射(she)頻(pin)係(xi)統(tong)工(gong)程(cheng)師(shi)通(tong)常(chang)會(hui)利(li)用(yong)一(yi)些(xie)簡(jian)單(dan)粗(cu)暴(bao)的(de)方(fang)法(fa)來(lai)處(chu)理(li)這(zhe)些(xie)影(ying)響(xiang)，比(bi)如(ru)在(zai)敏(min)感(gan)器(qi)件(jian)前(qian)後(hou)插(cha)入(ru)衰(shuai)減(jian)器(qi)或(huo)隔(ge)離(li)放(fang)大(da)器(qi)。眾(zhong)所(suo)周(zhou)知(zhi)，這(zhe)些(xie)方(fang)法(fa)會(hui)降(jiang)低(di)整(zheng)個(ge)係(xi)統(tong)的(de)信(xin)噪(zao)比(bi)和(he)動(dong)態(tai)範(fan)圍(wei)。我(wo)們(men)可(ke)以(yi)利(li)用(yong)雙(shuang)工(gong)器(qi)一(yi)個(ge)端(duan)口(kou)來(lai)實(shi)現(xian)對(dui)阻(zu)帶(dai)反(fan)射(she)信(xin)號(hao)的(de)吸(xi)收(shou)，但(dan)這(zhe)樣(yang)的(de)過(guo)渡(du)手(shou)段(duan)對(dui)設(she)計(ji)電(dian)路(lu)有(you)較(jiao)大(da)的(de)空(kong)間(jian)需(xu)求(qiu)，並(bing)且(qie)仍(reng)然(ran)會(hui)因(yin)為(wei)一(yi)些(xie)反(fan)射(she)信(xin)號(hao)造(zao)成(cheng)阻(zu)抗(kang)失(shi)配(pei)。當(dang)然(ran)我(wo)們(men)也(ye)可(ke)以(yi)使(shi)用(yong)差(cha)分(fen)式(shi)濾(lv)波(bo)器(qi)（兩端口進兩端口出，並且在輸入輸出端口上增加90°電橋實現平衡-不平衡轉換）來緩解阻帶反射信號的影響。但是這種技術使得濾波器的帶寬受製於電橋的帶寬

，這使得這種設計不適合寬帶應用。

 

為了消除濾波器阻帶中確實且普遍存在的反射信號
，Mini-Circuits專門開發出了X係列無反射濾波器（已獲專利授權）。此ci係xi列lie濾lv波bo器qi采cai用yong了le全quan新xin的de濾lv波bo器qi架jia構gou，可ke以yi實shi現xian完wan全quan吸xi收shou或huo終zhong止zhi電dian路lu內nei部bu所suo有you不bu希xi望wang通tong過guo濾lv波bo器qi的de阻zu帶dai信xin號hao，實shi現xian所suo有you頻pin率lv上shang的de反fan射she係xi數shu為wei0。

 

 

在(zai)電(dian)路(lu)設(she)計(ji)中(zhong)
，對(dui)於(yu)傳(chuan)統(tong)反(fan)射(she)式(shi)濾(lv)波(bo)器(qi)常(chang)常(chang)產(chan)生(sheng)的(de)問(wen)題(ti)
，無(wu)反(fan)射(she)濾(lv)波(bo)器(qi)特(te)別(bie)適(shi)用(yong)於(yu)配(pei)對(dui)那(na)些(xie)敏(min)感(gan)的(de)非(fei)線(xian)性(xing)器(qi)件(jian)。舉(ju)一(yi)個(ge)典(dian)型(xing)案(an)例(li)
，比(bi)如(ru)濾(lv)波(bo)器(qi)在(zai)混(hun)頻(pin)器(qi)輸(shu)出(chu)信(xin)號(hao)鏈(lian)路(lu)上(shang)的(de)應(ying)用(yong)。混(hun)頻(pin)器(qi)會(hui)產(chan)生(sheng)大(da)量(liang)的(de)無(wu)用(yong)混(hun)頻(pin)信(xin)號(hao)、來lai自zi本ben振zhen的de高gao次ci諧xie波bo以yi及ji其qi他ta無wu用yong頻pin率lv信xin號hao，這zhe是shi必bi須xu濾lv除chu掉diao的de。然ran而er，如ru果guo使shi用yong傳chuan統tong設she計ji的de濾lv波bo器qi
，可ke能neng會hui導dao致zhi這zhe些xie信xin號hao反fan射she回hui混hun頻pin器qi中zhong重zhong新xin轉zhuan換huan，或huo是shi與yu有you用yong信xin號hao進jin行xing新xin的de混hun頻pin
，產chan生sheng大da量liang意yi想xiang不bu到dao的de無wu用yong信xin號hao。並bing且qie很hen可ke能neng這zhe些xie無wu用yong信xin號hao正zheng好hao處chu於yu濾lv波bo器qi通tong帶dai內nei而er無wu法fa濾lv除chu。

