混頻器的單邊帶和雙邊帶噪聲

2021-01-14 加油射頻工程師

理想的混頻器的功能類似於一個乘法器，會產生和差頻率。比如說，輸入信號為頻率為wrf的正弦信號，本振信號為頻率wlo的正弦信號，則兩者相乘，則得到wrf+wlo和wrf-wlo兩個頻率。

 

當混頻器用於接收鏈路時，射頻有用頻段和鏡像頻段的信號和噪聲，都會變頻至中頻段。

在超外差接收機中，我們一般會用鏡像抑制濾波器來濾除鏡像頻率處的雜散和噪聲，這對應SSB信號.

在零中頻接收機中，上下兩個邊帶重疊在一起，則可以將其看成DSB信號。

 

噪聲定義

噪聲係數為輸入信噪比與輸出信噪比之比。


需要注意的是：

(1) 這個輸入信噪比的噪聲只能是熱噪聲,。

有時候，你會遇到這樣的疑問。我的輸入信噪比是A，輸出信噪比是B，按上面公式計算的話，噪聲係數應該是C呀，可是我按噪聲係數級聯公式計算的話，卻是D。這是為什麼啊？這就是因為噪聲係數定義的時候，要求輸入信噪比的噪聲只能是熱噪聲，不能疊加其他噪聲在上面。

(2) 噪聲係數也可以看成輸出端的噪聲(熱噪聲經過有噪聲的系統)與熱噪聲經過系統(假設該系統只有增益，沒有噪聲)後的噪聲之比。且Nin為有用信號頻帶內的噪聲。

(3) 噪聲係數的定義是在相應的輸入以及輸出頻率下的。

 

SSB(單邊帶)噪聲

有用信號只在本振的單側出現，而噪聲在本振的兩側。

如下圖所示，假設BW=1Hz，混頻器在信號處的增益是GS,在進行處的增益為GI，混頻器產生的噪聲為NA，則NinGS=KT0GS，Nout=KT0GS+KT0Gi+NA。


所以


 

 

SSB NF的分母只包含單邊帶噪聲經過系統增益後的噪聲，分子則包括兩個邊帶產生的噪聲。

 

DSB(雙邊帶)噪聲

有用信號和噪聲，在本振的兩側都有。

如上圖所示，假設BW=1Hz，混頻器在信號處的增益是GS,在進行處的增益為GI，混頻器產生的噪聲為NA，則NinGS=KT0GS+KT0GI，Nout=KT0GS+KT0Gi+NA。

所以，


 

假設GS=GI，則：

從上面的公式可以看到，混頻器的單邊噪聲係數要比雙邊帶噪聲係數的2倍，即高3dB。


參考文獻：

TUT5594_System Noise-Figure Analysis for Modern Radio Receivers

 

 


