S波段超低变频损耗镜像抑制混频器_张晗

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0_18_mCMOS宽带镜像抑制混频器的设计

RF
3.0～3.4
50
LO
3.225～3.625
50
IF
0.175～0.275
300
C1=860 C2=1 136
C1=994 C2=1 136 C1=1 930 C2=2 360 C3=3 130
RR11 CC11
RR2 1
c
CC22
CC11
CC22
CC11
CC22
CC11
CC22
Fig.3 Schematic of RF poly-phase filter 图 3 RF 多相滤波器原理图
Fig.6 Gain of the buffer amplifier 图 6 缓冲放大器的增益
2 宽带镜像抑制混频器的设计
2.1 核心混频器单元的设计
在有源 Gilbert 双平衡的设计中，最常用的就是 Gilbert 双平衡结构[6-7]。该设计中的混频器结构如图 7。该结构具有较低的本振功率、较高的变频增益、高的 LO-IF 和 RF-IF 的端口隔离度的优点。混频器中，变频电压增益为[8-9]：
(2)
式中： un 为电子迁移率； Cox 为单位面积的栅氧化层电容；W/L为宽长比； Vgs 为栅源间电压； Vth 为管子的阈值
电压； Id 为偏置电流。采用 TSMC 0.18 µm CMOS 管工艺，在 ADS2003 中利用谐波仿真得到的结果如表 2。
RL
RL
VCC
M3 M4 Vbias_LOp
performance
Gilbert cell
this work
gain/dB noise figure/dB Image rejection/dB
P-1/dBm RF-IF isolation/dB IF-LO isolation/dB LO-RF isolation/dB

s波段有源相控阵雷达TR组件研究

s波段有源相控阵雷达TR组件研究【摘要】本文主要涉及工作在S波段的频带，频带宽度为400MHz、平均占空比与脉冲宽度分别在10%、200μs以内，基于有源相控阵雷达TR组件，这一组件应用模块化的设计方式，并将功率放大、接受以及电源模块正和到铝合金板当中，借助合理的布局与优化电路结构，强化强迫液冷的散热设计方式，保障组件的性能指标满足设计要求，并且还带有更小体积、更轻重量以及更紧凑结构等基础特征。

对此，本文简要分析s波段有源相控阵雷达TR组件研究，希望能够为相关工作者提供帮助。

【关键词】s波段；有源相控阵雷达；TR组件；临床研究引言伴随着高功率固态功率器件和单片微波集成电路的持续发展，每一个相控阵雷达天线单元通路可以设置固态的TR组件，其属于有源相控阵雷达天线，和常规雷达相比，有源相控阵雷达具备更加明显的探测优势，抗干扰能力也更加明显同时可靠性相对较高，可维护优势比较突出。

雷达天线当中每一个TR组件相比于普通雷达的高频头，不仅有低噪声放大器和波束控制电路等多种功能电路，并且TR组件属于有源相控阵雷达的重点部件，属于固态有源相控阵雷达发射期间最为基础且重要的部件。

对此，探讨s波段有源相控阵雷达TR组件具备显著实践性价值。

一、s波段有源相控阵雷达TR组件研究要求目前来看，关于s波段有源相控阵雷达TR组件的研究要求主要在于三个方面，具体如下：1、高性能。

TR组件之间的输出幅度与插入相位的一致性会直接影响固态有源相控阵雷达的整体指标，在输出幅度与插入相位存在较大差异时，天线空间合成的辐射功率会明显下降，此时还会导致波束出现指向偏差与精度变化等问题，此时便需要TR组件的发射支路与接收支路之间的输出幅度和插入相位保持高度一致性。

并且电源转换效率在TR组件当中也是提供能量初级电源功率消耗的比值，这也是衡量TR组件的重点性能指标[1]；2、高可靠性。

因为TR组件数量庞大，可靠性会对整个雷达的MTBF形成影响。

应用多TR组件空间合成属于可靠性分析并应用并联模型，这一种方式可以允许少数组件在性能下降时也不会影响雷达的正常运行。

一种具备高镜像抑制比的带通滤波器设计

一种具备高镜像抑制比的带通滤波器设计王海兵【摘要】介绍一种高镜像抑制比的带通滤波器的设计。

在音频领域里所接触的大多为实数滤波器，滤波器的频率点具备对称性的特点，这就对信号处理领域带来很大的麻烦，如AM、FM中频滤波时产生的镜像频率，会对正常的搜台产生很大的干扰。

