高頻電子線路第章-變頻電路

高頻電子線路第7章變頻電路無線電發(fā)送與接收設(shè)備組成無線通信系統(tǒng)的基本組成第九章變頻電路

主要內(nèi)容概述晶體三極管混頻二極管混頻器模擬乘法器混頻器混頻器的干擾與失真7.1概述1、變頻電路的功能是將已調(diào)波的載頻變換成固定的中頻頻率，而保持其調(diào)制規(guī)律不變。時域表示法頻域表示法

一、變頻電路的功能2、混頻器是頻譜的線性搬移電路，是一個三端口（六端）網(wǎng)絡(luò)。本地振蕩信號

一個中頻輸出信號：uc(fc)uL(fL)uI(fI)混頻器tuc(t)tuI(t)tuL(t)有兩個輸入信號：

高頻調(diào)制波

fcfc+Ffc+Ffuc的頻譜fcfLfuL的頻譜fIfI+FfI+FfuI的頻譜輸入信號uc與輸出信號ui的包絡(luò)形狀相同，頻譜結(jié)構(gòu)相同，只是中心頻率不同：

②非線性器件用于頻率變換混頻器變頻器是由混頻器和本機振蕩器兩部分組成。二、變頻器的組成①混頻器是由輸入回路、非線性器件和帶通濾波器組成常用的非線性器件晶體三極管二極管場效應(yīng)管差分對管模擬乘法器……③輸入信號us與本振信號uL通過非線性器件后會產(chǎn)生很多新的頻率分量。其通過帶通濾波器可選出其中之一，稱其為中頻頻率。若帶通濾波器取fI=fL+fs稱高中頻。若帶通濾波器取fI=fL-fs稱低中頻。

混頻器混頻器是頻譜的線性搬移電路，實現(xiàn)所需的頻譜線性搬移功能。

2Ωmax

ωI=ωL-ωc乘法器帶通濾波器輸入已調(diào)波：兩信號的乘積項：

三、混頻器的基本工作原理ωLuLωL-ωcωL+ωcuI本振信號:ucωc如果帶通濾波器的中心頻率為

,帶寬

則經(jīng)帶通濾波器的輸出為：uIucuLuLuc非線性元件帶通濾波器

uΩ乘法器帶通濾波器uDSBuo2Ωmax

ωo

uDSB乘法器低通濾波器uouΩ

Ωmax四、振幅調(diào)制、檢波與混頻器的相互關(guān)系

(DSB為例)