 

圖1 由多個濾波器反射而產生的典型互調過量

 

互hu調tiao抑yi製zhi一yi直zhi是shi衡heng量liang混hun頻pin器qi設she計ji的de目mu標biao之zhi一yi。基ji於yu當dang前qian半ban導dao體ti工gong業ye的de發fa達da
，我wo們men可ke以yi通tong過guo利li用yong高gao動dong態tai範fan圍wei的de場chang效xiao應ying管guan成cheng功gong實shi現xian了le不bu同tong水shui平ping的de互hu調tiao抑yi製zhi。然ran而er
，即ji使shi最zui好hao的de混hun頻pin器qi也ye會hui在zai它ta的de每mei個ge端duan口kou產chan生sheng一yi些xie互hu調tiao產chan物wu，並bing且qie這zhe些xie互hu調tiao產chan物wu會hui成cheng為wei影ying響xiang到dao周zhou邊bian射she頻pin鏈lian路lu中zhong的de因yin素su。當dang傳chuan統tong濾lv波bo器qi要yao濾lv除chu這zhe些xie互hu調tiao產chan物wu時shi，他ta們men會hui被bei完wan全quan反fan射she回hui到dao混hun頻pin器qi，並bing與yu基ji波bo信xin號hao重zhong新xin合he成cheng而er產chan生sheng大da量liang的de假jia信xin號hao。這zhe些xie假jia信xin號hao會hui因yin為wei可ke能neng落luo在zai所suo需xu的de頻pin帶dai內nei而er通tong過guo濾lv波bo器qi輸shu出chu到dao中zhong頻pin，進jin而er限xian製zhi了le整zheng個ge係xi統tong的de動dong態tai範fan圍wei。

 

若濾波器的帶外反射係數最小化，則反射回去的無用信號會減少，進而假信號和互調產物會減小，從而改善整個係統的動態範圍。

 

圖2 帶外反射信號減少進而互調產物減少

 

 

以下將組成測試電路對比傳統濾波器和無反射式濾波器分別配對相同混頻器的性能。

 

 

依照圖3所示測試電路
，將測試3種不同狀態下從濾波器反射到混頻器輸出的信號頻譜：

狀態1：混頻器輸出端口直接輸出
；

狀態2：混頻器輸出端口加傳統濾波器
；

狀態3：混頻器輸出端口加無反射式濾波器。

 

圖3 單輸入信號的中頻信號輸出頻譜測試電路框圖

 

各個狀態的測試結果如圖4~圖6所(suo)示(shi)。相(xiang)較(jiao)於(yu)混(hun)頻(pin)器(qi)直(zhi)接(jie)輸(shu)出(chu)
，加(jia)傳(chuan)統(tong)濾(lv)波(bo)器(qi)能(neng)一(yi)定(ding)程(cheng)度(du)上(shang)減(jian)小(xiao)反(fan)射(she)信(xin)號(hao)
，而(er)無(wu)反(fan)射(she)濾(lv)波(bo)器(qi)則(ze)幾(ji)乎(hu)消(xiao)除(chu)了(le)所(suo)有(you)反(fan)射(she)。從(cong)結(jie)果(guo)圖(tu)中(zhong)我(wo)們(men)可(ke)以(yi)看(kan)到(dao)在(zai)2GHz的頻點上，使用傳統濾波器的反射信號為-34.55dBm，而無反射式濾波器則為-66.12dBm。兩者相較，反射信號減小了超過30dB。其他頻點上的反射信號也被無反射式濾波器抑製和濾除。

