混频器的设计

　　混频器是输出信号频率等于两输入信号频率之和、差或为两者其他组合的电路。混频器通常由非线性元件和选频回路构成。

　　混频器位于低噪声放大器 (LNA )之后 , 直接处理 LNA 放大后的射频信号。为实现混频功能, 混频器还需要接收来自压控振荡器的本振 (LO)信号 ,其电路完全工作在射频频段。

　　混频是指将信号从一个频率变换到另外一个频率的过程 ,其实质是频谱线性搬移的过程 。 在超外差接收机中 ,混频的目的是保证接收机获得较高的灵敏度 ,足够的放大量和适当的通频带 ,同时又能稳定地工作 。混频电路包括三个组成部分 : 本机振荡器、非线性器件 、带通滤波器。

　　在降低射频产品成本的驱动下 , 如何采用成本低廉、集成度高的 CMOS 工艺实现高性能的射频集成电路 ,已成为射频集成电路设计研究的焦点 。人们不断提出基于 CMOS工艺的射频电路结构及设计技术, 并逐渐推出成熟的 CMOS射频产品,取得了非常大的成绩。混频器作为接收机的关键模块 , 其CMOS设计技术的研究也是非常重要的课题之一。

　　因此, 混频器的设计通常需要考虑转换增益、线性度、噪声系数、端口之间的隔离度以及功耗等性能指标 。

　　1)为了弥补中频滤波器的损耗 ,以及降低混频器后续电路噪声对系统噪声的贡献, 混频器需要有一定的转换增益 ,但是 ,增益太大又会影响混频器的输出。

　　2)混频器的线性度是各项性能中最重要的性能 ,直接决定接收机的动态范围 。当射频输入信号的功率过大 ,超过混频器的 1 dB压缩点时, 中频输出信号的功率就会比预期值有大幅度的衰减, 偏离原来的线性轨迹 ; 由于混频器存在三次非线性项,相邻频道的射频信号造成的三阶互调量会对中频输出信号造成严重的干扰 ,通常用 IIP3(inpu t th ird- orde r intercept point)或 O IP3(ou tpu t third- o rde r intercept point)来表征混频器对三阶互调量的抑制能力。

　　3)为了降低系统噪声及减轻 LNA 的设计压力 , 混频器应该具有较低的噪声系数 。

　　4)混频器中的本振信号 LO 摆幅通常比较大, 很容易造成信号馈通引起干扰 ,特别是馈通到射频输入端,影响其他接收机或引起自混频(对零中频接收机的性能影响非常大)。因此 ,混频器需要具有良好的隔离度。

　　5)功耗是所有模块必须考虑的问题,降低混频器的功耗,可有效地降低系统功耗 。