此设计利用复数滤波器的特点，设计出一种具备高镜像抑制比的带通滤波器，应用于数字调谐收音机解调系统里面。

由于采用的是全集成的复数带通滤波器，节省了传统的外部中频滤波器的成本及空间；实测镜像抑制比达40 dB，大大降低了搜台的误操作，提高了整机系统的信噪比，在信号处理领域有一定的借鉴意义。

%The paper introduces a design of bandpass filter with high image rejection ratio. In the audio field, we contact mostly real filter, this filter have the characteristics of symmetry, which will bring the field of signal processing to a lot of trouble, such as the mirror frequency to produce AM, FM intermediate frequency filtering, will have a lot of interference to the channel search normal, this design uses the characteristics of complex filter, design a rejectio n bandpass filters with high image rejection ratio, it’s used in digital tuning radio demodulation system, due to the use of the fully integrated bandpass filter, saves cost and space outside of the traditional intermediate frequency filter; inhibition ratio of 40 dB image rejection, greatly reduces the error operation channel search, improves the signal-to-noise ratio of the system, has certain reference meanings to the field of signal processing.【期刊名称】《电子与封装》【年(卷),期】2014(000)010【总页数】4页(P16-19)【关键词】复数域带通滤波器;抑制镜像;信号处理【作者】王海兵【作者单位】无锡市晶源微电子有限公司，江苏无锡 214028【正文语种】中文【中图分类】TN402在现代电子接收机中，如手机、收音机等，内含的低中频放大器需抑制镜像频率信号[1]。

X波段镜像抑制混频器设计

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。

混频器变频损耗测试及拟合标校方法研究

混频器变频损耗测试及拟合标校方法研究刘连照;王道酉;徐宙;陈珺;王小臻【摘要】为减少变频损耗测试误差给频谱测量系统带来的影响,在分析比较现有变频损耗的测试方法及误差来源的基础上,通过引入匹配网络模型提出测试精度更高的变频损耗测试方法.同时,应用多项式拟合、高斯拟合及傅里叶拟合等多种拟合补偿方法对实测数据点集进行数据拟合,然后按照判别准则选择合适的数据拟合方法,可以减少系统引入的变频损耗拟合误差,进一步提高频谱测量系统的测量精度.该方法适用于变频损耗精确测试及自适应拟合标校,同时对于其他参数测试过程也具备一定的参考、借鉴价值.【期刊名称】《中国测试》【年(卷),期】2018(044)012【总页数】5页(P107-110,128)【关键词】变频损耗;混频器;匹配网络模型;多项式拟合;高斯拟合;傅里叶拟合【作者】刘连照;王道酉;徐宙;陈珺;王小臻【作者单位】中国洛阳电子装备试验中心,河南洛阳 471003;中国洛阳电子装备试验中心,河南洛阳 471003;中国洛阳电子装备试验中心,河南洛阳 471003;中国洛阳电子装备试验中心,河南洛阳 471003;中国洛阳电子装备试验中心,河南洛阳471003【正文语种】中文【中图分类】TN7730 引言变频器件是将信号频率由一个量值转换为另一个量值的器件。

混频器作为常用的变频器件，是组成每个射频或微波收发链路中的基本元件，它利用器件的非线性特性完成频谱的搬移功能，广泛应用于通信、雷达、电子侦察等电子装备和微波测试系统中，是微波系统的重要组成部件，其性能的好坏直接影响设备和测试系统的参数指标[1-3]。

由于每个谐波混频器在不同频点所带来的变频损耗各不相同，尤其是宽频带混频器的变频损耗值变化剧烈且无固定的变化趋势，因此其测试和补偿标校的准确度无法保证，严重影响了系统频谱幅值测量的精度。