 

圖4 混頻器直接輸出

 

圖5 混頻器加傳統濾波器後的輸出

 

圖6 混頻器加無反射式濾波器後的輸出

 

 

依照圖7所示測試電路，將測試3種不同狀態下從混頻器反射到源端的信號頻譜：

狀態1：輸入信號直接輸入混頻器；

狀態2：輸入信號經過傳統濾波器後輸入混頻器
；

狀態3：輸入信號經過無反射式濾波器後輸入混頻器。

 

圖7 單輸入信號的輸入頻譜測試電路框圖

     

在zai本ben項xiang測ce試shi中zhong
，使shi用yong無wu反fan射she式shi濾lv波bo器qi並bing沒mei有you明ming顯xian地di體ti現xian出chu係xi統tong性xing能neng的de差cha異yi，但dan我wo們men認ren為wei這zhe項xiang測ce試shi仍reng然ran有you重zhong要yao的de意yi義yi。在zai進jin行xing標biao稱cheng測ce量liang的de過guo程cheng中zhong
，雖sui然ran混hun頻pin器qi輸shu入ru端duan的de反fan射she信xin號hao沒mei有you出chu現xian顯xian著zhu下xia降jiang或huo上shang升sheng，但dan是shi加jia無wu反fan射she式shi濾lv波bo器qi與yu輸shu入ru端duan不bu加jia濾lv波bo器qi的de混hun頻pin器qi輸shu入ru端duan口kou反fan射she特te性xing卻que顯xian示shi出chu了le驚jing人ren的de一yi致zhi性xing。這zhe意yi味wei著zhe無wu反fan射she式shi濾lv波bo器qi的de輸shu出chu端duan產chan生sheng的de影ying響xiang幾ji乎hu不bu會hui增zeng加jia或huo減jian小xiao混hun頻pin器qi輸shu入ru端duan口kou本ben身shen的de反fan射she信xin號hao。這zhe個ge結jie果guo表biao明ming使shi用yong無wu反fan射she式shi濾lv波bo器qi讓rang混hun頻pin器qi輸shu入ru端duan口kou的de信xin號hao狀zhuang況kuang變bian得de更geng加jia容rong易yi預yu測ce。

 

我們可以在表1中清晰地看到混頻器輸入端不加濾波器和加兩種濾波器的差值。可以看到
，無反射式濾波器用在混頻器輸入端時，差值變化較小。

 

 

備注：

MR=輸入信號直接輸入混頻器
；

CR=輸入信號經過傳統濾波器後輸入混頻器；

RR=輸入信號經過無反射式濾波器後輸入混頻器。

 

 

圖8 輸入信號直接輸入混頻器的反射效果

 

圖9 輸入信號經過傳統濾波器後輸入混頻器的反射效果

 

 

圖10 輸入信號經過無反射式濾波器後輸入混頻器的反射效果

 

 

測試框圖如圖11所示。其中，RF1信號用於變頻損耗測試，RF2信號用於幹擾RF1和IP3測試。將測試以下3種不同狀態：

狀態1：混頻器輸出端不加濾波器；

狀態2：混頻器輸出端加傳統濾波器；

狀態3：混頻器輸出端加無反射式濾波器。

 

圖11 變頻損耗測試及IP3測試框圖

 

