混频器件这些年来的变迁

和幅度输入匹配很敏感。输入信号、混合结构、系统板或混频器本身的任何偏离90°的相移或幅度失衡，都会直接影响镜像抑制水平。通过外部校准混频器以改善性能，可以校正这些误差的影响。

由于边带抑制特性，I/Q混频器常用于需要消除边带但不通过外部滤波的应用，同时它能提供非常好的噪声系数和线性度。此类市场的常见例子是微波点对点回程通信、测试测量仪器仪表和军事用途。

I/Q混频器的优势

· 固有的镜像抑制

· 无需昂贵的滤波

· 良好的幅度和相位匹配

有源混频器

另一种常见混频器是有源混频器。有源混频器主要有两类：单平衡和双平衡（也称为吉尔伯特单元）混频器。有源混频器的优势是LO端口和RF输出端内置增益模块。此类混频器会为输出信号提供一定的转换增益，并且输入LO功率要求较低。有源混频器的典型LO输入功率是0 dBm左右，远低于大多数无源混频器。

有源混频器常常还集成LO倍频器，用来将LO频率倍乘到更高的频率。此倍频器对客户非常有利，无需高LO频率便可驱动混频器。有源混频器通常具有很好的端口间隔离。然而，其缺点是噪声系数较高，而且多数情况下线性度较低。对输入直流电源的需求影响了有源混频器的噪声系数和线性度。有源混频器常用于通信和军用市场，低LO驱动和集成转换增益的需求对此类市场可能很重要。在测试测量市场，有源混频器主要用作IF子部分的第三级或最后一级混频器，或用于低端仪表（集成化和高性价比设计比噪声系数更重要）。

有源混频器的优势

· 高集成度、小尺寸

· LO驱动要求低

· 集成LO倍频器

· 良好的隔离，但线性度和噪声系数不佳

图2. HMC773A无源混频器和HMC8191 I/Q混频器的频谱图，IF输入为1 GHz，LO输入为16 GHz.

集成频率转换混频器

由于客户需要更完整的信号链解决方案，还有一类混频器变得颇受欢迎，那就是集成频率转换器。此类器件由不同功能模块构成，这些模块连接在一起形成一个子系统，使得客户的最终系统设计更简单。此类器件在同一封装或芯片中集成不同模块，例如混频器、PLL（锁相环）、VCO（压控振荡器）、倍频器、增益模块、检波器等等。可将此类器件制作成SIP（系统化封装），即把多个裸片组装到同一封装中，或一个裸片包括所有设计模块。

通过将多个器件集成到一个芯片或封装中，频率转换器可以给设计人员带来很大好处，比如：尺寸更小、器件更少、设计架构更简单，更重要的是，产品上市时间更快。

图3. 集成频率转换混频器HMC6147A的功能框图

混频器在不同市场中的应用

了解各类常用混频器及其优缺点之后，我们便可讨论其在不同市场中的应用。

蜂窝基站和中继器市场

对于蜂窝基站和中继器市场，成本和集成度是最大的考量因素。随着全球3G、LTE和TDD-LTE网络的快速增长，运营商需要开发能在多个采用不同频段的地区性市场重复利用的RF硬件平台。在技术上和资金上，各地区性市场的需求是不同的。因此，蜂窝基站所用的混频器必须能覆盖多个蜂窝频段，达到大量部署所要求的低价位水平，并提供更高的集成度以便加快开发和降低成本。所以，宽带、有源、高集成度混频器（频率转换器）常用于这一市场。

一级、二级和蜂窝基站供应商常常使用ADI公司基于SiGe的BiCMOS混频器，其集成LO/IF放大器和PLL/VCO。ADRF6655（集成PLL/VCO的0.1 GHz至2.5 GHz宽带混频器）、AD8342（LF至3 GHz宽带有源混频器）和ADL5811（集成IF和宽带LO放大器的0.7 GHz至2.8 GHz混频器）是蜂窝基站和接收机设计常用的混频器。这些混频器混合使用有源和无源混频器技术，以低成本集成多个RF器件，并提供宽带性能。

点对点微波回程（通信基础设施）

通信基础设施（有线和无线）制造商正在转向集成度更高的设计，且特别注重高性能，以支持数据吞吐所需的最高调制。为了支持更高的数据速率，回程无线电必须具有非常高的性能。一二十年前，大多数OEM（原始设备制造商）采用平衡混频器和外差架构，通用混频器即可很好地满足多种点到点无线电设计需求。后来，OEM开始采用I/Q（或IRM）混频器来改善性能并减少滤波电路。如上所述，消除镜像频率是I/Q混频器的固有能力，因此无需进行成本高昂的干扰边带滤波。ADI公司提供种类广泛的I/Q混频器，可覆盖所有商用微波频段。这些混频器大大简化了基站设计，并显著提高了系统性能以支持更高的QAM。

现在，产品上市时间越来越短，对点到点回程性能的要求越来越高，因此OEM开始采用集