第四章非線性電路、時(shí)變參量電路(n1)

1、4 4 非線性電路、時(shí)變參量電路和變頻器非線性電路、時(shí)變參量電路和變頻器高頻電子線路高頻電子線路（第五版）張肅文主編（第五版）張肅文主編 高等教育出版社高等教育出版社End高頻電子線路高頻電子線路（第五版）張肅文主編（第五版）張肅文主編 高等教育出版社高等教育出版社4 4 非線性電路、時(shí)變參量電路和變頻器非線性電路、時(shí)變參量電路和變頻器4.1 4.1 概述概述無(wú)線電元件無(wú)線電元件線性元件線性元件時(shí)變參量元件時(shí)變參量元件非線性元件非線性元件：元件參數(shù)與通過(guò)元件的電流：元件參數(shù)與通過(guò)元件的電流或施于其上的電壓無(wú)關(guān)?；蚴┯谄渖系碾妷簾o(wú)關(guān)。：元件參數(shù)與通過(guò)元件的電流：元件參數(shù)與通過(guò)元件的電流或施于其上

2、的電壓有關(guān)。或施于其上的電壓有關(guān)。：元件參數(shù)按照一定規(guī)律隨：元件參數(shù)按照一定規(guī)律隨時(shí)間變化。時(shí)間變化。線性電路時(shí)線性電路時(shí))(d)(1d)(d)(tttiCttiLtRiv時(shí)變線性電感電路時(shí)時(shí)變線性電感電路時(shí))(d)(1)()(dd)(tttiCtitLtLtRiv非線性電感電路時(shí)非線性電感電路時(shí)d1( ) ( ) ( )( )d( )dRi tLL i i ti ttttCv描述線性電路、時(shí)變參量電路和非線性電路的方程式描述線性電路、時(shí)變參量電路和非線性電路的方程式分別是常系數(shù)線性微分方程、變系數(shù)線性微分方程和非線性分別是常系數(shù)線性微分方程、變系數(shù)線性微分方程和非線性微分方程。微分方程。4.

3、1 4.1 概述概述End在無(wú)線電工程技術(shù)中，較多的場(chǎng)合并不用解非在無(wú)線電工程技術(shù)中，較多的場(chǎng)合并不用解非線性微分方程的方法來(lái)分析非線性電路，而是采用工線性微分方程的方法來(lái)分析非線性電路，而是采用工程上適用的一些近似分析方法。這些方法大致分為圖程上適用的一些近似分析方法。這些方法大致分為圖解法和解析法兩類。所謂圖解法，就是根據(jù)非線性元解法和解析法兩類。所謂圖解法，就是根據(jù)非線性元件的特性曲線和輸入信號(hào)波形，通過(guò)作圖直接求出電件的特性曲線和輸入信號(hào)波形，通過(guò)作圖直接求出電路中的電流和電壓波形。所謂解析法，就是借助于非路中的電流和電壓波形。所謂解析法，就是借助于非線性元件特性曲線的數(shù)學(xué)表示式列出電

4、路方程，從而線性元件特性曲線的數(shù)學(xué)表示式列出電路方程，從而解得電路中的電流和電壓。解得電路中的電流和電壓。4.1 4.1 概述概述4.2 4.2 非線性元件的特性非線性元件的特性4.2.1 4.2.1 非線性元件的工作特性非線性元件的工作特性Q1RQ1rEnd4.2.2 4.2.2 非線性元件的頻率變換作用非線性元件的頻率變換作用EndA. 傳輸特性傳輸特性 )()()(2i2i10otataatvvv設(shè)：設(shè)：tVtVti22m11mcoscos)(v則則 中有：中有：)(otv 直流分量；直流分量； 基波分量和諧波分量：基波分量和諧波分量：21,212 ,2,組合頻率分量：組合頻率分量：21

5、“非線性非線性”具有具有頻率變換頻率變換作用。作用。4.2.2 4.2.2 非線性元件的頻率變換作用非線性元件的頻率變換作用End設(shè)傳輸特性設(shè)傳輸特性 4.2.3 4.2.3 非線性電路不滿足疊加原理非線性電路不滿足疊加原理 通過(guò)元件電流為：通過(guò)元件電流為：2 ikv式中為k常數(shù)如果滿足疊加原理，則：如果滿足疊加原理，則：可見非線性元件不能用疊加原理。可見非線性元件不能用疊加原理。非非線線性性元元件件的的特特性性：伏伏安安特特性性曲曲線線不不是是直直線線會(huì)會(huì)產(chǎn)產(chǎn)生生新新的的頻頻率率分分量量具具有有頻頻率率變變換換的的作作用用 非非線線性性電電路路不不滿滿足足疊疊加加原原理理分分析析方方法法：

6、級(jí)數(shù)展開分析方法級(jí)數(shù)展開分析方法 )1e(IiKT/quScBE- - 折線分析法折線分析法 線性時(shí)變電路分析法線性時(shí)變電路分析法 4.3 4.3 非線性電路分析法非線性電路分析法常用的非線性元件的特性曲線可表示為常用的非線性元件的特性曲線可表示為其中其中式中式中a0 0，a1 1， ，an n為各次方項(xiàng)的系數(shù)，它們由下列通式為各次方項(xiàng)的系數(shù)，它們由下列通式表示表示)(vQVfiv = = v1 1+ +v2 2，VQ是靜態(tài)工作點(diǎn)。是靜態(tài)工作點(diǎn)。i = a0+a1v+a2v2+a3v3+ +anvn+)(!1d)(d!1)(nQQnVnnVfnfnavvv上述特性曲線可用冪級(jí)數(shù)表示為上述特性曲

7、線可用冪級(jí)數(shù)表示為4.3.1 4.3.1 冪級(jí)數(shù)分析法冪級(jí)數(shù)分析法4.3.1 4.3.1 冪級(jí)數(shù)分析法冪級(jí)數(shù)分析法tVtVt221coscos)(m1mv從頻域考察非線性能夠揭示非線性的頻率變換作用，從頻域考察非線性能夠揭示非線性的頻率變換作用，因此，選擇如下信號(hào)作為冪級(jí)數(shù)的輸入電壓。因此，選擇如下信號(hào)作為冪級(jí)數(shù)的輸入電壓。)cos()cos()!( !02m21m10-nmmnnmntVtVmnmnai將和項(xiàng)展開，可得將和項(xiàng)展開，可得i = a0+a1v+a2v2+a3v3+ +anvn+三角降冪公式三角降冪公式直流成分直流成分耦次諧波耦次諧波基波、奇次諧波基波、奇次諧波-為奇數(shù)為偶數(shù)ntk

8、nCntknCCtknnknknnknnnn.)2cos(21.)2cos(21cos1)1(210112021tttt)cos(21)cos(21coscos212121-)cos()cos()!( !022110-nmmnnmntVtVmnmnaimm0qpqp,，, 2, 1, 0, qp4.3.1 4.3.1 冪級(jí)數(shù)分析法冪級(jí)數(shù)分析法p + q n0)(22m221m20VVaa222m222Va212-m22m1343VVa212m22m1343VVa233m234Va22m1m233m23m212343VVaVaVa12-21m2m12VVam2m12VVa122-2m1m2343

