20
非线性电阻v-i特性如下
i f (v) a0 a1v a2v2 .... anvn
21
对信号: 信号在混频器1中混频
i(t) f (vLO1 vRF1)
vLO1 m vRF1 n
m,n
只考查中频，m=1，n=1
vLO1 vRF1 VLO cos[(LO )t]•VRF cos[(RF )t]
30
镜频抑制度:在输入等功率的RF信号和 镜频信号时（VRF＝Vi）,中频端口处获 得的中频信号功率和镜频产生的干扰 信号功率之比。
要获得20dB的镜频抑制度，要求两路 信号通路的幅度不平衡小于1dB，相 位不平衡小于10度。
31
实例
Ka频段基波镜频抑制混频器MMIC
Vg
IF1
RF LO
Vg
IF2
m,n
I I1 I2
vLO m vRF n vLO m vRF n
m,n
m,n
vLO m vRF n[(1)mn 1]
m,n
m+n 只能为偶数
RF
IF
?
1GHz
LO 8GHz
RF:7GHz 9GHz
RF:23GHz 25GHz
VLO cos[(LO )t 90]•VRF cos[(RF )t]
中频电流：
i2 (t) VLOVRF cos[(RF LO )t 90] VLOVRF cos[(IF )t 90]
23
A端合成：
混频器1中频信号移相90º VLOVRF cos[(IFt) 90]
I1
IF I2
I1 f v)LO v)RF v)LO m v)RF n
m,n
I2 f v)LO v)RF v)LO m v)RF n
m,n
I I2 I1
v)LO m v)RF n v)LO m v)RF n
2VLOVi cos[(成： 混频器１中频信号
VLOVi cos[(IF )t]
混频器2中频信号移相90º VLOVi cos[(IF )t 180 ]
因两者相位相位差180º，相互抵消，无输出信号 ,可见镜频产生的中频噪声对B端没有影响。
28
镜频产生的中频信号
VLOVi cos[(IFt)]
25
镜频在混频器2中混频
i (t) f (vLO2 vi2 ) vLO 2 m vi2 n
m,n
vL只O 2考vi查2 中 频VL，O cmo=s1[，(nLO=)1t 90]•Vi cos[(i )t]
m,n
m,n
v)LO m v)RF n[(1)mn 1]
m,n
m+n 只能为奇数
§ 4.4 谐波混频器
RF
IF
?
1GHz
LO 8GHz
RF:15GHz 17GHz
RF:31GHz 33GHz
二次谐波混频
四次谐波混频
。 。 。
偶次谐波混频
偶次谐波混频性能 1.频谱：相比单端混频器，频谱更干净 2.隔离度
基波混频
三次谐波混频
。 。 。
奇次谐波混频
奇次谐波混频性能 1.频谱：相比单端混频器，频谱更干净 2.隔离度
3.变频效率
镜频噪声
4.噪声特性
本振噪声
优点：可以用低的LO信号接收高的RF信号， 在毫米波接收机中广泛采用。
Ka频 段4 次谐波
混频器
中频滤波器
RF:35GHz LO:9GHz
2LO / 4
工艺：0.2µm GaAs pHEMT
33
Ka频段四次谐波镜频抑制混频器MMIC 谐波混频单元
34
19
▲镜频抑制混频器工作原理
镜频
本振 信号 假定为低本振情况
信号电压：vRF VRF cos[(RF )t]
写成 VRF sin[(RF )t]也可，在这只关心相对相位
镜频电压：vi Vi cos[(i )t]
本振电压：vLO VLO cos[(LO )t]
中频: ωIF= ωRF- ωLO= ωLO- ωRF
3.变频效率
镜频噪声
4.噪声特性
本振噪声
优点：可以用低的LO信号接收高的RF信号， 在毫米波接收机中广泛采用。
如何实现奇次谐波混频？
I2
IF
RF LO
I1
I1 f vLO vRF vLO m vRF n
m,n
I2 f vLO vRF vLO m vRF n
24
对镜频 镜频在混频器1中混频
i (t) f (vLO1 vi1) vLO1 m vi1 n
只考查中频，m=1，n=1 m,n
vLO1vi1 VLO cos[(LO )t]•Vi cos[(i )t]
中频电流： i1 VLOVi cos[(LO i )t]
RF产生的中频信号
在A端口接一匹配负载，将该 端口的中频噪声吸收掉，即实 现镜频抑制。
29
说明：以上结论均在器件理想状态下而得 到，实际中会有误差。在电路结构中要求 有的同向功分器（信号端），同幅相移功 分器（本振端），90º电桥等许多理想因素。 实际中,以上无源元件都不可能是绝对理想 的,会有相位和幅度不平衡,因此在输出端口 会有镜频产生的干扰信号输出。 我们定义镜频抑制度的概念来表征电路对 镜频的抑制程度。
16
三、镜频抑制的主要方法
√采用镜频抑制滤波器
我们可以利用滤波器将信号与镜频
分开，但在某些应用领域，这两个信号
频率靠得很近，利用滤波器实现起来很
困难。
本振
镜频
信号
滤波特性
17
√镜频抑制混频器 优点： 1.对镜频抑制是自动的。 2.便于集成，如SOC中。
18
四、镜频抑制混频器电路结构
在镜频抑制混频器电路中，我们将利用电桥使 射频信号和镜频产生不同的相移从而分离他们。 1，2为两相同的混频单元，通常是单平衡或双平 衡混频器。
中频电流： i2 VLOVi cos[(LO i )t 90] VLOVi cos[(IF )t 90]
26
A端合成：
混频器1中频信号移相90º VLOVi cos[(IFt) 90]
混频器2中频信号
VLOVi cos[(IF )t 90]
两者相位相同，同相相加，输出为 。
单平衡混频器
混频性能 频谱 变频效率 隔离度 噪声性能
混频性能 频谱 变频效率 隔离度 噪声性能
90度型和180型单平衡混频器性能 比较
90度型端口匹配好，隔离度不好 180度型隔离度好，端口匹配不好
双平衡混频器
混频性能 频谱 变频效率 隔离度 噪声性能
单平衡混频器实例
180度型
LO RF
RF
wlo
§ 4.5 镜频抑制混频器
一、什么是镜频
对于一个给定的本振信号ωLO ，有两个不同的 射频信号ωLO+ ωIF和ωLO－ωIF 可以产生相 同的中频信号ωIF 。其中一个是我们所期望 的射频信号，而另一个就是我们所说的镜频。
ωLO－ ωIF
ωLO
ωLO+ ωIF
15
二、镜频抑制的重要性 √抑制镜频噪声 单边带系统如不抑制镜频噪声,整个混频器噪声系数 会增大3dB。 对接收来说，若接收下边带，则镜频处噪声会产生中 频噪声，同样在接收上边带时也会出现这种情况。 √抑制镜频干扰 对接收来说，若接收下边带，则镜频处的干扰会进 入到中频中，同样在接收上边带时也会出现这种情 况。
中频电流：
i1(t) VLOVRF cos[(RF LO )t] VLOVRF cos[(IFt)]
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信号在混频器2中混频
i(t) f (vLO 2 vRF2 )
vLO 2 m vRF 2 n
m,n
只考查中频，m=1，n=1
vLO 2 vRF2
混频器2中频信号
VLOVRF cos[(IF )t 90]
两者相位差180º，相互抵消，无输出信号。
B端合成： 混频器１中频信号
VLOVRF cos[(IF )t]
混频器2中频信号移相90º VLOVRF cos[(IF )t]
因两者相位相同，同相相加，输出为
2VLOVRF cos[(IF )t]