
在超外差射频接收系统中,混频器完成射频信号到中频的频率变换,镜像干扰是接收机最常见的干扰来源之一,很多工程师习惯把镜像抑制滤波器放置在射频输入端,但部分系统架构会选择在混频器中频输出端配置滤波器,用来抑制混频产生的镜像相关分量,此时滤波器截止频率的选取直接决定整机的抗干扰能力,选取不当会造成接收灵敏度下降、带内信噪比恶化等问题。
为了消除这种干扰,通常会在混频器的中频输出端加一个低通或带通滤波器,专门用来滤除镜像频率分量。这个滤波器的截止频率怎么定,直接关系到系统的信噪比和动态范围。
确定截止频率前,先把几个关键频率的关系理清。假设采用高本振方案,即 f_LO > f_RF,那么有用中频 f_IF = f_LO - f_RF,而镜像频率 f_image = f_LO + f_IF。把 f_IF 代入,可以得到 f_image = 2×f_LO - f_RF。也就是说,镜像频率与有用中频之间隔了 2×f_IF 的频率跨度。
双平衡混频器,0.5 MHz - 500 MHz,中频范围DC - 500 MHz,本振功率 +10 dBm, SMA

中频端滤波器的截止频率 f_c 必须满足两个条件:一是让有用中频信号无衰减通过,二是把镜像频率尽量压下去。工程上一般取 f_c 在 1.2 到 1.5 倍 f_IF 之间。如果 f_c 取太小,靠近通带边缘的有用信号会被衰减,引起幅度失真;如果 f_c 取太大,镜像频率的抑制就不够,滤波器形同虚设。
具体取值还要看镜像频率离有用中频有多远。当 f_IF 较低时,镜像频率和中频靠得很近,对滤波器的过渡带要求极高,可能需要高阶椭圆滤波器或者声表面波滤波器才能拉开抑制。当 f_IF 较高时,镜像频率和中频之间有足够的频率间隔,普通LC低通滤波器就能胜任,截止频率可以适当放宽到 1.5 倍 f_IF 甚至更高,以降低通带插损。
选型时需要注意的问题,首先是滤波器的带外抑制指标,不能只看截止频率处的衰减值,要看镜像频率点的实际抑制量。其次是群时延平坦度,如果接收的是调制信号,滤波器在通带内的群时延波动过大会引起符号间干扰,这点在宽带系统中尤其要留意。另外,滤波器的输入输出阻抗匹配也很关键,失配会导致反射,反过来影响混频器的工作状态。
最后提一点,截止频率的确定不是纯理论计算的事。仿真给出的值只是起点,实际调试中要用频谱仪扫一下中频输出,看镜像分量到底被压到了什么水平。如果抑制不够,要么换更高阶的滤波器,要么在混频器前端加一级镜像抑制滤波器,从源头把镜像信号压下去,比在中频端硬滤要省事得多。两套方案的成本和复杂度不一样,得根据具体指标权衡。