高頻電子線路第二版第8章變頻電路

1、高頻電子線路高頻電子線路 退出下頁上頁首頁 哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) 第8章變頻電路 教學(xué)基本要求 1.掌握變頻電路的功能及組成。 2.掌握典型混頻電路的電路組成、工作原理和性能 特點(diǎn)。 3.了解變頻干擾的來源和抑制方法。 高頻電子線路高頻電子線路 退出下頁上頁首頁 哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) 本章教學(xué)內(nèi)容 8.1 概述 8.2 晶體管混頻器 8.3 場效應(yīng)管混頻器 8.4 二極管混頻電路 8.5 模擬乘法器混頻器 8.6 混頻器的干擾與失真 8.7 集成接收機(jī)電路 高頻電子線路高頻電子線路 退出下頁上頁首頁 哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) 8.1概述 8.1.1 變頻電路的功能 1.變頻

2、電路的功能是將已調(diào)波的載波頻率變換成固定的中頻 載波頻率，而保持其調(diào)制規(guī)律不變。 2.變頻電路是線性頻譜搬移電路，調(diào)幅波、調(diào)頻波或調(diào)相波 通過變頻電路后仍然是調(diào)幅波、調(diào)頻波或調(diào)相波。 3.功能的時(shí)域和頻域表示法 (1)時(shí)域表示法 高頻電子線路高頻電子線路 退出下頁上頁首頁 哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) (2)頻域表示法 變頻器有上變頻和下變頻之分。 當(dāng)輸出信號(hào)載波頻率為I=L+s時(shí)，稱其為上變頻, 對(duì)應(yīng)的 中頻稱為高中頻。 當(dāng)輸出信號(hào)載波頻率為I=L-s或I=s-L時(shí)，稱其為下變 頻, 對(duì)應(yīng)的中頻稱為低中頻。 高頻電子線路高頻電子線路 退出下頁上頁首頁 哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) 8.1.2

3、 變頻器的組成、分類與用途 1.變頻器的組成 變頻器由輸入回路、非線性器件、帶通濾波器和本機(jī)振蕩器 組成。 圖8.1.2變頻器的組成 通常將輸入回路、非線性器件(晶體三極管、二極管、場效 應(yīng)管、差分對(duì)管和模擬乘法器等)與帶通濾波器三部分稱為混頻 器。 變頻器可認(rèn)為是混頻器和本機(jī)振蕩器兩部分組成。 高頻電子線路高頻電子線路 退出下頁上頁首頁 哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) 2.分類 二極管混頻器 混頻器按使用 三極管混頻器 非線性器件分 場效應(yīng)管混頻器 集成模擬乘法器混頻器 3.用途 在超外差式接收機(jī)中，將高頻載頻信號(hào)變成固定中頻載頻信 號(hào)，然后通過中頻放大器進(jìn)行放大，使整個(gè)接收機(jī)靈敏度和選擇 性

4、大大提高。 在頻率合成器中常用變頻器完成頻率加減運(yùn)算，從而得到各 種不同的頻率，這些頻率的穩(wěn)定度可以與主振器的高穩(wěn)定度相同。 高頻電子線路高頻電子線路 退出下頁上頁首頁 哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) 應(yīng)用與展望 高性能通信接收機(jī)中應(yīng)用最廣泛的是二極管環(huán)形混 頻器和雙差分對(duì)集成模擬乘法器混頻器。 目前由于集成技術(shù)提高，雙差分對(duì)模擬乘法器的性 能不斷改進(jìn)與提高，在幾百兆赫的工作頻段內(nèi)，二極管 環(huán)形混頻器已逐漸被雙差分對(duì)集成模擬乘法器混頻器取 代，特別是在單片集成接收機(jī)中已廣泛應(yīng)用這種混頻器。 而在微波頻段仍廣泛使用二極管環(huán)形混頻器。 三極管或場效應(yīng)管混頻器由于電路簡單、造價(jià)低， 在普通接收機(jī)中也有

5、較多使用。 高頻電子線路高頻電子線路 退出下頁上頁首頁 哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) 8.1.3 變頻器的主要技術(shù)指標(biāo) 1.變頻增益 (1)變頻電壓增益 中頻輸出電壓振幅UIm與高頻輸入信號(hào)電壓振幅Usm之比,即 (2)變頻功率增益 輸出中頻信號(hào)功率PI與高頻輸入信號(hào)功率PS之比,即 一般要求變頻增益大些，這樣有利于提高接收機(jī)的靈敏度。 sm Im uc U U A s I pc P P A 高頻電子線路高頻電子線路 退出下頁上頁首頁 哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) 2.選擇性 變頻器的輸出電流中包含很多頻率分量，但其中只有中頻分 量是有用的,要求輸出端的帶通濾波器有較好的選擇性。通常用 矩形系

6、數(shù)來衡量選擇性的質(zhì)量。 3.噪聲系數(shù) 變頻器在接收機(jī)的最前端，其噪聲決定接收機(jī)的噪聲系數(shù)。 為了提高接收機(jī)的靈敏度，必須降低變頻器噪聲，即變頻器噪聲 系數(shù)應(yīng)盡可能小。 4.失真和干擾 變頻器有頻率失真和非線性失真，還會(huì)產(chǎn)生各種非線性干擾。 對(duì)變頻器不僅要求頻率特性好，而且還要求非線性器件盡可能少 產(chǎn)生一些不需要的頻率分量，以減小造成干擾的可能。 高頻電子線路高頻電子線路 退出下頁上頁首頁 哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) 8.2晶體三極管混頻器 8.2.1 晶體三極管混頻器工作原理 1.電路概述 為了減小非線性器件產(chǎn)生的不需要分量，選用本振電壓振幅 ULmUsm,也就是本振電壓為大信號(hào),輸入信號(hào)電

7、壓為小信號(hào)。 問題：一個(gè)大信號(hào)uL和一個(gè)小信號(hào)us同時(shí)作用于非線性器件 時(shí),應(yīng)該怎樣分析? 在發(fā)射結(jié)作用在發(fā)射結(jié)作用 有三個(gè)電壓有三個(gè)電壓 本振電壓為大信號(hào)本振電壓為大信號(hào) smLm UU 調(diào)諧于調(diào)諧于 中頻頻率中頻頻率 高頻電子線路高頻電子線路 退出下頁上頁首頁 哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) 在一個(gè)大信號(hào)uL和一個(gè)小信號(hào)us同時(shí)作用于非線性器件時(shí)， 晶體管可近似看成小信號(hào)的工作點(diǎn)隨大信號(hào)變化而變化的時(shí)變參 數(shù)的線性元件，如圖8.2.2所示。 在偏壓VBB和本振電壓uL的共同 作用下，它的工作點(diǎn)在B點(diǎn)、A點(diǎn)和 C點(diǎn)之間變化，工作點(diǎn)隨本振電壓的 變化是非線性的。 因?yàn)閡s是小信號(hào), 在每一個(gè)工作