由于混频器具备强烈的非线性特性，给其参数的精准测量带来了挑战。

变频损耗作为混频器最重要的参数之一，其测试过程面临的难点主要包括输入端口与输出端口频点不同、需要输入两路信号以及误差修正困难等。

新型S波段软件无线电微型测控应答机的实现

计一种适用于皮卫星的新型Ｓ波段微型测控应答
下。皮纳卫星具有重量轻、积小、本低、制周体成研
期短及发射灵活性大的优势，它们可以按一定的飞行轨迹以分散的星座式结构而构成大的 “ 拟卫虚星” 可广泛用于远程通信、，导航、象学、境监测气环
上行遥控信号的接受和解调、星上遥测数据的下发及
化、低功耗、高接收灵敏度及动态范围的目标。
１皮卫星测控应答机的设计需求
卫星星载测控应答机为星地之间的通信提供了通道．卫星正常工作的基础。测控应答机主要是是实现地面测控站上行信号的接收与转发功能，同时具备接收机和发射机的作用。主要功能包括：
ｔａｓｏｄｒｓｔｓｅｈｅｕｉｅｎｓｏｉｏｓｔｌｉｅｗｉｈｔｅａｔｔｄｅｓｔａ００ｋ．ｒｎｐｎｅａｉｆｓｔｅｒｑｒｍｅｔｆｐｃ — ａｅｌｔｔｈｌｕｅｌｓｈｎ１０ｍｉｉ
的不断深入．应答机遥控遥测速率、对测距精度及工
作灵敏度会提出新的要求．因此需要不同的调制方式及测距模式。为满足当前的应用需求及以后的系统升级，文采用软件无线电的设计思路，本使测控应答机的体系结构具有更好的灵活性和可扩展性。
提供足够增益的同时抑制带外干扰。这种结构的接收机体积和功耗都很大，无法满足皮卫星的应用需求。随着数字信号处理技术和超大规模集成电路的发展，软件无线电的设计思想使得采样越来越向天线靠

第12章镜像抑制混频器的设计与仿真

（4）双击
，修改里面的属性，要求扫描频率从3GHz到
5GHz，扫描步长为100MHZ。
（5）保存电路，点击按钮，进行仿真。
（6）在数据显示窗口中，点击按钮，选择相应端口，分析
端口的耦合度及回波损耗，如图12-6所示。
图12-5 3dB定向耦合器仿真电路图
dB(S(3,1)) dB(S(4,1)) dB(S(4,2)) dB(S(3,2))
图12-1 理想混频器
通常，RF的功率比LO的小得多，不考虑调制信号的影响，乘法器
的输出频率为 f d nf L f s
微波工程中，可能的输出信号为三个频率之一：
差频或超外差 f IF f L f s
谐波混频 f IF nf L f s
和频或上变频 f IF f L f s
最关心的是超外差频率，绝大部分接收机都是超外差工作，采用中频滤波器取出差频，反射和频，使和频信号回到混频器再次混频。外差混频器的频谱如图12-2所示，RF的频率关于LO的频率对称点为RF的镜频。镜频的功率和信号的功率相同，由于镜频与信号的频率很近，可以进入信号通道而消耗在信号源内阻。恰当处理镜频，能够改善混频指标。
（1）创建新项目
•启动ADS2009
•选择Main windows
•菜单栏【File】→【New Project】，按照提示选择项目保存
的路径和输入文件名
•点击
按钮，创建新项目
•点击，新建电路原理图窗口，开始设计混频器
（2）在 “Tlines-Microstrip”类中，选择，并双击编辑属性，其中H=0.6mm，Er=4.2，Mur=1，其他属性可以默认。选择微带传输线，和三端口器件按照图12-4连接电路图，并设置相应参数。

有源正交镜像抑制上变频混频器仿真v1.8

有源正交镜像抑制上变频混频器仿真v1.8摘要：一、引言二、正交镜像抑制上变频混频器原理三、仿真软件v1.8的特点四、仿真过程及结果分析五、结论正文：一、引言随着现代通信技术的快速发展，正交镜像抑制上变频混频器在无线通信系统中得到了广泛应用。