變頻損耗和輸入IP3的曲線如圖12~圖13所(suo)示(shi)，其(qi)中(zhong)黑(hei)線(xian)表(biao)示(shi)混(hun)頻(pin)器(qi)直(zhi)接(jie)輸(shu)出(chu)，紅(hong)線(xian)表(biao)示(shi)混(hun)頻(pin)器(qi)配(pei)對(dui)傳(chuan)統(tong)濾(lv)波(bo)器(qi)後(hou)輸(shu)出(chu)，藍(lan)線(xian)表(biao)示(shi)混(hun)頻(pin)器(qi)配(pei)對(dui)無(wu)反(fan)射(she)式(shi)濾(lv)波(bo)器(qi)後(hou)輸(shu)出(chu)。變(bian)頻(pin)損(sun)耗(hao)曲(qu)線(xian)顯(xian)示(shi)，當(dang)混(hun)頻(pin)器(qi)與(yu)傳(chuan)統(tong)濾(lv)波(bo)器(qi)配(pei)對(dui)時(shi)，由(you)於(yu)傳(chuan)統(tong)濾(lv)波(bo)器(qi)反(fan)射(she)回(hui)來(lai)的(de)信(xin)號(hao)引(yin)起(qi)的(de)性(xing)能(neng)變(bian)化(hua)，在(zai)某(mou)些(xie)頻(pin)點(dian)上(shang)變(bian)頻(pin)損(sun)耗(hao)大(da)於(yu)混(hun)頻(pin)器(qi)直(zhi)接(jie)輸(shu)出(chu)
，而(er)某(mou)些(xie)頻(pin)點(dian)的(de)變(bian)頻(pin)損(sun)耗(hao)小(xiao)於(yu)混(hun)頻(pin)器(qi)直(zhi)接(jie)輸(shu)出(chu)。當(dang)使(shi)用(yong)無(wu)反(fan)射(she)式(shi)濾(lv)波(bo)器(qi)時(shi)，可(ke)以(yi)看(kan)到(dao)除(chu)了(le)無(wu)反(fan)射(she)式(shi)濾(lv)波(bo)器(qi)本(ben)身(shen)損(sun)耗(hao)
，其(qi)變(bian)頻(pin)損(sun)耗(hao)曲(qu)線(xian)與(yu)混(hun)頻(pin)器(qi)直(zhi)接(jie)輸(shu)出(chu)基(ji)本(ben)一(yi)致(zhi)。

 

同樣的，在IP3的測試曲線也顯示了混頻器輸出端配對傳統濾波器後導致的不穩定曲線。而使用無反射式濾波器配對混頻器的輸出端則使得IP3性能與混頻器本身的IP3性能保持一致。

 

這兩種試驗結果再次表明，選用吸收式濾波器來配對混頻器可以讓係統性能獲得更加優異的一致性和可預測性。

 

圖12 變頻損耗測試曲線對比圖

 

圖13 IP3測試曲線對比圖

 

   

比(bi)較(jiao)混(hun)頻(pin)器(qi)配(pei)對(dui)傳(chuan)統(tong)濾(lv)波(bo)器(qi)和(he)無(wu)反(fan)射(she)式(shi)濾(lv)波(bo)器(qi)的(de)係(xi)統(tong)性(xing)能(neng)，可(ke)以(yi)發(fa)現(xian)無(wu)反(fan)射(she)式(shi)濾(lv)波(bo)器(qi)幾(ji)乎(hu)消(xiao)除(chu)了(le)混(hun)頻(pin)器(qi)輸(shu)出(chu)端(duan)的(de)反(fan)射(she)信(xin)號(hao)。此(ci)外(wai)
，與(yu)無(wu)反(fan)射(she)式(shi)濾(lv)波(bo)器(qi)配(pei)對(dui)可(ke)以(yi)使(shi)得(de)混(hun)頻(pin)器(qi)的(de)輸(shu)入(ru)端(duan)反(fan)射(she)信(xin)號(hao)變(bian)得(de)更(geng)容(rong)易(yi)預(yu)測(ce)

，且(qie)變(bian)頻(pin)損(sun)耗(hao)和(he)IP3zhibiaoyuhunpinqibenshenzhijieshuchudezhibiaoxiangjin，buhuizaochengewaideyingxiang。yishangdeshiyanjieguobiaoming，ruguoxiangyaohunpinqidianluhuodegenghaodexitongxingneng

，yinggaishiyongwufansheshilvboqilaitihuanxianyouchuantonglvboqi。