8、 點(diǎn), 對(duì)us而言，晶體管可以被近似看 成工作于線性狀態(tài)。但是不同的工作 點(diǎn)其線性參數(shù)是不一樣的。 晶體管的線性參量是隨時(shí)間變化 稱為時(shí)變參量。 高頻電子線路高頻電子線路 退出下頁上頁首頁 哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) 2.晶體三極管混頻器的時(shí)變參量方法分析 晶體管的正向傳輸特性為 因?yàn)閡CE對(duì)ic的影響遠(yuǎn)小于uBE對(duì)ic的影響,忽略u(píng)CE對(duì)ic的影響 將函數(shù)ic=f(uBE)在時(shí)變偏壓VBB+uL(t)上對(duì)us(t)展成泰勒級(jí)數(shù)， 則 對(duì)于小信號(hào)的us,可忽略第三項(xiàng)及以后的各項(xiàng)，可取 )()( sLBBBE tutuVu tUtUV ssmLLmBB coscos ),( CEBEc uuf

9、i )( BEc ufi )()( 2 1 )()()( 2 sLBBsLBBLBBc tutuVftutuVftuVfi 高頻電子線路高頻電子線路 退出下頁上頁首頁 哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) 式中， 為uBE= VBB +uL(t)時(shí)的集電極電流； 為uBE= VBB +uL(t)時(shí)晶體三極管的跨導(dǎo)。 在本振電壓uL(t)=ULmcosLt為大信號(hào)的條件下，可得 式中，IC0、Ic1m、Ic2m、g0、 g1、 g2分別為只加本振電壓時(shí)，集電 極電流中的直流、基波和二次諧波分量的幅值以及跨導(dǎo)的平均分 量、基波和二次諧波分量的幅值。 將輸入信號(hào)電壓us(t)=Usmcosst代入上式，可得

10、 )( LBB tuVf guituVf BECLBB /)( tItIItuVf Lc2mLc1mC0LBB 2coscos)( tgtggtgtuVf L2L10LBB 2coscos)()( )()()( sLBBLBBc tutuVftuVfi tUtgtgg tItII ssmL2L10 Lc2mLc1mC0 cos)2coscos( )2coscos( )()()( sLBBLBBc tutuVftuVfi 高頻電子線路高頻電子線路 退出下頁上頁首頁 哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) 若中頻頻率取差頻 ，則混頻后通過帶通濾器輸出的 中頻電流為 其振幅為 上式表明，輸出的中頻電流振幅II

11、m與輸入高頻信號(hào)電壓的振 幅Usm成正比。 t g t g tgU)cos( 2 )cos( 2 cos sL 1 sL 1 s0sm t g t g )2cos( 2 )2cos( 2 sL 2 sL 2 tItIIi Lc2mLc1mC0C 2coscos sLI t g Ui)cos( 2 sL 1 smI 2/ 1smIm gUI 高頻電子線路高頻電子線路 退出下頁上頁首頁 哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) 同理,當(dāng)輸入高頻調(diào)幅信號(hào)時(shí)，其振幅為Usm(1+macost)，則混頻 器所輸出的中頻電流也是調(diào)幅波 3.變頻跨導(dǎo)gc 變頻跨導(dǎo)定義為輸出中頻電流振幅IIm與輸入高頻信號(hào)電壓振 幅之比

12、，可得 變頻跨導(dǎo)gc表示混頻器把輸入信號(hào)電壓轉(zhuǎn)換為中頻電流的能 力，等于時(shí)變跨導(dǎo)g(t)的傅里葉展開式中基波振幅g1的一半。 實(shí)際應(yīng)用時(shí),先計(jì)算g1,可得gc，然后根據(jù)Usm計(jì)算IIm。 ttmU g i Iasm 1 I cos)cos1 ( 2 2 1 sm Im c g U I g 高頻電子線路高頻電子線路 退出下頁上頁首頁 哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) 在數(shù)值上，變頻跨導(dǎo)是時(shí)變跨導(dǎo)g(t)的基波分量的一半，可 以通過求g(t)的基波分量g1來求得變頻跨導(dǎo)。 在實(shí)際工作中經(jīng)常采用經(jīng)驗(yàn)公式近似計(jì)算 式中， 為直流靜態(tài)工作點(diǎn)的發(fā)射極電流，單位為mA。 LL1 )(dcos)( 1 tttgg

13、 LL1c )(dcos)( 2 1 2 1 tttggg 26 1 )5 . 04 . 0( EQ bb T S EQ c I r I g EQ I 高頻電子線路高頻電子線路 退出下頁上頁首頁 哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) 例8.2.1 已知混頻晶體三極管的正向傳輸特性為 而 ,其中 為靜態(tài)偏壓， 為本振電壓， 為輸入電壓， ，中頻頻 率 ，試求變頻跨導(dǎo) 。 解：時(shí)變跨導(dǎo) 變頻跨導(dǎo) 3 BE 2 BEc cubuai )()( sLQBE tutuUu Q UtUu LLmL cos tUu ssms cos smLm UU sLI c g )( c LQ d d )( tuUu u i t

14、g 2 LLmQLLmQ )cos(3)cos(2)(tUUctUUbtg tUcUcUtbUbU LLmQ 2 QLLmQ cos63cos22 tcUcU L 2 Lm 2 Lm 2cos 2 3 2 3 1c 2 1 gg LmQLmc 3UcUbUg 高頻電子線路高頻電子線路 退出下頁上頁首頁 哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) 8.2.2 晶體三極管混頻器等效電路 由于本振電壓為大信號(hào)，對(duì)輸入信號(hào)為小信號(hào)來說，非線性 器件被看成時(shí)變網(wǎng)絡(luò)，這樣就可采用小信號(hào)分析法。 圖8.2.3 混頻器等效電路 從圖中可得混頻器的變頻電壓增益和變頻功率增益為 輸出回路匹配 時(shí)，變頻功率增益最大。 調(diào)諧于調(diào)諧

15、于 中頻頻率中頻頻率 調(diào)諧于輸入調(diào)諧于輸入 信號(hào)頻率信號(hào)頻率 Loc c sm Im uc gg g U U A ic L 2 Loc c s I pc g g gg g P P A ocic 2 c pcmax 4gg g A Loc gg 高頻電子線路高頻電子線路 退出下頁上頁首頁 哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) 8.2.3 具體電路和工作狀態(tài)的選擇 1.四種電路組態(tài) 電路(a)對(duì)信號(hào)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(diǎn)，對(duì)本振電壓而言是基極注入(共射組態(tài))， 它對(duì)本地振蕩器呈現(xiàn)較大阻抗，使本振的負(fù)載較輕，容易起振。 因?yàn)殡娐分械男盘?hào)電壓和本振電壓均由基極注入，所以信號(hào)回