它具有较高的线性度、灵敏度和可靠性，是射频电路设计中不可或缺的部分。

本文将介绍正交镜像抑制上变频混频器的原理，以及一款用于仿真的软件v1.8。

二、正交镜像抑制上变频混频器原理正交镜像抑制上变频混频器是一种基于正交技术的有源混频器，其主要特点是输入信号和本振信号相互正交，从而抑制镜像频率。

在工作过程中，输入信号与本振信号经过混频后，会产生基带信号和镜像信号。

通过正交技术，基带信号相互抵消，从而达到抑制镜像信号的目的。

三、仿真软件v1.8的特点这款仿真软件具有以下特点：1.高度的模块化：软件中包含了各种射频、中频、基带模块，方便用户搭建不同的电路拓扑。

2.丰富的算法库：提供了多种算法，如线性插值、FFT、IFFT等，满足各种信号处理需求。

3.图形化界面：直观地展示电路结构和参数设置，便于用户调整和优化。

4.灵活的仿真模式：支持时域、频域等多种仿真模式，满足不同需求。

5.结果分析功能：提供多种分析工具，如眼图、星座图、频谱分析等，方便用户对仿真结果进行深入研究。

四、仿真过程及结果分析在软件中搭建正交镜像抑制上变频混频器电路，设置相应的参数，如本振频率、输入信号频率、混频器带宽等。

运行仿真后，可以得到基带信号和镜像信号的幅度、相位等参数。

通过对比仿真结果和理论分析，可以验证正交镜像抑制上变频混频器的效果。

五、结论本文介绍了正交镜像抑制上变频混频器的原理，并推荐了一款实用的仿真软件v1.8。

通过这款软件，设计师可以快速验证正交镜像抑制上变频混频器的设计方案，并根据仿真结果进行优化。

X波段镜像抑制混频器设计

X波段镜像抑制混频器设计
钱可伟
【期刊名称】《中国测试》
【年(卷),期】2007(033)001
【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.
【总页数】4页(P122-124,141)
【作者】钱可伟
【作者单位】电子科技大学,四川,成都,610054
【正文语种】中文
【中图分类】TN743
【相关文献】
1.应用于声纳信标的镜像抑制混频器设计 [J], 李程
2.X波段镜频抑制混频器的仿真设计 [J], 张龙
3.GPS/BD射频接收机中镜像抑制混频器设计 [J], 李东亚;黄海生;李鑫;曹新亮;尹强
4.X波段集成镜像抑制混频器 [J], 刘丽华;梁长明
5.C波段镜像抑制混频器的设计 [J], 于涛;冯帆;杜洪军
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无滤波镜像抑制结构混频集成电路的设计

—
下变频而加上了一些低通滤波器电路结构。常采用
的镜像抑制结构如Ｈａｔｖ镜像抑制结构＿、ａ．ｒｅｌ２Ｗｅｖｊｅ镜像抑制结构，然没有添加一些镜像滤波器，ｒ虽但这两种结构有两个频率，根据实际要求选用下要
ｌｍｐｏｅｔｅｉｔｇａｉｎｏｉｕｔａｄｓｌｅｔｅｒｌｖｎｒｂｅ．ｙｉｒｖｈｅｒｔｆｃｒｉｎｏｖｈｅｅａｔｏｌｍｓｎｏｃｐ
【ｅｏｓｍｘｒｐａｉｅ；１ｒｓ；ｅｃＫｙｒ】ｉ；ｈｓｓｆｒｉｌｓｉｇｒｅｔｗｄｅｅｈｔｆｔｅｍｅｊ
Ｖｏ．０ＮＯ．１１２
无滤波镜像抑制结构混频集成电路的设计
汪光华
（福建警官职业学院，福建福州３０１）５０４
【摘
要】常见镜像抑制滤波器的实现大多以多混频结构实现，而且都用低通滤波器来实现滤波功能，由于滤波
下变频接收机的设计，舍去（＋ｃ：频率成份而取ｃＵＵ）
用含有（一）率成份的信号，样就可以用低频这
为了解决以上问题，时提高镜像抑制结构接同
收机的集成化程度，用或不使用电容器以节省芯少
ｃｉ．ｉｉｈｌｒｓｓｕｔｒｏｇｊｔｎｃｎｉｐｏｅｔｅｎｅｓｙｏｅｎｅｇａｄｃｃｉｉｃｎｇｅｔｈＷｈｅｗｔｔｅｆｔｌｓｔｃｕｅｆｍａｅｅｃｉｒｖｈｔｎｉｆｈｔｒｔｉｕｔｔａｒａ— ｐｌｈｉｅｅｒｉｒｅｏａｍｉｔｔｉｒｅｒ，

