混頻器基礎(chǔ)介紹

1、混頻器特性淺析及選型混頻器特性淺析及選型索引n 概述-3n混頻器分類-7l 以乘法器件劃分l 以乘法器件拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)劃分l 混頻器IPmn的案例分享n混頻器指標(biāo)解析及選型-10l 指標(biāo)解析l 混頻器選型案例討論l 器件廠商的選型考慮為什么需要用混頻器，為什么需要用混頻器，混頻器是干什么的？混頻器是干什么的？概述概述我們需要把語音信息調(diào)制到載波頻率進(jìn)行收發(fā)無線通信,是因?yàn)閘避免占用頻帶的重疊；l通信設(shè)備收發(fā)天線的長度限制（天線長度應(yīng)與射頻波長成正比）；l通信電路中走線和IC大小與射頻頻率的反比關(guān)系。 接收機(jī)中，我們需要利用混頻器，將載波頻率降下來，便于后續(xù)電路選頻，解調(diào)出有用信號(hào)來。混頻器:l通常是

2、一種利用器件的頻域乘法特性來實(shí)現(xiàn)頻譜搬移的功能模塊;l接收機(jī)中， 混頻器一般為下變頻混頻，用以實(shí)現(xiàn)射頻信號(hào)的中頻化;l我們需重點(diǎn)關(guān)注接收系統(tǒng)對(duì)混頻器的線性，差損，RF,LO，IF三端口的隔離等要求。濾除公式中的較高頻率，則得到選出的中頻IF信號(hào)Freq（RF-LO)超外差式2次變頻數(shù)字中頻方案：lRF頻段，中頻頻段，多級(jí)濾波器提高接收機(jī)選頻能力；l不同頻段進(jìn)行增益放大保證系統(tǒng)穩(wěn)定；（單一頻段增益不宜超50dB）l固定中頻的A/D變化，較低的數(shù)字解調(diào)難度； 相比零中頻等較簡單的電路結(jié)構(gòu)，此電路在混頻器后有較多的選頻放大，必須在前級(jí)配置較高的增益來降低系統(tǒng)噪聲系數(shù)，同時(shí)，此電路有較強(qiáng)的鏡頻等干擾，

3、這兩點(diǎn)使我們必須選擇IIP3點(diǎn)更高，雜散抑制更好的混頻器FF-fF+fLo=F+IFIFIF-fIF+fFM調(diào)制與4FSK調(diào)制的信號(hào)頻譜不是關(guān)于中心頻率對(duì)稱的，信號(hào)的倒相將改變信號(hào)頻譜分布，可能會(huì)造成信號(hào)調(diào)解出錯(cuò)VHF的一本振為高本振，大家是否都遇到過因信號(hào)倒相而數(shù)字靈敏度測不出的情況？是不是一定要通過軟件改相位解決？注意高本振情況下的頻譜倒相問題索引n 概述-3n混頻器分類-7l 以乘法器件劃分l 以乘法器件拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)劃分l 混頻器IPmn的案例分享n混頻器指標(biāo)解析及選型-10l 指標(biāo)解析l 混頻器選型案例討論l 器件廠商的選型考慮混頻器分類混頻器分類u以乘法器件劃分二極管混頻FET混頻 需求

4、決定配置！手臺(tái)，車臺(tái)，中繼臺(tái) 對(duì)號(hào)入座！二極管BJTFET線性較好較差好頻率范圍寬窄窄饋電無有有本振需求較高一般一般引入噪聲一般大小成本一般一般較高u以乘法器件拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)劃分單管混頻，單，雙，三平衡式-拓?fù)鋸?fù)雜度的增加，是以對(duì)稱結(jié)構(gòu)抵消共模信號(hào)，影響的是RF，LO，IF三端口的口間隔離及諧波抑制，這兩者會(huì)影響到你的雜散，靈敏度，互調(diào)，EMI,EMC。單平衡雙平衡三平衡單平衡雙平衡三平衡結(jié)構(gòu)簡單 普通復(fù)雜混頻管數(shù)246隔離度RF-IF差好好LO-IF好好好LO-RF好好好諧波抑制RF諧波較差較好好LO諧波較好較好好交調(diào)截止點(diǎn)IPmn性能對(duì)比一般使用頻率越高的混頻器，會(huì)采用越多的級(jí)數(shù)關(guān)于混頻器IPm

