宽带镜频抑制混频器设计及实现

摘要：雷达和通信接收系统中，采用镜频抑制混频器能够有效抑制镜像频率，提高系统的抗干扰能力。在介绍镜像干扰原理的基础上，给出了一种镜频抑制混频器的框图，该结构既能在接收机中作为镜频抑制混频器，还能在发射机中作为单边带调制器。设计制作了一个S频段镜频抑制混频器，测试结果显示在s频段内镜频抑制度大于20 dB，单边带抑制度大于20 dB，很好地抑制了镜像频率以及边带。

1、引 言

近年来，随着微波器件与技术的快速发展，在雷达和通信等领域，接收系统普遍采用了低噪声放大器作为前级，大大降低了系统的噪声系数，提高了灵敏度。混频器对接收系统的影响和作用似乎越来越小，然而，事实并非如此。对于单边带系统，特别是中频较低的单边带系统来讲，镜像噪声会对噪声带来很大影响。所谓镜像信号边带是有用信号边带相对于本振信号对称的另一个边带，它与本振混频后产生的中频信号与信号边带产生的中频信号相同。对于单边带系统，当低噪声放大器频带较宽，且中频不高时，镜像噪声会通过混频器进人系统，造成系统噪声系数恶化。因此，在低噪声放大器频带较宽。且中频不高的单边带系统中，必须使用镜像抑制混频器。

目前，雷达通信一体化系统设计中，一个既能够作为发射机中的单边带调制器也能够作为接收机中的镜频抑制混频器的多功能部件，不但能够节约系统成本，还能够减小系统体积，便于集成一体化设计。因此，设计一种这样的多功能部件具有重要的军事应用价值。

2、镜像干扰原理

如图1所示，镜像频率(Image Frequency)经过下变频生成Image IF，叠加在有用Desired IF上，且频率与Desired IF相同，无法通过中频滤波器滤除，从而降低了接收机性能。

图1 镜像干扰原理

镜频抑制度表示对镜像噪声的抑制程度，镜频抑制度β定义为
(1)
式中，G为信号边带增益，G’为镜像边带增益。则接收机噪声系数与镜频抑制度的关系为
(2)
式中，M(dB)为微波接收机噪声系数的恶化量。

3、镜频抑制混频器原理

镜像信号抑制电路的结构如图2所示，射频信号从RF端口进入，信号经镜频抑制混频器后直接变为上下两个边带的中频信号，选取所需要的边带就能够实现对镜像信号的抑制。具体的镜像抑制原理如图2所示。

图2 镜频抑制混频器原理框图

假设输入的射频信号为A(t)=COS ωt，则经过射频90°电桥之后的两路信号分别为

这两路信号同时与集成有2个混频器的双平衡混频器混频。假设本振信号为B (t)=COS ω_Lot，则经过混频之后的中频信号分别为

(3)

(4)

E(t)、F(t)再经过中频90°电轿之后，得到两路信号为

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