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根据平衡混频器的工作原理以及图 1 所示的混频器结构图，最终仿真模型如图 4 所示。其中，射频和本振端口通过 3 dB 分支耦合器［6］输入，利用 HFSS 软件对其进行设计仿真，将生成的 S2P 文件带入 ADS 的界面设计中。3 dB 耦合器的特点是具有较宽的频带和良好的幅度、相位的平衡性。这两路信号通过匹配电路，输入到二极管中，并输出混频后的中频信号。在此设计的过程中，由于射频信号和本振信号会产生泄露，就会增加变频损耗的值，所以在中频信号输出后，要对射频和本振信号进行回收。利用 λ /4 的开路线［7］，不仅可以实现射频信号和本振信号的回路，而且主要是可以减小变频损耗，增加各个端口之间的隔离度。最后，由于在之前的电路的输出频率中含有高次谐波，所以要在最终的输出前加上滤波电路，滤除其他的频率，输出最终需要的中频信号。为了避免高次模，滤波器的设计频率不能太大。
图 1 是平衡混频电路的结构原理图。平衡混频器由两个反向的二极管、3 dB 定向耦合器等器件构成。输入本振信号和射频信号通过 3 dB 定向耦合器施加到二极管上。由于通过耦合器后两信号的相
2015 年 6 月 12 日收到第一作者简介：张晗（ 1989—），女，硕士研究生。研究方向：射频电路与天线技术。E-mail： 362406919@ qq. com。
第 15 卷第 28 期 2015 年 10 月 1671—1815（ 2015） 28-0160-05
通信技术
科学技术与工程
Science Technology and Engineering
Vol. 15 No. 28 Oct. 2015 2015 Sci. Tech. Engrg.
S 波段超低变频损耗镜像抑制混频器
vIM （ t） = 1 VIM VLO cos［（ ωLO － ωIM ） t］。 2 槡2
经过移相器［4］后得到中频、镜频信号分别为
vIF（ t） = 1 VＲFVLO cos［（ ωＲF － ωLO ） t － 90°］； 2 槡2
vIM （ t） = 1 VIM VLO cos［（ ωLO － ωIM ） t － 90°］。 2 槡2
1. 2 镜像抑制混频器
混频器通常由非线性元件和选频回路构成，是一个三端口器件，其中两个输入端口，一个输出端口，输出信号频率等于两输入信号频率的和、差或其他组合。此混频器是应用在接收机中的，需要的是下变频，即输出的信号频率等于输入的两个信号频率之差。 1. 1 平衡混频器
图 8 是镜像抑制混频器的 ADS 的仿真模型，将前面已经设计好的各个部分生成相应的模块再结合起来进行仿真优化。射频信号通过射频功分器，本振信号通过 3 dB 耦合器，四路信号分别两两通过平衡混频器，各自输出的中频信号经过低通滤波器的滤波后，输入到移相器中，其中一路经过 90° 移相，最后混频成中频信号输出。
从混频器 2 输出的中频、镜频信号为
vIF（ t） = 1 VＲFVLO cos［（ ωＲF － ωLO ） t － 90°］； 2 槡2
vIM （ t） = 1 VIM VLO cos［（ ωLO － ωIM ） t + 90°］。 2 槡2
根据以上式子可以得出，中频在输出端是同相
叠加的，镜频在输出端是反相相消的，从而达到镜像
2. 6 中频移相网络由于中频输出只有 200 MHz，因此就可以采用
集总参数网络实现移相，并考虑到两路信号的隔离度对镜像抑制度的影响很大，因此在 90° 移相网络后，采用集总参数的威尔金森功分器实现两路信号的合成，这样可以提高端口间的隔离度，它们就共同组成了中频输出的移相网络。中频移相网络的仿真结果：在中频输出 200 MHz 时，S（ 1，3）和 S（ 1，3）的曲线基本保持一致，说明两路平衡，相位相差 90. 154°。 2. 7 镜像抑制混频器
图 6 变频损耗随输入频率的变化 Fig. 6 Frequency conversion loss with the
change of the input frequency
图 7 噪声系数 Fig. 7 Noise factor
28 期
张晗，等： S 波段超低变频损耗镜像抑制混频器
163
图 8 镜像抑制混频器的仿真模型 Fig. 8 The simulation model of image rejection mixer
图 9 给出的是当射频输入为 3. 6 GHz 时，镜像抑制混频器的变频损耗随本振功率的变化曲线，在 10 dBm 时，损耗是 4. 2 dB。图 10 给出的是当本振功率为 10 d·Bm 时，镜像抑制混频器的变频损耗随射频输入频率的变化曲线，在 3. 6 GHz 时，损耗是 4. 2 dB。图 11 表示的是各个端口之间的隔离度，射频端口和本振端口的隔离度基本在 30 ～ 40 dB，射频、本振端口和中频输出端口的隔离度基本在90 ～ 100 dB。图 12 给出的是镜像抑制混频器的镜像抑制度仿真结果，该结果表明在显示的频率范围 3. 2 GHz 到 4. 2 GHz 内的镜像抑制度基本都大于 20 dB，平均在 45 dB 左右，符合要求。