9、VVa1222m1m2343VVa122m122Va133m1341Va1m12m233m13m112343VVaVaVan最高次數(shù)為最高次數(shù)為3的多項(xiàng)式的頻譜結(jié)構(gòu)圖的多項(xiàng)式的頻譜結(jié)構(gòu)圖End4.3.1 4.3.1 冪級(jí)數(shù)分析法冪級(jí)數(shù)分析法)1()(TdSd- - UueIti 如果加在二極管上的電壓如果加在二極管上的電壓ud=UQ+Usmcosst，且，且Usm較小，較小，UQ UT。流過(guò)。流過(guò)二極管的電流為二極管的電流為)cos(1SSdssmQTTd)(tUUUUueIeIti 令令， 。則則)cos(1ssmQTtUUUX XeItiSd)( nXXnXXXe!1!31!21132利用

10、利用id(t)可以寫為：可以寫為： 當(dāng)當(dāng)PN結(jié)二極管的電壓、電流值較小時(shí)，流過(guò)二極管的電流結(jié)二極管的電壓、電流值較小時(shí)，流過(guò)二極管的電流id(t)可寫為可寫為:uDiDO nsmQnTS2smQ2TSsmQTSSd)cos(!1)cos(!21)cos()(tUUUIntUUUItUUUIIti 由由二項(xiàng)式定理二項(xiàng)式定理 ：進(jìn)一步展開。其中，進(jìn)一步展開。其中， mmnmnnmnuuCuu21021)(- - )!( !mnmnCmn- - iduS利用三角函數(shù)公式：利用三角函數(shù)公式： - - - - - - - - 為為奇奇數(shù)數(shù)為為偶偶數(shù)數(shù)ntknCntknCCtknnknknnknn.)2c

11、os(21.)2cos(21coss)1(210s1202nns 可以將可以將id(t)表達(dá)為表達(dá)為：tnatinsn0dcos)( 以上分析進(jìn)一步表明：?jiǎn)我活l率的信號(hào)電壓作用于非線性元件以上分析進(jìn)一步表明：?jiǎn)我活l率的信號(hào)電壓作用于非線性元件時(shí)，在電流中不僅含有輸入信號(hào)的頻率分量時(shí)，在電流中不僅含有輸入信號(hào)的頻率分量s，而且還含有各，而且還含有各次諧波頻率分量次諧波頻率分量ns。當(dāng)兩個(gè)信號(hào)電壓當(dāng)兩個(gè)信號(hào)電壓 ud1=Udmlcoslt 和和 ud2=Udm2cos 2t 同時(shí)作用在非線性元件同時(shí)作用在非線性元件時(shí)，根據(jù)以上的分析可得簡(jiǎn)化后的時(shí)，根據(jù)以上的分析可得簡(jiǎn)化后的id(t)表達(dá)式為：表達(dá)

12、式為：利用三角函數(shù)的積化和差公式：利用三角函數(shù)的積化和差公式：可以推出可以推出id(t)中所含有的頻率成份為：中所含有的頻率成份為：ttatimmnnmn21mn,00dcoscos)( - - tttt)cos(21)cos(21coscos212121 - - 1221, qpqp其中，（其中，（p，q=1，2，3.）。）。12輸入電壓信號(hào)的頻譜輸入電壓信號(hào)的頻譜電流電流id(t)的頻譜的頻譜131212222-12+12+212-2122+122-122+2122-21輸入信號(hào)頻譜輸入信號(hào)頻譜1 2 輸出電流信號(hào)頻譜輸出電流信號(hào)頻譜1 12 13 2 12 - -12 122 122 -

13、 -22 123 122 122 - -1222 - -1222 注注 意意 點(diǎn)點(diǎn)：（ 1） 一一 般般 在在 非非 線線 性性 函函 數(shù)數(shù) 的的 冪冪 級(jí)級(jí) 數(shù)數(shù) 分分 析析 法法 中中 ，最最 大大 次次 數(shù)數(shù) n為為 有有 限限 值值 。 （ 一一 般般 二二 次次 或或 三三 次次 ） （2）當(dāng)當(dāng)最最高高次次數(shù)數(shù)為為n時(shí)時(shí)，則則電電流流中中最最高高次次數(shù)數(shù)諧諧波波不不超超過(guò)過(guò)n，且且組組 合合頻頻率率表表示示為為：12 qp 和和12 qp- -時(shí)時(shí)， K則則有有nqp 。 （3）所所有有組組合合頻頻率率都都是是成成對(duì)對(duì)出出現(xiàn)現(xiàn)的的，即即如如果果有有12 ，則則一一定定有有12 - -

14、（4）在在以以上上的的頻頻率率成成份份中中，若若選選出出所所需需要要的的頻頻率率成成份份，而而濾濾除除無(wú)無(wú)用用部部分分，即即可可實(shí)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)頻頻率率搬搬移移的的功功能能。4.3.2 4.3.2 折線分析法折線分析法 信號(hào)較大時(shí)，所有實(shí)際的非線性元件幾乎都會(huì)進(jìn)入飽和信號(hào)較大時(shí)，所有實(shí)際的非線性元件幾乎都會(huì)進(jìn)入飽和或截止?fàn)顟B(tài)。此時(shí)，元件的非線性特性的突出表現(xiàn)是截止、或截止?fàn)顟B(tài)。此時(shí)，元件的非線性特性的突出表現(xiàn)是截止、導(dǎo)通、飽和等幾種不同狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換。導(dǎo)通、飽和等幾種不同狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換。End4.3.2 4.3.2 折線分析法折線分析法,m ax 00, cccctitii4.4 4.4 線性時(shí)變參量

15、電路分析法線性時(shí)變參量電路分析法tUusbe cosbem ic+ube-yiegmubeic+uce- 線性時(shí)變電路：指電路元件的參數(shù)不是恒定不變的，而線性時(shí)變電路：指電路元件的參數(shù)不是恒定不變的，而是按一定規(guī)律隨時(shí)間變化，且這種變化與元件的電流或電壓是按一定規(guī)律隨時(shí)間變化，且這種變化與元件的電流或電壓無(wú)關(guān)。無(wú)關(guān)。 4.4.1 4.4.1 時(shí)變跨導(dǎo)電路分析時(shí)變跨導(dǎo)電路分析 晶晶體體管管在在高高頻頻小小信信號(hào)號(hào)工工作作狀狀態(tài)態(tài)下下， 如如果果 忽忽略略 yoe的的影影響響，則則集集電電極極電電流流 ic為為： tUgugisbemmbemc cos 式式中中：femyg 為為定定常常的的跨跨導(dǎo)