uDSB=uc乘法器uL帶通濾波器uIωI=ωL-ωc

ωL

ωc

ωI=ωL-ωC2Ωmax調(diào)幅檢波

混頻

因為抓混頻抬器常殘作為烘超外弱差接筐收系貨統(tǒng)的猴前級刊，對葉接收編機整吉機的滔噪聲虎系數(shù)哥影響戒大。屆所洲以希北望混樣頻級顆的Fn越小然越好記。1、變宋頻增健益：變頻跑電壓累增益:變頻劉功率漢增益:2、噪村聲系營數(shù):3、失限真與診干擾變頻燙器的娘失真傍主要逃有:頻率醫(yī)失真非線呼性失止真4、選欠擇性在混臺頻器嗎中，悄由于剝各種默原因際總會僑混入效很多膨與中蒙頻頻危率接棋近的若干擾瞞信號召，為網(wǎng)了抑注制不底需要芳的干頭擾，誦要求禍中頻址輸出愁回路夠具有暫良好拆的選些擇性供，矩躲形系句數(shù)趨眾近于1。五、各變頻耀器的醉技術(shù)矩指標(biāo)7.個2芹晶嶺體三頭極管價混頻呼器一、葬晶體親三極港管混泳頻器熔的工型作原企理Vbb為直防流偏高置電昨壓，us為輸雅入信賺號，uL為本槽振信勺號?？萍娒O回籃路調(diào)崗諧于堵中頻ωI。晶體草三極蹲管混辛頻器癥的原烏理電潛路一個托大信鵲號和瓜一個淘小信贊號同嘆時作騰用于訊非線關(guān)性元慮件晶體墨三極糞管在Vbb，uL和us的作畜用下巾工作謝于非倍線性滴狀態(tài)棕。由于us很小然，可樣以認(rèn)闊為晶班體管點的工作川點在Vbb+uL的作遲用下童發(fā)生姐變化在每閣一個顆工作遠(yuǎn)點，觀對us來說蠟都是酸工作茫于線詠性狀鉤態(tài)，畏只不京過不是同的挺工作謝點其喂線性倡參量種不同莫。這桶種隨榆時間立變化悅的參炎量稱犁為時變時參量縮慧。電路禍的輸運入條個件是喜：us=Usmco期sωst為小信號uL=ULmco工sωLt為大信號ULm>>Usm三級犬管的冰集電慈極電義流ic是在Vbb，uL和us的共從同作母用下肅產(chǎn)生汽的。二、尺晶體你三極稼管混墻頻器獵的時兇變參聾量分晉析因為舒：因為us的值并很小檢，在us的變轟化范貞圍內(nèi)思正向說傳輸駝特性牢是線妥性的債。所老以，舅可以故將函佳數(shù)ic=f(ube)在時盛變偏越壓Vbb+uL(t)上展頸開成兄泰勒恨級數(shù)紡，則因為uce對ic的影茂響遠(yuǎn)族小于ube對ic的影欠響，環(huán)于是壇：正向理傳輸磨特性1、混列頻器暖的時山變參桃量表繁示式對于料小信悠號us，其燥高階綁導(dǎo)數(shù)績很小扔，可論近似怪為：式中墳：f[Vbb+uL(t)]為ube=Vbb+uL(t)時集脖電極矛電流嘗；為ube=Vbb+uL(t)時晶泛體三搭極管幸的跨理導(dǎo)。由于死本振劃電壓創(chuàng)為大至信號芽，工恭作于爬非線替性狀稍態(tài)，f[Vbb+uL(t)]和g均隨uL(t)變化煤呈非彎線性俘，則妖：式中耍，Ic0、Ic1憂m、Ic2臟m、g0、g1、g2分別樹為ube=Vbb+uL(t)時集陣電極保電流寬中的艦直流攻、基晴波、施二次努諧波然分量育的幅執(zhí)值及懇跨導(dǎo)正的平寄均分塘量、絕基波覽和二柜次諧鼻波分丈量的紡幅值隔。2、輸找入us后產(chǎn)橫生的畏混頻域電流在輸撫入信錘號us(t)=Usmco方sωst作用掌下，漲集電順極電綁流為機：3、通朝過帶私通濾懸波器解取出虎中頻若中貫頻頻短率取瘡差頻ωI=ωL-ωS，則回混頻匆后通柿過帶謊通濾采波器變輸出唇中頻屆電流父為：其振勻幅為I1m=g1Usm/2。表胞明中捉頻電角流振撐幅與畫高頻戰(zhàn)輸入辟信號船振幅Usm成正獄比。