16、 路和本振蕩回路相互影響較大，可能產(chǎn)生頻率牽引現(xiàn)象。 高頻電子線路高頻電子線路 退出下頁上頁首頁 哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) 電路(b)對(duì)信號(hào)電壓而言和電路(a)一樣是共射組態(tài)，只是將本 振電壓由發(fā)射極注入，對(duì)本振電壓而言，晶體管是共基組態(tài)，它 的輸入阻抗小，使本振的負(fù)載較重，不易起振。但是它的信號(hào)電 壓和本振電壓加在兩個(gè)不同電極上，相互影響較小，實(shí)際電路應(yīng) 用較多。 高頻電子線路高頻電子線路 退出下頁上頁首頁 哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) 電路(c)(d)對(duì)信號(hào)電壓而言均是共基組態(tài)，因此它們的輸入阻 抗小，變頻電壓增益小，在頻率較低時(shí)，一般不用這兩種組態(tài)。 但當(dāng)頻率較高時(shí)，因?yàn)閒f，這時(shí)它

17、們的變頻電壓增益可能比 共射組態(tài)大，可采用這兩種組態(tài)。也就是說，它們的上限工作頻 率高。 高頻電子線路高頻電子線路 退出下頁上頁首頁 哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) 2.具體電路 圖8.2.5收音機(jī)變頻電路 圖8.2.5是晶體管收音機(jī)中常用的變頻電路。晶體管除了完 成混頻任務(wù)外，還兼作本機(jī)振蕩器的振蕩管，此振蕩器接成互感 耦合的自激振蕩器，對(duì)本振電壓而言，是由電容耦合到晶體管的 發(fā)射極。 高頻電子線路高頻電子線路 退出下頁上頁首頁 哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) 圖8.2.6電視機(jī)混頻器 在電視機(jī)中，由于工作頻率較高，經(jīng)常采用圖8.2.6所示的 共基電路。為了減小輸入信號(hào)電壓與本振電壓的相互影響，

18、本振 電壓由電容值小的電容耦合到混頻管的發(fā)射極。 高頻電子線路高頻電子線路 退出下頁上頁首頁 哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) 3.晶體三極管混頻器工作狀態(tài)的選取原則 選取原則是變頻功率增益大和噪聲系數(shù)小。 圖8.2.7APC和NF與ULm、IEQ的關(guān)系 變頻功率增益APC和噪聲系數(shù)NF與IEQ和ULm的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)結(jié)果 如圖8.2.7所示。 從圖(a)可知，本振電壓幅度在100mV左右時(shí),APC可獲得最 大值而噪聲系數(shù)NF又達(dá)最小值。 從圖(b)可知，當(dāng)IEQ在0.30.7mA范圍內(nèi)，變頻功率增益大 且噪聲系數(shù)小。 高頻電子線路高頻電子線路 退出下頁上頁首頁 哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) 8.3場

19、效應(yīng)管混頻器 8.3.1 結(jié)型場效應(yīng)管混頻器 結(jié)型場效應(yīng)管工作在飽和區(qū)時(shí)，其漏 極電流iD與柵源間電壓uGS的關(guān)系可近似為 平方律特性，即 式中，IDSS為uGS=0時(shí)的iD，UP為夾斷電壓。 圖8.3.1結(jié)型場效應(yīng)管混頻器 設(shè)輸入信號(hào) 本振信號(hào) 其中UGSQ為場效應(yīng)管靜態(tài)工作點(diǎn)的UGS值。 2 p GS DSSD 1 U u Ii tUu ssms cos tUu LLmL cos LsGSQGS uuUU 高頻電子線路高頻電子線路 退出下頁上頁首頁 哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) 代入us和uL，經(jīng)數(shù)學(xué)運(yùn)算可知iD中含有直流、s 、 2s 、L 、 2L 、等頻率分量，其中L s為高中頻和低

20、中頻分量。若選 用低中頻的帶通濾波器，則可獲得的低中頻電流分量是2usuL的一 部分。即 式中，gc為變頻跨導(dǎo)，其值為IDSSULm/ 。 2 P LsGSQ DSSD 1 U uuU Ii )2222 22( LsLGSQsGSQLp spGSQp 2 L 2 s 2 GSQ 2 p 2 p DSS uuuUuUuU uUUUuuUU U I tUU U I i)cos( sLLmsm 2 p DSS I tUgtUU U I IsmcIsmLm 2 p DSS coscos 2 P U 高頻電子線路高頻電子線路 退出下頁上頁首頁 哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) 若中頻選頻帶通濾波器調(diào)諧于I，

21、且諧振電阻為RL，則混頻 器輸出電壓為 對(duì)于輸入信號(hào)為us=Usm(1+macost)cosst的調(diào)幅波來說，只 要帶通濾波器的通帶寬度不小于2，再則I，故混頻器輸 出電壓為 tURgu IsmLcI cos ttmURgu IasmLcI cos)cos1 ( 高頻電子線路高頻電子線路 退出下頁上頁首頁 哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) 8.3.2 雙柵絕緣柵場效應(yīng)管混頻器 雙柵絕緣柵場效應(yīng)管具有 柵漏極間電容很小，正向傳輸 導(dǎo)納較大，且iD受到雙重控制 的特點(diǎn)，很適合于作為超高頻 段混頻器。 雙柵絕緣柵場效應(yīng)管由于 受兩個(gè)柵極的雙重控制且兩個(gè) 柵極彼此獨(dú)立，用于混頻時(shí)， 高頻輸入信號(hào)由G1輸入

22、，本振信號(hào)由G2輸入，互不影響。 直流偏置應(yīng)使管子工作于放大區(qū)。 高頻電子線路高頻電子線路 退出下頁上頁首頁 哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) 在放大區(qū)，漏極電流可表示為 式中 , 。 其中a0、a1、 a2、b0、 b1、 b2是由直流偏置及管子本身所決定的 常數(shù)。則 設(shè)輸入信號(hào) 本振信號(hào) 其中 根據(jù)不同中頻的需求,可選不同的帶通濾波器,若取上變頻的高中 頻, 。若取下變頻的低中頻, 。 Lm2sm1D ugugi L2s10m1 uauaag L2s10m2 ububbg 2 L2 2 s1Ls12L0s0D )(ubuauubaubuai tUu ssms cos tUu LLmL cos

23、tUUbauuba)cos()( 2 1 )( sLLmsm12Ls12 tUUba)cos()( 2 1 sLLmsm12 sLI sLI 高頻電子線路高頻電子線路 退出下頁上頁首頁 哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) 8.4二極管混頻器 8.4.1 二極管平衡混頻器 圖8.4.1為平衡混頻器的原理電路。為了減少混頻產(chǎn)生的組 合頻率分量，選取本振電壓uL足夠大，使晶體二極管工作在受uL 控制的開關(guān)狀態(tài)。流過上、下兩個(gè)晶體二極管的電流分別為 2 )( Is LLd1 uu utKgi 2 )( Is LLd2 uu utKgi 高頻電子線路高頻電子線路 退出下頁上頁首頁 哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué)

