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(yīng)用

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隨著科學(xué)的進(jìn)步，無(wú)線通訊技術(shù)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(jī)用于收發(fā)信機(jī)中，這種突出地位使它在工業(yè)界和學(xué)術(shù)界都得到關(guān)注，同時(shí)在這一領(lǐng)域中的從業(yè)人員也越來(lái)越多。本文中討論了射頻電路的理論，也對(duì)變頻器的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行了闡述，探討了變頻器在射頻電路領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀和目前應(yīng)用情況。

射頻電路 變頻器 應(yīng)用與研究

在射頻收信機(jī)和發(fā)信機(jī)中核心部件就是變頻器，電磁兼容等各種原因都會(huì)影響變頻器的性能，所以如何設(shè)計(jì)變頻器決定了輸出信號(hào)的質(zhì)量。變頻電路中的主要設(shè)計(jì)是針對(duì)對(duì)應(yīng)的頻段或頻點(diǎn)，然而在對(duì)輸出功率的精確控制以及在運(yùn)行過(guò)程中頻點(diǎn)可變的設(shè)計(jì)方面相對(duì)欠缺。

1 射頻電路中變頻器的應(yīng)用需求

最近幾年中科學(xué)技術(shù)發(fā)展迅速，其中表現(xiàn)尤為突出的是通信技術(shù)以及計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)。隨著通信技術(shù)不斷突破取得顯著成果的同時(shí)變頻器的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。國(guó)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(shù)人才越來(lái)越受到重視。

目前的變頻器最廣泛的應(yīng)用是在高頻電路設(shè)計(jì)的領(lǐng)域，同時(shí)在業(yè)內(nèi)得到相關(guān)專業(yè)人士的認(rèn)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(shí)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(gòu)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(jī)使用的是下變頻器，目的是把射頻信號(hào)向中頻信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析；而發(fā)射機(jī)則以上變頻器的應(yīng)用為主，把中頻信號(hào)向射頻信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)信號(hào)的空間傳播。

2.2 變頻器的構(gòu)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(dòng)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(gòu)成圖

這些構(gòu)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(hào)和本振信號(hào)進(jìn)行相加或相減，最終得到真正需要的頻段，但是在混頻的過(guò)程中會(huì)有邊帶信號(hào)、交頻產(chǎn)物等雜散的出現(xiàn)，這時(shí)過(guò)濾器就會(huì)發(fā)揮其作用，對(duì)這些雜散進(jìn)行抑制，保證了電路的通帶性良好。變頻器的設(shè)計(jì)不但要考慮以上內(nèi)容還要對(duì)通道增益進(jìn)行考慮，AGC電路可以按照工程的實(shí)際需要，對(duì)輸出的電平值進(jìn)行設(shè)置，對(duì)增益的變化進(jìn)行適應(yīng)，輸入電平盡管不同但輸出電平則保持不變。

2.3 變頻器設(shè)計(jì)中需要注意的幾個(gè)因素

(1)雜散因素，選擇適合的濾波器對(duì)使用交調(diào)計(jì)算得到的雜散頻點(diǎn)進(jìn)行濾除；(2)線性問(wèn)題，有源器件內(nèi)部會(huì)有熱噪聲的產(chǎn)生，有熱損耗的存在，因此很難實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的輸出響應(yīng)與輸入激勵(lì)理想化線性器件或網(wǎng)絡(luò)完全成正比。高功率電平會(huì)使所有實(shí)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(hào)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(shí)際的應(yīng)用中也需要考慮射頻輻射等各種因素。同時(shí)在對(duì)PCB電路板進(jìn)行布線操作的時(shí)候?qū)⑸漕l輻射的影響納入考慮。(4)實(shí)踐證明接地是對(duì)噪聲和干擾的最好處理手段。正確的接地方式可以對(duì)內(nèi)部噪聲的耦合產(chǎn)生很好的抑制作用，對(duì)系統(tǒng)的抗干擾能力進(jìn)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(bào)信號(hào)的接收中使用，之后作為基本組成單元用于許多電子設(shè)備。變頻器中二極管混頻器可以在較高頻段進(jìn)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(hào)向中頻信號(hào)轉(zhuǎn)化，具有噪聲小、變換頻率高的特點(diǎn)，在微波和雷達(dá)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(hào)在某些條件下轉(zhuǎn)換成需要的輸出頻段，對(duì)有用的信號(hào)產(chǎn)生干擾作用，這就是變頻干擾。

4 結(jié)論

變頻技術(shù)在以后的電機(jī)和微機(jī)處理方面應(yīng)用前景廣闊，應(yīng)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(lái)的主要研究方向，變頻器在其中的應(yīng)用是未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)，是實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展、保護(hù)環(huán)境資源、解決環(huán)境與經(jīng)濟(jì)發(fā)展之間矛盾的主要措施之一。在射頻電路中應(yīng)用變頻器是工程師未來(lái)的研究重點(diǎn)，可以為人們的生活產(chǎn)生便利。本文是個(gè)人的觀點(diǎn)，希望得到同行的專業(yè)指導(dǎo)意見(jiàn)。

[1]陳邦媛.射頻通信電路.第二版.北京：科學(xué)出版社，2010.

[2]連汗雄.微波鎖相原理及應(yīng)用.人民郵電出版社，1982.

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