若輸號入信膊號為柔調(diào)幅跌波，Usm(1聞+maco秋sΩt)c水osωst，則枯輸出億中頻及電流奮為：4、混紐奉頻器酷的變異頻跨稈導(dǎo)gc變頻輩跨導(dǎo)村是輸腔出中問頻電混流振地幅IIm與輸遲入高割頻信使號振燭幅Usm之比撞，即貿(mào)：在數(shù)天值上下變頻灑跨導(dǎo)暖是時桿變跨誕導(dǎo)g(t)的基持波分悠量的用一半納，可應(yīng)以通彎過g(t)的基秩波分剛量g1來求羨變頻糖跨導(dǎo)副：混頻勒器等御效電瓣路三、哈晶賺體三低極管剪混頻喪器的雄等效蔽電路◆謀由瓣于本栗振電勻壓為番大信腎號，銳對于軟輸入筐信號us為小直信號份來說瀉可以斗等效怠為時微變參駕量的柜線性硬電路居?！舻洼斈饺牖伛v路調(diào)適諧于ωs，輸喜出回葵路調(diào)倦諧于ωI，等效標(biāo)電路婆各參糧量可橋根據(jù)括定義估和混貢合π等效墻電路陡求出慢。變頻悔電壓武增益變頻末功率瀉增益當(dāng)gL=goc時，絕輸出潑回路密匹配期，變方頻功漁率增所益最疑大。四、遲具體賢電路煉和工傳作狀晌態(tài)的纏選擇根據(jù)診輸入萬信號us可構(gòu)衫成共廟射和淚共基棍兩組商態(tài)。芹而對山本振湊電壓聰?shù)淖⒈倘肟赡悍謴姆换鶚O抗注入鄰和發(fā)目射極妙注入塞兩種忍組態(tài)靜，因動此有狠四種乏組態(tài)切?；祛l侍器的凱四種箏組態(tài)1、晶惕體三柜極管守混頻杏器的熟四種虜組態(tài)us為共身射組啊態(tài)(uL基極邀注入)us為共憲射組喬態(tài)(uL射極黑注入)us為共證基組航態(tài)(uL射極卷注入)us為共記基組帥態(tài)(uL基極頁注入)混頻維器的愿四種桐組態(tài)(a戚)us為共染射組斗態(tài)，竊輸入饅阻抗愿高，膚變頻梯增益噴大。uL是基績極注食入，翁輸入柄電抗林大，竭易于醫(yī)起振葬。但能兩者司相互亦影響汽大，淘可能凱產(chǎn)生伍頻率貢牽引鈴。（b）對uL相當(dāng)手于共茶基，格起振熱不易筐，但委兩者撞相互盟影響布小。（c）、劇（d）us為共痕基組買態(tài)輸般入阻起抗小荒，變穩(wěn)頻增榮益小摩；但扎高頻攔特性五好，直上限呀頻率島高。us為共琴射組診態(tài)(uL基極膀注入)us為共扔射組結(jié)態(tài)(uL射極喜注入)us為共片基組惡態(tài)(uL射極合注入)us為共蕩基組打態(tài)(uL基極觸注入)2、具笑體電介路收音秀機變括頻電啞路晶體狼管除重了完庫成混宜頻任董務(wù)外余，還讀兼作恭本機松振蕩孤器的澤振蕩胡管，域為互認(rèn)感耦賢合的妻自激柴振蕩圣器。掘本振嫌電壓壁由電導(dǎo)容耦年合到琴晶體適管的雖發(fā)射晚極。晶體奏三極蜻管混信頻器捧的參館數(shù)隨湖著管梯子的擔(dān)工作吉狀態(tài)引變化沈而變招化。飼工作園狀態(tài)晝是由直流更偏壓澇和本襲振電導(dǎo)壓的偷幅值來決灣定。選擇徹晶體變?nèi)龢O島管混恢頻器勞的原則：變賺頻功承率增讓益大凡和噪蘿聲系拖數(shù)小光。變頻臭功率昆增益Apc和噪那聲系蝦數(shù)NF與ULm和IEQ的關(guān)泡系的聾實驗壯結(jié)果渾如圖攀所示竹。ULm在10妙0m自V左右熟，IEQ在0.董3~謎0.萌7m脂A為宜車。3、工鳥作狀怪態(tài)的著選擇EApc和NF與ULm、IEQ的關(guān)傻系7.摸4二極看管混這頻電運路一、筒概述二極竿管混手頻器影的優(yōu)赴點電路既結(jié)構(gòu)咱簡單噪聲張低動態(tài)飾范圍脖大組合示頻率拒分量筐少如果鎖采用活肖特愛基表奴面勢襪壘二懲極管濁，工賀作頻宋率可庭高達(dá)判微波碗頻段疊，因淘而應(yīng)沸用廣億泛。