于本振功率大小和二极管特性，一般比本振功率低6dB。
5. 动态范围：动态范围是指混频器正常工作时的微波输入功率范围。其下限因混频器的应用环境不同而异，其上限受射频输入功率饱和所限，通常对应混频器的1dB压缩点。
6. 双音三阶交调：如果有两个频率相近的微波信号fs1和fs2和本振fLO一起输入到混频器，由于混频器的非线性作用，将产生交调，其中三阶交调可能出现在输出中频附近的地方，落入中频通带以内，造成干扰，通常用三阶交调抑制比来描述，即有用信号功率与三阶交调信号功率比值，常表示为dBc。因中频功率随输入功率成正比，当微波输入信号减小1dB时，三阶交调信号抑制比增加2dB。
7. 隔离度：混频器隔离度是指各频率端口间的相互隔离，包括本振与射频，本振与中频，及射频与中频之间的隔离。隔离度定义为本振或射频信号泄漏到其它端口的功率与输入功率之比，单位dB。
8. 本振功率：混频器的本振功率是指最佳工作状态时所需的本振功率。原则上本振功率愈大，动态范围增大，线性度改善（1dB压缩点上升，三阶交调系数改善）。
9. 端口驻波比：端口驻波直接影响混频器在系统中的使用，它是一个随功率、频率变化的参数。
10. 中频剩余直流偏差电压：当混频器作鉴相器时，只有一个输入时，输出应为零。但由于混频管配对不理想或巴伦不平衡等原因，将在中频输出一个直流电压，即中频剩余直流偏差电压。这一剩余直流偏差电压将影响鉴相精度。

11. 应用：频率变换：这是混频器的一个众所周知的用途。常用的有双平衡混频器和三平衡混频器，三平衡混频器由于采用了两个二极管电桥。三端口都有变压器，因此其本振、射频及中频带宽可达几个倍频程，且动态范围大，失真小，隔离度高。但其制造成本高，工艺复杂，因而价格较高。

12. 鉴相：理论上所有中频是直流耦合的混频器均可作为鉴相器使用。将两个频率相同，幅度一致的射频信号加到混频器的本振和射频端口，中频端将输出随两信号相差而变的直流电压。当两信号是正弦时，鉴相输出随相差变化为正弦，当两输入信号是方波时，鉴相输出则为三角波。使用功率推荐在标准本振功率附近，输入功率太大，会增加直流偏差电压，太小则使输出电平太低。

13. 可变衰减器/开关：此类混频器也要求中频直流耦合。信号在混频器本振端口和射频端口间的传输损耗是有中频电流大小控制的。当控制电流为零时，传输损耗即为本振到射频的隔离，当控制电流在20mA以上时，传输损耗即混频器的插入损耗。这样，就可用正或负电流连续控制以形成约30dB变化范围的可变衰减器，且在整个变化范围内端口驻波变化很小。同理，用方波控制就可形成开关。

14. 相位调制器（BPSK）：此类混频器也要求中频直流耦合。信号在混频器本振端口和射频端口间传输相位是由中频电流的极性控制的。在中频端***替地改变控制电流极性，输出射频信号的相位会随之在0°和180° 两种状态下交替变化。

15. 正交相移键控调制：QPSK是由两个BPSK、一个90度电桥和一个0度功分器构成。

16. I/Q调制/解调器调制与解调实为相互逆反的过程，在系统中是可逆。这里主要介绍I/Q解调器，I/Q解调器由两个混频器、一个90度电桥和一个同相功分器构成。

17. 镜像抑制混频器：抑制镜像频率的滤波器一般都是固定带宽的。但当信号频率改变时，镜频频率也随之改变，可能移出滤波器的抑制频带。在多信道接收系统或频率捷变系统中，这种滤波器将失去作用。这时采用镜频抑制混频器，本振频率变化时，由于混频器电路内部相位配合关系，被抑制的镜频范围也将随之改变，使其仍能起到镜频抑制的作用。由于电路不是完全理想特性，存在幅度不平衡和相位不平衡，可能使镜像抑制混频器的电性能发生恶化，下图为幅度不平衡和相位不平衡对电性能响加以说明。