24、 在無濾波的條件下，通過輸出回路的電流為 設(shè) , , ,則 )( IsLd21 uutKgiii tUu ssms costUu LLmL costUu IImI cos )( IsLd21 uutKgiii tUtUttg IImssmLLd coscos3cos 3 2 cos 2 2 1 tUgtUgtUg)cos( 1 cos 2 1 cos 2 1 sLsmdIImdssmd tUgtUgtUg)cos( 1 )cos( 1 )cos( 1 ILImdILImdsLsmd tUgtUg tUgtUg )3cos( 3 1 )3cos( 3 1 )3cos( 3 1 )3cos( 3

25、1 ILImdILImd sLsmdsLsmd 高頻電子線路高頻電子線路 退出下頁上頁首頁 哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) 在有帶通濾波時(shí),對(duì)于輸出回路由于調(diào)諧于中頻頻率I =L s，則經(jīng)濾波后，選出中頻電流iI為 輸出中頻電流是由高頻輸入信號(hào)電壓與本振電壓的正向混頻 產(chǎn)生的中頻電流和中頻輸出電壓反作用產(chǎn)生的中頻電流之差。 對(duì)于輸入回路來說，無濾波條件下通過輸入回路的電流仍 是i1-i2,在有調(diào)諧于信號(hào)頻率s的帶通濾波時(shí),則輸入回路通過選 頻作用產(chǎn)生的輸入電流is為 tUgtUgi)cos( 1 cos 2 1 ILImdssmds tUgtUg sImdssmd cos 1 cos 2 1 t

26、UgtUg tUgtUgi IImdIsmd IImdsLsmdI cos 2 1 cos 1 cos 2 1 )cos( 1 高頻電子線路高頻電子線路 退出下頁上頁首頁 哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) 輸入電流是由高頻輸入信號(hào)電壓在輸入回路產(chǎn)生的輸入電流 和輸出中頻電壓與本振電壓經(jīng)反向混頻產(chǎn)生的輸入電流之差。 注意：二極管混頻器是一個(gè)能實(shí)現(xiàn)雙向混頻的電路。 輸入信號(hào)頻率s與本振信號(hào)頻率L經(jīng)過正向混頻在輸出端得 到中頻頻率I ，而輸出中頻電壓頻率I與本振信號(hào)頻率L經(jīng)過 反向混頻，在輸入端能產(chǎn)生輸入信號(hào)頻率s。 二極管平衡混頻器的中頻輸出電壓是中頻電流與輸出回路諧 振電阻的乘積。 二極管開關(guān)平衡混

27、頻器的等效電路 由 和 ,可得二極管開關(guān)平衡混頻器 的等效電路。它是對(duì)稱型雙口網(wǎng)絡(luò) 。 tRUgtRUgRiu ILImdILsmdLII cos 2 1 cos 1 ),( Iss uufi ),( IsI uufi 高頻電子線路高頻電子線路 退出下頁上頁首頁 哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) 圖8.4.2二極管開關(guān)混頻器等效電路 等效電路中的g1和g2與二極管特性有關(guān),其中 根據(jù)雙口網(wǎng)絡(luò)的理論，該網(wǎng)絡(luò)的特性電導(dǎo)g0的定義是在輸出 端接入gL=g0時(shí)，從輸入端向里看輸入電導(dǎo)為g0，同樣，當(dāng)在輸入 端接入gs=g0時(shí)，從輸出端向里看的輸出電導(dǎo)為g0。因而特性電導(dǎo) 通?；祛l器應(yīng)工作于全匹配狀態(tài)，即g

28、L=g0、gs=g0，此時(shí)能 獲得最大的功率傳輸。 d 2 g g d1 1 2 1 gg 21 2 10 2gggg 高頻電子線路高頻電子線路 退出下頁上頁首頁 哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) 其變頻功率增益為 式中，Auc為變頻電壓增益，由等效電路可得 所以 2 uc s 2 s L 2 I s I pc A gU gU P P A 021 2 uc ggg g A 2 021 2 pc ggg g A 高頻電子線路高頻電子線路 退出下頁上頁首頁 哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) 8.4.2 二極管雙平衡混頻器與環(huán)形混頻器 1.二極管雙平衡混頻器 為了進(jìn)一步抑制混頻器中一些非線性產(chǎn)物，廣泛采用雙

29、平衡 混頻器。本振電壓從輸入變壓器Tr1的二次側(cè)和輸出變壓器Tr2的 一次側(cè)的中心抽頭之間加入。四個(gè)二極管均按開關(guān)狀態(tài)工作。各 電流、電壓的極性如圖中所示。 高頻電子線路高頻電子線路 退出下頁上頁首頁 哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) 在本振電壓的正半周，二極管D1、D2導(dǎo)通，D3、D4截止。此 時(shí)混頻器為平衡混頻器。則 在本振電壓的負(fù)半周，二極管D3、D4導(dǎo)通，D1、D2截止。此 時(shí)，混頻器為另一平衡混頻器。則 (1) 在無濾波條件下，通過輸出中頻回路的電流為 因?yàn)?)( IsLd21 uutKgiii )( IsLd43 uutKgiii ILLdsLLdo )()()()(utKtKgutK

30、tKgiii tttKtK LLLL 3cos 3 4 cos 4 )()( 1)()( LL tKtK 高頻電子線路高頻電子線路 退出下頁上頁首頁 哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) 可得 與平衡混頻電路比較，雙平衡混頻電路的輸出電流中，進(jìn)一 步抵消了s及LI、3LI等分量。 經(jīng)過輸出回路的濾波作用，選出中頻電流 雙平衡混頻電路濾波后輸出中頻電流為平衡混頻器的2倍。 ttUgi)cos( 2 1 )cos( 2 1 4 sLsLsmdo ttUg)3cos( 2 1 )3cos( 2 1 3 4 sLsLsmd tUg IImd cos tUgtUgi IImdsLsmdI cos)cos( 2

31、tUgtUg IImdIsmd coscos 2 高頻電子線路高頻電子線路 退出下頁上頁首頁 哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) (2) 無濾波條件下，通過輸入信號(hào)回路的電流為 經(jīng)過輸入回路的濾波作用，選出s分量電流 雙平衡混頻電路濾波后輸入信號(hào)電流為平衡混頻器的2倍。 ILLdsLLd i )()()()(utKtKgutKtKg iii tUg ssmd cos tttUg LLIImd 3cos 3 4 cos 4 cos tUgtUgi)cos( 2 cos ILImdssmds tUgtUg sImdssmd cos 2 cos 高頻電子線路高頻電子線路 退出下頁上頁首頁 哈爾濱工程大學(xué)哈

