混频器组合频率干扰分析1.doc

混频器组合频率干扰分析1.doc混频器组合频率干扰分析 组合频率干扰分析摘要现代通用接收机在设计和实现上越来越趋向高性能、高集成度的方向发展。在性能上, 主要是向高线性、大动态范围、高灵敏度、高分辨率等方面发展。针对这样的要求,接收机通常采用超外差结构设计。该结构中至少存在一个频率转换环节,即混频器。这样,频率转换过程中就出现许多干扰,本文针对混频器的组合频率干扰,提出了一种有效的分析方法,并利用 MFC 实现了这一算法。通过实践,证明该方法对本振频率选择、预选及中频滤波器设计有一定的帮助。关键词超外差混频器、组合频率干扰、本振频率、中频滤波器收机的选择性,而且增益可以从中频级获得,降低了射频级实现高增益的难度。当射频信号频率上升到微波甚至毫米波时,采用二次变频方法,可以降低滤波器实现的难度,保证接收机的选择性,既使在射频频率较低时,也可以采用二次变频,且第一中频设计为高中频的方法来获得较好的镜像频率抑制。系统结构如图 1 所示,由图 1 可以看出, 该接收机射频前端系统存在两个频率转换环节,即存在两个混频器。在这些频率转换过程中,出现了很多干扰,如组合频率干扰、副波道频率干扰、交叉调制、阻塞干扰、倒易混频等等。这些干扰的出现,对于接收机能否如愿地实现接收功能,带来了很大的困难。因此,必须尽最大的可能消除这些干扰,使所需的信号能够毫无影响的解调还原,完成最终的通信。 2. 混频器的频谱分量一个任意的单值电阻的 i-v 特性可由多项式( 1 )表示 i=α+α v+α v2+ α v3+.+ α vN 0123N (1) 其幅度正比于系数α2 ,该项同时产生二次谐波 2ω和2ω;三次和更高次项产生更高的谐波, (R) 混频产(L) 物有如下形式: 或(6) 这里 p和q 是正整数,他们代表本振频率和信号频率的谐波次数。分析上式可看出,在混频器的输出产物中,除了需要的中频信号外,还存在一些谐波频率和组合频率,如果这些组合频率信号接近中频信号, 并落在中频滤波器的通带内,这样便形成了组合频率干扰。 3. 组合频率干扰分析由于系统射频频率较低,为了降低滤波器实现的难度,保证接收机的选择性,系统采用了超外差二次变频结构,且第一中频设计为高中频的方法来获得较好的镜像频率抑制。因此,第一中频级采用上变频的形式将 RF 频率与一频率较高的本振信号 LO1 进行合频[2] 。则可得到该中频级的频率值:=+(7) RF LO1 为第一级输入本振信号;为理想条件下第一级混频器输出的中频信号频率。其中: RF 为射频输入信号频率; LO1 为了便于后级 A/D 转换及数字信号处理,第二中频级采用下变频方式,将第一中频级信号其中:为第一级混频器输出中频信号频率; LO2 为第二级输入本振信号; 2 与另一本振信号 LO 进行差频,则该中频级输出的频率理论值(2) 应为: =(8) 2 LO2 为理想条件下第二级混频器输出的中频信号。当然,这两路本振信号是由 DDS 产生的同相单频正弦波信号。两路信号产生的基本原理相同,故而此处只针对第一中频级进行分析,第二中频级的分析方法与之其中:α表示任何 DC 偏置电流。该表达式包括理想(0) 外延二极管, 对此[1] : .. 令 RF 输入信号为: vR(t)=VRsin( ω Rt) LO1 信号为: vL(t)=VLsin( ω Lt) (2) (3) (4) 将有一系列无限多的混频分量产生: i=α+α 1[VRsin( ω t)+Vsin( ω t) ]+α[VRsin(0) (ω t)+VLsin((R) ω Lt)(L) ]2+.+(L) αN [VRsi(2) n(ω Rt)+VLs(R) in( ω Lt)]N (5) 1. 前言在专用短波接收机系统中,通常采用的是超外差二次变频体系结构。“超外差”是指将射频输入信号与本地振荡器产生的信号相乘或差拍,即由中频滤波器选出射频信号与本振信号频率和频或差频。主要优点是:在低中频上容易实现相对带宽较窄、矩形系数较高的中频滤波器,以提高接图1 超外差二次变频系统简单结构框图- 183- 中国科技信息 2008 年第 21期 CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION 制造相同。由式( 6 )可知,在第一级混频后的输出信号中会存在组合频率干扰,虽然中频滤波器可以滤除通带以外的频谱分量,但是显然只要满足式( 9): .. ±q≈(9) .. (实)=± p1 RF 1 LO1 其中: (实) 为第一级混频器实际产生的中频信号族; p1, q1为 RF 信号频率和本振 LO1 信号频率的谐波次数。组合频率的干扰信号就会通过中频滤波器,进入中频放大器。也就是说当 p1, q1 满足条件: (其中: BW 为信号带宽)时, RF的