胡小文(中国船舶工业总公司第722研究所武汉430079)

[摘要]主要介绍混频器的工作原理和微波单片集成芯(MMIC)IAM-82028的性能特征及其在收发信机中的应用,同时给出上变频器的测试结果。

[关键词]混频器、MMIC、IAM-82028 、发信机

1引言
    进人信息时代，移动通信和互联网得到了突飞猛进的发展。特别是无线通信以其独特的特征，越来越受到众人的关注。在无线通信设备中,往往需要各类混频器作频率变换。如图1所示的是移动通信射频接收模块便包括了高频混频器。混频器是作为微波收发信机的关键部件，完成频率变换的功能,在移动通信、雷达等系统中作为高增益、选择性好的微波收发前端得到非常广泛的应用。

图1  移动通信射倾接收框图

2 设计原理

2.1变频器的工作原理，

    变频器包括上变频器和下变频器。它主要由滤波器、直流偏置、混频器件等构成。混频器是具有混频作用的非线性器件，它利用器件的非线性特性将不同频率的输人射频信号(RF)与本振信号(LO)进行叠加,得到它们的和频与差频以及其它谐波的和频与差频信号，然后由检波器取出所需要的频率并输出(IF)。混频器取出所需要的频率并输出(IF)。射频信号经镜像抑制带通滤波器,抑制镜频干扰和镜频噪声,然后与本振信号混频,混频后的信号含有上边频率(fnr+fuo)和下边'频率(fnfu)成份,再根据需要设计带通滤波器,提取出上边频率信号或下边频率信号(如图2所示)。

2.2 器件的选取及其特征

    在射频电路设计中，器件的选取和电路的布版显得尤其重图要。因为这涉及到系统的价格性能比。在我们的设计中,根据具体的要求，在电路中选用了HP公司的表面贴装8脚封状的双极型单片微波集成混频器IAM-82028,它要求工作在50W传输线系统中,可不加任何外围匹配网络而直接级联使用十分方便。

图2  混频器结构框图

其主要特征:
·高增益(15dB)
·单电源供电(7~13V)
·低本振功率输人
·8脚小型封装
典型应用:
.下变频
.调制解调
.相位相干检波
    有源器件IAM-82028是一种双极型单片微波集成混频器(MMIC),它是由两个以达林顿组态连接的双极型晶体管构成的单级复合晶体管对。本振和射频信号都同时加到达林顿对的基极,变频则是利用晶体管的非线性来实现。由于信号电压很小,本振信号很大,在混频过程中,混频管的跨导(输出的中频电流与输入的高频信号电压振幅之比)是按本振信号的角频率 ω周期性地变化。这时集电极输出电流I含有各次谐波分量。再利用晶体管的放大特性对变频所得到的电流I进行先行放大,如果本振功率过大,则可在输入端加入线性网络来衰减。在变频过程中,IAM-82028不仅没有变频损耗,而且还有15dB的变频增益,并且有较好的变频增益平坦度。

3设计举例

    IAM-82028一般作为下变频器，而下面将介绍它作为上变频器的实例。

3.1 电路形式的确定

    IAM-82028作为上变频器,其外围电路很简单(如图3所示)。为了提高电路的可靠性和一致性，所设计的上变频(3.45GHz)采用微带电路形式。在RF、LO输入端和IF输出端均采用 50W 微带线,以防止不必要的损失。

    值得注意的是:如果RF信号频率小于50MHz,则应在脚8处接一个小电阻,并与一个电容串联到地;同样,如果LO信号频率小于50MHz,则应在脚8处接一个小电阻,并与一个电容串联到地。这样,有利于防止与内部电容产生谐振。

    整个电路制作在=2.8、h=0.8 的板材上。直流电压+15V经MC7809L 再到芯片IAM-82028脚7。

3.2 测试结果

    测试时用到HP公司的E4404B频谱仪、8970B噪声仪和4433B信号源,测试的结果如表1所示。

4 结论

    本文用IAM-82028芯片设计上变频器，具有体积小、设计简单、高增益等优点;IAM-82028作为下变频器,电路形式基本上与上变频器完全一致。这就进一步说明IAM-82028作为上变频器是可行和有效的。

参考文献

[1]张肃文.高频电子线路(第三版).北京:高等教育出版社，1993

[2]高葆新等.微波集成电路.北京:国防工业出版社,1995

[3]张华.C波段微带下变频器,无线工程,vol30,No.1,2000,P54~56