部分圖片及文字來源於網絡，如有侵權，麻煩後臺留言，立馬刪除，謝謝！


相關焦點

  • 一文看懂單邊帶和雙邊帶的波形及區別
    在調幅波頻譜中的上下兩個邊帶都含有相同的信息，而且載波並不含有有用信息。那麼，只傳送一個邊帶也就可以完成信息的傳送，為了提高發射功率的效率，而把其中一個邊帶和載波都消除掉。這個過程就叫做單邊帶調製，而最終輸出的無線電信號就叫做單邊帶信號（SSB）。根據發送邊帶的不同單邊帶信號有可分為上邊帶信號（USB）和下邊帶信號（LSB）。
  • 無線通信領域的混頻器和調製器分析
    因此在基本接收系統中，開關、濾波器和混頻器前的低噪聲放大器（LNA）都會增加總系統的噪聲係數。仔細地選擇這些元器件和混頻器可以最大限度地降低總噪聲並提升靈敏度。請記住，LO驅動電平會影響轉換增益和噪聲。隨著LO功率的下降，噪聲也隨之下降。雙邊帶（DSB）混頻器和單邊帶（SSB）混頻器對噪聲的定義略有不同。
  • 混頻器-基本參數
    注意：Nia和Sia在同一通道中，因此計算Nia時只應考慮有信號的那個通道。 鏡像開路或短路時：輸入信號的鏡像頻率被短路或開路抑制，只有頻率為RF1(或RF2)的信號能夠通過混頻器而變為中頻信號，外來的鏡頻信號不能通過混頻器，因輸入端只存在一個信號通道，故又稱為單邊帶混頻器。
  • 混頻器的基本工作原理及作用解析
    其中差頻分量fLo-fs就是混頻所需要的中頻成分，通過中頻帶通濾波器把其它不需要的頻率分量濾掉，取出差頻分量完成混頻。 3.混頻器的主要應用 （ 1 ）頻率變換。這是混頻器的一一個眾所周知的用途。常用的有雙平衡混頻器和三平衡混頻器。三平衡混頻器由於採用了兩個二二極體電橋。三埠都有變壓器，因此其本振、射頻及中頻帶寬可達幾個倍頻程，且動態範圍大，失真小，隔離度高。
  • 頻率合成器的相位噪聲分析
    理想情況下，合成器的輸出信號在頻域中為一根單一的譜線，而實際上任何信號的頻譜都不可能絕對純淨，總會受到噪聲的調製產生調製邊帶。由於相位噪聲的存在，使波形發生畸變。在頻域中其輸出信號的譜線就不再是一條單根的譜線，而是以調製邊帶的形式連續地分布在載波的兩邊，在主譜兩邊出現了一些附加的頻譜，從而導致頻譜的擴展，相位噪聲的邊帶是雙邊的，是以f0為中心對稱的，但為了研究方便，一般只取一個邊帶。
  • 廣播百科 混頻器
    從頻譜觀點看，混頻的作用就是將已調波的頻譜不失真地從fc搬移到中頻的位置上，因此，混頻電路是一種典型的頻譜搬移電路，可以用相乘器和帶通濾波器來實現這種搬移。一般混頻器應由四部分組成，即輸入迴路、非線性器件、帶通濾波器和本機振蕩器組成，如上圖所示，本機振蕩器用來提供本振信號頻率 fL 。
  • 集成混頻器與無源混頻器性能比較
    值得強調的是，如果通過在混頻器前端提高增益來改善串聯噪聲係數，也必須提高混頻器的線性度，以保持接收器的整體線性指標。Maxim的MAX9993、MAX9981和MAX9982混頻器還包括有本振(LO)驅動電路。Maxim的MAX9993高線性度下變頻混頻器具有圖1所示功能。
  • 混頻器基礎概念大盤點,快拿出你的小本本~
    I/Q混頻器框圖和鏡像抑制頻域圖I/Q混頻器是一類無源混頻器，它不但擁有常規無源混頻器的優勢，還具備其他優勢，即不通過任何外部濾波便可消除不需要的鏡像信號。此類混頻器用作下變頻器時也稱為IRM（鏡像抑制混頻器），用作上變頻器時則稱為SSB（單邊帶混頻器）。
  • Hittite Microwave發布兩款無源GaAs MESFET I/Q混頻器
    Hittite Microwave公司日前發布兩款用於頻率範圍為3～7GHz的點對點無線電、WiMAX基礎設施、測試裝置和軍事應用的無源GaAs MESFET