16、導(dǎo)，此此時(shí)時(shí)晶晶體體管管作作為為線線性性元元件件應(yīng)應(yīng)用用，無(wú)無(wú)變變頻頻作作用用。 us+- -+- -uoEBECVTCL如如果果設(shè)設(shè)一一個(gè)個(gè)振振幅幅較較大大的的信信號(hào)號(hào)tUuoomo cos 與與一一個(gè)個(gè)振振幅幅較較小小的的信信號(hào)號(hào)tUussms cos 同同時(shí)時(shí)作作用用于于晶晶體體管管的的輸輸入入端端即即smomUU 可可以以認(rèn)認(rèn)為為晶晶體體管管的的工工作作點(diǎn)點(diǎn)是是由由uo控控制制，即即一一個(gè)個(gè)時(shí)時(shí)變變的的工工作作點(diǎn)點(diǎn) 而而 us以以時(shí)時(shí)變變工工作作點(diǎn)點(diǎn)為為參參量量處處于于線線性性工工作作狀狀態(tài)態(tài)。即即時(shí)時(shí)變變的的工工作作點(diǎn)點(diǎn)電電壓壓為為 tUEtUoomBB cos)( UB(t)晶晶體

17、體管管時(shí)時(shí)變變跨跨導(dǎo)導(dǎo)電電路路： us+- -+- -uoEBECVTCLUB(t)由由晶晶體體管管集集電電極極電電流流ic與與基基電電極極電電壓壓之之間間成成非非線線性性關(guān)關(guān)系系，即即可可表表示示為為： )(BEcufi 其其中中：sBBEutUu )( 將將上上式式在在時(shí)時(shí)變變工工作作點(diǎn)點(diǎn))(tUB上上利利用用泰泰勒勒級(jí)級(jí)數(shù)數(shù)展展開開，可可得得 .)(21)()(2 sBsBBcuUfuUfUfi由由于于 us值值很很小小，可可以以忽忽略略二二次次方方及及其其以以上上各各項(xiàng)項(xiàng)， 于于是是上上式式可可寫寫成成： scoCutgtii)()( 由上式可以看出由上式可以看出 ic與與 us之間為

18、線性關(guān)之間為線性關(guān) 系，但它們的系，但它們的系數(shù)系數(shù) g(t)是時(shí)變的（非是時(shí)變的（非 定常）定常） ，故稱為，故稱為線性時(shí)變線性時(shí)變電路。電路。 式式中中： 無(wú)無(wú)關(guān)關(guān)但但與與的的控控制制為為時(shí)時(shí)變變跨跨導(dǎo)導(dǎo)，受受無(wú)無(wú)關(guān)關(guān)。但但與與的的控控制制為為時(shí)時(shí)變變的的靜靜態(tài)態(tài)電電流流，受受sousBEoBBsocooBBuuuuftguEfUfuutiuEfUfs,)()()()(,)()()(0 uBEic)(QvVfiv = = v1 1+ +v2 2if(v ) 在在(VQ+ v2 2)關(guān)于關(guān)于v1 1的泰勒級(jí)數(shù)展開式，即的泰勒級(jí)數(shù)展開式，即v1 1相對(duì)于相對(duì)于v2 2很小很小 若若v1 1足夠

19、小，可以忽略上式中足夠小，可以忽略上式中v1 1的二次方及其以上各次方的二次方及其以上各次方項(xiàng)，則該式可簡(jiǎn)化為項(xiàng)，則該式可簡(jiǎn)化為i = = f (VQ+ v2 2) + + f (VQ+ v2 2) v1 1線性時(shí)變線性時(shí)變 212Q 12Q2Q)(21)()(vvvvvVfVfVfi由由于于)(tico和和)(tg仍仍是是非非線線性性的的時(shí)時(shí)間間函函數(shù)數(shù)，受受tUuoomo cos 的的控控制制，利利用用付付里里葉葉級(jí)級(jí)數(shù)數(shù)展展開開可可得得： .t2cosItcosII)t(io2cmo1cmcoco .t2cosgtcosgg)t(go2o1o tUtgtggtItIItissoooocm

20、ocmcoC cos.)2coscos(.)2coscos()(2121 可可見見線線性性時(shí)時(shí)變變跨跨導(dǎo)導(dǎo)輸輸出出電電流流中中的的頻頻率率分分量量： sooqq ，.2 , 1 , 0 qs o so - -so so2 - -so2 o2 顯顯然然相相對(duì)對(duì)于于非非線線性性電電路路輸輸出出電電流流中中的的組組合合頻頻率率分分量量大大大大減減少少了了， 且且無(wú)無(wú)s 的的諧諧波波分分量量，這這使使所所需需的的有有用用信信號(hào)號(hào)能能量量集集中中，損損失失少少，同同時(shí)時(shí) 也也為為濾濾波波造造成成了了方方便便，但但需需注注意意線線性性時(shí)時(shí)變變電電路路是是在在一一定定條條件件下下由由非非線線 性性電電路路演

21、演變變來(lái)來(lái)的的，是是一一定定條條件件下下近近似似的的結(jié)結(jié)果果，簡(jiǎn)簡(jiǎn)化化了了非非線線性性電電路路的的分分 析析，有有利利于于系系統(tǒng)統(tǒng)性性能能指指標(biāo)標(biāo)的的提提高高。 scoCutgtii)()( 4.4.2 模擬相乘器及基本單元電路模擬相乘器及基本單元電路等各種技術(shù)領(lǐng)域等各種技術(shù)領(lǐng)域 模擬乘法器可應(yīng)用于：模擬乘法器可應(yīng)用于： 測(cè)測(cè)量量設(shè)設(shè)備備自自動(dòng)動(dòng)控控制制通通信信工工程程模模擬擬運(yùn)運(yùn)算算4.3.1 模擬相乘器的基本概念模擬相乘器的基本概念 模擬乘法器具有兩個(gè)輸入端（常稱模擬乘法器具有兩個(gè)輸入端（常稱X輸入和輸入和Y輸入）和一個(gè)輸入）和一個(gè)輸出端（常稱輸出端（常稱Z輸出），輸出）， 是一個(gè)三端口網(wǎng)

22、絡(luò)，電路符號(hào)如右圖是一個(gè)三端口網(wǎng)絡(luò)，電路符號(hào)如右圖所示：所示： uxuyuzXYZ 理想乘法器：理想乘法器： uz(t)=kux(t)uy(t) 式中：式中：k為增益系數(shù)或標(biāo)度因子，為增益系數(shù)或標(biāo)度因子， 單位：?jiǎn)挝唬?，k的數(shù)值與乘法器的電路參數(shù)有關(guān)。的數(shù)值與乘法器的電路參數(shù)有關(guān)。 V1V1或或- - 或或Z=kXY 一、乘法器的工作象限一、乘法器的工作象限 乘法器有四個(gè)工作區(qū)域，可由它的兩個(gè)輸入電壓的極性確定。乘法器有四個(gè)工作區(qū)域，可由它的兩個(gè)輸入電壓的極性確定。 XYXmax-Xmax Ymax-Ymax 輸入電壓可能有四種極性組合：輸入電壓可能有四種極性組合： X Y Z （+） （-

