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1、混频器组合频率干扰分析混频器组合频率干扰分析.doc.doc组合频率干扰分析Analyze The Compounding Frequency Interfere 摘要现代通用接收机在设计和实现上越来越趋向高性能、高集成度的方向发展。在性能上，主要是向高线性、大动态范围、高灵敏度、高分辨率等方面发展。针对这样的要求，接收机通常采用超外差结构设计。该结构中至少存在一个频率转换环节，即混频器。这样，频率转换过程中就出现许多干扰，本文针对混频器的组合频率干扰，提出了一种有效的分析方法，并利用 MFC 实现了这一算法。通过实践，证明该方法对本振频率选择、预选及中频滤波器设计有一定的帮助。关键词超外差混
2、频器、组合频率干扰、本振频率、中频滤波器收机的选择性，而且增益可以从中频级获得，降低了射频级实现高增益的难度。当射频信号频率上升到微波甚至毫米波时，采用二次变频方法，可以降低滤波器实现的难度，保证接收机的选择性，既使在射频频率较低时，也可以采用二次变频，且第一中频设计为高中频的方法来获得较好的镜像频率抑制。系统结构如图 1 所示，由图 1 可以看出，该接收机射频前端系统存在两个频率转换环节，即存在两个混频器。在这些频率转换过程中，出现了很多干扰，如组合频率干扰、副波道频率干扰、交叉调制、阻塞干扰、倒易混频等等。这些干扰的出现，对于接收机能否如愿地实现接收功能，带来了很大的困难。因此，必须尽最大
3、的可能消除这些干扰，使所需的信号能够毫无影响的解调还原，完成最终的通信。2. 混频器的频谱分量一个任意的单值电阻的 i-v 特性可由多项式（1）表示i=+v+v2+v3+.+vN 0123N（1）其幅度正比于系数 2，该项同时产生二次谐波 2 和 2；三次和更高次项产生更高的谐波，(R) 混频产(L) 物有如下形式：或（6）这里 p 和 q 是正整数，他们代表本振频率和信号频率的谐波次数。分析上式可看出，在混频器的输出产物中，除了需要的中频信号外，还存在一些谐波频率和组合频率，如果这些组合频率信号接近中频信号，并落在中频滤波器的通带内，这样便形成了组合频率干扰。3. 组合频率干扰分析由于系统射
4、频频率较低，为了降低滤波器实现的难度，保证接收机的选择性，系统采用了超外差二次变频结构，且第一中频设计为高中频的方法来获得较好的镜像频率抑制。因此，第一中频级采用上变频的形式将 RF 频率与一频率较高的本振信号LO1 进行合频2。则可得到该中频级的频率值：=+（7）RFLO1为第一级输入本振信号；为理想条件下第一级混频器输出的中频信号频率。其中：RF 为射频输入信号频率；LO1 为了便于后级 A/D 转换及数字信号处理，第二中频级采用下变频方式，将第一中频级信号其中：为第一级混频器输出中频信号频率；LO2 为第二级输入本振信号；2 与另一本振信号 LO 进行差频，则该中频级输出的频率理论值(2
5、) 应为：=（8）2LO2为理想条件下第二级混频器输出的中频信号。当然，这两路本振信号是由 DDS 产生的同相单频正弦波信号。两路信号产生的基本原理相同，故而此处只针对第一中频级进行分析，第二中频级的分析方法与之其中： 表示任何 DC 偏置电流。该表达式包括理想(0) 外延二极管，对此1：. 令 RF 输入信号为：vR(t)=VRsin(Rt) LO1 信号为：vL(t)=VLsin(Lt) （2）（3）（4）将有一系列无限多的混频分量产生：i=+1VRsin(t)+Vsin(t)+VRsin(0) (t)+VLsin(R) Lt)(L) 2+.+(L) NVRsi(2) n(Rt)+VLs(
6、R) in(Lt)N （5）1. 前言在专用短波接收机系统中，通常采用的是超外差二次变频体系结构。 “超外差”是指将射频输入信号与本地振荡器产生的信号相乘或差拍，即由中频滤波器选出射频信号与本振信号频率和频或差频。主要优点是：在低中频上容易实现相对带宽较窄、矩形系数较高的中频滤波器，以提高接图 1 超外差二次变频系统简单结构框图-183-中国科技信息 2008 年第 21 期 CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION Nov.2008 制造相同。由式（6）可知，在第一级混频后的输出信号中会存在组合频率干扰，虽然中频滤波器可以滤除通带以外的频谱分量，但是显