32、爾濱工程大學(xué) 例8.4.1 將雙平衡混頻器的輸入的本振電壓和輸岀的中頻電 壓的位置互換，如圖8.4.4所示。試分析該電路能否實(shí)現(xiàn)混頻？ 圖8.4.4 環(huán)形混頻電路 解：設(shè)本振電壓 ，其振幅足夠大，使二極管工 作于開關(guān)狀態(tài)。輸入信號(hào)電壓 ，為小信號(hào)。 由電路圖可知，4個(gè)二極管以兩個(gè)正向串聯(lián)(D3、D2)和兩個(gè) 反向串聯(lián)(D1、D4) ，并接到輸入本振信號(hào)電壓的高頻變壓器的 二次側(cè)。在本振電壓控制下，處于開關(guān)工作狀態(tài)。 tUu LLmL cos tUu ssms cos 本振頻率本振頻率 輸入回路輸入回路 中頻輸出中頻輸出 回路回路 高頻電子線路高頻電子線路 退出下頁上頁首頁 哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱

33、工程大學(xué) 在本振電壓的正半周，二極管D3 、D2導(dǎo)通,D1、D4截止，則 D3 、D2的開關(guān)函數(shù)為 。 在無濾波條件下，流過中頻輸岀電路的電流為 。其中 在本振電壓的負(fù)半周，二極管D1、D4導(dǎo)通,D3、D2截止，則 D1、D4的開關(guān)函數(shù)為 。 在無濾波條件下，流過中頻輸岀電路的電流為 。其中 )( Lt K 231o iii IsLd231o I sL Ld2 I sL Ld3 2)( 22 )( 22 )( uutKgiii u uu tKgi u uu tKgi )( L tK 412o iii 高頻電子線路高頻電子線路 退出下頁上頁首頁 哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) 在無濾波條件下，通過

34、輸出中頻回路的電流為 因?yàn)?)2)( 22 )( 22 )( IsLd412o I sL Ld4 I sL Ld1 uutKgiii u uu tKgi u uu tKgi )()(2)()( LLIdLLsd2o1oo tKtKugtKtKugiii tttKtK LLLL 3cos 3 4 cos 4 )()( 1)()( LL tKtK 高頻電子線路高頻電子線路 退出下頁上頁首頁 哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) 可得 中頻輸岀端的電流中不含有本振信號(hào)頻率L和輸入信號(hào) 頻率s。表明輸岀端對(duì)L和s的隔離性好。 経過中頻輸岀回路的濾波作用，選岀中頻電流 電路可以實(shí)現(xiàn)混頻。 將例題電路改畫成圖8.

35、4.7所示電路，圖中4個(gè)二極管組成一 個(gè)各個(gè)二極管串聯(lián)極性一致的環(huán)路，又稱為二極管環(huán)形混頻器。 tUg ttUg ttUgi IImd sLsLsmd sLsLsmdo cos2 )3cos( 2 1 )3cos( 2 1 3 4 )cos( 2 1 )cos( 2 14 tUgtUgi IImdIsmdI cos2cos)/2( 高頻電子線路高頻電子線路 退出下頁上頁首頁 哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) 2.二極管環(huán)形混頻器 如果各二極管的特性一致，變壓器中心抽頭上、下完全對(duì)稱， 則環(huán)形混頻器的本振端口、輸入信號(hào)端口和輸岀中頻信號(hào)端口之 間有良好的隔離。 高頻電子線路高頻電子線路 退出下頁上頁

36、首頁 哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) 二極管環(huán)形混頻器的特點(diǎn) 由例題的分析可知，中頻輸岀端的電流中不含有本振信號(hào) 頻率和輸入信號(hào)頻率s。 本振端的電壓通過D3、D2和D1、D4流過輸入信號(hào)端変壓器 二次側(cè)的電流是相互抵消的，不含有本振信號(hào)頻率L分量。 本振電壓通過D3和D2的分壓在B點(diǎn)產(chǎn)生的電壓與通過D1和 D4的分壓在A點(diǎn)產(chǎn)生的電壓相等，也可以說明本振電壓不會(huì)在輸 入信號(hào)端的高頻變壓器二次側(cè)產(chǎn)生本振頻率L的電流。也表明本 振端口對(duì)輸入信號(hào)端口是隔離的。 同理，輸入信號(hào)電壓通過D1和D2的分壓在C點(diǎn)產(chǎn)生的電壓 與通過D3和D4的分壓在D點(diǎn)產(chǎn)生電壓相等，因而輸入信號(hào)電壓不 會(huì)在本振信號(hào)端口的高頻變

37、壓器的二次側(cè)產(chǎn)生輸入信號(hào)頻率s的 電流。表明輸入信號(hào)端口對(duì)本振端口是隔離的。 高頻電子線路高頻電子線路 退出下頁上頁首頁 哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) 二極管環(huán)形混頻器的分析 電路中本振電壓為大信號(hào), 使二極管處于開關(guān)工作狀態(tài), 輸 入信號(hào)電壓為小信號(hào)。 本振電壓的正半周D3、D2導(dǎo)通, 開關(guān)函數(shù)為 ,而D4 、 D1截止,在無濾波條件下,流過中頻輸出電路的電流為io1=i3-i2 。 )( Lt K I sL Ld3 22 )(u uu tKgi I sL Ld2 22 )(u uu tKgi )2)( IsLd23o1 uutKgiii 高頻電子線路高頻電子線路 退出下頁上頁首頁 哈爾濱工

38、程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) 在本振電壓的負(fù)半周D1、D4導(dǎo)通，開關(guān)函數(shù)為 ,而 D3、D2截止,在無濾波條件下,流過中頻輸岀電路的電流為 io2=i1-i4 在無濾波條件下，通過輸出中頻回路的電流為 ) ( L tK )2)( 22 )( 22 )( ISLd412o I SL Ld4 I SL Ld1 uutKgiii u uu tKgi u uu tKgi )()(2)()( LLIdLLSd2o1oo tKtKugtKtKugiii 高頻電子線路高頻電子線路 退出下頁上頁首頁 哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) 可得 中頻輸岀回路中無 和 ,說明中頻輸岀端與信號(hào)端、本 振端隔離良好。 経過中頻輸岀回

39、路的濾波作用，選岀中頻電流 1)()( LL tKtK tUg ttUg ttUgi IImd SLSLsmd SLSLsmdo cos2 )3cos( 2 1 )3cos( 2 1 3 4 )cos( 2 1 )cos( 2 14 s L tUgtUgi IImdIsmdI cos2cos)/2( tttKtK LLLL 3cos 3 4 cos 4 )()( 高頻電子線路高頻電子線路 退出下頁上頁首頁 哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) 無濾波條件下, 流過輸入信號(hào)端的高頻變壓器Tr1的二次側(cè)的 電流為i =io1 +io2,即 輸入信號(hào)電流中無 和 ,說明輸入端與本振端、中頻端 隔離良好。 )

