混頻器噪聲系數那些事

從無源混頻器的手冊中，一般找不到混頻器的噪聲系數這一指標。

但是，在設計時，我們一般假定混頻器的噪聲系數=混頻器的變頻損耗。只所以這樣近似，是因為任何完美匹配的無源器件的噪聲系數等于器插入損耗，如果器件所處的溫度等于290K(16.85度)的話。

但是如果考慮到無源器件不匹配的情況下，這個值可能會有所波動，但波動值不會很大。

但上述經驗法則得到的噪聲系數是DSB雙邊帶噪聲系數，而對于SSB單邊帶噪聲系數，則需要再加上3dB。

那到底什么是單邊帶噪聲系數？什么又是雙邊帶噪聲系數呢？

單邊帶噪聲系數(SSB NF)

我們考慮混頻器是一個無噪聲的混頻器，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部分：有用信號，有用信號頻率處的噪聲，鏡像頻率處的噪聲。

經過混頻器后，以上三部分的頻譜都會被搬移到中頻上。

假設整個鏈路中，對待有用信號頻率和鏡像頻率都一視同仁，即在這兩個頻率處，增益都一致。那么輸出信噪比為輸入信噪比的一半。此處假設混頻器本身噪聲系數是0dB。

因此，雖然我們考慮的混頻器本身是無噪的，但是因為架構的原因，其的噪聲系數為3dB。

當有用信號只出現在LO頻率的一邊，此時混頻器的噪聲系數，我們稱之為單邊帶噪聲系數(SSB)。超外差接收機一般就是這種情況。

雙邊帶噪聲系數(DSB NF)

如果RF信號是在LO兩端的話，如下圖所示。在這種情況下，有用信號帶寬內的信號和噪聲都會被變頻到中頻，因此如果假設混頻器是無噪的，那么其輸入SNR和輸出SNR一樣。所以混頻器的噪聲系數為0dB。

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

也就是，如果整體鏈路上，當其增益對于RF頻率和鏡像頻率而言，是一樣的話，那么混頻器的SSB噪聲系數要比DSB噪聲系數高3dB。

所以在進行超外差接收機設計時，在鏈路上會放置鏡像抑制濾波器。這個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，在估算接收機噪聲系數時，就可以用DSB噪聲系數。

參考文獻：

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

(2) Razavi? ?RF Microelectronics