1.3.4 混频器概述

在无线通信系统中，混频器也是一直常见的射频电路组件，它主要对信号进行频率变换。它最基本的作用有两个：上变频和下变频。其中上变频的作用是将中频信号与射频本振信号混频成为发射的射频信号，通过天线发射出去；下变频的作用是将天线接收到的射频信号与本地载波信号混频，经过滤波后得到中频信号，并送到中频处理模块进行处理。在接收机中，混频器用于对从天线接收到的射频信号下变频；在发射机中，一般对中频信号进行上变频。

1.4 研究方向

总体上而言，进行高功率微波对有效载荷接收机前门耦合器件效应的研究是很有必要的。

就卫星有效载荷抗强功率微波摧毁技术而言，前门通道是有意设置的天线或传感器，它直接连接到传输线或者波导等确定的传输通路上[18]。用ADS对卫星前门耦合射频前端器件进行建模和仿真，再通过仿真对射频前端系统进行高功率效应研究，得到HPM作用下接收机的性能影响。

本课题的主要研究方向是：

（1）利用ADS软件设计接收机前端的器件，包括滤波器、限幅器、低噪放和混频器。

（2）研究限幅器对低噪放的保护作用及影响。

2 带通滤波器

在接收机的前端，由于接收的信号本身很微弱，就更需要滤波器将高频信号的特定频段的频率分量分离出来，同时尽量抑制其它频段的频率分量。滤波器也可以看作对输入信号进行选频加权传输，是一种选择装置。通常滤波器既可以设计为有源滤波器也可以设计为无源滤波器。有源滤波器主要由晶体管和运算放大器组成；而无源滤波器主要由电感电容等集总元件组成，也可以由微带线等分布参数元件组成构成。有源滤波器在滤波的同时也能起到放大信号的作用，而无源滤波器则不具有放大的功能。但无源滤波器比较容易设计，且更加经济。无源滤波器尤其是微带滤波器在高频下的工作性能十分突出，因此，本文采用微带滤波器进行设计。

微带滤波器频带宽、重量轻、结构紧凑、易于集成，因此在各种通信电路中应用都很广。常用的微带线结构有半波长开路短截线滤波器、四分之一波长开路短截线滤波器、发夹线带通滤波器、平行耦合微带线滤波器、电容间隙耦合滤波器等。而在微带滤波器中最常用的是平行耦合微带滤波器。

微带线是位于接地层上由电介质隔开的印制导线，其厚度、宽度、印制导线与地层的距离以及电介质的介电常数决定了微带线的特性阻抗。微波滤波器由由平行耦合线节组成。

2.1 滤波器理论

通常用电压转移函数（电压增益函数）H(s)来描述滤波器的输入输出关系，定义如下：

                           (2. 1)

式中：Uo为输出电压的拉普拉斯变换，Ui为输入电压的拉氏变换。在正弦稳态下， ，电压转移函数又可以表示为：

               (2. 2)

式中 被称为幅值函数或增益函数，用来表示输出输入幅值比。 称为相位函数，用来表示输出输入相位差。