23、） = （-） 第第象限象限 （-） （-） = （+） 第第象限象限 （-） （+） = （-） 第第象限象限 （+） （+） = （+） 第第象限象限 如果：兩個(gè)輸入信號(hào)只能為單極性的信號(hào)的乘法器為如果：兩個(gè)輸入信號(hào)只能為單極性的信號(hào)的乘法器為“單單象象限乘法器限乘法器”；一個(gè)輸入信號(hào)適應(yīng)兩種極性，而一個(gè)只能是一種；一個(gè)輸入信號(hào)適應(yīng)兩種極性，而一個(gè)只能是一種單單極性的乘法器為極性的乘法器為“二象限乘法器二象限乘法器”； 兩個(gè)輸入信號(hào)都能適應(yīng)正、兩個(gè)輸入信號(hào)都能適應(yīng)正、負(fù)兩種極性的乘法器為負(fù)兩種極性的乘法器為“四象限乘法器四象限乘法器”。 二、理想乘法器的基本性質(zhì)二、理想乘法器的基本性質(zhì) 1

24、、乘法器的靜態(tài)特性、乘法器的靜態(tài)特性（1） 0Z,0Y,X0Z,Y,0X時(shí)時(shí)為為任任意意值值為為任任意意值值時(shí)時(shí)當(dāng)當(dāng)（3）當(dāng)）當(dāng)X=Y或或X=-Y，Z=KX2或或Z=-KX2， 輸出與輸入是平方律特性（非線性）。輸出與輸入是平方律特性（非線性）。XYX=YX=-Y 2、乘法器的線性和非線性、乘法器的線性和非線性 理想乘法器屬于非線性器件還是線性理想乘法器屬于非線性器件還是線性器件取決于兩個(gè)輸入電壓的性質(zhì)。器件取決于兩個(gè)輸入電壓的性質(zhì)。 一般：一般： 當(dāng)當(dāng)X或或Y為一恒定直流電壓時(shí)，為一恒定直流電壓時(shí)，Z=KCY=KY，乘法器為一個(gè)線性交流放大器。乘法器為一個(gè)線性交流放大器。 當(dāng)當(dāng)X和和Y均不定

25、時(shí)，乘法器屬于非線性器件。均不定時(shí)，乘法器屬于非線性器件。 （2）當(dāng)）當(dāng)X=C（常數(shù)），（常數(shù)），Z=KCY=KY，Z與與Y成正比（線性關(guān)系）成正比（線性關(guān)系）XYC0C0 基本電路結(jié)構(gòu)基本電路結(jié)構(gòu)是一個(gè)恒流源差分放大電路，不同之處是一個(gè)恒流源差分放大電路，不同之處在于恒流源管在于恒流源管VT3的基極輸入了信號(hào)的基極輸入了信號(hào)uy(t)，即恒流源電流即恒流源電流Io受受uy(t)控制?？刂啤?4.3.2模擬相乘器的基本單元電路模擬相乘器的基本單元電路 1、二象限變跨導(dǎo)模擬相乘器、二象限變跨導(dǎo)模擬相乘器ECRCRCVT3VT2VT1uyuxREube1ube2ic2ic1Ioube3由圖可知：由

26、圖可知： ux = ube1 - - ube2 根據(jù)晶體三極管特性，根據(jù)晶體三極管特性，VT1、VT2集電極電流為：集電極電流為： TBE1Se1c1UuIii/e TBE2Se2c2UuIii/e VT3的集電極電流可表示為：的集電極電流可表示為：)e1 ()1 (/Txe1e1e2e1e2e1oUuiiiiiiI- - 可得：可得：)11/Txooe12th(2TUu - -IeIiUux同理可得：同理可得： )1 1/Txooe22th(2TUu- - IeIiUux式中，式中， 為雙曲正切函數(shù)。為雙曲正切函數(shù)。 )2(TxthUu差分輸出電流差分輸出電流io為為:)Txoc2c1od2

27、th(UuIiii - - TxUu2oIic1、ic2ic1ic2Io 0-3321-1-2可以看出，當(dāng)可以看出，當(dāng)ux 0） E3yoRuuIbe- - 輸出電壓輸出電壓uo為為 : ybe3ETCyxETCxCmodo22uuRURuuRURuRgRiuC- - 由于由于uy控制了差分電路的跨導(dǎo)控制了差分電路的跨導(dǎo)gm，使輸，使輸出出uo中含有中含有uxuy相乘項(xiàng)，故稱為變跨導(dǎo)乘相乘項(xiàng)，故稱為變跨導(dǎo)乘法器。法器。 變跨導(dǎo)乘法器輸出電壓變跨導(dǎo)乘法器輸出電壓uo中存在非相中存在非相乘項(xiàng)，而且要求乘項(xiàng)，而且要求uyube3，所以只能實(shí)現(xiàn)，所以只能實(shí)現(xiàn)二象限相乘。二象限相乘。 End21ovvv

28、K頻譜搬移電路的主要運(yùn)算功能是實(shí)現(xiàn)乘法運(yùn)算頻譜搬移電路的主要運(yùn)算功能是實(shí)現(xiàn)乘法運(yùn)算，如下圖所示：，如下圖所示： 相乘器相乘器 kuxuyuz如果如果tUuxxx cos ，tUuyyy cos 則則運(yùn)運(yùn)算算功功能能： ttUUkttUkUukuuxyxyyxyxyxyxz)cos()cos(2coscos - - 可可 見見 乘乘 法法 器器 是是 一一 個(gè)個(gè) 理理 想想 的的 線線形形頻頻 譜譜 搬搬 移移 電電 路路 ， 而而實(shí)實(shí) 際際 中中 的的 各各 種種 線線 性性 頻頻 譜譜 搬搬 移移電電路路 所所 要要 解解 決決 的的 核核 心心 問問題題就就 是是 使使 該該 電電 路路

29、的的 性性 能能 更更 接接 近近理理想想 乘乘 法法 器器 。輸入信號(hào)頻譜輸入信號(hào)頻譜輸出信號(hào)頻譜輸出信號(hào)頻譜x y xy - -xy 4.4.3 4.4.3 模擬乘法器電路舉例模擬乘法器電路舉例End4.4.4 4.4.4 開關(guān)函數(shù)分析法開關(guān)函數(shù)分析法)(121Lddvv tSRri4.4.4 4.4.4 開關(guān)函數(shù)分析法開關(guān)函數(shù)分析法如如果果回回路路端端電電壓壓:)()(tutuuosd 而而 tUtutUtuoomossms cos)(cos)(,且且smsmUU ，)5 . 0(VUom (1) D 受受)(tuo的的控控制制工工作作在在大大信信號(hào)號(hào)開開關(guān)關(guān)狀狀態(tài)態(tài) 即即 有有 ： 0

30、,00,1oodLdduuuRri 取開關(guān)函數(shù)取開關(guān)函數(shù) 0, 00, 1)(oouutS ddddLddutgutSgutSRri)()()(1 其其中中 為為時(shí)時(shí)變變電電導(dǎo)導(dǎo)為為回回路路電電導(dǎo)導(dǎo)值值)()(1tSgtgRrgdLdd 又又因因?yàn)闉?(tS為為周周期期函函數(shù)數(shù)，故故其其付付里里葉葉級(jí)級(jí)數(shù)數(shù)為為：uoS(t).)5cos(5)5cos(5)3cos(3)3cos(3)cos()cos(.4cos1522cos32cos2cos2)coscos(.3cos32cos221)(11 - - - - - - - - - - - - tUgtUgtUgtUgtUgtUgtUgtUgtU