40、2)()2)( IsLdIsLd uutKguutKgi ILLdsLLd )()(2)()(utKtKgutKtKg tUttgtUg IImLLdssmd cos3cos 3 4 cos 4 2cos L I 高頻電子線路高頻電子線路 退出下頁上頁首頁 哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) 無濾波條件下, 流過輸入本振信號(hào)端的高頻變壓器Tr2的二次 側(cè)的電流為 ,即)()( 4123 iiiii I sL Ld3 22 )(u uu tKgi I sL Ld2 22 )(u uu tKgi I SL Ld1 22 )(u uu tKgi I SL Ld4 22 )(u uu tKgi 高頻電子線路

41、高頻電子線路 退出下頁上頁首頁 哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) 輸入本振電流中無 和 ,說明本振端與輸入端、中頻端 隔離良好。 I sL LdI sL Ld23 22 )( 22 )(u uu tKgu uu tKgii LLd )(utKg I sL LdI sL Ld41 22 )( 22 )(u uu tKgu uu tKgii LLd )(utKg )()( 4123 iiiii tUgutKtKg L cos)()( LmdLLLd s I 高頻電子線路高頻電子線路 退出下頁上頁首頁 哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) 圖8.4.8 環(huán)形混頻器模塊的外形與電路圖 國內(nèi)研制的環(huán)形混頻器模塊,

42、工作頻率從短波到微波波段已 成系列產(chǎn)品。環(huán)型混頻器模塊是由精密配對(duì)的肖特基二極管和傳 輸線變壓器組裝, 內(nèi)部元件用硅膠粘接, 外部用小型金屬殼屏蔽。 由于產(chǎn)品經(jīng)過嚴(yán)格的篩選, 其性能良好, 能承受強(qiáng)烈的振動(dòng)、沖 擊。環(huán)形混頻器模塊有三個(gè)端口，即本振（LO）、射頻（RF） 和中頻（IF）三個(gè)端口。本振和射頻均為單端（不平衡）輸入， 而中頻輸岀是單端（不平衡）輸出。本振和射頻信號(hào)通過傳輸線 變壓器Tr1和Tr2將不平衡輸入信號(hào)變換成平衡輸入信號(hào)加給環(huán)形 二極管的對(duì)應(yīng)端實(shí)現(xiàn)混頻, 中頻信號(hào)從IF端輸岀。 高頻電子線路高頻電子線路 退出下頁上頁首頁 哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) 8.5模擬乘法器混頻器

43、 8.5.1 MC1596模擬乘法器混頻器 圖8.5.1MC1596構(gòu)成混頻器 中頻帶通中頻帶通 濾波器濾波器 高頻電子線路高頻電子線路 退出下頁上頁首頁 哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) 8.5.2 SA602A集成變頻器 集成模擬乘法器的功能是實(shí)現(xiàn)兩輸入信號(hào)相乘。應(yīng)用其相乘 的功能，在通信電路中可構(gòu)成混頻、調(diào)幅與解調(diào)等功能電路，是 一種應(yīng)用范圍較廣的單片集成電路。 為了兼顧多種用途，其電路的偏置電流是要根據(jù)用途不同而 在片外設(shè)置不同的偏置電路，集成電路內(nèi)部沒有設(shè)定偏置。 對(duì)于功能專一的集成混頻器，通常會(huì)根據(jù)混頻的技術(shù)要求在 集成電路內(nèi)部設(shè)置好偏置，減少片外電路?？紤]到變頻功能，集 成電路中還集

44、成了本機(jī)振蕩器的放大和緩沖電路，使集成混頻器 利用片內(nèi)的振蕩器構(gòu)成本機(jī)振蕩器, 而組成了變頻器。 SA602A就是這種集成混頻器中的一個(gè)型號(hào),圖8.5.2所示是 SA602A的方框原理與引腳圖，圖8.5.3所示是SA602A的內(nèi)部等 效電路圖。 高頻電子線路高頻電子線路 退出下頁上頁首頁 哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) 1腳、2腳是混頻器的差動(dòng)輸入端；3腳是接地端；4 腳、5腳為雙端輸岀端，電路既可以雙端輸出，也可以 采用單端輸岀；6腳和7腳分別是構(gòu)成正弦波振蕩器的內(nèi) 部集成的晶體管的基極和發(fā)射極；8腳為電源輸入端。 高頻電子線路高頻電子線路 退出下頁上頁首頁 哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) SA

45、602A的最高工作頻率可達(dá)500MHz, 內(nèi)部本機(jī)振蕩電路 是一個(gè)截止頻率高的NPN晶體三極管, 其基極和發(fā)射極與集成電 路引腳相連，可通過外接電路構(gòu)成振蕩器，其振蕩頻率可達(dá) 200MHz。也可以通過基極直接輸入外部本振信號(hào)源，経內(nèi)部緩 沖級(jí)送給混頻器，其頻率不受內(nèi)部晶體管的限制。 SA602A屬于低電壓、低電流設(shè)計(jì)，其正常供電范圍是4.5 8.0V之間, 耗電電流通常低于3mA。其混頻靈敏度高, 可低達(dá)V 級(jí), 更重要的是抑制本振頻率反輻射能力強(qiáng), 且噪聲系數(shù)低(在 工作頻率45MHz時(shí)4.5dB)。 SA602A的射頻輸入電阻為1.5k, 輸出電阻為1.5k, 輸出 電容約為3pF, 應(yīng)用

46、時(shí)需注意阻抗匹配。 SA602A適用于HF/VHF頻率變換、移動(dòng)通信和VHF無線發(fā)射、 接收機(jī)等設(shè)備中。 高頻電子線路高頻電子線路 退出下頁上頁首頁 哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) 6腳和7腳的外接電路與內(nèi)部放大器構(gòu)成并聯(lián)型晶體電容三 點(diǎn)式振蕩電路。晶體的基頻為14.515MHz, 選用三次泛音振蕩, 要求7腳對(duì)地的支路的等效電抗在振蕩頻率34.545MHz為容抗, 而在基頻與二次泛音頻率為感抗來保證。 高頻電子線路高頻電子線路 退出下頁上頁首頁 哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) 通常采用電容和電感并聯(lián)電路實(shí)現(xiàn)，例如圖中的22pF電容 和1.3H電感并聯(lián)。接入1nF電容與1.3H電感串聯(lián)是隔直，保證

