寬帶鏡頻抑制混頻器設(shè)計及實現(xiàn)

寬帶鏡頻抑制混頻器設(shè)計及實現(xiàn)摘要：雷達和通信接收系統(tǒng)中，采用鏡頻抑制混頻器能夠有效抑制鏡像頻率，提高系統(tǒng)的抗干擾能力。在介紹鏡像干擾原理的基礎(chǔ)上，給出了一種鏡頻抑制混頻器的框圖，該結(jié)構(gòu)既能在接收機中作為鏡頻抑制混頻器，還能在發(fā)射機中作為單邊帶調(diào)制器。設(shè)計制作了一個S頻段鏡頻抑制混頻器，測試結(jié)果顯示在s頻段內(nèi)鏡頻抑制度大于20dB，單邊帶抑制度大于20dB，很好地抑制了鏡像頻率以及邊帶。1、引言近年來，隨著微波器件與技術(shù)的快速發(fā)展，在雷達和通信等領(lǐng)域，接收系統(tǒng)普遍采用了低噪聲放大器作為前級，大大降低了系統(tǒng)的噪聲系數(shù)，提高了靈敏度?；祛l器對接收系統(tǒng)的影響和作用似乎越來越小，然而，事實并非如此。對于單邊帶系統(tǒng)，特別是中頻較低的單邊帶系統(tǒng)來講，鏡像噪聲會對噪聲帶來很大影響。所謂鏡像信號邊帶是有用信號邊帶相對于本振信號對稱的另一個邊帶，它與本振混頻后產(chǎn)生的中頻信號與信號邊帶產(chǎn)生的中頻信號相同。對于單邊帶系統(tǒng)，當?shù)驮肼暦糯笃黝l帶較寬，且中頻不高時，鏡像噪聲會通過混頻器進人系統(tǒng)，造成系統(tǒng)噪聲系數(shù)惡化。因此，在低噪聲放大器頻帶較寬。且中頻不高的單邊帶系統(tǒng)中，必須使用鏡像抑制混頻器。目前，雷達通信一體化系統(tǒng)設(shè)計中，一個既能夠作為發(fā)射機中的單邊帶調(diào)制器也能夠作為接收機中的鏡頻抑制混頻器的多功能部件，不但能夠節(jié)約系統(tǒng)成本，還能夠減小系統(tǒng)體積，便于集成一體化設(shè)計。因此，設(shè)計一種這樣的多功能部件具有重要的軍事應(yīng)用價值。2、鏡像干擾原理如圖1所示，鏡像頻率(ImageFrequency)經(jīng)過下變頻生成ImageIF，疊加在有用DesiredIF上，且頻率與DesiredIF相同，無法通過中頻濾波器濾除，從而降低了接收機性能。圖1鏡像干擾原理鏡頻抑制度表示對鏡像噪聲的抑制程度，鏡頻抑制度β定義為

(1)

式中，G為信號邊帶增益，G’為鏡像邊帶增益。則接收機噪聲系數(shù)與鏡頻抑制度的關(guān)系為

(2)

式中，M(dB)為微波接收機噪聲系數(shù)的惡化量。3、鏡頻抑制混頻器原理鏡像信號抑制電路的結(jié)構(gòu)如圖2所示，射頻信號從RF端口進入，信號經(jīng)鏡頻抑制混頻器后直接變?yōu)樯舷聝蓚€邊帶的中頻信號，選取所需要的邊帶就能夠?qū)崿F(xiàn)對鏡像信號的抑制。具體的鏡像抑制原理如圖2所示。圖2鏡頻抑制混頻器原理框圖假設(shè)輸入的射頻信號為A(t)=COSωt，則經(jīng)過射頻90°電橋之后的兩路信號分別為這兩路信號同時與集成有2個混頻器的雙平衡混頻器混頻。假設(shè)本振信號為B(t)=COSωLot，則