31、gtUgUgtUtUttgutgisomdsosmdsosmdsosmdsosmdsosmdoomdoomdoomdsmdomdoomssmooddd .)3cos32cos221()( - - ttgtSgoodd RLrdusuo+- -+- -開關(guān)頻率開關(guān)頻率oRLVDusuo+- -+- -s 可可見見流流過(guò)過(guò)二二極極管管的的電電流流di中中的的頻頻率率成成分分有有：（1）輸輸入入信信號(hào)號(hào)頻頻率率s ，o （2）on 2 （3）son )12(其其中中n=0,1,2.) （4）直直流流成成份份 的頻譜的頻譜dio o 2so - -so so 3ididso - -30)(22m221

32、m20VVaa222m222Va212-m22m1343VVa212m22m1343VVa233m234Va22m1m233m23m212343VVaVaVa12-21m2m12VVam2m12VVa122-2m1m2343VVa1222m1m2343VVa122122mVa133m1341Va1m12m233m13m112343VVaVaVa - -tnntttSn2122) 12cos() 12() 1(23cos32cos221)(End4.4.4 4.4.4 開關(guān)函數(shù)分析法開關(guān)函數(shù)分析法)(121Lddvv tSRri4.5 4.5 變頻器的工作原理變頻器的工作原理 在保持相同調(diào)制規(guī)律

33、的條件下，將輸入已調(diào)信號(hào)的載波頻在保持相同調(diào)制規(guī)律的條件下，將輸入已調(diào)信號(hào)的載波頻率從率從fs變換為固定變換為固定fi的過(guò)程稱為變頻或混頻。的過(guò)程稱為變頻或混頻。 高 頻 放 大 fs fs 本 地 振 蕩 fo 混 頻 fofs=fi fi 低 頻 放 大 檢 波 中 頻 放 大 F F （以調(diào)幅為例（以調(diào)幅為例 ） 在接收機(jī)中，在接收機(jī)中， fi稱為中頻。一般其值為稱為中頻。一般其值為其中其中fo是本地振蕩頻率。是本地振蕩頻率。soifff 超外差式接收機(jī)超外差式接收機(jī) 1.1.定義定義其中，其中，fi大于大于fs的混頻稱為上混頻，的混頻稱為上混頻， fi小于小于fs的混頻稱為下混頻。的混

34、頻稱為下混頻。舉例舉例 經(jīng)過(guò)混頻器變頻后，輸出頻率為經(jīng)過(guò)混頻器變頻后，輸出頻率為soifff-MHz)67 . 1 (MHz)465. 6165. 2(-MHz465. 0 混頻的結(jié)果：較高的不同的載波頻率變?yōu)楣潭ǖ妮^低的載混頻的結(jié)果：較高的不同的載波頻率變?yōu)楣潭ǖ妮^低的載波頻率，而振幅包絡(luò)形狀不變。波頻率，而振幅包絡(luò)形狀不變。4.5 4.5 變頻器的工作原理變頻器的工作原理2.2.混頻的實(shí)質(zhì)混頻的實(shí)質(zhì)線性頻率變換線性頻率變換 頻譜搬移頻譜搬移 4.5 4.5 變頻器的工作原理變頻器的工作原理End3.3.混頻器的性能指標(biāo)混頻器的性能指標(biāo)A.A.變頻變頻( (混頻混頻) )增益：增益：混頻器輸

35、出中頻電壓混頻器輸出中頻電壓V Vimim與輸入信號(hào)電壓與輸入信號(hào)電壓V Vsmsm的的幅值之比。幅值之比。B.B.噪聲系數(shù)：噪聲系數(shù)：高頻輸入端信噪比與中頻輸出端信噪比的比值。高頻輸入端信噪比與中頻輸出端信噪比的比值。C.C.選擇性：選擇性：抑制中頻以外的信號(hào)的干擾的能力。抑制中頻以外的信號(hào)的干擾的能力。D.D.非線性干擾：非線性干擾：抑制組合頻率干擾、交調(diào)、互調(diào)干擾等干擾的能力。抑制組合頻率干擾、交調(diào)、互調(diào)干擾等干擾的能力。4.5 4.5 變頻器的工作原理變頻器的工作原理 vs(t)v非線性器件vI(t)ivo(t)帶通疊加型混頻器實(shí)現(xiàn)模型 332210)(fvavavaavi圖示中的非線

36、圖示中的非線性器件具有性器件具有 如下特性：如下特性：對(duì)其對(duì)其2 2次方進(jìn)行分析：次方進(jìn)行分析：os22o22s22os2222)(vvavavavvava在二次方項(xiàng)中出現(xiàn)了和的相乘項(xiàng)，因而可以得到在二次方項(xiàng)中出現(xiàn)了和的相乘項(xiàng)，因而可以得到( ( 0 0+ + s s) )和和 ( ( 0 0- - s s) )。若用帶通濾波器取出所需的中頻成分。若用帶通濾波器取出所需的中頻成分( (和頻或差和頻或差 頻頻) )，可達(dá)到混頻的目的。，可達(dá)到混頻的目的。所用非線性器件的不同，疊加型混頻器有下列幾種：所用非線性器件的不同，疊加型混頻器有下列幾種：1. 晶體三極管混頻器晶體三極管混頻器它有一定的混頻

37、增益它有一定的混頻增益2. 場(chǎng)效應(yīng)管混頻器場(chǎng)效應(yīng)管混頻器它交調(diào)、互調(diào)干擾少它交調(diào)、互調(diào)干擾少3. 二極管平衡混頻器和環(huán)形混頻器二極管平衡混頻器和環(huán)形混頻器 它們具有動(dòng)態(tài)范圍大它們具有動(dòng)態(tài)范圍大 組合頻率干擾少的優(yōu)點(diǎn)組合頻率干擾少的優(yōu)點(diǎn) vs(t)帶通vI(t)vL(t)vo(t)乘積型混頻器實(shí)現(xiàn)模型 乘積型混頻器由模擬乘法器乘積型混頻器由模擬乘法器 和帶通濾波器組成和帶通濾波器組成其實(shí)現(xiàn)模型如圖所示其實(shí)現(xiàn)模型如圖所示設(shè)輸入信號(hào)為普通調(diào)幅波設(shè)輸入信號(hào)為普通調(diào)幅波tcos) tcosm1 (V) t (vsasmstcosV) t (oomov)cos()cos(cos1 (2)()(0000tt

38、tmVVKtktssaomsms-vvV采用中心頻率不同的帶通濾波器采用中心頻率不同的帶通濾波器( 0 s)或或( 0+ s)則可則可 完成低中頻混頻或高中頻混頻。完成低中頻混頻或高中頻混頻。4.6 4.6 晶體管混頻器晶體管混頻器 前面分析表明，要進(jìn)行混前面分析表明，要進(jìn)行混頻，可以用非線性電子器件工頻，可以用非線性電子器件工作于線性時(shí)變狀態(tài)來(lái)實(shí)現(xiàn)作于線性時(shí)變狀態(tài)來(lái)實(shí)現(xiàn), ,即即V V0m0mV Vsmsm。1.1.工作原理工作原理 VBB 0 0 iC t vBE vBE a b a b a b 時(shí)變電導(dǎo)時(shí)變電導(dǎo)v0vsiC= =f (VBB+ v0 0) + +f (VBB+ v0 0)

