振荡器-混频器-检波器
1.振荡器
以将直流功率转化成射频功率，在特定的频率点建立起稳定的正弦振荡，成为所需的射频信号源。通常接收机和发射机的射频电路都包含振荡器，小信号振荡器常用于接收机的本振，大信号振荡器常用于发射机的本振，在典型的射频通信系统中，接收机和发射机的混频电路需要由振荡器提供本振信号。
随着现代通信系统的出现，频率不断升高，现代射频系统的载波频率常常超过1GHz，这就需要有与之相适应的微波振荡器。在较高频率处可以使用工作于负阻状态的二极管和晶体管，并利用腔体、传输线或介质谐振器等构成振荡器，用这种方法构成的振荡器可以产生高达100GHz的基频振荡。
振荡器的核心是一个能够在特定频率上实现正反馈的环路，具有电压增益A的放大单元输出电压为\(V_o(\omega)\)，这一输出电压通过传递函数为\(H (\omega)\)的反馈网络，加到电路的输入电压\(V_i(\omega)\)上，用输入电压表示的输出电压为
由于振荡器没有输入信号，若要得到非零的输出电压，上式的分母必须为0，这称为巴克豪森准则（Barkhausen Criterion）。
2.混频器
混频器是一种将输入信号的频率升高（称为上变频）或降低（称为下变频），同时完好保留原信号特性的器件，其频率的变换可通过输入信号与另一信号（称为本振信号）混频而来。
混频器是一个三端口器件，其中2个端口输入，1个端口输出。混频器采用非线性元件，可以将2个不同频率的输入信号变换为一系列不同频率的输出信号，输出频率分别为2个输入频率的和频、差频及谐波。
- 混频器是三端口器件，有 2 个输入端口，有 1 个输出端口。混频器的作用是将输入信号的频率升高或降低，同时完好保留原信号的特性。
- 下变频器用于射频接收系统，2个输入端分别输入射频（RF）和本振（LO）信号，1个输出端输出中频（IF）信号，理想下变频器的输出为差频，即 \(f_{IF}= f_{RF}− f_{LO}\)。
- 上变频器用于射频发射系统，2个输入端分别输入中频（IF）和本振（LO）信号，1个输出端输出射频（RF）信号，理想上变频器的输出为和频，即 \(f_{RF}= f_{IF}+f_{LO}\)。
- 实际混频器的频率输出是\(f_{out}=mf_{in}±nf_{LO}\)，其中 \(f_{out}\)为混频器输出信号的频率(\(f_{RF}\) 或 \(f_{IF}\)）;\(f_{in}\)为混频器1个输入信号的频率(\(f_{IF}\)或 \(f_{RF}\)）；\(f_{LO}\)为混频器另1个输入信号的频率（本振信号的频率）。
- 混频器按照频率变换有3种类型，分别为上变频器、下变频器和谐波混频器。
- 由于\(cos(f_{IF}t)=cos(−f_{IF}t)\)，下变频器将射频频率下移到中频频率时，中频频率为\(|f_{RF}-f_{LO}|\)，“镜像响应”是指产生该中频 \(f_{IF}\)的射频 \(f_{RF}\)有2个。若将\(f_{RF1}=f_{LO}+f_{IF}\)称为产生IF信号的“直接频率”;\(f_{RF2}=f_{LO}−f_{IF}\)称为产生IF信号的“镜像频率”。
- 混频器是频率变换器件，变频损耗给出了频率变换的能力。以下变频器为例，变频损耗为可用RF输入功率与可用IF输出功率之比，即\(L_C=10lg(\frac{P_{RF}}{P_{IF}})\)。变频损耗越大，噪声系数越大。
- 混频器是非线性器件，非线性的程度越高，频率变换的效果越好。但从另一个角度来说，混频器的输入信号与转换后的产物之间希望是完全线性的，也就是说，希望混频器输出的中频信号与输入的射频信号在幅度上成正比关系，是一个线性的移频器。
3.检波器
检波器也是频率变换电路。检波器是将已经调制的信号进行解调，输出调制信号的电路。检波器主要应用在接收机的解调电路中，对调幅信号进行解调，实现峰值包络检波，输出信号与输入信号的包络相同。
整流器是检波器的一个特例
整流器和检波器都是二端口器件，输入信号都是射频信号，输出信号都是射频信号的包络。整流器和检波器的不同之处在于，整流器输入的是未调制的射频信号，也就是说输入的射频信号包络为直流。
检波器在小信号工作状态时，二极管的输出电流有直流电流（频率为0）、包络信号（频率为\(\omega_m\)）、包络信号的高次谐波、射频信号、射频信号的高次谐波、包络信号与射频信号的组合等，再通过滤波器可以得到包络信号（频率为\(\omega_m\)），实现检波。其中包络信号为\(\frac{1}{2}mv^2_mG'_dcos(\omega_mt)\)，与射频电压振幅\(v_m\)成平方关系，因此，在小信号时，二极管检波器是“平方率检波”。
如图，
- 当二极管的输入射频功率在−40～−20dBm范围内时，属于小信号工作状态，二极管满足平方率检波。
- 随着输入二极管射频功率的增加，输出包络信号的幅度将与\(v_m\)成线性关系。当二极管的输入射频功率在−20～10dBm范围内时，二极管工作在满足线性关系的区域。
- 如果输入二极管的射频功率继续增加，二极管将进入饱和区域，输出包络信号的电流将不随输入射频信号的幅度而增加。当二极管的输入射频功率在10～20dBm范围内时，二极管工作在饱和区域。
灵敏度是指输入信号较低时，检波器返回有用信息的能力。检波器灵敏度定义为输出电流与输入功率之比。灵敏度越高，检波器越好。
- 整流器的电流灵敏度
整流器的电流灵敏度定义为由于输入射频信号的变化引起的直流电流改变量ΔIDC与输入射频功率PIN之比，即
-
整流器的电压灵敏度。电压灵敏度与负载相关，分开路电压灵敏度和有限负载灵敏度2种情况。
开路电压灵敏度定义为二极管开路时（\(R_L=∞\)）其结电阻（\(R_j\)）两端的电压降，在数值上等于结电阻与电流灵敏度的乘积。
\[\beta_v=\beta_iR_j \]有限负载灵敏度定义为二极管的负载\(R_L≠∞\)时其结电阻（ \(R_j\)）两端的电压降。
\[\beta_v=\beta_i(\frac{R_j}{1+R_j/R_L}) \]
一般而言，当检波器输出信号的频率小于1MHz时，闪烁噪声对检波器灵敏度的影响较大。闪烁噪声又称为1/ f 噪声，噪声功率与频率成反比。为避免闪烁噪声的影响，通常采用混频器构成超外差接收机，在30MHz或70MHz的中频放大后，再用检波器检波。
多种方法可以提高检波器的灵敏度。例如，为提高检波器的灵敏度，经常选择肖特基低势垒二极管；选择截止频率高的二极管，这种二极管寄生参数影响小；加正向偏置电流，打通二极管，节省微波功率，提高灵敏度。