47、7 腳不因1.3H電感的接入直流電位接地。在電容取值上，容抗值 比感抗值小很多，可近似用感抗值代替。1.3H電感與22pF電容 并聯(lián)的諧振頻率為29.76MHz, 即并聯(lián)等效電抗在三次泛音頻率 為容抗, 在基頻、二次泛音頻為感抗, 確保振蕩頻率為 34.545MHz。 1腳和2腳的外接電路是一個(gè)并聯(lián)LC選頻回路, 諧振于輸入 信號(hào)頻率35.000MHz。100nF電容為旁路電容, 保證2腳交流接地, 輸入信號(hào)為單端輸入,47pF和220pF的分壓接入是實(shí)現(xiàn)信源50和 輸入阻抗1.5k的阻抗匹配。 4腳接中心頻率為455kHz輸入阻抗為1.5k的陶瓷濾波器， 為單端輸出方式，滿足阻抗匹配。8腳為

48、電源輸入端，采用了型 去耦濾波電路。 高頻電子線路高頻電子線路 退出下頁上頁首頁 哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) 8.6混頻器的干擾與失真 混頻器的各種非線性干擾是很嚴(yán)重的問題，在討論各種混頻 器時(shí)，常把非線性產(chǎn)物的多少作為衡量混頻器質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)之一。 非線性干擾中很重要的一類就是組合頻率干擾和副波道干擾。 這類干擾是混頻器特有的。 混頻器存在下列干擾： 信號(hào)與本振的組合頻率干擾(也稱干擾哨聲)； 外來干擾與本振的組合頻率干擾(也稱副波道干擾)； 外來干擾互相形成的互調(diào)干擾； 外來干擾與信號(hào)形成的交叉調(diào)制干擾； 阻塞、倒易混頻干擾等等。 高頻電子線路高頻電子線路 退出下頁上頁首頁 哈爾濱工程大學(xué)哈爾

49、濱工程大學(xué) 8.6.1 信號(hào)頻率與本振頻率的組合頻率干擾(干擾哨聲) 1.什么是干擾哨聲? 當(dāng)信號(hào)與本振信號(hào)同時(shí)輸入給混頻器時(shí)，由于混頻器的非線 性特性，在其輸出電流中，除了有需要的正常中頻(fLfs)外，還 有一些諧波頻率和組合頻率。例如，2 fL, 2fs, 3fL, 3fs , 2fs- fL ， 3fs- fL ，2 fL- fs ，3fL- fs等。 如果在這些組合頻率中有接近中頻fI= fLfs的組合頻率，它就 會(huì)通過中頻放大器與正常的中頻fI一道進(jìn)行放大，并加到檢波器 上。通過檢波器的非線性作用，這個(gè)近于中頻的組合頻率與中頻 fI產(chǎn)生差拍檢波，輸出差頻信號(hào)，這個(gè)差頻信號(hào)是音頻，通

50、過終 端揚(yáng)聲器以哨叫聲的形式出現(xiàn)并形成干擾。 高頻電子線路高頻電子線路 退出下頁上頁首頁 哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) 2.干擾哨聲產(chǎn)生的分析 一般情況下，信號(hào)與本振的組合頻率為 式中p、q為正整數(shù)或零，它們分別代表本振頻率和信號(hào)頻率的諧 波次數(shù)。 當(dāng)滿足 也就是 (其中F為音頻) 組合頻率f就以干擾信號(hào)的形式和正?；祛l的中頻信號(hào)同時(shí) 進(jìn)入中頻放大器放大，然后同時(shí)送給檢波器產(chǎn)生差拍檢波，輸出 F的音頻信號(hào)在揚(yáng)聲器中產(chǎn)生哨叫聲。 當(dāng)混頻器的輸出中頻fI =fL fs時(shí)，只有下列兩式滿足 sL qfpff IsL fqfpff Ffqfpff IsL Ffqfpf IsL Ffpfqf ILs 高

51、頻電子線路高頻電子線路 退出下頁上頁首頁 哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) 將兩個(gè)表示式合并，使得到可能產(chǎn)生干擾哨聲的輸入信號(hào)頻 率表示式為 一般情況下，fIF，因此，上式可簡化為 若p和q取不同的正整數(shù)，則可能產(chǎn)生干擾哨聲的輸入有用 信號(hào)頻率就會(huì)有許多個(gè)，并且其值均接近于fI的整數(shù)倍或分?jǐn)?shù)倍。 但是實(shí)際上，任何一部接收機(jī)的接收頻段都是有限的，只 有頻段內(nèi)的頻率才可能產(chǎn)生干擾哨聲。再則，因?yàn)榛祛l管集電極 電流中的組合頻率分量的振幅總是隨著(p+q)的增加而迅速減小。 所以，其中只有對(duì)應(yīng)于較小p和q值的輸入信號(hào)才會(huì)產(chǎn)生明顯的干 擾。 pq F f pq p f Is 1 Is 1 f pq p f

52、高頻電子線路高頻電子線路 退出下頁上頁首頁 哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) 3.舉例 調(diào)幅廣播接收機(jī)的中頻頻率為465kHz，當(dāng)接收某電臺(tái)發(fā)射 頻率 f s=931kHz時(shí),能否產(chǎn)生干擾哨聲?產(chǎn)生原因?。 正常的變頻過程是fL = fI=465kHz ，這是主通道。 對(duì)于fs=931kHz時(shí)，其對(duì)應(yīng)本振頻率為1396kHz，在混頻管的 非線性特性有3次方項(xiàng)時(shí)，組合頻率2fs- fL=466kHzfI ，可以通過 中頻選通回路與正常的fI=465kHz一道放大。再經(jīng)檢波器檢波后， 會(huì)產(chǎn)生1kHz差拍檢波信號(hào)送給終端揚(yáng)聲器產(chǎn)生干擾哨聲。此時(shí)的 干擾對(duì)應(yīng)的p=1,q=2。 *中波的廣播段范圍為(531

53、1602)kHz,變頻比fs /fI =1.143.45。 可得 設(shè)非線性特性為6次方項(xiàng)及其以下項(xiàng),即 ,可計(jì)算出 干擾哨聲的頻率點(diǎn)： 45. 314. 1 1 I s pq p f f 6pq 高頻電子線路高頻電子線路 退出下頁上頁首頁 哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) (1)當(dāng)p=1,q=2時(shí), 由于 ，則在(9303.5) kHz范圍內(nèi)(不含930KHz) 均可產(chǎn)生干擾哨聲。 3.5kHz是中頻放大器的通帶寬為7kHz。超過此范圍則在帶 寬外，不能形成干擾。 (2)當(dāng)p=1,q=3時(shí), 均在范圍之外，不 會(huì)產(chǎn)生干擾哨聲。 (3)當(dāng)p=2,q=3時(shí), 在范圍之外，不會(huì)產(chǎn)生干擾哨聲。 2 1 I