18. 单边带调制器：在多信道发射系统中，由于基带频率很低若采用普通混频器作频谱搬移，则在信道带宽内将有两个边带，从而影响频谱资源的利用。这时可采用单边带调制器来抑制不需要的边带，其基本结构为两个混频器、一个90度功分器和一个同相功分器。将基带信号分解为正交两路与本振的正交两路信号混频，采用相位抵销技术来抑制不需要的边带，本振由于混频器自身的隔离而得到抑制。

时间: 2009-10-21 15:03

作者: bandao 标题: 回复 2# 的帖子

我了解的混频好像直接到基带了，分成两路信号，是进行一样的处理吗？

什么时候才能合成一路信号呢，如何合成呢？？

时间: 2009-10-21 15:18

作者: bandao 标题: 回复 3# 的帖子

能讲下具体的实现方式吗？？？

时间: 2009-10-21 16:09

作者: 泰麒 标题: 回复 5# 的帖子

实现方法？什么意思？你是想自己设计混频器吗？

时间: 2009-10-21 16:46

作者: bandao 标题: 回复 6# 的帖子

是的啊。。

时间: 2009-10-21 17:12

作者: 泰麒 标题: 回复 7# 的帖子

自己设计混频器这可就难了，我也是最近在做混频的项目才看了看，涉及的知识太深了！光在帖子上说也不可能说明白，劝你还是找找书看吧。

混频器按非线性器件的性质来分，可分两大类，一类是有源混频器，一类是无源混频器。
采用晶体管或场效应管作为非线性器件的混频器称为有源器件混频器。其优点是可得到4~6dB的增益，而且组合干扰小。经过理论分析和实践可以看到。场效应管混频器还有动态范围大、伏安特性曲线为平方律、交调干扰小、输入阻抗高、抗镜像干扰能力强等优点。
采用二极管作为非线性器件的混频器称为无源混频器，又称电阻性混频器。特点是结构简单，便于集成化，工作稳定，性能好。但有有一定的变频损耗。

按电路结构分，也可分两大类：
一是采用一个混频管的，称为单端混频器。此种混频器电路结构简单，但性能较差。
另一个是采用两个或四个相同特性的混频管组成的平衡或环形电路的，称为平衡或环形混频器。具有噪声小、灵敏度高、抗干扰能力强、频带宽等优点。

其他的就说不了了，自己去网上或书店找找这方面的书吧！原理这东西不是一句两句能说完的。

[ 本帖最后由泰麒于 2009-10-21 17:16 编辑 ]

附件: [几种混频器的原理图] 混频器原理图.jpg (2009-10-21 17:16, 59.26 KB) / 下载次数 1
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附件: [单端混频器的微带电路结构] 单端混频器的微带电路结构.jpg (2009-10-21 17:16, 35.17 KB) / 下载次数 1
https://www.txrjy.com/forum.php?mod=attachment&aid=NjY4Nzh8ZjQ3OGViMGR8MTc2MDE4ODI0MXwwfDA%3D

时间: 2009-10-21 17:21

作者: 泰麒

再来几个图

附件: [但平衡混频器微带电路结构] 单平衡混频器微带电路结构.jpg (2009-10-21 17:22, 32.88 KB) / 下载次数 1
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附件: [双平衡混频器简图] 双平衡混频器简图.jpg (2009-10-21 17:22, 38.36 KB) / 下载次数 1
https://www.txrjy.com/forum.php?mod=attachment&aid=NjY4ODB8M2ViZTA1Y2R8MTc2MDE4ODI0MXwwfDA%3D

时间: 2009-10-22 15:57

作者: xwt445492598

频谱搬移

时间: 2009-10-23 08:29

作者: bandao 标题: 回复 9# 的帖子

我是做数字电路的。。。。，模拟的完全不懂，我所说的混频器是在数字中实现的，是将中频的信号移入基带处理。
在这个过程中信号被分成两路：Ｉ，Ｑ。他们的处理是完全一样的，我就是没有明白什么时候再回复成一路信号。

