混頻器

混頻器，是產生的振盪頻率為兩個輸入振盪或信號頻譜分量中的頻率的整數倍的線性組合的非線性器件。套用學科：通信科技（一級學科）；通信原理與基本技術（二級學科）。

介紹

混頻器

輸出信號頻率等於兩輸入信號頻率之和、差或為兩者其他組合的電路。混頻器通常由非線性元件和選頻迴路構成（圖1）。輸入頻率 f和來自本地振盪器的本振頻率f1經混頻器作用後，輸出頻率變為fi（見超外差）。它們的關係可用fi=│±pf1±qf│表示，其中p和q是任意正整數。若混頻和本地振盪由同一裝置完成，則稱為變頻器。

混頻器的輸出信號除中心頻率有所改變外，其餘參數，如包絡波形和所含頻譜成分的相對關係均不改變。輸出信號頻率高於輸入信號頻率的稱為上混(變)頻，反之,則稱為下混（變）頻。圖2表示某調幅信號下混（變）頻前後的波形和頻譜。

混頻器

混頻器最早用於等幅電報信號的接收，稱為差拍檢波器，後來已是超外差接收機、載波電話（見有線載波通信）和許多電子設備的基本組成單元。

非線性變換　若非線性元件的特性用下式描述：

i(t)＝ɑ0+ɑ1u(t)+ɑ2u (t)+ɑ3u (t)+…(1)

當兩不同頻率的信號電壓u1(t)=U1cos2πf1t和u2(t)＝U2cos2πfit同時作用於非線性元件時，則元件中的電流i(t)將含有豐富的諧波和組合頻率成分，它們與f1及fi的關係為

(2)

式中p＝0，1，2，…，n，q =1，2…,m。要使輸出信號頻率變為fi＝f1-f,只須使i(t)通過一調諧於fi的選擇性迴路便可取出fi而濾掉其他頻率成分。

混頻器

二極體混頻器　典型電路如圖3。調整偏置電壓E0，使二極體工作特性呈非線性，而輸出迴路則調諧在fi即可實現兩輸入信號的混頻。這種混頻器結構簡單，可以工作在較高頻段，但變頻增益較低,各迴路之間相互影響較嚴重,組合頻率干擾也較大。

平衡混頻器 典型電路如圖4。由於採用平衡電路結構，輸出的諧波及其組合干擾成分較少，本振電路產生的噪聲也不會出現在它的輸出端。

混頻器

電晶體變頻器 兼具振盪和混頻兩種功能的電路(圖5）。圖中電晶體T、電感線圈L4、L3和電容器C3、構成一互感耦合振盪器。經輸入迴路(L1,)引入的信號電壓與加到電阻器Re兩端的本振電壓在電晶體中進行混頻，並由中頻變壓器取出其中的差頻，即可將高頻輸入信號變換為中頻輸出信號。、為一同軸雙連電容器,可使本振頻率同步地隨輸入頻率變化，保證全波段的中頻頻率不變。電晶體變頻器的優點是變頻增益較高，輸出與輸入電路的隔離度好，常用於各種超外差電路中。

混頻器

參量混頻器　利用非線性電抗特性將輸入信號變換為中頻信號的電路。電抗元件在理想情況下既不消耗功率也不產生噪聲，所以參量混頻器具有變換效率高、噪聲小的優點。雷達和微波系統常用參量混頻來實現低噪聲接收。圖6為並聯電流型參量混頻電路。用高Q濾波器F、F1和Fi隔開的三個迴路,分別只允許信號電流i、本振電流i1和差頻電流ii流過。非線性電抗元件一般由變容二極體構成,它在本振電壓(又稱泵電壓)的控制下,在輸入與輸出信號間起非線性變換作用。

混頻器

變頻干擾　工作於非線性狀態的變頻器除了能把有用輸入信號變換為規定的輸出頻率外，其他頻率不同的輸入信號（或其諧波）在滿足某種條件時也能被變換到該輸出頻段,形成對有用信號的干擾,稱為變頻干擾。對於超外差接收機所用的變頻器，主要的變頻干擾有以下5種。①像頻干擾：頻率為fn=f1+fi的輸入信號與本振信號混頻後形成的對有用中頻的干擾。②中頻干擾：頻率等於中頻的信號通過混頻器後，在其輸出端形成的對有用中頻的干擾。③組合頻率干擾：由於混頻管有非線性特性，某些輸入頻率(或其諧波)與本地振盪（或其諧波）的混頻結果恰好也為中頻頻率，從而形成對有用中頻的干擾。④交叉干擾：由於混頻管或高頻放大管具有三階以上非線性特性，使干擾信號能量轉移到有用輸入頻率f上形成對有用中頻的干擾。⑤互調干擾：兩個不同頻率的強幹擾信號經高階非線性元件作用，產生與有用輸入信號頻率相同的成分。這一成分再與本振信號混頻而形成對有用中頻的干擾。

抑制或消除各種干擾的辦法有：提高混頻前各放大級的選擇性，接入預選器或陷波電路，選擇合適的混頻管、高放管，控制本振輸出幅度和採用二次乃至三次變頻技術等。

好壞辨別方法

我們在選擇混頻器的時候是依據什麼？怎么知道一個混頻器的好壞是否符合自己的要求？今天將為大家介紹混頻器的技術指標問題，方便大家以後自己辨別混頻器的好壞。
混頻器工作頻率
混頻器是多頻工作器件，除指明射頻信號工作頻率外，還應注意本振和中頻頻率套用範圍。
混頻器噪聲係數
混頻器的噪聲定義為：NF=Pno/PsoPno是當輸入連線埠噪聲溫度在所有頻率上都是標準溫度即T0=290K時，傳輸到輸出連線埠的總噪聲資用功率。Pno主要包括信號源熱噪聲，內部損耗電阻熱噪聲，混頻器件電流散彈噪聲及本振相位噪聲。Pso為僅有有用信號輸入在輸出端產生的噪聲資用功率。
混頻器變頻損耗
混頻器的變頻損耗定義為混頻器射頻輸入連線埠的微波信號功率與中頻輸出端信號功率之比。主要由電路失配損耗，二極體的固有結損耗及非線性電導淨變頻損耗等引起。
1dB壓縮點
在正常工作情況下，射頻輸入電平遠低於本振電平，此時中頻輸出將隨射頻輸入線性變化，當射頻電平增加到一定程度時，中頻輸出隨射頻輸入增加的速度減慢，混頻器出現飽和。當中頻輸出偏離線性1dB時的射頻輸入功率為混頻器的1dB壓縮點。對於結構相同的混頻器，1dB壓縮點取決於本振功率大小和二極體特性，一般比本振功率低6dB。
混頻器動態範圍
動態範圍是指混頻器正常工作時的微波輸入功率範圍。其下限因混頻器的套用環境不同而異，其上限受射頻輸入功率飽和所限，通常對應混頻器的1dB壓縮點。
總結
以上從工作頻率、噪聲係數、變頻損耗、1dB壓縮點和動態範圍方面，講述了混頻器選擇時應該注意的問題。大家以後可以嘗試自己確定一個混頻器的好壞。