镜频抑制混频器设计――参考.

关于GPS/BD射频接收机中镜像抑制混频器设计0 引言随着近些年卫星导航产业的迅猛发展，人们对射频接收机前端芯片在面积、功耗、性能、成本等方面都有了更高的要求。

混频器因为在射频前端芯片链路中处于低噪声放大器和中频滤波器之间，它的性能指标对整个射频前端芯片的性能都有着重要的影响[1]，而镜像抑制混频器由于能够抑制镜像信号的干扰，在混频器设计者中很受欢迎。

本文基于传统的Hartely镜像抑制结构, 设计了一款以共射频输入端正交混频结构为核心单元的镜像抑制混频器，能够很好地抑制镜像信号的干扰。

1 Hartely结构原理传统的Hartely镜像抑制结构如图1所示，将正交的本地振荡信号与射频输入信号分别进行下变频，然后对其中一路下变频信号进行滤波和90°移相操作，最后再将两路信号求和来达到消除镜像中频信号的目的[2]。

我们假设射频输入信号为ARFcos(ωRFt)，镜像干扰信号为AIMcos(ωIMt)，本振信号频率为ωLO，中频信号频率为ωIF，那么它们之间的频率关系可以表示为式(1)：经过正交混频与滤波后A1、A2两点的信号可表示为式(3)、式(4)：从式（6）中可以看出镜像中频信号经过求和后被消除[3]。

上述分析仅限于理想情况下，实际中由于输入信号相位和增益失配等原因，仍有一部分镜像信号不能完全被消除，从而降低了镜像抑制能力。

本文设计电路中采用共射频输入端正交混频结构来降低信号相位和增益的失配，从而增强混频器的镜像抑制效果[4]。

2 电路设计2.1 混频器核心单元设计本文设计的共射频输入端正交混频核心单元结构如图2所示。

电路由4部分组成，分别是由R1-R4构成的负载级、由M3-M10构成的开关级、由M1-M2构成的跨导级和由M11-M14构成的尾电流源级；其中跨导级将射频输入电压信号转化为电流信号。

开关级由本振大信号控制其交替通断，从而实现混频功能。

负载级通过负载电。

设计应用技术U =2 V U =4 V Gain U =3 V-1.00.40.60.81.01.21.4-1.8-1.6-1.4U /VG a i n /d BN F /d B-1.20.02468101214161820 2023年6月25日第40卷第12期· 23 ·1.5　级联设计将已设计完成的LNA 、L O buffer 以及混频器3个单元电路版图拼成整版进行仿真，混频多功能芯片版图如图4所示。

图4　混频多功能芯片版图2　测试结果分析采用先进化合物半导体工艺进行流片，回片后对晶圆进行测试。

测试条件设置本振功率为0 dBm ，中频频率为3 GHz ，射频频率为12～16 GHz 。

射频频率变化曲线如图5所示。

12.012.513.013.514.014.515.015.516.01011121314151617变频增益/d B 频率/GHzP LO =0 dBm （a ）变频增益随射频频率变化曲线P LO =0 dBm12.012.513.013.514.014.515.015.516.0-30-25-20-15-10本振-中频隔离度/d B 频率/GHz （b ）本振到中频端口隔离度随射频频率变化曲线P LO =0 dBm12.012.513.013.514.014.515.015.516.00.00.51.01.52.0噪声系数/d B 频率/GHz （c ）噪声系数随射频频率变化曲线P LO =0 dBm12.012.513.013.514.014.515.015.516.0253035404550镜频抑制/d B频率/GHz （d ）镜频抑制随射频频率变化曲线图5　射频频率变化曲线由测试曲线可知：（1）在频率为12～16 GHz 范围内，变频增益为13～14 dB ，增益平坦度为 1 dB 左右；（2）本振-中频隔离度≥20 dB ，具有较好的隔离度；（3）在射频频率工作范围内，噪声系数≤1.5 dB ，镜频抑制大于30 dB ，具有较高的镜频抑制度。

镜频抑制混频器应用ADS设计混频器．概述图1 为一微带平衡混频器，其功率混合电路采用3dB 分支线定向耦合器，在各端口匹配的条件下，1、2 为隔离臂，1 到3、4 端口以及从2 到3、4端口都是功率平分而相位差90°。

设射频信号和本振分别从隔离臂1、2 端口加入时，初相位都是0°，考虑到传输相同的路径不影响相对相位关系。

通过定向耦合器，加到D1，D2 上的信号和本振电压分别为：可见，信号和本振都分别以 2π相位差分配到两只二极管上，故这类混频器称为2π型平衡混频器。

由一般混频电流的计算公式，并考虑到射频电压和本振电压的相位差，可以得到D1中混频电流为：主要的技术指标有：1、噪音系数和等效相位噪音(单边带噪音系数、双边带噪音系数)；2、变频增益，中频输出和射频输入的比较；3、动态范围，这是指混频器正常工作时的微波输入功率范围；4、双频三阶交调与线性度；5、工作频率；6、隔离度；7、本振功率与工作点。

