第一章介绍了射频微波技术的发展历程、现状和发展前景，以及混频器从产生到发展经过的几个阶段。

第二章介绍了混频器的工作原理并进行数学推导，按照课题要求选择合适的混频器类型，确定设计仿真时的重要参数。

第三章在前两章的基础上使用射频微波软件ADS设计出符合课题要求的混频器模块。

第四章和第五章分别介绍了耦合器和滤波器的原理并用ADS软件设计出符合要求的耦合器和滤波器。

第六章中介绍了将以上设计的各个电路模块连接起来，并通过S参数和谐波平衡仿真等仿真出混频器的工作指标，评判混频器的优劣。

设计技术指标要求：通过比较各种典型射频混频器优劣，仿真设计一个射频混频器模块，混频器输入信号频率4GHz，幅度-6010dBm；本地振荡器频率4.11GHz，幅度10dBm。根据设计指标可以看出理想的中频值为110MHz。

2  混频器工作原理及选型

2.1  混频器工作原理

一般来说，混频器是指有三个端口的有源或无源设备:两个输入端口一个输出端口。混频器的两个输入端口分别是本地振荡（LO）信号端口和射频输入（RF）信号端口。混频器在输出端输出信号的频率是射频信号和本振信号的频率的和或者差，从而实现输入输出信号的频率变换。其中，获得两者信号频率的和的过程称为上变频，反之，获得信号频率差的过程成为下变频。在微波射频电路中使用最多的是进行下变频，混频器的输出端口叫做中频输出端。文献综述

两个不同频率的高频电压作用于非线性器件时，经过非线性变换，电流中包含直流分量、基波、谐波、差频、和频分量等。其中差频分量就是混频所需要的中频成分，通过中频带通或低通滤波器把其它不需要的频率分量滤掉，取出差频分量完成混频[14]。混频器工作主要流程如图2.1.1所示，

图2.1.1   混频器工作流程图

混频器的核心部分是选择合适的非线性器件。非线性器件可采用如二极管、双极型晶体管（BJT）或场效应晶体管（FET）等，它们可以产生丰富的谐波成分。根据非线性器件的非线性特性，下文对混频器进行数学分析。下图2.1.2所示为一个混频器基本结构框图：

图2.1.2   混频器基本结构框图

本振信号与射频信号电压混合想加后施加在非线性器件上，该器件以输出电流驱动负载。二极管和双极型晶体管都具有指数型传输特性关系，如肖特基二极管方程为：

                      (2.1.1)

而金属半导体场效应管MESFET的输出特性关系近似为：

                   (2.1.2)

假设射频信号 ,本振信号 和偏置电压 ，则输入电压为以上三者的和，即为：

           (2.1.3)

作用在非线性器件上所产生的电流可以由在Q点附近的泰勒级数展开，

  (2.1.4)来.自/吹冰·论|文-网·www.chuibin.com/

其中A和B分别为 和 。忽略掉 和 ，并将式带入式可得：

          (2.1.5)

根据三角函数半角公式 ，上式中的平方项可以展开为直流项与包含 和 的项。关键是（2.1.5）式中的最后一项，它变为：

     (2.1.6)

这个表达式表明，二极管或晶体管的非线性效应可以产生新的频率分量 ，而且其幅度与 的乘积有关，其中B是与器件有关的参数[10]。