二極流管混差頻器服的分犬類平衡呆型混監(jiān)頻器環(huán)形姻混頻測器二、飛二極冤管平抱衡混戒頻器電路響條件(1篇)本振貿(mào)電壓uL足夠饒大，蓮晶體侮二極燈管工綁作在潤受uL控制叉的開捆關(guān)狀倍態(tài)。(2忙)輸入容回路匯的次傍級調(diào)漫諧于ωs；輸個出回槍路的塞初級乞調(diào)諧敞于ωI。相焦當(dāng)于童兩個戶帶通渴濾波亦器。平衡待混頻亮器原登理電包路原理炊分析1．開魂關(guān)工梅作狀洲態(tài)下懂，流豬過二田極管D1、D2的電攪流2．在猶無帶寇通濾萄波的鍋條件杠下，糊流過替輸出統(tǒng)回路妄的電婚流為設(shè)，則3．當(dāng)斥輸出魯回路撇調(diào)諧房誠于ωI=ωL-ωs時，目則輸疏出中遣頻電龍流為是us和uL正向認(rèn)混頻惠產(chǎn)生春的中夜頻電巧流和中頻孕輸出延電壓掉反作捏用產(chǎn)聞生的沈中頻拘電流頃之差污。4．當(dāng)否輸入益回路淡調(diào)諧煎于ωs時，乎流過龜輸入丙回路恢初級察的電蘿流是留：是由us在輸達(dá)入回吩路中但產(chǎn)生喇輸入皇電流和us與uL經(jīng)反汗向混礙頻產(chǎn)繼生輸痛入電稱流之促差?；祛l辭器等莊效電雙路二極懇管開五關(guān)混逗頻器刺等效送電路由is和iI的關(guān)透系式靜得出暑，其激中：isiI二極凝管開艇關(guān)混猛頻器乖等效敢電路由于役混頻傘器等購效電辣路是堅對稱洋的π型雙謎口網(wǎng)它絡(luò)，下其特諒性電敢導(dǎo)g0的定撲義是欣在輸鏡出端紡接入gL=g0時，園從輸痰入端隨看輸什入電壩導(dǎo)為g0。同定樣，丘當(dāng)在鉆輸入康端接諷入gs=g0時，低從輸朝出端災(zāi)向里舊看的忍輸出歉電導(dǎo)宣為g0。因干而全匹哀配條礎(chǔ)件gL=g0且gs=g0，此時合能獲撞得最摟大的武功率劫傳輸年。全匹皂配條升件F的變?yōu)V頻功掃率增短益混頻闖器工慎作于靜全匹剛配的話條件isiI三、凝二極灑管環(huán)偉形混悲頻器本振弦電壓uL足夠齒大，朽使D1、D2、D3、D4處于預(yù)開關(guān)悔工作弱狀態(tài)僻。本振唯電壓正半砌周，D1、D2導(dǎo)通彼，D3、D4截止棒，開助關(guān)函砌數(shù)為k(ωLt)。本振晉電壓負(fù)半難周，D1、D2截止課，D3、D4導(dǎo)通勁，開圓關(guān)函迷數(shù)為k(ωLt-π)。輸入爹回路面的次家級調(diào)毯諧于ωs輸出尤回路惹的初住級調(diào)霜諧于ωI相當(dāng)畜于兩聰個帶案通濾勢波器原理魄分析(1吩)在本咸振信障號正雀半周比，D1和D2組成赴平衡伸混頻干器(2蹦)在本臘振信昆號負(fù)茶半周蝦，D3和D4組成半平衡鋪混頻慘器(3債)無帶徐通濾紗波條焦件下喘，輸駝出電聚流(4格)有帶趨通濾役波器返時，咐選出下中頻寧電流(5儀)無帶加通濾仔波條繭件下塘，輸碰入電銳流(6惑)有帶絨通濾好波器女時，填選出喂輸入霧電流結(jié)論惑：環(huán)形臉混頻道器與晌平衡遙混頻悠器相膀比，株增加穗了兩植個二居極管沖，其延輸出長中頻落電流賀和輸濁入電育流都違增大鉗二倍份。同揭時在參輸出莖電流搜中進(jìn)扶一步龍抵消肺了ωs、ωL±ωI、3ωL±ωI等分詞量。板因而娛其應(yīng)奮用較案為廣硬泛。7.鴨5苦模眾擬乘踩法器屑混頻夢器MC償15靜96構(gòu)成翼混頻用器外來赤輸入插信號本振紙信號MC倒15牙96構(gòu)成蹤蝶混頻扣器輸入帳信號Usm約為1.時5m賴V，本廢振電岸壓ULm約為10歌0m捐V。6、9端分捎別接10捧0u壘H電感祥到電客源，浸對于流工作語頻率fI=9薦MH槐z等效疏為5.楚6K歐姆處電阻凍?；祛l魂器的姜中頻饅濾波粱器的港中心灰頻率寧為9M要Hz。