39、 vs s其中其中f (VBB+ v0)是時(shí)變跨導(dǎo)。是時(shí)變跨導(dǎo)。已知振蕩電壓已知振蕩電壓 v0 0 = =V0cos0t)7 . 3 . 5(cos2coscos)(002010 cmcmcmc0 tnItItIIVfnQviC= =f (VBB+ v0 0) + +f (VBB+ v0 0) vs stnItItIIVfnQ0cm0cm0cmc0cos2coscos)(210vtngtgtggtgVfQ0n000 cos2coscos)()(210v已知輸入電壓已知輸入電壓 vs s= =V(t)cosst中頻輸出電流中頻輸出電流 ttVgttVgiis0 cos)(21)cos()(211

40、1i-4.6 4.6 晶體管混頻器晶體管混頻器-tgtgtgtgtgVtItIItVtgtggtItIIsosososososococlcossooococlcoc)2cos(2)2cos(2)cos(2)cos(2cos2coscoscos)2coscos()2coscos(221122102i若中頻頻率取差頻若中頻頻率取差頻 ， 則混頻后輸出的中頻電流為則混頻后輸出的中頻電流為 其振幅為其振幅為 soi-t )cos(V2gsosm1i-ism1iV2gI 由上式引出變頻跨導(dǎo)由上式引出變頻跨導(dǎo)gc的概念，它的定義為的概念，它的定義為 121gVIgSmic 輸入高頻電壓振幅輸入高頻電壓振幅

41、 輸出中頻電流振幅輸出中頻電流振幅輸出的中頻電流振幅輸出的中頻電流振幅Ii與輸入高頻信號(hào)電壓的振幅與輸入高頻信號(hào)電壓的振幅Vs成正比。若高頻信號(hào)電壓振幅成正比。若高頻信號(hào)電壓振幅Vsm按一定規(guī)律變化，按一定規(guī)律變化，則中頻電流振幅則中頻電流振幅Ii也按相同的規(guī)律變化。也按相同的規(guī)律變化。 變頻跨導(dǎo)變頻跨導(dǎo) 1imc21)(gtVIg混頻器除混頻跨導(dǎo)外，還有輸入導(dǎo)納、輸出導(dǎo)納、混混頻器除混頻跨導(dǎo)外，還有輸入導(dǎo)納、輸出導(dǎo)納、混頻增益等參數(shù)。前述已知在晶體管混頻器的分析中，把晶頻增益等參數(shù)。前述已知在晶體管混頻器的分析中，把晶體管看成一個(gè)線性參變?cè)?，因此可采用分析小信?hào)線性體管看成一個(gè)線性參變?cè)?/p>

42、，因此可采用分析小信號(hào)線性放大器時(shí)所用的等效電路來(lái)分析混頻器的參數(shù)。放大器時(shí)所用的等效電路來(lái)分析混頻器的參數(shù)。 bvsvisgcebbbcbcc(a)Cbegcvbegbe+svsgbe+CbebbIs(b)晶體管混頻器的主要參數(shù)晶體管混頻器的主要參數(shù)i (1) 混頻輸入導(dǎo)納混頻輸入導(dǎo)納 混頻輸入導(dǎo)納為輸入信號(hào)電流與輸入信號(hào)電壓之比，混頻輸入導(dǎo)納為輸入信號(hào)電流與輸入信號(hào)電壓之比，在計(jì)算混頻器的輸入導(dǎo)納時(shí)，可將圖所示的等效電路作進(jìn)在計(jì)算混頻器的輸入導(dǎo)納時(shí)，可將圖所示的等效電路作進(jìn)一步的簡(jiǎn)化?；祛l器的輸入回路調(diào)諧于一步的簡(jiǎn)化?；祛l器的輸入回路調(diào)諧于 s，輸出回路調(diào)諧，輸出回路調(diào)諧于于 1。對(duì)頻率。

43、對(duì)頻率 s而言，輸出可視為短路，同時(shí)考慮到而言，輸出可視為短路，同時(shí)考慮到Cb eCb c，由此得到輸入等效電路如圖所示，并可以算出，由此得到輸入等效電路如圖所示，并可以算出混頻輸入導(dǎo)納為混頻輸入導(dǎo)納為 輸入導(dǎo)納的電導(dǎo)部分為輸入導(dǎo)納的電導(dǎo)部分為 而電納部分（電容）一般總是折算到輸入端調(diào)諧回路而電納部分（電容）一般總是折算到輸入端調(diào)諧回路的電容中去。的電容中去。 bbebsebsbbebsbbebsebicicsmsmicCCjCCgjbgVIY2222222112bb2eb2sbb2cb2sebicC1Cgg混頻輸出導(dǎo)納為輸出中頻電混頻輸出導(dǎo)納為輸出中頻電流與輸出電壓之比，輸出導(dǎo)流與輸出電壓之

44、比，輸出導(dǎo)納是對(duì)中頻納是對(duì)中頻 i而言在輸出端而言在輸出端呈現(xiàn)的導(dǎo)納。因此，調(diào)諧于呈現(xiàn)的導(dǎo)納。因此，調(diào)諧于 s的輸入回路可視為短路，的輸入回路可視為短路，得到輸出等效電路如圖所示，得到輸出等效電路如圖所示，并可算出混頻輸出導(dǎo)納為并可算出混頻輸出導(dǎo)納為 222321)(1)(1)(bbebicbibbcbbebicbbbbicceocociiiOCCCgjCcCCggjbgVIIIVIYIiI1vbegceCbegcvbegbe+I3I2vibb輸出等效電路輸出等效電路 輸出導(dǎo)納中的電導(dǎo)為輸出導(dǎo)納中的電導(dǎo)為 22)(1)(bbebicbebbbicceocCCCggg(2) 混混頻輸出導(dǎo)納頻輸出

45、導(dǎo)納 在混頻中，由于輸入是高頻在混頻中，由于輸入是高頻信號(hào)，而輸出是中頻信號(hào)，二者信號(hào)，而輸出是中頻信號(hào)，二者頻率相差較遠(yuǎn)，所以輸出中頻信頻率相差較遠(yuǎn)，所以輸出中頻信號(hào)通常不會(huì)在輸入端造成反饋，號(hào)通常不會(huì)在輸入端造成反饋，電容電容Cb c的作用可忽略。另外，的作用可忽略。另外，gce一般遠(yuǎn)小于負(fù)載電導(dǎo)一般遠(yuǎn)小于負(fù)載電導(dǎo)GL ，其作用其作用也可以忽略。由此可得到晶體管也可以忽略。由此可得到晶體管混頻器的轉(zhuǎn)移等效電路如圖所示混頻器的轉(zhuǎn)移等效電路如圖所示 vsGLCbegcvbegbe+bbb+vbeCet2cosgtcosgg) t (go2o10(3) 混頻跨導(dǎo)混頻跨導(dǎo) gc 晶體管混頻器的轉(zhuǎn)移

