混频器模块的选择

　　在通信电路中，混频就是变频，即频率的变换。变频是将载频为五的已调波变换为载频为五的已调波。这种变换应该保留原载频已调波的调制方式不变，携带的信息也不变，而且不失真。混频是通信电路中极为重要的组成部分。

　　混频器的电路模型如图1所示，带通滤波器用来提取有用的频率分量，滤去不需要的无用频率分量。

　　图1 混频器电路模型

　　混频器电路主要有以下技术指标：

　　（1）变频增益Gc

　　射频输入功率电平与混频器中频输出功率电平之比称为变频增益Gc，即：

　　（2）三阶互调阻断点

　　三阶互调阻断点又称为三阶截点或三阶交点，它是表征混频器线性性能的指标。三阶截点对应的射频输入功率是混频器的非线性失真使接收机无法正常接收时的射频输入功率，工程中用IP3（dBm）表示。IP3越大，表明混频器的线性运行范围越宽。目前大多数公司生产的集成混频器件都标明了IP3值。

　　（3）噪声系数

　　混频器的噪声系数NF可以用输入、输出信号功率和噪声功率的比值的对数来定义。

　　（4）隔离度

　　隔离度是表征混频器内部电路平衡度的一个指标，即表示混频器各端口之间泄漏和窜透的大小。理论上混频器各端口之间应该是严格隔离的。但由于实际应用中混频器内部电路的不对称性、平衡性稍有差别，就会在各个端口之间窜透，可能就会通过天线将本振功率发送出去，干扰临近电台。

　　（5）变频压缩点

　　变频压缩点用来表示混频器的非线性失真程度。在射频输入电平远小于本振电平时，混频器处于线性运行状态下。此时，中频输出随输入射频电平的增长而线性地增加。但是，当射频输入电平增加到与本振电平相差不到10dB时，中频输出随射频输入增加的速度变慢，混频器开始进入饱和状态，如图2所示。

　　图2 变频压缩点（1dB）

　　从图中可知，变频压缩点是中频输出功率电平偏离（低于）线性变换功率值1dB处的交点。显然，变频压缩点间接地表示了混频器的非线性失真程度。对于LNA，也可以用这个1dB压缩点来表示线性放大范围。

　　根据上述性能指标以及系统的工作频率要求，选用MOTOROLA公司生产的双平衡有源混频器MRFIC2002。MRFIC2002是为工作在800～1000MHz频率范围内的发射机而设计的，适用于GSM以及ISM频带发射机，性能价格比优良，低功耗模式控制使用的恢复和接通时间，能够实现电路消耗。

　　MRFIC2002的变换增益Gc=10dB（典型值），电源电流消耗为5．5mA（典型值），低功耗模式电源电流消耗为2．0μA（值），本机振荡器与射频隔离为25dB（典型值），射频输出通道无匹配要求，所有端口都是单端形式。MRFIC2002引脚封装形式如图3所示，各引脚功能见表1。MRFIC2002的典型应用电路如图4所示。

　　图3 MRFIC2002的引脚封装形式及内部结构

　　表1MRFIC2002的引脚功能

　　MRFIC2002的设计应用应该注意以下情况。

　　（1）本地振荡器和中频通道需要外部匹配。把本地振荡器通道匹配到50Ω可以有几种方法。这里推荐一种方法，即把串连在输入端的电感器尽可能地靠近集成电路。这个电感器的电感值非常小（约8～12nH，取决于本机振荡器的振荡频率），它被设计印制在电路板上。本地振荡器输入端隔离直流是必要的，但不应该把隔直元件放在电感和集成电路之间，否则会妨碍电感器靠近集成电路，不能提供良好的匹配。

　　（2）中频输入阻抗匹配

　　在中频输入通道串连电感器前边的旁路电容可以提供大约50Ω的阻抗变换，如图4中的并联电容C2。中频通道输入隔离直流也是必要的，隔直元件可以安排在匹配网络的任何一侧。

　　图4 MRFIC2002的应用电路

　　（3）射频输入阻抗匹配

　　射频通道与小的感抗串联，约有50Ω的阻抗，由此导致8～11dB的回损。但是，一个尽可能靠近集成电路的串连5．6μF电容器大约提供15dB的回损。这个串连电容器也可以作为所需要的隔直元件。

　　（4）电源去耦

　　电源去耦必须在尽可能靠近集成电路的地方进行。推荐采用100pF的电容器作为去耦元件。为防止射频和本机振荡信号进入电源电路，推荐附加一个1000pF的电容。

　　（5）使能控制

　　在各种TTD／TDMA系统中，为了使电源电流，提供了启动／禁止MRFIC工作的两种方式：其一是使TTL／CMOS兼容；其二是由斜坡电压触发，如同在MRFIC2002中的方法一样，如果斜坡电压不适用，那么就必须采用种方法。因为在防护期间和待机状态下MRFIC2002保持关闭，所以后一种方法比较合乎需要。对于应用斜坡电路的系统，同在MRFIC2004中提供的斜坡电压一样，可以通过把斜坡电压加到Vramp端，对电路进行启动／禁止工作控制。这个端子在0．6～1．0V之间触发集成电路的电压。这个使能端必须接到高电平或者接到接收机使能控制线的相反电平RXEN。对于不使用斜坡电压的系统，Vramp可以处于开路状态，并通过它的TTL／CMOS兼容使能端对MRFIC2002进行启动／禁止工作控制。这个触发电压在1．0～2．0V之间。

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