“我從來沒有讓我的學業干擾我的教育。” 馬克·吐溫

在過去的博客中，我總是寫信給非常精通RF的讀者。現在我們進入了一個更通用的電氣工程論壇，我認為最合適的是談論Marki Microwave最著名的東西：RF /微波混頻器。

對于那些不熟悉Marki Microwave的人，我們提供世界上最大的“混合”混頻器選擇（其他時候會更多地使用混合技術）。我父親的職業生涯可以追溯到四十年前，他于1991年創立Marki Microwave，其目的是提供行業中最廣泛的高性能混音器選擇。隨著時間的流逝，我將教育我的讀者關于混音器技術的細微差別和歷史，以及Marki如何融入這個宏偉的框架。但是，在深入細節之前，我需要侮辱一些教授。

該圖說明了上下轉換。

大多數電氣工程師并不真正知道攪拌機是什么。簡而言之，混頻器是一種三端口電氣設備，其輸出信號頻率等于兩個輸入信號頻率的總和（或差）（見圖1）。換句話說，

我們在此處包括絕對值，因為我們沒有負頻率。

以我的經驗，很少有電氣工程師真正知道上述方程式。人們通常將混頻器視為一個“倍增器”或兩個信號。這是可以理解的。混音器符號從字面上看起來像一個“時間”符號（參見圖1），從技術上講，混頻器的行為確實具有“類似乘法”的效果。射頻課程進一步增強了混頻器的乘法概念。通常，當引入混頻器時，教授們基于非線性設備上兩個或多個信號的泰勒級數展開的概念來描述混頻器的操作。對于單個二極管混頻器，它看起來像這樣：

經過一些煙霧和鏡子（例如，代數和三角學）后，大學教授通常得出這樣的結論，即二階展開式包含兩個重要術語：

因此，信號頻率轉換的關鍵功能被提煉為一些粗略的數學畫筆筆觸。深入研究，我們可以證明，這種解釋和理解混音器的方法存在嚴重缺陷，并導致許多錯誤和誤導性的結論。

首先，泰勒展開式必須假設其中一個信號是“大信號”，而其中一個信號是“小信號”。基本上，只有當小信號僅輕微干擾器件（通常是二極管）的IV特性時，數學運算才能很好地起作用。實際上，即使大信號和小信號在3 dB之內，混頻器也能很好地工作！當然，必要的小信號假設并不是在現實世界中創建出色混頻器的必要。

接下來，由于代數的繁瑣，教授經常將截斷擴展到三階，并用懶散的包羅萬象的符號表示高階項：“……”我并不是說合理的推導將包括高階項（也就是說，通常可以省去一些可怕的惡意作業問題），我只是說，停在三階后，學生會誤以為四階及更高階的詞并不重要。在實踐中，我們發現如果控制不當，高階術語會給系統造成嚴重破壞。對混合器的泰勒展開理解使這個概念變得微不足道。

最后，也是最令人討厭的是，泰勒展開推論得出結論，總和和差頻與大信號電壓成正比。這意味著通過調大信號（即LO電壓），可以增加混合信號的輸出電平。讓我簡單地說：無源混頻器永遠不會提供增益！我可以簡單地增大大信號上的電壓擺幅，然后增加轉換后信號的功率電平的想法，這是對實際物理學的一種可怕的誤解。是的，確實存在有源混頻器，但是信號增益歸因于非線性器件上的某種直流偏置。從強交流信號中獲取能量并將部分能量傳遞給弱交流信號的概念非常重要且有趣，確實執行這種混合/放大的參量放大器。物理學非常有趣。在UCSD時，我什至曾經涉足此類研究。作為混音師，我希望混音師的行為像參數處理器一樣，但事實并非如此。passive，無源混音器總是有損失的，例如大自然。

總而言之，重要的是要認識泰勒展開法的本質：一種方便的數學技術，向學生介紹“非線性”設備在頻域中傳播能量的想法。大多數本科電氣工程學課程幾乎沒有涉及半導體器件中信號的非線性相互作用的概念，因此對混頻器的解釋如此頻繁也就不足為奇了。我希望我可以對其中一些概念進行重新編程，并從物理上更直觀地了解什么是好的RF混頻器。

編輯：hfy