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在射频收发系统中,混频器承担频率转换的核心功能,实现射频信号与中频信号的相互转换,是接收机、发射机的核心器件。本振信号作为混频器的激励信号,其相位噪声指标直接决定混频器的工作性能,相位噪声超标会引发信号杂散、信噪比下降、接收灵敏度降低等一系列问题,是射频系统调试中重点管控的隐性干扰源。
本振相位噪声对混频器性能的影响主要体现在三个方面。第一是降低接收机灵敏度,也就是常说的倒易混频效应。当接收机前端存在强带外干扰信号时,本振相位噪声的边带会和这个强干扰信号在混频器中混频,把噪声直接搬移到中频通带内,相当于抬高了系统底噪。在给定阻塞干扰功率条件下,比如本振相位噪声在 10kHz 频偏处是 - 100dBc/Hz,阻塞信号与相位噪声边带混频后,中频信噪比会出现对应量级的恶化,弱信号很容易被淹没在噪声里。第二是恶化接收机邻道选择性,在频段密集的通信系统里,本振相位噪声会将邻道强干扰信号的能量折叠到接收信道内,造成邻道干扰,影响接收机邻道抑制能力。第三是影响雷达系统的速度分辨率,相位噪声会恶化多普勒频移的测量精度,导致目标速度分辨能力下降。
IQ 混频器, 15 GHz 至23 GHz ,中频范围DC~3.5 GHz, 本振功率 +17 dBm, 现场可更换, SMA
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降低本振相位噪声最根本的是选相位噪声低的本振源,这是源头控制。其次要保证本振驱动功率足够,让混频器工作在开关状态,此时本振直通泄漏类共模噪声的相位噪声转移系数最小。第三是在中频输出端加合适的滤波器,滤除带外相位噪声,但要注意滤波器的插损和带内平坦度不能影响有用信号。第四是优先选平衡混频器结构,双平衡结构可抑制本振直通到中频的共模噪声分量,在器件匹配良好时,这类共模相位噪声性能相比单端混频器可改善 3-5dB。
同时本振相位噪声和频率直接相关。若采用同一参考源倍频产生载波,频率越高,相位噪声通常越差;从 1GHz 倍频至 10GHz 时,相位噪声恶化 10-20dB 是典型现象,这也是毫米波系统对本振源设计难度更高、成本更高的原因之一。但独立设计的不同振荡器不受该约束,高频源也可以实现优异相位噪声。所以高频段系统对本振源的要求比低频段高很多,选型时要留足余量。Pasternack 的混频器产品在规格书里明确标注了本振驱动功率要求和推荐的相位噪声指标,低噪声系列专门针对相位噪声敏感的接收机应用设计,选型时可以直接对照系统需求匹配。
做系统调试时,一定要把本振相位噪声纳入管控范围,从本振源、混频器选型到链路匹配全流程优化,才能保证射频收发系统的信号纯净度和稳定性。
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