利用 90°混合网络的［S］矩阵［3］，可得输入混频器 1 的射频、本振、镜频信号分别为
28 期
张晗，等： S 波段超低变频损耗镜像抑制混频器
161
vＲF（ t） = 1 VＲFcosωＲFt；槡2
vLO （ t）
=
1 槡2
V
LO
cosωLO
t；
vIm（ t） = 1 VImcosωIMt。槡2
抑制混频器的最大优势即抑制镜频的目的。
2 镜像抑制混频器的设计仿真
2. 1 设计方案图 3 中给出了镜像抑制混频器的结构图，整个
电路包括威尔金森功分器、3 dB 耦合器、平衡混频器、低通滤波器等部分。此镜像抑制混频器采用一分为二的功分器，将射频信号分为等幅同相的两路信号，采用 3 dB 耦合器将本振信号分为等幅反相两路信号，然后分别四路信号输入到两个平衡混频器中，再分别通过低通滤波器，并将其中的一路进行 90°的移相，利用功分器与另一路进行合路并最终输出中频信号。设计过程中分别对各个单元电路进行设计仿真，最终再进行总体的优化调试。 2. 2 二极管的选取
张晗常树茂赵晶
（西安邮电大学，西安 710121）
摘要镜像抑制混频器能有效地减少镜像干扰，抑制镜像频率，被广泛的应用在微波产品中。主要设计了 S 波段镜像抑制
混频电路，首先阐述了平衡混频器、镜像抑制混频器的工作原理，然后利用 ADS 进行设计和仿真。该混频器的射频输入信号
3 600 MHz，本振输入信号为 3 800 MHz，中频输出信号为 200 MHz。为了减少射频和本振信号的泄露，利用 λ /4 开路线对信号
图 2 镜像抑制混频器原理图 Fig. 2 The principle diagram of the image
rejection mixer
镜像抑制混频器原理图如图 2 所示，设射频信号、本振信号和镜频信号分别表示为
vＲF（ t） = vＲFcosωＲFt，vLO（ t） = VLOcosωLOt，vIm（ t） = VIm cosωIM t，其中，ωＲF － ωLO = ωLO － ωIM 。
对该平衡混频器进行谐波平衡仿真［8］。图 5 是该平衡混频器在射频输入为 3. 6 GHz，本振功率为 10 dBm，中频为 200 MHz 时的信号输出频谱图，从图中可得输出中频为 21. 86 dBm。图 6 是本振功率为 10 dBm 时，混频器的变频损耗随射频输入频率变化的曲线图，图 6（ a）是没有对射频和本振信号进行回收的变频损耗曲线图，从图中可以看出在本振频率 3. 8 GHz 处的变频损耗较大。图 6 （ b）是利用 λ /4 开路线对射频信号和本振信号回收，组成其回路，这时在射频频率 3. 6 GHz 时，变频损耗为 1. 9 dB，在本振功率 3. 8 GHz 处的变频损耗在 4. 5 dB 之内，损耗很小，说明 λ /4 开路线的作用很好的实现了。图 7 是显示的是噪声系数为 7. 24。
输入到混频器 2 的射频、本振、镜频信号为
vＲF（ t） = 1 VＲFcos（ ωＲFt － 90°）；槡2
vLO （ t） = 1 VLO cosωLO t；槡2
vIm（ t） = 1 VImcos（ ωIM t － 90°）。槡2
从混频器 1 输出的中频、镜频信号为
vIF （ t） = 1 VＲF VLO cos［（ ωＲF － ωLO ） t］； 2 槡2
3 dB 定向耦合器其直通端口和耦合端口之间的微带线为 λ /4，有 90°相位差，特征阻抗为 Z0 。输入端口和直通端口之间，隔离端口和耦合端口之间的长度也都是 λ /4，有 90° 相位差，特征阻抗为
Z0 / 槡2。当所有的端口都匹配时，输入的功率等分给直通端口和耦合端口，隔离端口没有信号输出。利用 HFSS 软件，并结合 ADS 软件对定向耦合器的设计过程［10］，对其进行仿真，最终结果 S （ 2，1 ）为
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科学技术与工程
15 卷
图 4 平衡混频器电路图 Fig. 4 Balanced mixer circuit diagram
－ 3. 1 dB，S（ 4，1）为－ 21. 7 dB。
图 5 信号输出频谱图 Fig. 5 Signal output spectrum
2. 4 射频功分等分威尔金森功分器能将信号等幅同相的输
1 镜像抑制混频器的工作原理
位是相反［2］，而两个二极管也是以反向的方式连接在一起，所以最终产生的中频信号的相位是相同的，可以叠加输出。如果电路结构是完全平衡对称的，那么就可实现本振端口和射频端口的完全隔离。

S波段超低变频损耗镜像抑制混频器_张晗

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