46、等效電路晶體管混頻器的轉(zhuǎn)移等效電路121gVIgSmic 輸入高頻電壓振幅輸入高頻電壓振幅 輸出中頻電流振幅輸出中頻電流振幅1sicg21VIg 由于由于g(t)是一個(gè)很復(fù)雜的函數(shù)，因此要從上式來(lái)是一個(gè)很復(fù)雜的函數(shù)，因此要從上式來(lái)求求g1是比較困難的。從工程實(shí)際出發(fā)，采用圖解法，是比較困難的。從工程實(shí)際出發(fā)，采用圖解法，并作適當(dāng)?shù)慕?，混頻跨導(dǎo)可計(jì)為：并作適當(dāng)?shù)慕疲祛l跨導(dǎo)可計(jì)為： 2bbeTSec)26Iff(126I21g-tdttgTgoTTcos)(2221 g1是在本振電壓加入后，混頻管跨導(dǎo)變量中基波分量是在本振電壓加入后，混頻管跨導(dǎo)變量中基波分量4.6 4.6 晶體管混頻器晶體管

47、混頻器(4) 混頻器的增益混頻器的增益 將混頻輸入電納和輸出電納歸并在輸入、輸出端的調(diào)諧將混頻輸入電納和輸出電納歸并在輸入、輸出端的調(diào)諧回路的電容中去，則得到晶體三極管的等效電路如圖所示，回路的電容中去，則得到晶體三極管的等效電路如圖所示，圖中負(fù)載電導(dǎo)圖中負(fù)載電導(dǎo)gL是輸出回路的諧振電導(dǎo)。是輸出回路的諧振電導(dǎo)。 故混頻電壓增益故混頻電壓增益LocscLociiggVgggIVLoccsivcgggVVAb vs gL gcvs + bb iI + gie goc + Vi 晶體三極管混頻器等效電路晶體三極管混頻器等效電路 由圖可以算出由圖可以算出 ieLvcicLLoccicsLisiPCgg

48、AggggggVgVPPA22222)( 混頻功率增益混頻功率增益b vs gL gcvs + bb iI + gie goc + Vi 如果電路匹配，使如果電路匹配，使goc=gL，則可得到最大混頻功率增益，則可得到最大混頻功率增益ocic2cmaxpcgg4gA2.2.電路組態(tài)電路組態(tài)4.6 4.6 晶體管混頻器晶體管混頻器3.3.實(shí)際電路舉例實(shí)際電路舉例 調(diào)諧于調(diào)諧于i調(diào)諧于調(diào)諧于s4.6 4.6 晶體管混頻器晶體管混頻器3.3.實(shí)際電路舉例實(shí)際電路舉例 調(diào)諧于調(diào)諧于i調(diào)諧于調(diào)諧于s調(diào)諧于調(diào)諧于04.6 4.6 晶體管混頻器晶體管混頻器End4.4.混頻特點(diǎn)混頻特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：有變頻增益優(yōu)點(diǎn)：

49、有變頻增益 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：1）動(dòng)態(tài)范圍較?。﹦?dòng)態(tài)范圍較小 2）組合頻率干擾嚴(yán)重）組合頻率干擾嚴(yán)重 3）噪聲較大）噪聲較大 4）存在本地輻射）存在本地輻射4.6 4.6 晶體管混頻器晶體管混頻器4.7 4.7 二極管混頻器二極管混頻器4.7.1 4.7.1 二極管平衡混頻器二極管平衡混頻器.) 12cos() 12() 1(2.3cos32cos221)(0100-tnntttSn)21)(1s0Ld2, 1vv tSRristSRriiiv )(1Ld21-4.7.1 4.7.1 二極管平衡混頻器二極管平衡混頻器)21)(1s0Ld2, 1vv tSRriEnd4.7.1 4.7.1 二極管平衡

50、混頻器二極管平衡混頻器.) 12cos() 12() 1(2.3cos32cos221)(0100-tnntttSnstSRriiiv )(1Ld21-4.7.2 4.7.2 二極管環(huán)形混頻器二極管環(huán)形混頻器stSRriiiv )(1 Ld31-4.7.2 4.7.2 二極管環(huán)形混頻器二極管環(huán)形混頻器stSRriiiv )(1 Ld24-244.7.2 4.7.2 二極管環(huán)形混頻器二極管環(huán)形混頻器sTtStSRriiiv)2()(1 Ld- - -tnnttTtStSn0100) 12cos() 12() 1(43cos34cos4)2()(4.7.2 4.7.2 二極管環(huán)形混頻器二極管環(huán)形混

51、頻器EndsTtStSRriiiv)2()(1 Ld-4.7.2 4.7.2 二極管環(huán)形混頻器二極管環(huán)形混頻器 - -tnnttTtStSn0100) 12cos() 12() 1(43cos34cos4)2()(4.8 4.8 差分對(duì)模擬乘法器差分對(duì)模擬乘法器兩信號(hào)相乘可以得到其和、差頻分量，因此兩信號(hào)相乘兩信號(hào)相乘可以得到其和、差頻分量，因此兩信號(hào)相乘實(shí)現(xiàn)混頻是最直觀的方法，利用模擬相乘器可構(gòu)成乘積型混實(shí)現(xiàn)混頻是最直觀的方法，利用模擬相乘器可構(gòu)成乘積型混頻器。頻器。1k1k0.01+8V0.0014.5H0.0010.0015110k516.8k8V50k調(diào)零v0vsvi237814105

52、96MCI596580pF9480pF100H100H MCI596構(gòu)成的集成混頻電路構(gòu)成的集成混頻電路4.8 差分對(duì)模擬相乘器混頻電路差分對(duì)模擬相乘器混頻電路 MCI596是集是集成化模擬乘法器成化模擬乘法器芯片，由它構(gòu)成芯片，由它構(gòu)成的混頻電路，可的混頻電路，可大大減小由組合大大減小由組合頻率分量產(chǎn)生的頻率分量產(chǎn)生的各種干擾，另外各種干擾，另外還具有體積小、還具有體積小、重量輕、調(diào)整容重量輕、調(diào)整容易、穩(wěn)定可靠等易、穩(wěn)定可靠等優(yōu)點(diǎn)。優(yōu)點(diǎn)。 被混頻的信號(hào)電被混頻的信號(hào)電壓由端子輸入，最壓由端子輸入，最大值約大值約15mV15mV；本振電；本振電壓由端子輸入，振壓由端子輸入，振幅約幅約100m

53、V100mV；相乘后；相乘后的信號(hào)由第端子輸?shù)男盘?hào)由第端子輸出經(jīng)帶通濾波后，即出經(jīng)帶通濾波后，即可獲得中頻信號(hào)輸出?？色@得中頻信號(hào)輸出。輸入端不接調(diào)諧回路輸入端不接調(diào)諧回路時(shí)時(shí) 為寬頻帶應(yīng)用為寬頻帶應(yīng)用。 本電路可對(duì)高頻或甚高頻信號(hào)進(jìn)行混頻，如本電路可對(duì)高頻或甚高頻信號(hào)進(jìn)行混頻，如 s s的頻率為的頻率為200MHz200MHz時(shí)，電路的混頻增益約為時(shí)，電路的混頻增益約為9dB9dB，靈敏度為，靈敏度為1414 V V，當(dāng)輸入，當(dāng)輸入端接有阻抗匹配的調(diào)諧回路時(shí)，可獲得更高的混頻增益。輸出端接有阻抗匹配的調(diào)諧回路時(shí)，可獲得更高的混頻增益。輸出帶通濾波器的中心頻率約帶通濾波器的中心頻率約9MHz9