还是要感谢泰麒的精彩回答

时间: 2009-10-23 09:02

作者: 泰麒

前一阵子我还发帖问调制器和混频器有什么区别没，现在我明白对于模拟信号就叫混频器，对于数字信号就叫调制器。你应该看看调制器的资料。

I/Q信号是差分信号，一般在数字信号上用的比较多。两路信号的相位相差180°，其他都一样。这两路信号同时进入调制器（也是运用混频的原理）使信号频率增高，方便传输。差分信号混频可以抑制镜像信号和奇次谐波，方面信号进行滤波等处理。在接收端，有个解调芯片，使调制过的信号还原成原有的I/Q两路信号。
也就是说，在调制端，I/Q信号经过调制变成一路信号，由于载频是模拟的，所以是模拟信号。在解调端，再把信号解调成I/Q两路信号。
需要提出的是调制和解调都需要同样频率的本振信号，要不无法解调。这跟相干调制/解调的原理是一样。

时间: 2009-10-23 09:47

作者: 泰麒

在之前的回答中我已经说了I/Q信号调制了，可能你没仔细看，我再说一遍吧！

16. I/Q调制/解调器调制与解调实为相互逆反的过程，在系统中是可逆。这里主要介绍I/Q解调器，I/Q解调器由两个混频器、一个90度电桥和一个同相功分器构成。

时间: 2009-10-23 10:24

作者: shenhqi

调制器可不是在数字信号里面才有，模拟信号早就有了。

时间: 2009-10-23 10:42

作者: bandao

晕了啊，不是说数字模拟都有混频器件的吗？？

Ｉ，Ｑ两路相差９０度吧，不是１８０吧。看来还真不好回答了

时间: 2009-10-23 13:03

作者: 泰麒 标题: 回复 14# 的帖子

我明白您的意思。我也知道最早的调制器是用在模拟信号中的。
我的意思是说同样是混频，用在数字信号上就叫调制器，用在模拟信号上就叫混频器。
这是我最近看资料时理解的，如果有什么不对的地方还请您提出。

时间: 2009-10-23 13:06

作者: 泰麒 标题: 回复 15# 的帖子

I/Q差分信号相位上确实差的是180°，相位差90°的信号我不知道叫什么信号，请高人回答。

混频是调制的一种，所以说混频是调制也没有错。其他的见我上面16楼的回复。

时间: 2009-10-23 13:17

作者: bandao 标题: 回复 17# 的帖子

混频不是用ｓｉｎ和ｃｏｓ分别对信号相乘得到Ｉ，Ｑ两路信号吗？

时间: 2009-10-23 14:04

作者: 泰麒 标题: 回复 18# 的帖子

混频仅仅是个频率搬移的过程，对信号的相位没有任何改变，改变的仅仅是频率。

得到I/Q两路信号的方法很多，我知道的有几种：
一种微波器件，在内部由于微带线长度不同，出来的信号正好互相导向180°；
还有传输线变压器两个输出端，同名端和非同名端相位正好也相差180°；
利用3dB电桥两个输出端与输入端相位相差+90°和-90°的原理自己搭出一个两路信号相位相差180°的电路也可以。

以上是我知道可以把一路信号分成I/Q信号的办法。

这种利用ｓｉｎ和ｃｏｓ分别对信号相乘得到Ｉ，Ｑ两路信号的办法我还是第一次听说，个人觉得这没什么用，这两路信号在同一介质中传播还是会有干扰，而且相位也仅仅差90°，不知道你是从哪看来的，我是没见过，只能请高人赐教了！

时间: 2016-4-28 10:37

作者: donje

aqing2009 发表于 2009-10-20 21:54
直接放大后就进行检波,这就是所谓的直接放大式接收机,这样的接收机,不适合作成多波段,灵敏度也不能做的很高 ...

相当简练

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