混頻器原理及電路PPT優(yōu)秀課件

1、5.5 混頻器原理及電路,一 混頻概述,二 混頻電路,三 混頻器的干擾,返回,5.5.1 混頻器原理,1. 混頻器的變頻作用,混頻器是頻譜的線性搬移電路，是一個三端口（六端）網(wǎng)絡,本地振蕩信號,一個中頻輸出信號：,兩個輸入信號與輸出信號之間的關系：,的包絡形狀相同，頻譜結(jié)構相同，只是填充頻譜不同，即，其中心頻率：,其中,5.5 混頻器原理及電路,返回,休息1,休息2,uc (fc),uL (fL),uI (fI),有兩個輸入信號：,高頻調(diào)制波,混頻器是頻譜的線性搬移電路，完成頻譜線性搬移功能的關鍵是獲得兩個輸入信號的乘積項，具有這個乘積項，就可以實現(xiàn)所需的頻譜線性搬移功能。,混頻器的一般結(jié)構框

2、圖,設輸入已調(diào)波信號：,那么兩信號的乘積項為：,2. 混頻器的基本工作原理：,本振信號:,則經(jīng)帶通濾波器的輸出為：,仿真,uI,返回,uc,uL,休息1,休息2,(1) 調(diào)幅(DSB為例),（2）檢波,（3）混頻,3. 振幅調(diào)制、檢波與混頻器的相互關系,返回,仿真2,仿真1,仿真3,休息1,休息2,因為混頻器常作為超外差接收系統(tǒng)的前級，對接收機整機的噪聲系數(shù)影響大。 所以希望混頻級的 越小越好。,(1)變頻增益：,變頻電壓增益:,變頻功率增益 :,(2)噪聲系數(shù):,5.5.2 混頻器主要性能指標,(3) 失真與干擾,變頻器的失真主要有 :,頻率失真,非線性失真,高質(zhì)量通信設備中以及工作頻率較高

3、時，常使用,優(yōu)點：噪聲低，電路簡單，組合分量少。,例1.二極管平衡混頻器,設輸入信號,本振信號 :,若,則輸出電壓 :,5.5.3 實用混頻電路,如果輸出中頻濾波器的中心頻率為:,而環(huán)形混頻器的輸出是平衡混頻器輸出的2倍。且減少了輸出信號頻譜中組合頻率分量,即減少了混頻器所特有的組合頻率干擾。,仿真,休息 1,休息 2,1. 二極管混頻器,利用第4章所述的時變跨導電路，可構成晶體管混頻器。,由于時變偏置電壓,2. 晶體三極管混頻器,利用付里葉級數(shù)可將展開成 :,其中變頻跨導：,變頻(混頻)增益Au為 ：,中頻輸出電壓uI為 ：,雙極型晶體三極管混頻器基本電路的交流通道 :,共射極混頻電路 ：本

4、振信號由基極串聯(lián)方式注入 本振信號由射極注入,共基極混頻電路：,FET混頻器的轉(zhuǎn)移特性是平方律，輸出電流中的組合頻率分量比BJT混頻器少得多，故其互調(diào)失真低。FET混頻器容許的輸入信號動態(tài)范圍也較大。因此，盡管FET混頻器的變頻增益比BJT混頻器低，卻在短波、超短波接收機中獲得了廣泛應用。,設輸入已調(diào)制信號：uc= Uc(t)cosct,3 FET混頻電路,uI,右圖為FET混頻器原理電路,其中，Uc(t)= Ucm(1+macost),本振電壓uL=ULcos Lt,LC回路調(diào)諧在中頻I= L-c或I= c-L，通頻帶B=2，回路的諧振阻抗為RL 。,柵源間的電壓uGS為：,uGS=UGSQ

5、+uc-uL= UGSQ+Uc(t)cos ct -ULcos Lt,轉(zhuǎn)移特性為平方律關系，即 ：,式中，UGS（off）為FET管的夾斷電壓，IDSS為漏極飽和電流 。,恒流區(qū)內(nèi)的漏極電流為:,uc,uL,uGS,式中，k1、k2、k3、k4為常數(shù)。可見，iD(t)中含有差頻(c-L)電流分量，其幅值正比于Uc(t)為:,通過漏極LC負載回路選頻后，輸出的中頻電壓為:,BG314構成的混頻電路 ，如果本振電壓uL、高頻信號電壓uc分別從4、9腳輸入，BG314的輸出端2、14腳間接LC諧振回路。,設輸入已調(diào)高頻信號:,4. 模擬乘法器混頻電路,仿真,休息 1,休息 2,uL,uc,uI,uc

6、= Uc(t)cos ct,本振電壓:uL=ULcos Lt,LC回路的諧振頻率I= L-c，其帶寬B2，回路諧振阻抗為RP,，變壓比為n=N2N1，輸出中頻信號電壓uI為:,混頻增益Au為 :,uc(f c),uL(f L),uI(f I),un(f n),uo( ),三 混頻器的干擾,一般混頻器存在下列干擾：,1.信號與本振信號的自身組合干擾（干擾哨聲）,所以有,顯然當變頻比一定時，并能找到對應的整數(shù)p, q時，就會形成自身組合干擾。,注意點:,(1)自身組合干擾與外來干擾無關，不能靠提高前級電路的選擇性來抑制。,(2)減少這種干擾的方法：,其中 p, q=0,1,2,3. 。如果選頻器所

7、選擇的正常中頻信號為:,2.外干擾信號與本振的組合頻率干擾（副波道干擾）,則可能形成的副波道干擾為：,可見，凡是能滿足上式的串臺信號都可能形成干擾，在這類干擾中主要有：中頻干擾，鏡頻干擾，及其它副波道干擾。,(1)中頻干擾,當 p=0 , q=1時，,即表明當一種接近中頻的干擾信號一旦進入混頻器，可以直接通過混頻器進入中放電路，并被放大、解調(diào)后在輸出端形成干擾,抑制中頻干擾的方法：,當 p=1 , q=1時，則有：,(2)鏡像頻率干擾,f c f n1 f L f n2,(3)組合頻率干擾,的情況，則有：,繼續(xù),交叉調(diào)制干擾的形成與本振無關。它是有用信號與干擾信號一起作用于混頻器時，由混頻器的

8、非線性作用，將干擾的調(diào)制信號調(diào)制到了中頻載波上，即將干擾的調(diào)制信號轉(zhuǎn)移到有用信號的載波上而形成的一種干擾。,例：由非線性元件：,而,3.交叉調(diào)制干擾（交調(diào)干擾）,將信號代入此項，并經(jīng)中頻濾波后可得：,交調(diào)干擾的特點：,(3)混頻器中，除了非線性特性的4次方項以外，更高的偶次方項也可以產(chǎn)生交調(diào)干擾，但一般由于幅值較小，可以不考慮。,抑制交調(diào)干擾的措施：,提高前級電路的選擇性,選擇合適的器件，合適的工作點，使不需要的非線性項（4次方項）盡可能小，以減少組合分量。,互調(diào)干擾是指兩個或多個干擾信號同時作用于混頻器的輸入端，由混頻器的非線性作用，兩個干擾信號之間產(chǎn)生混頻，當混頻后，產(chǎn)生的信號接近于有用信號的頻率 時，將與有用信號一起進入后級電路輸出而產(chǎn)生干擾。,4.互調(diào)干擾,互調(diào)干擾的特點：設混頻器輸入的兩個干擾為：,而本振信號,則三個信號同時作用于非線元