由于混頻器是依靠非線性元件來實現(xiàn)變頻，而通過非線性元件的信號將含有許多頻率成份

,(p,q=0,1,2,3,….)uc(fc)uL(fL)uI(fI)un(fn)非線形元件中頻濾波器uo(

)如果設(shè)輸入信號為

,本振頻率信號為

則通過

非線性元件的信號

，其中

而這恰些組句合頻完率的劫信號辣中只唉要和的中頻連頻率fI=fL-fc相同祥或接宏近，區(qū)都會鋼和有謙用信收號一葛起被定選出邀，并老送到夜后級沸中放俯，經(jīng)侮放大是后解洗調(diào)輸都出而共引起坊串音跟，嘯腸叫和惕各種披干擾域，從野而影卸響有即用信幸號的儀正常派工作撫。BfI7.貍6喜混魯頻器裙的干械擾與夕失真如果設(shè)輸入信號為

,本振頻率信號為

一般漲混頻頃器存羊在下呀列干截擾：(1)干擾哨聲：接收的射頻信號

與本振信號

的自身組合干擾，即

(2)副波道干擾：外來干擾信號

與本振信號

的組合頻率產(chǎn)生的干擾

(3)交叉調(diào)制干擾：有用信號

與干擾信號

混頻產(chǎn)生的干擾。

(4)互調(diào)干擾：指兩個或多個信號同時作用在混頻器輸入端，經(jīng)混頻產(chǎn)生的組合分量而形成的干擾。

(5)阻塞干擾(6)倒易混頻

一、幕信號丈與本忠振信陜號的泡自身街組合駁干擾抽（干更擾哨辰聲）如果中頻

，則除

的中頻被選出外，還有可能選出其它的組合頻率：即

所以有

其中

稱為變頻比。

顯然狼當(dāng)變蘇頻比祖一定顏時，營并能抵找到時對應(yīng)嬌的整厘數(shù)p,q時，慰就會腰形成惰自身封組合安干擾御。設(shè)輸入高頻信號的載頻為

，本振信號

，則

經(jīng)過混頻器后產(chǎn)生的頻率為

，其中

p,q=0,1,2,…例：塵調(diào)幅亦廣播登接收缺機的槳中頻fI=4這65弦KH債z，某贏電臺痛發(fā)射怒頻率fc=9眾31血KH國z，當(dāng)鑼接收掏該電坊臺廣伙播時勉接收擁機的針本振太頻率，由于柔變頻鑒比fc/fI=9漢31貧/4漁65目≈2，可推撲算出眉：由于組合頻率與中頻差

1KHz，經(jīng)檢波后可產(chǎn)生1KHz的哨聲.（三階干擾）.另外，當(dāng)

p=3,q=5時，可得：

,也可以通過中頻通道而形成干擾。（8階干擾）。

注意遼點:(1扯)自身牧組合鉆干擾害與外哀來干損擾無洲關(guān)，頃不能饒靠提紙高前斧級電畢路的塊選擇刑性來院抑制偉。(2版)減少肺這種述干擾誰的方劈燕法：正確嬸選擇客中頻誕，盡桂量減阻少階逮數(shù)較供低的嗎干擾正確尊選擇仙混頻軟器的委工作予點，艙減少掌組合嗚頻率脅分量采用羞合理靜的電楚路形兇式，修從電銅路上福抵消鼻一些覺組合枕頻率棕，如平汪衡電宿路，鴨環(huán)形繁電路另，乘呢法器當(dāng)p=1，q=2展,fL=fI+fc=1肌39稀6K全Hz。設(shè)串臺干擾信號為

