【導讀】顧名思義，混頻器將兩個輸入信號混合，產生其頻率之和或頻率之差。利用混頻器產生比輸入信號高的輸出頻率時（兩個頻率相加），稱為上變頻；利用混頻器產生比輸入信號低的輸出頻率時，稱為下變頻。

在RF和微波設計中

，混頻是信號鏈最關鍵的部分之一。今天我們就講講各種類型的混頻器以及各自的優缺點。

顧名思義，混頻器將兩個輸入信號混合
，產生其頻率之和或頻率之差。利用混頻器產生比輸入信號高的輸出頻率時（兩個頻率相加），稱為上變頻；利用混頻器產生比輸入信號低的輸出頻率時，稱為下變頻。

01 單/雙/三平衡無源混頻器

最常見的混頻器類型是無源混頻器。此類混頻器有不同的設計樣式
，如單端
、單平衡、雙shuang平ping衡heng和he三san平ping衡heng等deng。使shi用yong最zui廣guang泛fan的de架jia構gou是shi雙shuang平ping衡heng混hun頻pin器qi。這zhe種zhong混hun頻pin器qi很hen受shou歡huan迎ying
，因yin為wei其qi性xing能neng出chu色se，實shi現xian和he架jia構gou簡jian單dan


，性xing價jia比bi高gao，並bing能neng提ti供gong多duo種zhong選xuan項xiang。

無源混頻器通常以簡易性而出名，不需要任何外部直流電源或特殊設置。此類混頻器還有其他為人所稱道的特性
，包括寬帶寬性能
、良好的動態範圍
、低噪聲係數(NF)以yi及ji端duan口kou間jian良liang好hao的de隔ge離li。此ci類lei混hun頻pin器qi的de設she計ji及ji其qi無wu外wai部bu直zhi流liu電dian源yuan要yao求qiu的de優you勢shi
，使shi得de混hun頻pin器qi輸shu出chu端duan的de噪zao聲sheng係xi數shu很hen低di。一yi個ge較jiao好hao的de經jing驗yan法fa則ze是shi，無wu源yuan混hun頻pin器qi的de噪zao聲sheng係xi數shu等deng於yu其qi轉zhuan換huan損sun耗hao。此ci類lei混hun頻pin器qi非fei常chang適shi合he有you低di噪zao聲sheng係xi數shu要yao求qiu的de應ying用yong，而er有you源yuan混hun頻pin器qi無wu法fa滿man足zu這zhe一yi要yao求qiu。此ci類lei混hun頻pin器qi擅shan長chang的de另ling一yi個ge領ling域yu是shi高gao頻pin和he寬kuan帶dai寬kuan設she計ji。從congRF一yi直zhi到dao毫hao米mi波bo頻pin率lv，它ta們men都dou能neng提ti供gong良liang好hao的de性xing能neng。混hun頻pin器qi的de另ling一yi個ge重zhong要yao特te性xing是shi不bu同tong端duan口kou之zhi間jian的de隔ge離li。此ci特te性xing往wang往wang決jue定ding了le具ju體ti應ying用yong可ke使shi用yong何he種zhong混hun頻pin器qi。三san平ping衡heng無wu源yuan混hun頻pin器qi的de隔ge離li性xing能neng通tong常chang最zui佳jia
，但dan其qi架jia構gou複fu雜za，而er且qie其qi他ta特te性xing（如線性度等）有些不足；雙平衡無源混頻器的端口間隔離性能良好，同時架構較簡單。對大多數應用而言
，雙平衡混頻器實現了隔離度、線性度和噪聲係數的最佳組合。

