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-3 n混頻器分類-7 l 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-10 l 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(yǔ)音信息調(diào)制到載波頻率進(jìn)行收發(fā)無線通信,是因?yàn)?l避免占用頻帶的重疊； l通信設(shè)備收發(fā)天線的長(zhǎng)度限制（天線長(zhǎng)度應(yīng)與射頻波長(zhǎng)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，

2、解調(diào)出有 用信號(hào)來。混頻器: l通常是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(jiǎn)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

3、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，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 F F-f F+f Lo=F+IF IF IF-f IF+f FM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(cè)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-3 n混頻器分類-7 l 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-10 l 指標(biāo)解析 l

4、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(jiǎn)單 普通復(fù)雜 混頻管數(shù)246 隔離度 RF-IF差好好 LO-IF

5、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IPmn的案例 中轉(zhuǎn)臺(tái)RD980 U3的雜散AB34 l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78dB l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(cè)試此類雜散點(diǎn)距離360MHZ較遠(yuǎn),帶通有抑制的點(diǎn)，發(fā)

6、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匹配，從而改變混頻器IPmn，測(cè)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)?二極管，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(cè)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

7、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，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-3 n混頻器分類-7 l 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-12 l 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

8、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。 混頻器指標(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 C

9、PCI 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800MHZ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(kù)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

10、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。 混頻器指標(biāo)SYM-25DHWADE-12 三階交調(diào)截止點(diǎn)IIP3（留3dB 余量） 3017 L

11、O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 23dBm17dBm 5.混頻器IIP3需求估算與實(shí)測(cè)指標(biāo)； 由計(jì)算結(jié)果對(duì)比，評(píng)估Mixer IIP3較的模型是： 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Se

12、n=-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) 21.575 2074 18.573 1772 15.571 1470 混頻器選型的案例 6.實(shí)測(cè)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(cè)試請(qǐng)參 見之前評(píng)估郵件） 通常，天線口處測(cè)試的互調(diào)值等于或略低于混頻前測(cè)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.I

13、IP3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(chǎng)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(chǎng)占有率高，產(chǎn)品種類覆蓋高，datasheet測(cè)試指標(biāo)全 面，適合選用其市場(chǎng)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- 25DHW lSkyworks 公司優(yōu)選品牌，混頻器產(chǎn)品線主營(yíng)混頻二極管，產(chǎn)品