54、 s pq p f f kHz9302 Is ff ILs 2fff kHz930 s f 1 1 I s pq p f f 0 1 I s pq p f f 1 1 I s pq p f f 高頻電子線路高頻電子線路 退出下頁上頁首頁 哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) (3)當(dāng)p=2,q=3時(shí), 則在(13953.5)kHz可產(chǎn)生干擾哨聲,不含1395kHz。 (4)當(dāng)p=2,q=4時(shí), 則在(697.53.5)kHz可產(chǎn)生干擾哨聲,不含697.5kHz。 3 1 I s pq p f f kHz13953 Is ff ILs 23fff 5 . 1 1 I s pq p f f kHz5 .6

55、975 . 1 Is ff ILs 24fff 5 . 0 1 I s pq p f f 在范圍之外，不會(huì)產(chǎn)生干擾哨聲。 減少這種干擾的方法較多,采用理想2次方特性的場效應(yīng)管 作混頻器；采用開關(guān)狀態(tài)與平衡混頻方式；晶體三極管混頻器 的本振信號(hào)選為大信號(hào)等都不會(huì)有干擾哨聲的組合頻率分量。 高頻電子線路高頻電子線路 退出下頁上頁首頁 哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) 8.6.2 外來干擾信號(hào)與本振信號(hào)的組合頻率干擾(副波道干擾) 1.什么是副波道干擾? 在混頻器輸入回路選擇性不好的條件下，外來強(qiáng)干擾信號(hào)進(jìn) 入了混頻器。相當(dāng)于進(jìn)入混頻器的除了正常輸入信號(hào)us和本振信 號(hào)uL外，還有一個(gè)干擾信號(hào)un。因?yàn)?/p>

56、混頻器具有非線性作用,un與 uL的組合頻率就可能產(chǎn)生干擾。這類干擾稱副波道干擾。 若fL-fs=fI ，干擾信號(hào)頻率為fn，且滿足 pfL - qfn=fI或qfn-pfL =fI 就能產(chǎn)生副波道干擾。 當(dāng)接收機(jī)接收某一給定頻率的電臺(tái)時(shí)，輸入回路要調(diào)諧于fs 時(shí)，則對(duì)應(yīng)的本振電壓頻率fL=fs+fI 。若某一干擾電臺(tái)(包括無關(guān) 的其他電臺(tái))的頻率為fn也進(jìn)入了混頻器，滿足 就會(huì)產(chǎn)生副波道干擾。q f f q p f I Ln 高頻電子線路高頻電子線路 退出下頁上頁首頁 哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) 2.副波道干擾的分析 (1)當(dāng)p=0, q=1時(shí), fn = fI,即干擾信號(hào)頻率fn等于中頻

57、頻率fI ，這 樣的副波道干擾稱其為中頻干擾。 實(shí)際上，當(dāng)接收機(jī)在接收某一fs電臺(tái)時(shí)，因?yàn)榛祛l器的輸入 回路選擇性不好，有一頻率fn = fI 的強(qiáng)干擾信號(hào)通過輸入回路進(jìn) 入混頻器。因?yàn)橹蓄l回路的諧振頻率為fI ，對(duì)強(qiáng)干擾信號(hào)來說混 頻器相當(dāng)于放大器，將中頻干擾信號(hào)進(jìn)行放大，對(duì)接收機(jī)產(chǎn)生干 擾。它是由非線性特性的1次方項(xiàng)產(chǎn)生。 (2)當(dāng)p=1, q=1時(shí), fn-fL = fI ,即干擾信號(hào)頻率fn等于fs+2 fI,這樣的 副波道干擾稱其為鏡像頻率干擾。 實(shí)際上,這種干擾是因輸入回路選擇性不好，干擾為強(qiáng)信號(hào) 和非線性特性2次方項(xiàng)產(chǎn)生。通常計(jì)算鏡像頻率干擾的頻率用 fn=fs+2 fI來計(jì)算。

58、 以上是副波道干擾中兩個(gè)需要特別注意的特殊干擾。 高頻電子線路高頻電子線路 退出下頁上頁首頁 哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) (3)對(duì)于p+q3的情況，例如2fL fn , 2fn -fL , fL-2fn, fn-2fL, 2fL -2fn, 2fn-2fL ，它們是非線性特性3次方項(xiàng)以及3次方以上項(xiàng)產(chǎn)生的。 在輸入回路選擇性不好，干擾為強(qiáng)信號(hào)時(shí),干擾信號(hào)(fn)也進(jìn)入混 頻器與本振(fL)產(chǎn)生上述組合頻率,如果它們等于fI ，則會(huì)產(chǎn)生干 擾，稱其為副波道干擾。 減小副波道干擾的方法： 提高混頻器和前端高頻放大器的頻率選擇性； 對(duì)中頻干擾來說，還可以在前端輸入回路中接入中頻陷波 器或高通濾波器

59、； 對(duì)鏡象頻率干擾來說，也可以提高中頻頻率,使鏡頻與信號(hào) 頻率相差很大，能起到抑制作用； 對(duì)高次副波道干擾,可減小混頻器特性三次方以上項(xiàng)產(chǎn)生的 組合頻率，例如平衡混頻、環(huán)形混頻等。 高頻電子線路高頻電子線路 退出下頁上頁首頁 哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) 例8.6.1某一廣播電臺(tái)的載波頻率fs=7.000MHz，采用超外 差接收機(jī)接收， ，除接收機(jī)調(diào)到7.000MHz能 正常收到這一廣播電臺(tái)的播音外，在調(diào)到fs =6.070MHz時(shí)也能收 到這個(gè)載頻為7.000MHz電臺(tái)的播音，這是什么干擾?而在調(diào)到fs 為6.7675MHz時(shí)也能收到這個(gè)載頻為7.000MHz電臺(tái)的播音，這是 什么干擾?另外

60、,fn=465kHz的強(qiáng)干擾信號(hào)對(duì)接收頻段內(nèi)都有干擾, 這是什么干擾? 解：(1)當(dāng)接收機(jī)調(diào)到fs=7.000MHz時(shí)，此電臺(tái)就是正常接收的信 號(hào)，不是干擾信號(hào)。 (2)當(dāng)接收機(jī)調(diào)諧到fs=6.070MHz時(shí)，其本振頻率為fL=6.535 MHz，而此電臺(tái)的載波頻率為7.000MHz，它就是干擾信號(hào)。當(dāng) 混頻器的非線性特性具有二次方特性，且輸入回路選擇性不好時(shí)， 7.000MHz的干擾信號(hào)與本振頻率6.535MHz的組合為 fn-fL=7.000-6.535=0.465MHz kHz465 sLI fff 正好是產(chǎn)生的鏡像頻率干擾。 高頻電子線路高頻電子線路 退出下頁上頁首頁 哈爾濱工程大學(xué)哈