5、n的案例中轉(zhuǎn)臺(tái)RD980 U3的雜散AB34l問題起因 RD980要求雜散CE 85dB以上，而此類型雜散在330-400MHZ頻段最差為78dBl問題分析1.根據(jù)雜散點(diǎn)計(jì)算公式：Freq AB34(1)=4RF/3-5IF/3,由RF頻率范圍330400MHZ,IF=73.35MHZ,則得到，在360MHZ附近，此雜散點(diǎn)靠近RF，在接收前端帶通上不受抑制；2.測試此類雜散點(diǎn)距離360MHZ較遠(yuǎn),帶通有抑制的點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)雜散抗擾性沒有相應(yīng)改善，證明優(yōu)化RF諧波效果甚微;3.增加本振放大端的諧波抑制，雜散沒有改善，由此推斷此雜散是RF與LO的基波直接在乘法器件中混頻得到；4.嘗試在混頻器前增加LC匹

6、配，從而改變混頻器IPmn，測試發(fā)現(xiàn)新參數(shù)下，AB34最差82dB，但其他雜散抗擾性變差嚴(yán)重；l 問題結(jié)論： 1.頻率接近RF的雜散主要考驗(yàn)非線性器件IPmn，因輸入到混頻器的信號(hào)大于LNA，變?nèi)荻O管，混頻器一般較易成為瓶頸，如接收系統(tǒng)雜散指標(biāo)要求較高，需做重點(diǎn)評(píng)估； 2.從多部工具書以及測試經(jīng)驗(yàn)來看，混頻器輸入輸出端嚴(yán)格的50歐匹配是保證頻段內(nèi)性能一致的必要條件。關(guān)于混頻器IPmn的案例 U3頻段的AB34(1)雜散在366.75MHZ頻段與RF同頻，這是否還算作雜散？ 為避免與鄰道，互調(diào)等指標(biāo)重合，雜散一般規(guī)定為100KHZ以外的干擾信號(hào)，而FCC,CE標(biāo)準(zhǔn)更有雜散點(diǎn)與RF頻點(diǎn)頻距的規(guī)定

7、，一般不小于10MHZ,相關(guān)資料請(qǐng)后續(xù)自行查閱。 索引n 概述-3n混頻器分類-7l 以乘法器件劃分l 以乘法器件拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)劃分l 混頻器IPmn的案例分享n混頻器指標(biāo)解析及選型-12l 指標(biāo)解析l 混頻器選型案例討論l 器件廠商的選型考慮混頻器指標(biāo)解析及選型混頻器指標(biāo)解析及選型 選型一款混頻器，首先要對(duì)應(yīng)到相應(yīng)頻段去評(píng)估指標(biāo)，根據(jù)IP3與LO幅度的組合需求去過濾產(chǎn)品，再由細(xì)節(jié)指標(biāo)選出適合的產(chǎn)品，最后是成本，交期和后續(xù)頻段兼容的考慮?；祛l器指標(biāo)影響接收系統(tǒng)指標(biāo)受控及限制三階交調(diào)截止點(diǎn)IIP3互調(diào)抗擾性乘法器件線性度，變頻損耗，LO驅(qū)動(dòng)幅度LO驅(qū)動(dòng)幅度混頻差損，線性度受乘法器件類型，變頻損耗影響差

8、損LOSS鏈路增益變頻損耗，LO驅(qū)動(dòng)幅度噪聲系數(shù)NF接收靈敏度乘法器件類型，LO驅(qū)動(dòng)幅度隔離度ISOLATION互調(diào)，雜散，靈敏度乘法器件拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，對(duì)稱性，鏈路濾波諧波抑制IPmn雜散抗擾性乘法器件類型，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)端口駐波比VSWR互調(diào)乘法器件輸入阻抗平坦度，端口匹配最大輸入功率 大功率接收可靠性乘法器件線性度，器件大功率承受度混頻器選型的案例CPCI 800MHZ 混頻器選型l問題起因 CPCI 800MHZ評(píng)估混頻器替換的可能性l問題分析1.接收系統(tǒng)對(duì)混頻器需求評(píng)估相比原U段，800MHZ的射頻前端電路變更沒有加重對(duì)混頻器差損，IIP3的要求，唯一確知的惡化是LO相位噪聲。如果僅需保證800

9、MHZ與之前U端的指標(biāo)水準(zhǔn)接近，那么新選的混頻器的差損，IP3，隔離度等允許一定程度的下降；2.電性能以外狀態(tài)環(huán)比目前所用混頻器雖然性能較好，但單價(jià)在30人民幣左右，而公司庫存中就有較多低價(jià)的選擇；3.項(xiàng)目進(jìn)度，風(fēng)險(xiǎn)控制 因CPCI 800MHZ項(xiàng)目進(jìn)度較緊急，不打算后續(xù)進(jìn)行改版，同時(shí)中繼臺(tái)產(chǎn)品雜散性能應(yīng)保持較高的水準(zhǔn)，本次選型不應(yīng)選擇混頻類型變動(dòng)較大的器件，至少應(yīng)保持平衡式，無源混頻的方案上； 在此性能和時(shí)間周期的要求下，計(jì)劃取目前TETRA車臺(tái)在用的一款混頻器ADE-12與原混頻器SYM-25DHW作對(duì)比評(píng)估；混頻器選型的案例4.初步的datasheet指標(biāo)對(duì)比 看對(duì)應(yīng)頻段的指標(biāo)水平，然后

