射頻電路中變頻器的研究與應用

周鵬 南京恒電電子有限公司

射頻電路中變頻器的研究與應用

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隨著科學的進步，無線通訊技術也得到了迅猛的發(fā)展，變頻器是作為射頻電路中的核心部件而存在的，它的地位也隨之水漲船高，一般作為中轉(zhuǎn)機用于收發(fā)信機中，這種突出地位使它在工業(yè)界和學術界都得到關注，同時在這一領域中的從業(yè)人員也越來越多。本文中討論了射頻電路的理論，也對變頻器的優(yōu)點進行了闡述，探討了變頻器在射頻電路領域的研究現(xiàn)狀和目前應用情況。

射頻電路 變頻器 應用與研究

在射頻收信機和發(fā)信機中核心部件就是變頻器，電磁兼容等各種原因都會影響變頻器的性能，所以如何設計變頻器決定了輸出信號的質(zhì)量。變頻電路中的主要設計是針對對應的頻段或頻點，然而在對輸出功率的精確控制以及在運行過程中頻點可變的設計方面相對欠缺。

1 射頻電路中變頻器的應用需求

最近幾年中科學技術發(fā)展迅速，其中表現(xiàn)尤為突出的是通信技術以及計算機應用技術。隨著通信技術不斷突破取得顯著成果的同時變頻器的應用也越來越廣泛。國內(nèi)的研究中變頻器的投入力度在不斷加大，專業(yè)的技術人才越來越受到重視。

目前的變頻器最廣泛的應用是在高頻電路設計的領域，同時在業(yè)內(nèi)得到相關專業(yè)人士的認可。它的出現(xiàn)使射頻電路的發(fā)展得到質(zhì)的飛躍，變頻器的存在，使電路改革的步伐加快，不但使電路的工作效率得到提高，同時也使能源你得到了最大程度的節(jié)約。目前射頻工程師的主要研究方向就集中在變頻器在射頻電路中的重要作用上

2 射頻電路中變頻器的基本構成

2.1 變頻器的分類

上變頻器和下變頻器是變頻器的主要分類。通常情況下接收機使用的是下變頻器，目的是把射頻信號向中頻信號進行轉(zhuǎn)換，對信號進行分析；而發(fā)射機則以上變頻器的應用為主，把中頻信號向射頻信號進行轉(zhuǎn)換實現(xiàn)信號的空間傳播。

2.2 變頻器的構成

在組成方面，上變頻器和下變頻器之間相差不大，基本組成就是分立器件。主要由混頻器，鎖相環(huán)（PLL)電路，濾波電路、自動增益控制（AGC)電路、衰減和放大電路等組成。如下圖所示：

圖1 變頻器構成圖

這些構成組件中用于頻譜搬移的是混頻器，其主要作用是將輸入信號和本振信號進行相加或相減，最終得到真正需要的頻段，但是在混頻的過程中會有邊帶信號、交頻產(chǎn)物等雜散的出現(xiàn)，這時過濾器就會發(fā)揮其作用，對這些雜散進行抑制，保證了電路的通帶性良好。變頻器的設計不但要考慮以上內(nèi)容還要對通道增益進行考慮，AGC電路可以按照工程的實際需要，對輸出的電平值進行設置，對增益的變化進行適應，輸入電平盡管不同但輸出電平則保持不變。

2.3 變頻器設計中需要注意的幾個因素

(1)雜散因素，選擇適合的濾波器對使用交調(diào)計算得到的雜散頻點進行濾除；(2)線性問題，有源器件內(nèi)部會有熱噪聲的產(chǎn)生，有熱損耗的存在，因此很難實現(xiàn)系統(tǒng)的輸出響應與輸入激勵理想化線性器件或網(wǎng)絡完全成正比。高功率電平會使所有實際器件成為非線性，或者出現(xiàn)增益壓縮，也有可能出現(xiàn)寄生頻率分量，因此信號的大小必須得到限制，將失真控制在一定范圍里，保證正常的線性放大。（3)實際的應用中也需要考慮射頻輻射等各種因素。同時在對PCB電路板進行布線操作的時候?qū)⑸漕l輻射的影響納入考慮。(4)實踐證明接地是對噪聲和干擾的最好處理手段。正確的接地方式可以對內(nèi)部噪聲的耦合產(chǎn)生很好的抑制作用，對系統(tǒng)的抗干擾能力進行提高。

3 射頻電路中變頻器的主要作用

變頻器早期作為差拍檢波器在等幅電報信號的接收中使用，之后作為基本組成單元用于許多電子設備。變頻器中二極管混頻器可以在較高頻段進行工作，但不同回路之間影響大，頻率干擾也大，而參量混頻器具有非線性電抗特性可以將輸入的信號向中頻信號轉(zhuǎn)化，具有噪聲小、變換頻率高的特點，在微波和雷達中常用于低噪聲的接收。

具有非線性特性的變頻器還可以把不同頻率的輸入信號在某些條件下轉(zhuǎn)換成需要的輸出頻段，對有用的信號產(chǎn)生干擾作用，這就是變頻干擾。

4 結(jié)論

變頻技術在以后的電機和微機處理方面應用前景廣闊，應用變頻器可以提高能源的使用效率，電路中射頻電路是未來的主要研究方向，變頻器在其中的應用是未來的發(fā)展趨勢，是實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展、保護環(huán)境資源、解決環(huán)境與經(jīng)濟發(fā)展之間矛盾的主要措施之一。在射頻電路中應用變頻器是工程師未來的研究重點，可以為人們的生活產(chǎn)生便利。本文是個人的觀點，希望得到同行的專業(yè)指導意見。

[1]陳邦媛.射頻通信電路.第二版.北京：科學出版社，2010.

[2]連汗雄.微波鎖相原理及應用.人民郵電出版社，1982.

周鵬，1988.04，男，漢，江蘇無錫，本科，助理工程師，目前從事微波射頻電路方面的研究。