就信號鏈整體而言
，線性度（也常用三階交調截點IIP3來衡量）是RF和微波設計的最重要特性之一。無源混頻器通常以高線性度性能而出名。遺憾的是
，為了實現最佳性能，無源混頻器需要高LO輸入功率。多數無源混頻器使用二極管或FET晶體管，需要大約13 dBm到20 dBm的LO驅動，這對某些應用情形來說是相當高的。高LO驅(qu)動(dong)要(yao)求(qiu)是(shi)無(wu)源(yuan)混(hun)頻(pin)器(qi)的(de)最(zui)大(da)弱(ruo)點(dian)之(zhi)一(yi)。無(wu)源(yuan)混(hun)頻(pin)器(qi)的(de)另(ling)一(yi)個(ge)弱(ruo)點(dian)是(shi)混(hun)頻(pin)器(qi)輸(shu)出(chu)端(duan)的(de)轉(zhuan)換(huan)損(sun)耗(hao)。此(ci)類(lei)混(hun)頻(pin)器(qi)是(shi)無(wu)增(zeng)益(yi)模(mo)塊(kuai)的(de)無(wu)源(yuan)元(yuan)件(jian)，故(gu)而(er)混(hun)頻(pin)器(qi)輸(shu)出(chu)端(duan)往(wang)往(wang)有(you)很(hen)高(gao)的(de)信(xin)號(hao)損(sun)耗(hao)。例(li)如(ru)，若(ruo)混(hun)頻(pin)器(qi)的(de)輸(shu)入(ru)功(gong)率(lv)為(wei)0 dBm，且混頻器有9 dB的轉換損耗，則混頻器輸出將是–9 dBm。總的來說
，此類混頻器非常適合測試測量和軍用市場

無源混頻器的優勢

●    寬帶寬

●    高動態範圍

●    低噪聲係數

●    高端口間隔離

圖1. I/Q混頻器框圖和鏡像抑製頻域圖

02 I/Q鏡像抑製(IRM)混頻器

I/Q混(hun)頻(pin)器(qi)是(shi)一(yi)類(lei)無(wu)源(yuan)混(hun)頻(pin)器(qi)
，它(ta)不(bu)但(dan)擁(yong)有(you)常(chang)規(gui)無(wu)源(yuan)混(hun)頻(pin)器(qi)的(de)優(you)勢(shi)，還(hai)具(ju)備(bei)其(qi)他(ta)優(you)勢(shi)
，即(ji)不(bu)通(tong)過(guo)任(ren)何(he)外(wai)部(bu)濾(lv)波(bo)便(bian)可(ke)消(xiao)除(chu)不(bu)需(xu)要(yao)的(de)鏡(jing)像(xiang)信(xin)號(hao)。此(ci)類(lei)混(hun)頻(pin)器(qi)用(yong)作(zuo)下(xia)變(bian)頻(pin)器(qi)時(shi)也(ye)稱(cheng)為(wei)IRM（鏡像抑製混頻器），用作上變頻器時則稱為SSB（單邊帶混頻器）。I/Q混頻器由兩個雙平衡混頻器構成
，LO信號一分為二，然後經過相移而相差90°（一個混頻器為0°，另一個混頻器為90°）。通過此相移，混頻器得以僅產生一個邊帶（需要的）信號
，而抑製不需要的信號。

圖2在同一頻譜圖上顯示了I/Q混頻器（紫色線）和雙平衡混頻器（藍色線）的性能。可以看到，I/Q混頻器通過提供45 dB抑製來抑製不需要的低邊帶
，而雙平衡混頻器同時產生了高邊帶和低邊帶。

圖2. HMC773A無源混頻器和HMC8191 I/Q混頻器的頻譜圖，IF輸入為1 GHz， LO輸入為16 GHz

像雙平衡無源混頻器一樣，I/Q混頻器也需要高LO輸入功率。從架構看
，I/Q混頻器采用兩個雙平衡混頻器
，因此與兩個雙平衡混頻器相比，所需的LO驅動往往要再多出大約3 dB。I/Q混頻器對精密平衡的相位和幅度輸入匹配很敏感。輸入信號、混合結構、係統板或混頻器本身的任何偏離90°的相移或幅度失衡，都會直接影響鏡像抑製水平。通過外部校準混頻器以改善性能，可以校正這些誤差的影響。