，它與本振信號的組合頻率為：

其中p,q=0堆,1聯(lián),2省,3?！?。如果眉選頻螺器所權(quán)選擇疤的正僻常中語頻信荷號為:二、堪外儀干擾接信號五與本荷振的程組合董頻率編干擾找（副血波道稅干擾鍛）則可半能形攏成的秒副波咐道干緞擾為像：凡是戒能滿儲足上毀式的盾串臺副信號偉都可貸能形啄成干次擾，悶在這站類干性擾中萍主要博有：中頻搬干擾鏡頻幕干擾其它鵲副波忍道干治擾1、中銹頻干叫擾當(dāng)p=0類,q=1時，即表罷明當(dāng)種一種愉接近老中頻寄的干摟擾信莊號一享旦進(jìn)蟻入混行頻器膛，可密以直竊接通浪過混側(cè)頻器扔進(jìn)入值中放柜電路米，并訪被放史大、梅解調(diào)澇后在散輸出程端形慕成干烏擾。抑制風(fēng)中頻之干擾女的方穴法：提高混頻器前級的選擇性在混頻器前級增加中頻吸收電路

合理選擇中頻數(shù)值，中頻選在工作波段之外當(dāng)p=1順,q=1時，徹則有出：f

c

f

L

f

nfI雖然這種干擾信號頻率

與輸入信號頻率

以本振頻率

為對稱軸形成鏡像對稱的關(guān)系。2、鏡摩像頻桌率干配擾fI抑制鏡像干擾的方法：

提高混頻前級的選擇性

提高中頻頻率，使鏡像干擾頻率

遠(yuǎn)離

例：中央臺第一套節(jié)目的載波為

,那么收音機在接收此節(jié)目時的本振頻率

,如果有一外來

電臺的頻率

,在混頻級之前沒有被抑制，則這個電臺進(jìn)入混頻器后，混頻可得

的中頻將被選出進(jìn)入后級輸出而形成鏡像干擾，產(chǎn)生串臺及嘯叫。當(dāng)

,時形，成組合頻率干擾，其中最主要的一類干擾為：

fcfn1fLfn2可見與

對稱分布在本振頻率

的兩邊，其中

離

最近,經(jīng)混頻器前的濾波后進(jìn)入混頻器的可能性最大。

3、組肚合頻僻率干幅擾的情況，則有：

抑制面這類查干擾臣的方挽法：提高記混頻胞器前下級的敘選擇筍性提高惑中頻選擇國合適撤的混芒頻電左路，依合理慎選擇括混頻拔器的珍工作塊點f

I交叉丹調(diào)制躲干擾茅的形艇成與哭本振紫無關(guān)。它是酒有用溉信號泡與干觀擾信渡號一管起作執(zhí)用于境混頻廉器時休，由銅于混并頻器脹的非茅線性市作用捐，將干擾卷的調(diào)影制信魔號調(diào)槐制到秋了中身頻載瞇波上狼，即將寄干擾眨的調(diào)旬制信推號轉(zhuǎn)略移到第有用擱信號攻的載端波上岔而形句成的罷一種件干擾闊。例：由非線性元件：

其中充四階棵項為若設(shè)而

則

展開后其中可分解出

項

三、滅交叉閉調(diào)制鈴干擾披（交艷調(diào)干奴擾）將信級號代短入此缺項，咽并經(jīng)臨中頻溪濾波腐后可劫得：其中可以句看出干擾撈信號澡中的要調(diào)制喘信號杠轉(zhuǎn)移解到中砌頻載店波上瘡，與志有用尚信號沒一同善輸出圾而形碎成干般擾。交調(diào)另干擾傘的特斜點：(2長)干擾縣與載豬頻無嫌關(guān)，五任何剝頻率專的強單干擾隆都可峰能形拼成交友調(diào)干兼擾，蓋所以酸交調(diào)訪干擾肯是危足害較旱大