54、MHz，其，其3dB3dB帶寬為帶寬為450kHz450kHz。1k1k0.01+8V0.0014.5H0.0010.0015110k516.8k8V50k調(diào)零v0vsvi23781410596MCI596580pF9480pF100H100H MCI596構(gòu)成的集成混頻電路構(gòu)成的集成混頻電路End4.8 4.8 差分對(duì)模擬乘法器差分對(duì)模擬乘法器4.9 4.9 混頻器中的干擾混頻器中的干擾4.9.1 4.9.1 組合頻率干擾和副波道干擾組合頻率干擾和副波道干擾1. 有用信號(hào)和本振產(chǎn)生的組合頻率干擾有用信號(hào)和本振產(chǎn)生的組合頻率干擾哨叫干擾哨叫干擾 當(dāng)接收機(jī)接收某一電臺(tái)音頻信號(hào)時(shí)，除了能聽到有用信

55、當(dāng)接收機(jī)接收某一電臺(tái)音頻信號(hào)時(shí)，除了能聽到有用信號(hào)外，還同時(shí)能聽到等音頻的哨叫聲。號(hào)外，還同時(shí)能聽到等音頻的哨叫聲。sqp0qp,soqp,qfpffFf iF為音頻為音頻si01 , 1現(xiàn)象：現(xiàn)象：p + q n1. 有用信號(hào)和本振產(chǎn)生的組合頻率干擾有用信號(hào)和本振產(chǎn)生的組合頻率干擾哨叫干擾哨叫干擾 AM收音機(jī)有效波段為收音機(jī)有效波段為5351605kHz，它的中頻頻率為，它的中頻頻率為465kHz。1605kHz535無(wú)哨叫干擾無(wú)哨叫干擾sisisqp,qfffpqfffpfs或)()(-FkHz465FkHz465isispffqppffpq-)()(或isfff-2, 1FFffkHzi

56、s9302 在中頻放大器的通頻帶寬度為在中頻放大器的通頻帶寬度為9kHz，輸入信號(hào)頻率在，輸入信號(hào)頻率在925.5 934.5kHz的范圍內(nèi)，就將產(chǎn)生的范圍內(nèi)，就將產(chǎn)生pl，q2的哨叫干擾。的哨叫干擾。一次項(xiàng)：一次項(xiàng)：三次項(xiàng)：三次項(xiàng)：舉例：舉例：s1 , 0ffFf i4.9.1 4.9.1 組合頻率干擾和副波道干擾組合頻率干擾和副波道干擾例如，設(shè)加給混頻器輸入端的有用信號(hào)頻率例如，設(shè)加給混頻器輸入端的有用信號(hào)頻率f fs s=931kHz=931kHz，本振頻率本振頻率f fo o=1396kHz=1396kHz。經(jīng)過(guò)混頻器的頻率變換產(chǎn)生出眾多。經(jīng)過(guò)混頻器的頻率變換產(chǎn)生出眾多組合頻率分量，組

57、合頻率分量，s0qfpf 其中的其中的f fi i= =f fo o- -f fs s=465kHz=465kHz是有用的中頻信號(hào)。而其它是有用的中頻信號(hào)。而其它分量是無(wú)用或有害的。分量是無(wú)用或有害的。 如當(dāng)如當(dāng)q=2q=2，p=-1p=-1時(shí)，時(shí)，f f i i =2f=2fs s f fo o=2=2 931-931-1396=466kHz=f1396=466kHz=fi i+F (+F (此處此處F=1kHz)F=1kHz)。若中頻放大器的通頻。若中頻放大器的通頻帶帶2 2 f f0.70.7=4kHz=4kHz，則頻率，則頻率f f i i =466kHz=466kHz的分量落在中放通

58、帶內(nèi)的分量落在中放通帶內(nèi)，與，與465KHz465KHz的中頻信號(hào)一起被中頻放大并加給檢波器。因的中頻信號(hào)一起被中頻放大并加給檢波器。因?yàn)闄z波器由非線性元器件組成，也有頻率變換作用，則會(huì)為檢波器由非線性元器件組成，也有頻率變換作用，則會(huì)產(chǎn)生產(chǎn)生f f i i f fi i=466-465=1kHz=466-465=1kHz的差拍信號(hào)送到接收機(jī)終端，的差拍信號(hào)送到接收機(jī)終端，形成被人耳聽到的哨叫。形成被人耳聽到的哨叫。 2. 干擾信號(hào)和本振產(chǎn)生的副波道干擾干擾信號(hào)和本振產(chǎn)生的副波道干擾 當(dāng)混頻器前級(jí)的天線和高頻放大電路的選頻特性不理當(dāng)混頻器前級(jí)的天線和高頻放大電路的選頻特性不理想時(shí)，在通頻帶以外

59、的電臺(tái)信號(hào)也有可能進(jìn)入混頻器的輸入端想時(shí)，在通頻帶以外的電臺(tái)信號(hào)也有可能進(jìn)入混頻器的輸入端而形成干擾。而形成干擾。noqp,qfpff原因：原因：if 這時(shí)，頻率為這時(shí)，頻率為fn的干擾信號(hào)便順利進(jìn)入中頻放大器，經(jīng)檢的干擾信號(hào)便順利進(jìn)入中頻放大器，經(jīng)檢波后使可聽到這一干擾電臺(tái)的信號(hào)。由于它是主波道以外的波波后使可聽到這一干擾電臺(tái)的信號(hào)。由于它是主波道以外的波道對(duì)有用信號(hào)形成的干擾，所以稱為副波道干擾，又稱寄生通道對(duì)有用信號(hào)形成的干擾，所以稱為副波道干擾，又稱寄生通道干擾。道干擾。4.9.1 4.9.1 組合頻率干擾和副波道干擾組合頻率干擾和副波道干擾noqp,qfpffif-inin fqfp

60、ffqfpf00考慮到下混頻，只有以下兩式成立考慮到下混頻，只有以下兩式成立iisinfqffqpfqfqpf1)(104.9.1 4.9.1 組合頻率干擾和副波道干擾組合頻率干擾和副波道干擾2. 干擾信號(hào)和本振產(chǎn)生的副波道干擾干擾信號(hào)和本振產(chǎn)生的副波道干擾1）中頻干擾）中頻干擾1, 0qp一次項(xiàng)：一次項(xiàng)：iffn4.9.1 4.9.1 組合頻率干擾和副波道干擾組合頻率干擾和副波道干擾iIsifqffqpfqfqpfn1)(102. 干擾信號(hào)和本振產(chǎn)生的副波道干擾干擾信號(hào)和本振產(chǎn)生的副波道干擾2）鏡像干擾）鏡像干擾1, 1qp二次項(xiàng)：二次項(xiàng)：isi0n2fffffEnd4.9.1 4.9.1