  • 中頻雜散指標為LTE接收機選擇RF混頻器
    下變頻過程可由下式表示：fIF= fRF - fLO= - fRF+ fLO式中，fIF為混頻器輸出埠的中頻;fRF為加至混頻器RF埠的RF信號;fLO為加至混頻器LO埠的LO信號。理想情況下，混頻器的輸出信號幅值和相位與其輸入信號的幅值和相位成比例，與LO信號無關。
  • 擁抱混頻器雜散分量的正確測量姿勢與設計竅門
    在混頻過程中，混頻器在其輸出端上產生的並不只是所期望的信號。位於輸入和 LO 頻率之整數倍上的其他無用信號也會出現在混頻器的所有埠上。這些寄生信號接著又相互混頻並離開混頻器的輸出埠而進入信號鏈路的其餘部分。此類不希望有的輸出信號被稱為 「雜散脈衝」。假如這些雜散脈衝的功率足夠高，那就會在射頻設計中引發很多問題，例如：發送器中相鄰通道的汙染、接收器中的靈敏度損失、或期望信號自身的失真。視系統要求的不同，有多種處理此類問題信號的方法。謹慎的頻率規劃和濾波雖然能夠有助於大幅度減少雜散脈衝的數量，但是它們總是會有。
  • 科研| 諧波混頻器常見電路小結
    諧波混頻器，即利用了本振信號的奇次或偶次諧波進行混頻，而非基波。最直接的好處，就是對本振信號頻率的要求從f，降為了f/N。多用在毫米波和太赫茲混頻方案中，因為高頻的高功率低相噪的信號源不易產生，或是成本較高。通過犧牲混頻器的噪聲和變頻增益等性能，換取了對本振源要求的降低。同時由於基波本振與射頻頻率相差較大，一定程度也提高了隔離性能。
  • 採樣保持(THA)輸出噪聲的兩個關鍵噪聲分量
    出於這個原因，採樣器件通常不會用這些項來指定噪聲，因為實際輸出噪聲是採樣輸入緩衝器噪聲的複雜函數，其將整個輸入帶寬中的噪聲混疊到第一奈奎斯特區間，輸出緩衝放大器噪聲響應輸出限帶的方式與常規放大器相似。採樣系統的重要指標量是所保持輸出樣本中的時域輸出噪聲(參見HMC661LC4B數據手冊)，因為ADC會轉換此輸出噪聲。
  • Pasternack發布射頻(RF)和本振(LO)工作頻段為4GHz~38GHz的IQ混頻...
    業界領先的射頻、微波及毫米波產品供應商美國Pasternack公司發布了六款射頻(RF)和本振(LO)工作頻段為4GHz~38GHz且同步和正交中頻(IF)帶寬為DC~4.5GHz的新
  • 吃雞的隨身利器,小雞G6單邊遊戲手柄體驗
    「小雞、小雞、小雞、小雞、小雞小雞咕咕噠...」在熟悉的音樂中，我們又迎來了小雞品牌的遊戲外設產品--小雞G6單邊遊戲手柄。手柄包裝盒為白色，設計簡約，正面印有手柄的圖片，背面則用中、英、日三國語言對手柄的主要賣點進行了簡單介紹。
  • 調製信號和載波的關係介紹
    根據調製信號是模擬信號還是數位訊號，分為模擬調製和數字調製。模擬調製方式有幅度調製（AM）和頻率調製（FM）等。數字調製方式有振幅鍵控、移頻鍵控、移相鍵控、正交幅度調製等，信號調製原理是研究信號調製識別問題的基礎。 　　模擬信號 　　模擬信號是指在信號隨時間連續變化，在模擬信號中，不同時間點位置的信號值可以是連續變化的。
  • 拉普拉斯變換4:單邊拉普拉斯變換
    單邊拉普拉斯變換在分析具有非零初始條件的因果系統時，有很大的價值。單邊拉普拉斯變換定義：
  • 鮮為人知的相位噪聲特性
    應當記住，為了得到數據轉換器產生的總噪聲，在此基礎上還必須加上量化噪聲和熱噪聲。 將上述結論擴展到多載波信號是一件很容易的事。採用與前面相同的過程，只是將v_{out}定義為n個等幅正弦波的和， 如果考慮時鐘抖動相當壞，並且信號與奈奎斯特區邊界足夠接近，則由抖動產生的噪聲會在帶內形成混疊，從而進一步降低snr。圖3示出了這種影響。時鐘饋通信號會產生類似的問題。如果信號和時鐘頻率很接近，則時鐘產生的相位噪聲會直接滲漏到輸出端，使噪聲本底變壞。