设计目标：射频：3.6 GHz，本振：3.8 GHz，噪音：<15。

2.具体设计过程2.1 创建一个新项目◇启动ADS◇选择Main windows◇菜单－File－New Project，然后按照提示选择项目保存的路径和输入文件名◇点击“ok”这样就创建了一个新项目。

◇点击，新建一个电路原理图窗口，开始设计混频器。

2.2 3dB 定向耦合器设计◇里面选择类“Tlines-Microstrip”◇选择，并双击编辑其中的属性，，这是微带线基板的参数设置，其中的各项的物理含义，可以参考ADS的帮助文档。

◇选择，这是一个微带传输线，选择，这是一个三叉口。

◇按照下图设计好电路图图2 3dB耦合器其中50 ohm传输线的线宽w＝0.98mm，四分之一波长长度为10.46mm，35ohm 传输线的线宽为w＝1.67mm，四分之一波长长度为10.2mm。

MTEE是三端口器件，有三个参数W1，W2，W3 具体是有定义的，可以此参考ADS帮助文档。

设计实验5镜频抑制混频器设计1．概述图1为一微带平衡混频器，其功率混合电路采用3dB分支线定向耦合器，在各端口匹配的条件下，1、2为隔离臂，1到3、4端口以及从2到3、4端口都是功率平分而相位差90°。

图1设射频信号和本振分别从隔离臂1、2端口加入时，初相位都是0°，考虑到传输相同的路径不影响相对相位关系。

通过定向耦合器，加到D1，D2上的信号和本振电压分别为：D1上电压1-11-2D2上电压1-31-4可见，信号和本振都分别以相位差分配到两只二极管上，故这类混频器称为型平衡混频器。

由一般混频电流的计算公式，并考虑到射频电压和本振电压的相位差，可以得到D1中混频电流为：同样，D2式中的混频器的电流为：当时，利用的关系，可以求出中频电流为：主要的技术指标有：1、噪音系数和等效相位噪音(单边带噪音系数、双边带噪音系数)；2、变频增益，中频输出和射频输入的比较；3、动态范围，这是指混频器正常工作时的微波输入功率范围；4、双频三阶交调与线性度；5、工作频率；6、隔离度；7、本振功率与工作点。

设计目标：射频：3.6 GHz，本振：3.8 GHz，噪音：<15。

2.具体设计过程2.1创建一个新项目●启动ADS●选择Main windows●菜单－File－New Project，然后按照提示选择项目保存的路径和输入文件名●点击“ok”这样就创建了一个新项目。

●点击，新建一个电路原理图窗口，开始设计混频器。

2.2 3dB定向耦合器设计●里面选择类“Tlines-Microstrip”●选择，并双击编辑其中的属性，，这是微带线基板的参数设置，其中的各项的物理含义，可以参考ADS的帮助文档。

●选择，这是一个微带传输线，选择，这是一个三叉口。

●按照下图设计好电路图图2 3dB耦合器其中50 ohm传输线的线宽w＝0.98mm，四分之一波长长度为10.46mm，35ohm 传输线的线宽为w＝1.67mm，四分之一波长长度为10.2mm。

《基于电光调制的微波光子移相和镜像抑制混频器的研究》篇一一、引言随着通信技术的飞速发展，微波光子技术在无线通信、雷达探测、电子对抗等领域的应用越来越广泛。

微波光子移相器和混频器作为微波光子技术的核心器件，其性能的优劣直接影响到整个系统的性能。

其中，基于电光调制的微波光子移相和镜像抑制混频器因其高带宽、低损耗、高精度等优点，成为了研究的热点。

本文旨在研究基于电光调制的微波光子移相和镜像抑制混频器的原理、设计及性能，为相关研究提供理论支持和参考。

二、电光调制技术概述电光调制技术是一种将电信号调制到光信号上的技术，通过改变光的相位、强度、频率或偏振态等方式实现信息的传输。

在微波光子技术中，电光调制技术被广泛应用于移相和混频等操作。

其优点包括带宽高、损耗低、抗干扰能力强等。

三、微波光子移相器研究微波光子移相器是利用电光调制技术改变光波的相位，进而影响微波信号的相位。

本文研究的基于电光调制的微波光子移相器，主要通过调节电压控制电极，改变光波导中的电光效应，实现相位调节。

该移相器具有响应速度快、移相范围大、精度高等优点，在雷达、电子对抗等领域具有广泛的应用前景。

四、镜像抑制混频器研究混频器是一种将两个不同频率的信号混合，产生新频率信号的器件。

在微波光子技术中，混频器常用于频率变换和信号处理。

基于电光调制的镜像抑制混频器，通过电光调制技术将本振信号与待测信号混合，并利用光电检测器检测混合后的光信号，实现频率变换和信号处理。

该混频器具有高镜像抑制比、低噪声、高线性度等优点，在通信、雷达等领域具有广泛的应用。

五、设计与性能分析本文设计了一种基于电光调制的微波光子移相和镜像抑制混频器。

该器件采用先进的电光调制技术，通过电压控制电极实现相位调节和混频操作。

性能分析表明，该器件具有宽带宽、低损耗、高精度、高镜像抑制比等优点。

同时，该器件还具有响应速度快、抗干扰能力强等特点，可满足高速、高精度通信和雷达探测等应用需求。

六、实验与结果分析为了验证本文设计的基于电光调制的微波光子移相和镜像抑制混频器的性能，我们进行了实验测试。

收稿日期：２００６－０３－２３；收到修改稿日期：２００６－０６－０２Ｘ波段镜像抑制混频器设计钱可伟（电子科技大学，四川成都６１００５４）摘要：随着微波通信技术的迅速发展，作为微波接收机主要部件之一的混频器也向小型化，多功能化发展。