由於邊帶抑製特性，I/Qhunpinqichangyongyuxuyaoxiaochubiandaidanbutongguowaibulvbodeyingyong
，tongshitanengtigongfeichanghaodezaoshengxishuhexianxingdu。cileishichangdechangjianlizishiweibodianduidianhuichengtongxin

、測試測量儀器儀表和軍事用途。

I/Q混頻器的優勢

●    固有的鏡像抑製

●    無需昂貴的濾波

●    良好的幅度和相位匹配

03 有源混頻器

有源混頻器主要有兩類：單平衡和雙平衡（也稱為吉爾伯特單元）混頻器。有源混頻器的優勢是LO端口和RF輸出端內置增益模塊。此類混頻器會為輸出信號提供一定的轉換增益，並且輸入LO功率要求較低。有源混頻器的典型LO輸入功率是0 dBm左右
，遠低於大多數無源混頻器。

有源混頻器常常還集成LO倍頻器，用來將LO頻率倍乘到更高的頻率。此倍頻器對客戶非常有利，無需高LO頻pin率lv便bian可ke驅qu動dong混hun頻pin器qi。有you源yuan混hun頻pin器qi通tong常chang具ju有you很hen好hao的de端duan口kou間jian隔ge離li。然ran而er，其qi缺que點dian是shi噪zao聲sheng係xi數shu較jiao高gao，而er且qie多duo數shu情qing況kuang下xia線xian性xing度du較jiao低di。對dui輸shu入ru直zhi流liu電dian源yuan的de需xu求qiu影ying響xiang了le有you源yuan混hun頻pin器qi的de噪zao聲sheng係xi數shu和he線xian性xing度du。有you源yuan混hun頻pin器qi常chang用yong於yu通tong信xin和he軍jun用yong市shi場chang，低diLO驅動和集成轉換增益的需求對此類市場可能很重要。在測試測量市場，有源混頻器主要用作IF子部分的第三級或最後一級混頻器，或用於低端儀表（集成化和高性價比設計比噪聲係數更重要）。

有源混頻器的優勢

●    高集成度
、小尺寸

●    LO驅動要求低

●    集成LO倍頻器

●    良好的隔離，但線性度和噪聲係數不佳

04 集成頻率轉換混頻器

youyukehuxuyaogengwanzhengdexinhaolianjiejuefangan
，suoyijichengpinlvzhuanhuanqibiandeposhouhuanying。cileiqijianyoubutonggongnengmokuaigoucheng
，zhexiemokuailianjiezaiyiqixingchengyigezixitong，shidekehudezuizhongxitongshejigengjiandan。cileiqijianzaitongyifengzhuanghuoxinpianzhongjichengbutongmokuai
，liruhunpinqi、PLL（鎖相環）、VCO（壓控振蕩器）、倍頻器、增益模塊
、檢波器等等。可將此類器件製作成SIP（係統化封裝）
，即把多個裸片組裝到同一封裝中，或一個裸片包括所有設計模塊。

通過將多個器件集成到一個芯片或封裝中，頻率轉換器可以給設計人員帶來很大好處，比如：尺寸更小、器件更少、設計架構更簡單，更重要的是，產品上市時間更快。

圖3. 集成頻率轉換混頻器HMC6147A的功能框圖

來源：ADI

免責聲明：本文為轉載文章，轉載此文目的在於傳遞更多信息
，版權歸原作者所有。本文所用視頻
、圖片
、文字如涉及作品版權問題，請聯係小編進行處理。

推薦閱讀：

效率提升在智能家電發展中的作用

浪湧保護不再難 適於ADM3055E/ADM3057E CAN FD收發器的5種方案請查收

汽車高壓輔助係統的新興趨勢及安森美對應的解決方案

開拓室內定位市場，誰來提供神助攻？

小基站元器件的大玩家迎來高光時刻？