10、考慮后續(xù)是否有其他的頻段兼容；從datasheet對(duì)比看出：混頻的差損，隔離度在可接受范圍，IIP3是否能保證互調(diào)，需進(jìn)一步評(píng)估；諧波抑制等指標(biāo)不確定性大，需在新PCB對(duì)應(yīng)焊盤上做一致性驗(yàn)證才能有較強(qiáng)說服力?；祛l器指標(biāo)SYM-25DHWADE-12三階交調(diào)截止點(diǎn)IIP3（留3dB余量）3017LO驅(qū)動(dòng)幅度2010差損LOSS6.296.99隔離度ISOLATION因本振幅度差異，隔離度基本持平諧波抑制IPmn沒有同頻率的數(shù)據(jù)對(duì)比，需實(shí)際評(píng)估端口駐波比VSWR1.63.5最大輸入功率 23dBm17dBm5.混頻器IIP3需求估算與實(shí)測指標(biāo)； 由計(jì)算結(jié)果對(duì)比，評(píng)估Mixer IIP3較的模型是：

11、 IM = 1/3 ( 2* IIP3系統(tǒng) - 2* Sens - Co-chan), IP3 mixer = IIP3系統(tǒng) + Gain; 算式得出的結(jié)果忽略混頻器前端所有的非線性影響， 以及本振的相噪影響（估算本振25khz相噪需在-135dBc以上才可以忽略影響，） 按Sen=-107dB， Co-chan=-8dB，Gain=12dB計(jì)算，則對(duì)應(yīng)關(guān)系為 每提高1.5dBIIP3，則提升1dB互調(diào)！混頻器IIP3對(duì)應(yīng)系統(tǒng)互調(diào)指標(biāo)21.575207418.573177215.5711470混頻器選型的案例6.實(shí)測指標(biāo)：（此指標(biāo)為從混頻器灌入信號(hào)到2中頻解調(diào)出信號(hào)的整機(jī)指標(biāo)，具體測試請(qǐng)參見之

12、前評(píng)估郵件） 通常，天線口處測試的互調(diào)值等于或略低于混頻前測試值，由以上數(shù)據(jù)，同時(shí)考慮800MHZ平臺(tái)本振25KHZ相噪的惡化，如選用新混頻，整機(jī)的互調(diào)指標(biāo)可能在70dB附近，指標(biāo)余量有不足的風(fēng)險(xiǎn)。l問題結(jié)論：因以下原因，后續(xù)計(jì)劃沿用原混頻器1.IIP3余量不足；2.IPmn等指標(biāo)不確定性；3.目前Tetra沒有應(yīng)用相應(yīng)頻段，而MINI建議不要用到此混頻器的邊沿頻段；4.PCB layout時(shí)間臨近混頻器選型的案例大家覺得此次評(píng)估決策是否正確？哪些地方考慮不周？l評(píng)估指標(biāo)需求 對(duì)應(yīng)頻段選指標(biāo)； 確認(rèn)混頻器內(nèi)部結(jié)構(gòu)； 以核心指標(biāo)，瓶頸指標(biāo)為篩選關(guān)鍵詞； 控制不確認(rèn)指標(biāo)的風(fēng)險(xiǎn)；l確認(rèn)器件狀態(tài) 對(duì)比廠商，優(yōu)選低價(jià)優(yōu)質(zhì)，優(yōu)選公司的優(yōu)選品牌； 確認(rèn)交貨周期，接軌項(xiàng)目進(jìn)度； 盡量選用市場上使用量大的器件，比如選用公網(wǎng)產(chǎn)品用料； 優(yōu)先選用公司在用器件，規(guī)避未知風(fēng)險(xiǎn)； 混頻器選型從哪些方面去考慮器件廠商的選型考慮lMinicircuit公司優(yōu)選品牌，無源器件開發(fā)經(jīng)驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)先，混頻器市場占有率高，產(chǎn)品種類覆蓋高，datasheet測試指標(biāo)全面，適合選用其市場供應(yīng)量大的產(chǎn)品做新產(chǎn)品開發(fā)應(yīng)用；目前DMR中轉(zhuǎn)臺(tái),CPCI信道機(jī)在用產(chǎn)品SYM-25DHWlSkyworks公司優(yōu)選品牌，混頻器產(chǎn)品線主營混頻二極管，產(chǎn)品性價(jià)比高