利用ＡＤＳ工具辅助设计和调试了一个Ｘ波段镜像抑制混频器。

对常用混频器的结构进行了改进，通过测试结果可以看出，这种改进能实现较高的镜频抑制度和较低的变频损耗，且各端口间的隔离度也较好。

混频器工作频率１０．５ＧＨｚ，中频１ＧＨｚ，混频管采用ＨＳＭＳ－８１０１，基板为Ｒｏｇｅｒｓ５８８０，其介电常数为２．２。

关键词：单平衡混频器；３ｄＢ正交耦合电桥；功分器中图分类号：ＴＮ７４３文献标识码：Ａ文章编号：１６７２－４９８４（２００７）０１－０１２２－０３Ｘ－ｂａｎｄｉｍａｇｅ－ｒｅｊｅｃｔｍｉｘｅｒｄｅｓｉｇｎＱＩＡＮＫｅ－ｗｅｉ（ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ６１００５４，Ｃｈｉｎａ）１引言随着微波通信技术的迅速发展，微波接收机的小型化，合理化，多功能化日趋成熟。

作为微波接收机主要部件之一的混频器也向小型化，多功能化发展。

混频器不仅需要有频率变换作用，还应有镜像信号抑制等功能。

镜像抑制技术是现代战争中电子对抗技术的一种。

为了有效地进行反干扰，在大型电子设备中几乎都采用了镜像抑制技术，此种技术应用在变频器的设计上已取得了反干扰效果，它使有用的信号能更充分的被利用，最大限度地抑制了镜像干扰信号。

本文用四只二极管制作了镜像抑制混频器，对３ｄＢ正交耦合电桥进行了ＡＤＳ优化设计，保证了输出的幅相平衡。

混频管采用ＨＳＭＳ－８１０１，工作频率为１０．５ＧＨｚ，中频频率为１ＧＨｚ，变频损耗≤１０ｄＢ，镜频抑制度≥２０ｄＢ，信号与中频的隔离度≥３０ｄＢ，信号与本振的隔离度≥２０ｄＢ，所需最佳本振功率６ｄＢｍ。

２镜像抑制混频器的工作原理图１为镜像抑制混频器的工作原理图。

镜频抑制混频器的分析与直接解调短波单边带接收机的设计装调无43 孙忆南 倪彧章一、前言随着通讯设备的小型化，集成化与数字化，传统的多次变频式接收机，由于电路复杂，中频通路难以集成，存在镜频干扰、组合干扰，需要在射频前端添加镜频抑制滤波器，提高了设备成本，难以做到小型化。

而使用零中频接收机，存在本振泄露，动态范围偏小等问题。

两者的折中是低中频接收机，部分解决了上述两种设计的不足。

由于中频很低，所以镜像频率的抑制不能在射频前端完成，一种方案是采用镜频抑制混频器。

本文讨论了一种基于RC 网络分相滤波器的镜频抑制混频器，并分析了其参数的偏差对于镜频抑制比的影响。

然后，使用这种镜频抑制混频器设计制作了一个直接解调型短波单边带接收机。

二、镜频抑制滤波器在信号的变频过程中，镜象干扰是影响电路性能的一个很主要的问题，而要实现镜象抑制，就要求较高频率的中频，使用多次变频，同时对镜频抑制滤波器的要求较高，这样就对电路的集成实现带来了很大的困难。

一种可行的方法，即利用低中频和镜频抑制混频器的方法，在将信号降到低中频的同时，去除镜像干扰信号。

其实现框图如下：图1其中，Vlo 是本振信号，Vin 是射频输入信号，Vout 是去除了镜像干扰信号的低频有用信号。

+90表示移相90度。

数学推导如下：（射频输入信号为用单频信号，对应的镜像信号频率为）0w w +101w w −101201cos[()]cos[()]in V A w w t A w w t =++−（为本振频率，为信号的频率，前一项是有用信号，后一项是镜像干扰信号）0w 1w0111012101210112011310112011cos()11(cos()cos[(2)])(cos()cos[(2)])2211(sin[(2)]sin())(sin[(2)]sin())2211(cos[(2)]cos())(cos[(2)]cos())22Loc V w t V A w t w w t A w t w w t V A w w t w t A w w t w t V A w w t w t A w w t w ==++++−=+−+−+=−++−−+1311cos()out V V V A w t =+=t 从中我们可以看到，如果我们可以保证移相90度的准确性，以及相乘和移相后的输出信号和的幅度是一样的话，那么镜像干扰信号就可以被完全的去掉了。