混頻器噪聲系數(shù)那些事

從無(wú)源混頻器的手冊(cè)中，一般找不到混頻器的噪聲系數(shù)這一指標(biāo)。

但是，在設(shè)計(jì)時(shí)，我們一般假定混頻器的噪聲系數(shù)=混頻器的變頻損耗。只所以這樣近似，是因?yàn)槿魏瓮昝榔ヅ涞?a class="article-link" target="_blank" href="/baike/498446.html">無(wú)源器件的噪聲系數(shù)等于器插入損耗，如果器件所處的溫度等于290K(16.85度)的話。

但是如果考慮到無(wú)源器件不匹配的情況下，這個(gè)值可能會(huì)有所波動(dòng)，但波動(dòng)值不會(huì)很大。

但上述經(jīng)驗(yàn)法則得到的噪聲系數(shù)是DSB雙邊帶噪聲系數(shù)，而對(duì)于SSB單邊帶噪聲系數(shù)，則需要再加上3dB。

那到底什么是單邊帶噪聲系數(shù)？什么又是雙邊帶噪聲系數(shù)呢？

單邊帶噪聲系數(shù)(SSB NF)

我們考慮混頻器是一個(gè)無(wú)噪聲的混頻器，且增益為1，如下圖所示。

則在混頻器的RF端，看到的頻譜包括三個(gè)部分：有用信號(hào)，有用信號(hào)頻率處的噪聲，鏡像頻率處的噪聲。

經(jīng)過(guò)混頻器后，以上三部分的頻譜都會(huì)被搬移到中頻上。

假設(shè)整個(gè)鏈路中，對(duì)待有用信號(hào)頻率和鏡像頻率都一視同仁，即在這兩個(gè)頻率處，增益都一致。那么輸出信噪比為輸入信噪比的一半。此處假設(shè)混頻器本身噪聲系數(shù)是0dB。

因此，雖然我們考慮的混頻器本身是無(wú)噪的，但是因?yàn)榧軜?gòu)的原因，其的噪聲系數(shù)為3dB。

當(dāng)有用信號(hào)只出現(xiàn)在LO頻率的一邊，此時(shí)混頻器的噪聲系數(shù)，我們稱之為單邊帶噪聲系數(shù)(SSB)。超外差接收機(jī)一般就是這種情況。

雙邊帶噪聲系數(shù)(DSB NF)

如果RF信號(hào)是在LO兩端的話，如下圖所示。在這種情況下，有用信號(hào)帶寬內(nèi)的信號(hào)和噪聲都會(huì)被變頻到中頻，因此如果假設(shè)混頻器是無(wú)噪的，那么其輸入SNR和輸出SNR一樣。所以混頻器的噪聲系數(shù)為0dB。

這個(gè)噪聲系數(shù)，稱為雙邊帶噪聲系數(shù)(DSB)。這種情況，通常發(fā)生在直接變頻接收機(jī)中。

也就是，如果整體鏈路上，當(dāng)其增益對(duì)于RF頻率和鏡像頻率而言，是一樣的話，那么混頻器的SSB噪聲系數(shù)要比DSB噪聲系數(shù)高3dB。

所以在進(jìn)行超外差接收機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)，在鏈路上會(huì)放置鏡像抑制濾波器。這個(gè)濾波器最重要的作用，就是抑制鏡像頻段處的噪聲。如果抑制度足夠的話，在估算接收機(jī)噪聲系數(shù)時(shí)，就可以用DSB噪聲系數(shù)。

參考文獻(xiàn)：

(1)?https://www.eravant.com/noise-figure-of-a-mixer

(2) Razavi? ?RF Microelectronics