高頻電子線路交大上課課件

5.3變頻電路變頻（或混頻）是將信號頻率由一個量值變換為另一個量值的過程。具有這種功能的電路稱為變頻器（或混頻器）。本章主要討論變頻器（或混頻器）的工作原理、電路組成、分析方法等。

§5.3.1概述變頻電路的功能

變頻電路是一種頻率變換電路。功能是將已調波的載波頻率變換成固定的中頻頻率，而保持其調制信號不變。變頻電路有輸入信號us和本地振蕩信號uL兩個輸入電壓，工作頻率分別為fc和fL；輸出信號uI為稱為中頻信號，其頻率是fc和fL的差頻或和頻，fI=fL±fc?；祛l器的工作原理圖5.3.1混頻器的工作原理

如圖5.3.1，設輸入到混頻器中的輸入已調信號us和本振電壓uL分別為

us=UsmcosΩtcosωct

（5-3-1）

uL=ULmcosωLt

（5-3-2）這兩個信號的乘積為

u=UsmULmcosΩtcosωctcosωLt

（5-3-3）如圖5.3.2，本振信號為單一頻率信號，其頻率為fL;輸入信號為己調波，其頻率為fc+F和fc-F；輸出信號頻譜率為fl+F和fl-F。圖5.3.2混頻器的組成框圖混頻器的主要性能指標：1.變頻增益變頻電壓增益定義為變頻器中頻輸出電壓振幅UIm與高頻輸入信號電壓振幅Usm之比，即

變頻功率增益為輸出中頻信號功率PI與輸入高頻信號功率Ps之比，即

2.噪聲系數混頻器的噪聲系數NF定義為

3.失真與干擾變頻器的失真有頻率失真和非線性失真。此外，還會產生各種非線性干擾，如組合頻率干擾、交叉調制和互相調制、阻塞和倒易混頻等干擾。所以，對混頻器不僅要完成頻率變換，又能抑制各種干擾。4.變頻壓縮(抑制)在混頻器中，輸出與輸入信號幅度應成線性關系。實際上，由于非線性器件的限制，當輸入信號增加到一定程度時，中頻輸出信號的幅度與輸入不再成線性關系，如圖5.3.3所示。圖5.3.3混頻器輸入-輸出電平的關系5.選擇性混頻器的中頻輸出應該只有所要接收的有用信號，而不應該有其它不需要的干擾信號。但在混頻器的輸出中，由于各種原因，總會混雜很多與中頻頻率接近的干擾信號?！?.3.2晶體三極管混頻器工作原理

圖5.3.4晶體三極管混頻器原理電路晶體三極管混頻器組成的原理電路如圖5.3.4所示。設輸入信號為：us=UsmcosΩtcosωctuL=ULmcosωLt則基極回路電壓為uBE=Vbb+ULmcosωLt+UsmcosΩtcosωt

（5-3-4）其中ULm>>Usm；集電極電流為：經集電極諧振回路濾波后，得到中頻電流iI

(5-3-5)變頻跨導gc

只與晶體管特性、直流工作點及本振電壓UL有關，與Us無關，變頻跨導

(5-3-6)電路具體工作狀態(tài)的選擇圖5.3.5混頻器的組態(tài)圖5.3.5中：(a)基極輸入信號電壓，基極注入本振電壓：對信號和本振電壓而言是共射組態(tài)，它具有輸入阻抗高，變頻增益大的優(yōu)點，容易起振。但易產生頻率牽引；(b)基極輸入信號電壓，發(fā)射極注入本振電壓：對本振電壓而言是共基組態(tài)，對信號電壓是共射組態(tài)，它具有輸入阻抗低，變頻增益大的優(yōu)點，容易起振。不產生頻率牽引；(c)發(fā)射極輸入信號電壓，發(fā)射極極注入本振電壓：對信號和本振電壓而言是共基極組態(tài)，輸入阻抗低，變頻增益小。在頻率較高時，可采用這種組態(tài)；(d)發(fā)射極輸入信號電壓，基極注入本振電壓：對信號是共基極組態(tài)，輸入阻抗低，變頻增益小。在頻率較高時，可采用這種組態(tài)。§5.3.3

場效應管混頻器結型場效應管混頻器

結型場效應管混頻器如圖5-3-6所示。

圖5-3-6結型場效應管混頻器設輸入信號：本振信號：則：

(5-3-7)選用低中頻的帶通濾波器，則中頻電流分量是：

(5-3-8)若諧振電阻為RL，則混頻器輸出電壓為

(5-3-9)雙柵絕緣柵場效應管混頻器

雙柵絕緣柵場效應管混頻器如圖5-3-7所示。

圖5-3-7雙柵絕緣柵場效應管混頻器雙柵絕緣柵場效應管具有柵漏極極間