平衡混频器设计原理与应用

"混频器是微波集成电路的关键组件，用于将微波信号转换到中低频进行处理。集成电路混频器因其小型化、稳定性和设计灵活性而广泛应用。混频器主要由肖特基势垒二极管作为变频元件，尽管存在变频损耗，但因其简单结构和宽工作带宽而被广泛采用。混频器类型包括单管混频器、两管平衡式混频器和多管混频器，其中平衡混频器能有效抵消本振噪声，提供更好的噪声性能和信号隔离。平衡混频器中的一个例子是分支电桥混频器，其中组合频率成分在中频端口相互抵消。" 混频器设计中，平衡混频器是一个重要的概念。这种设计利用相反极性的二极管Vj1和Vj2，使得中频电流同相并迭加输出。电桥的匹配电路确保了混频管的50欧姆阻抗匹配，而电桥各端口均为50欧姆特性阻抗。本振的相位噪声通过电桥进入，由于Vj1和Vj2中的相位噪声相反，可以相互抵消，从而降低本振噪声的影响。平衡混频器的一个特性是能够消除一部分组合频率成分，尤其是那些以m（fs + fp）的形式出现的频率，其中m是正整数。 在混频器的技术指标中，噪声系数和等效噪声温度比是衡量其性能的重要参数。噪声系数定义了输入噪声与输出噪声的关系，考虑到混频器涉及多个频率和端口，其定义进行了扩展以适应这种情况。混频器的噪声系数有两种形式，取决于其特定应用。输出端的中频噪声功率主要由信号源的热噪声、变频过程引入的噪声以及本振噪声三部分组成。在计算和分析混频器性能时，这些因素都需要考虑。 平衡混频器如图9-8所示，是一种典型的分支电桥结构，每个臂的长度为本振和信号平均频率微带波长的四分之一。本振和信号通过电桥均匀分配到混频管，微带接地的低阻抗设计有助于提高性能。平衡混频器的这种设计不仅提高了噪声性能，还增强了信号与本振之间的隔离。 在实际应用中，混频器的选择取决于具体需求，例如，对于要求不高的场合，简单的单管混频器可能就足够；而在需要更优噪声性能和隔离效果的情况下，平衡混频器，如两管平衡式或多管式混频器，如管堆式双平衡混频器和镜频抑制混频器，则更为合适。 混频器在微波系统中的作用不可忽视，其设计和选择直接影响系统的整体性能。平衡混频器凭借其噪声抑制和信号隔离特性，成为了广泛采用的混频器类型。了解并掌握混频器的工作原理和技术指标，对于微波系统的设计和优化至关重要。