上下變頻器在毫米波通信系統(tǒng)的應用

應用于通信的毫米波系統(tǒng)通常指的是30-300 GHz，如此高頻的信號在傳輸過程中會造成較大的信號衰減，難以直接進行生成和處理。因此，為了順暢的信號傳輸和更好的通信質(zhì)量，會在毫米波通信系統(tǒng)中使用中頻進行信號處理。而上下變頻器的主要功能便是將毫米波信號在發(fā)送和接受之間的射頻信號轉(zhuǎn)換為中頻信號，再通過解調(diào)器進行信號處理，對毫米波通信鏈路而言是不可或缺的核心器件。

幫助信息搭載上毫米波或從毫米波上分離，即是上下變頻器的核心功能

變頻

所謂變頻，就是改變信號所處的頻段，簡單來說：

將低頻基帶信號轉(zhuǎn)換為高頻毫米波信號即為上變頻；將接收到的高頻毫米波信號轉(zhuǎn)換回低頻基帶信號即為下變頻。

兩種變頻器的結(jié)合使用即可實現(xiàn)信號的頻率轉(zhuǎn)換、調(diào)制和解調(diào)等功能，并使信號能夠在高頻率下進行傳輸和接收，同時在低頻率下進行處理和解調(diào)，從而實現(xiàn)高效的通信鏈路。

經(jīng)典的上下變頻器主要由本振、混頻器與濾波器組成：

本振（Local Oscillator, LO）：能產(chǎn)生穩(wěn)定的高頻信號，作為混頻器的參考信號

混頻器（Mixer）：負責將輸入信號與本振信號進行混頻，產(chǎn)生上變頻或下變頻的信號

濾波器（Converter Filter）：為了消除變頻器工作時發(fā)生的干擾頻譜分量所專門設計的

變頻

上下變頻器的工作模式可以分為上變頻和下變頻兩個過程：

上變頻過程：主要用于發(fā)射端，首先基帶信號（低頻信號）經(jīng)過混頻器，與本振信號進行混頻，生成高頻調(diào)制信號，再通過濾波器去除混頻分量，僅保留所需要的高頻信號，最后傳輸給波束形成芯片，進行毫米波的賦形與信號發(fā)射。

▲ 攜帶信息的中頻信號IF，被混頻器加到本振信號上

下變頻過程：主要用于接收段，將接收到的高頻毫米波信號首先經(jīng)過低噪聲放大器，放大信號并盡量減少噪聲引入。而后，經(jīng)過混頻器與本振信號進行混頻，生成中頻/低頻信號，接著通過濾波器去除混頻分量，僅保留所需要的中頻/低頻信號，供后續(xù)的信號處理和解調(diào)。

毫米波通信作為新一代移動通信的高頻段拓展，提供了更快的傳輸、更大的容量和更低的時延，通過上下變頻器的使用，幫助信息搭上毫米波的快車；能應用于毫米波通信設備、點對點微波無線電、雷達系統(tǒng)等，提升無線電性能，降低毫米波通信的硬件成本，使得系統(tǒng)可以在不同的頻段進行工作，增添了更多的靈活性。