7、然只要满足式（9）：. q（9）. (实)=p1 RF 1LO1其中：(实)为第一级混频器实际产生的中频信号族；p1，q1 为 RF 信号频率和本振 LO1 信号频率的谐波次数。组合频率的干扰信号就会通过中频滤波器，进入中频放大器。也就是说当 p1，q1 满足条件：（其中：BW 为信号带宽）时，RF 的 p1 次谐波与 LO1 的 q1 次谐波所带来的组合频率干扰将进入第二级混频器。同理，由于信号带宽不随频率变化而改变，则当 p2，q2 满足条件：（其中：信号频率）时，2 为第二级混频器输出中频(实)的 p2 次谐波与 LO2 的q2 次谐波所带来的组合频率干扰将对最终的后一级的数字信号处理带
8、来不良影响。因此，根据上述算法，通过分析并尽量减少组合频率干扰个数的方法，选择第一级及第二级本振频率，具有极重要的工程实际意义。4. 算法实现输入：射频频率值 RF、第一级本振值LO1、第二级本振值 LO2、带宽。1) 计算第一级中频滤波的理论值(BW) 2) 令射频谐波次数 p1=-5 3) 如果 p15，第一级本振信号谐波次数 q1=-5 4) 如果 q155) 如果6) 输出 p1、q1，计算，q1=q1+1, 至 4）7) 否则 q1=q1+1 至 4）8) p1=p1+1,至 3）9) 计算第二级中频滤波的理论值10) 令次谐波 p2=-5 11) 如果 p25,令次谐波 q2=-5
9、 12) 如果 q25 13) 如果14) 输出 p2、q2，q2=q2+1，至 12）15) 否则 q2=q2+1，至 12）16) p2=p2+1，至 11）运用 C+程序语言实现上述程序，并结合 MFC 可视化人机交互辅助设计。成功实现了混频器组合频率干扰分析软件。软件界面如图 2 所示。5. 结论本文通过对超外差二次变频接收机射频前端结构原理进行分析，从理论的角度指出了混频器组合频率干扰的来源，提出了一种有效的分析组合频率干扰来源的方法，并结合 C+程序语言，成功的实现了这种方法。事实证明，该方法在组合频率干扰分析，混频器本振频率选择等方面具有一定的工程实际意义。参考文献1 Inder
10、 Bahl, Prakash Bhartia. Microwave Solid State Circuit Design Second EditionM. 第二版.北京：. 电子工业出版社,2006.2 Carl J. Weisman. The Essential Guide to RF andWirelessM.Second Edition. 北京：. 电子工业出社,2003.图 2 组合频率干扰分析模拟软件界面3 David J.Kruglinski, Scot Wingo, George Shepherd Programming Microsoft Visual C+6.0 技术内幕M.
11、 第五版. 北京：. 北京希望电子出版社.2001.4 王卫东傅佑麟. 高频电子线路M. 北京：. 电子工业出版社,2005.5 高吉祥. 高频电子线路M. 北京：. 电子工业出版社,2005.作者简介陈雪，女，1983 年生，吉林省长春市，现就读于吉林大学计算机软件理论与实践专业，研究方向为软件自动化；陈国宇，男，1982 年生，黑龙江省哈尔滨市，现在北京工程控制研究所工作，研究方向为火箭推进技术。上接第 182 页（2）提高管子的冷却效果。电子管工作时，管芯热量的 5%通过芯柱部分散发掉，其余通过阳极耗散掉，若这些热量不能及时的散发，管芯的温度就会升高。要加强管子的风冷或水冷效果，灯丝温度
12、下降 25，电子管的使用寿命就可延长一年。（3）严格开关机。发射机开机在冷却系统正常后方可工作，关机后必须保证有足够长的冷却时间，防止电子管过热而放出有害气体。（4）注意机器内部清洁。灰尘会通过各种渠道进入电子管机箱内，要定期清扫机房、风道和机器内部卫生，保持管子外部清洁，提高散热效果。（四） 、电子管漏气除特殊管外，大部分电子管都抽成真空。尽管封装严密，且管内有吸气剂，但管体与金属管脚之间仍存在漏气机会，也有些电子管在运输、搬运或使用过程中造成破损。正确的使用和维护可使电子管漏气率大大降低。（1）注意运输放置。电子管在搬运、检查、安装过程中要轻拿轻放，防止碰破，存放时要在管架上，定期检查，用干燥的布擦拭表面灰尘。（2）不靠近有害物体。存放电子管不要靠近盐、酸等有害物质，以免被腐蚀失去气密性。（3）正确安装。安装管子时应对准位置均匀用力，不可用力过猛或装偏，拔取时不可摇动，应垂直用力。而且必须保证与管座接触良好，稍有接触不良，局部簧片就会承受更大电流，使之产生几千度高温从而烧毁伐环，造成发射管报废。这是作者查阅相关资料以及多年从事电视发射维护工作的一点体会，若有不正之处，敬请指正。-184
