在射頻訊號鏈中，超外差接收機是利用本地產生的振盪波與輸入訊號混頻，將輸入訊號頻率變換為某個預先確定的頻率的方法。由濾波器、放大器、混頻器等射頻器件組成，其中混頻器在低噪聲放大器 （LNA ）之後 ， 直接處理 LNA 放大後的射頻訊號。為實現混頻功能， 混頻器還需要接收來自壓控振盪器的本振 （LO）訊號 ，其電路完全工作在射頻頻段。

今天我們主要來講一講射頻混頻器。

（一）基本定義

射頻混頻器為一種將兩個或更多個訊號合併為一個或兩個複合輸出訊號的三埠無源或有源器件，為外差通訊技術和超外差通訊技術的核心器件。

雙平衡混頻器，24 GHz~38 GHz，中頻範圍DC~8 GHz， 現場可更換2。92mm

射頻混頻器通常也被稱為頻率轉換裝置，其目的是將輸入訊號的上變頻或下變頻。主要是將一種頻率的RF功率轉換成另一種頻率的功率，從而使資訊處理更容易且成本更低。除生成新的頻率訊號外，同時保持初始訊號的其它特性，以實現接收或傳送。

（二）工作原理

RF 混頻器是一種三埠裝置。這三個埠通常表示為射頻 （RF）、中頻 （IF） 和本地振盪器 （LO）。RF 和 IF 埠是雙向埠。

•RF 埠

用於輸入待下變頻的高頻訊號，或者輸出上變頻後的高頻訊號

•LO 埠

LO訊號為最強的訊號，其可透過開啟或關閉切換混頻器內的二極體將RF路徑逆轉成IF路徑。

•IF 埠

IF埠用於將修飾後的RF訊號轉變為IF訊號。

在實際射頻混頻器和應用，本地振盪器訊號通常非常大，可能是連續的正弦波或方波。本地振盪器訊號通常充當混頻器的門，使混頻器與本振訊號保持一致。當 LO 電壓將其開啟時，射頻混頻器可以被視為開啟，當本地振盪器訊號將其關閉時，射頻混頻器可以被視為關閉。作用於射頻埠上的輸入訊號，使兩個訊號能夠混合並提供所需的兩個輸出訊號。

（三）基礎型別

射頻混頻器有多種形式，根據不同形式可將它們進行不同分類：

（01）根據使用的裝置型別

•無源混頻器

通常使用二極體形式的無源元件作為射頻電路中的開關元件。因此，它們不能表現出任何增益，但許多形式可以提供出色的效能水平。

無源混頻器主要使用肖特基二極體，因為它們的導通電壓低。但如果它們要用於平衡或雙平衡混頻器，則需要使用巴倫/射頻變壓器。這會限制頻率響應。

•有源混頻器

顧名思義，有源射頻混頻器包含有源電子元件，如雙極電晶體、FET 甚至真空管/熱電子閥。這些型別的射頻混頻器能夠提供增益並證明射頻混頻器的能力。

（02）是否平衡

•非平衡混頻器

非平衡射頻混頻器是將兩個訊號混合在一起，輸出由和差訊號以及原始射頻訊號和本地振盪器訊號產生顯著電平的混頻器。在某些情況下，這可能不是問題，但在其他情況下，將這些作為混頻過程的一部分去除確實會有所幫助。

•單平衡混頻器

它是由一對單二極體混頻器組成。

特點：本振功率較高，動態範圍較大，本振隔離較好，對RF的偶次產物有抑制作用

這種混頻器在RF和IF端相對於LO端之間具有好的隔離度，所以對於IF濾波器的要求就低。由於加了一個二極體，故需要的LO功率就比單二極體混頻器大，但它具有更大的工作範圍。這種混頻器對於由RF偶次諧波產生的交調失真具有較好的抑制。像單二極體混頻器一樣，因LO訊號僅是單極性導通，所以單平衡混頻器的工作比為50%。

•雙平衡混頻器

雙平衡混頻器的典型電路，它由精密配對的 4×N（N＝1，2，3）個肖特基二極體和兩個寬頻傳輸線變壓器組成，對於應用工程師而言，其具有的特性是電路外部三個埠。

在操作中，雙平衡混頻器具有高水平的 LO-RF 隔離和 LO-IF 隔離，並提供合理水平的 RF-IF 隔離。與單二極體非平衡 RF 混頻器相比，使用雙平衡混頻器可以將互調產物的水平降低多達 75%。

與單平衡混頻器一樣，雙平衡混頻器也可以使用電晶體或 FET 電路設計中的平衡操作模式進行復制。當包含在積體電路中時，這些電路通常使用雙平衡混頻器配置，因為所需的附加電路可以合併到 OC 中，成本增加可以忽略不計。

•三平衡混頻器

為了進一步提高混頻器效能，可以使用三平衡混頻器。

三平衡混頻器實際上是由兩個雙平衡混頻器組成的，因此它有時被稱為雙平衡混頻器。它使用具有兩個二極體電橋或四路二極體的電子元件，總共有八個連線點。埠都有變壓器，因此其本振、射頻及中頻頻寬可達幾個倍頻程。

三平衡混頻器提供的改進隔離提供了更高水平的雜散訊號、互調失真抑制。

效能的提高需要抵消它們需要更高級別的 LO 驅動的事實，當然，增加的複雜性和電子元件數量會導致成本增加。

（四）應用

射頻混頻器可用於射頻設計和開發的所有領域，用於在任何使用射頻訊號區域，從無線電接收器和發射器到雷達系統的電路中。

這些混頻器可以以多種不同的方式使用：

（01）頻率轉換

射頻混頻器最明顯的應用是頻率轉換。該技術用於許多領域，特別是在接收器和發射器中，用於將訊號頻率從一個頻段移動到另一個頻段。利用兩個輸入頻率產生和頻和差頻的事實，可以透過取和或差訊號將輸入的訊號改變為另一個頻率。它的第一個主要應用之一是超外差無線電接收器。

三頻平衡混頻器，6 GHz~18 GHz，中頻範圍 1。5 GHz~8 GHz， SMA

（02）相位比較

使用混頻器可以檢測兩個訊號之間的相位差。這種 RF 混頻器應用可用於許多領域，其中之一是在鎖相環內。

射頻混頻器是射頻電路設計的主要構建模組之一。主要功能是頻率轉換，用於許多不同的應用程式，它是無線電通訊裝置技術的關鍵要素：既適用於發射機，也適用於接收機。除此之外，混頻器還可用作許多應用的相位檢測器，包括許多鎖相外觀和合成器射頻設計。