混频是指将相信号从一个频率变换到另外一个频率的过程，它是频谱线性搬移的过程。通信里的一切都是建立在数学的基础上的，这里我们可以通过三角函数的积化和差来理解混频。
我们可以我们假设 Y是射频输入信号，L是本振信号：
我们将两个信号相乘，也就是混频：
通过上面的公式我们可以看出，两个信号经过混频器混频后会生成两信号频率之和、差的信号，也就是信号发生了频谱搬移。
混频器（Mixer）是一种能对电压（电流）做乘法的器件。虽然在数学上可以将其视为乘法器，但现实世界中并不存在能直接对信号做"乘法 "的电路元件。在信号处理系统中我们通常会将混频器作为一个线性元件来处理，有意思的是，混频器本质上是利用非线性元件实现乘法功能的，该非线性元件的泰勒级数中通常有一个很强的二阶项。
对于上变频混频器，输入信号通常是本地振荡器(LO - Local Oscillator) 和中频 (IF - Intermediate Frequency) 相加；对于下变频混频器，输入信号通常是LO和RF相加（如下图所示）。
在无线通信系统中中，在发射端，需要把一个基带信号变频到射频频率；在接收端，需要把一个射频频率变频到基带信号。这种频率搬移的操作，称为混频，而实行这种操作的器件，称为混频器。所有的混频器，都可以看作乘法器。但是，从混频器实现的角度看，混频器可以分为加性混频和乘性混频。
当RF和LO信号施加在同样的输入端口上时，称为加性混频。
当RF和LO信号施加在不同的端口时，称为乘性混频。
一般来说，乘性混频器会比加性混频器具有更好的LO和RF端口隔离度。
混频器实际上是一种非线性装置，用于将信号从频谱中的一个频率移到另一个频率点。但在实际使用中，我们常常把它当成一个线性器件，因为它在进行频率转换时保持输入信号的特性不变。
如上图所示，图中描述了射频混频器中所有的频谱信号，假设Input1和Input2是输入信号，那么在混频器中将产生+/-m（Input1）+/-n（Input2）的其他信号。其中，m和n的取值范围为0,1,2,3……
混频器必须是非线性或是时变的，以提供所需的频率变换。它的核心是对射频信号(RF)和本振信号（LO）在时间域的相乘。这样就得到含有输入和频和差频的输出信号,输出信号幅度与RF 信号和LO信号幅度的乘积成正比。
混频器的工作原理图
混频器的工作原理图
在射频里用来混频的射频器件我们称做混频器，它需要一个射频输入信号和一个本振信号，通过将两个信号相乘产生新的混频信号，也就是我们这里所说的中频信号。混频器可称为“变频器”或者“频率转换器”，将输入信号的频率转换成另一个频率。
如下图所示，射频混频器有3个端口，这三个端口分别为射频(RF)输入端、本振(LO)输 入端和中频(IF)输出端。其中两个为输入端口，一个为输出端口。对于上变频，IF和LO用作输入端口，RF端口作为输出端口。对于下变频，RF和LO用作输入端口，IF端口作为输出端口。
混频器将频率为f RF的RF输入信号与频率为f LO的LO信号进行混频处理，并产生由和与差频率 f RF ± fLO组成的IF输出信号。用户可以在混频器后连接带通滤波器，从而选择和频率(fRF + f LO) 或差频率(fRF – fLO)。
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如何全面测试混频器和变频器？
混频器
混频器是实施频率转换的核心元件。它可以将输入信号与用于通断二极管或晶体管的本振（LO）信号混频或倍频，得到两者之和或差。在大多数情况下，这些产物只有一个是有用的，其他的则通过滤波消除。
混频器可以是无源器件，也可以是有源器件(下图），取决于应用情况，输入信号可进入 IF (中频)端口进行上变频，或进入 RF(射频)端口进行下变频。虽然变频或混频过程在本质上是非线性的，但混频器有时候也会呈现出一定的线性。 例如，输入信号变化 1 dB，输出信号也会变化 1 dB，混频器的幅度和相位响应与频率的关系应与输入功率无关。不过，就像放大器一样，取决于输入驱动电平的高低，混频器也具有线性和非线性工作区域。
图. 无源二极管混频器(左)和有源晶体管混频器(右)的示例。
混频器的作用是什么？
混频器的作用是将载频为fc(高频）的已调波信号不失真地变换为载频为 f1（固定中频）的已调波信号，并保持原调制规律不变（即信号的相对频谱分布不变）。因此，混频器也是频谱的线性搬移电路，它是将信号频谱自载频为fc的频率上线性搬移（或变换）到中频 f1上。
混频器是一个三端口的网络。它有两个输入信号，即输入信号uc和本地振荡信号uL，工作频率分别为 fc 和 fL；输出信号为ul，称为中频信号，其频率是fc和fL的差频或和频，称为中频f1，f1=fL±fc (也可采用谐波的和频或差频)。由此可见，混频器在频域上起着加/减法的作用。
由于混频器的输入信号uC、本振uL都是高频信号，而输出的中频信号uL是已调波，除了中心频率与输入信号uc不同外，其频谱结构与输入信号uc的完全相同。表现在波形上，中频输出信号uL与输入信号uc的包络形状相同，只是填充频率不同（内部波形疏密程度不同)。
下图表示了这一变换过程。
混频器注意以下几点
• 以和频率用作IF时，混频器称为“上变频器”；使用差频率时，混频器则称为“下变频器”。前者通常用于发射通道中，而后者则用于接收通道中。
• 在接收机中，当LO频率低于RF时，称为“低端注入”，此时混频器为“低端下变频器”；当LO高于RF时，称为“高端注入”，此时混频器为“高端下变频器”。
• 每个输出的幅度只有各输入的一半(功率为四分之一)；因此，该理想线性混频器具有6 dB的损耗。
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