解調(diào)混頻電路十五okok課件

1、作業(yè)：作業(yè)：4-16、4-17、4-18; 5-1、5-84.8 調(diào)頻波的解調(diào)調(diào)頻波的解調(diào)4.8.1 4.8.1 限幅電路限幅電路4.8.2 4.8.2 斜率鑒頻器斜率鑒頻器4.8.3 4.8.3 相位鑒頻器相位鑒頻器第五章第五章 混頻器混頻器5.1 5.1 混頻器的性能指標混頻器的性能指標 5.2 5.2 混頻器的實現(xiàn)模型混頻器的實現(xiàn)模型4.5.3 4.5.3 調(diào)角波的頻譜及頻帶寬度調(diào)角波的頻譜及頻帶寬度二極管包絡(luò)檢波器二極管包絡(luò)檢波器的工作原理的工作原理 133dcLRR133coscoscddciLvRKVR效率效率二極管包絡(luò)檢波器的失真二極管包絡(luò)檢波器的失真1.頻率失真頻率失真 2.

2、非線性失真非線性失真 3. 惰性失真惰性失真 4.負峰切割失真負峰切割失真代入代入A的表達式求得不產(chǎn)的表達式求得不產(chǎn)生惰性失真的條件是生惰性失真的條件是2max1 aLamR Cm453防止負峰切割失真，要求防止負峰切割失真，要求 iaLL(1)iVVmRrR也就是也就是aLrmrR11 (440)22ciidLavvVRRII 00coscostv tVtVt dt故余弦波也可寫成故余弦波也可寫成 00ttt dt4.5.1 瞬時頻率與瞬時相位瞬時頻率與瞬時相位 co svtVt若調(diào)制信號若調(diào)制信號調(diào)相波為調(diào)相波為 0000coscoscoscosPMppvtVtk VtVtmt 0000c

3、ossincossinfFMfk VvtVttVtmt 調(diào)頻波為調(diào)頻波為maxcosfffmffmkVtdtk Vmk V maxpppmppmk vtk Vmk V (4-81)mm調(diào)頻和調(diào)相波都滿足：調(diào)頻和調(diào)相波都滿足： 由于調(diào)頻波和調(diào)相波的方程式相似，因此只要分析其中一由于調(diào)頻波和調(diào)相波的方程式相似，因此只要分析其中一種的頻譜，則對另一種也完全適用。種的頻譜，則對另一種也完全適用。已調(diào)頻信號已調(diào)頻信號)sincos()(f0tmtVtvFM已調(diào)相信號已調(diào)相信號)coscos()(p0tmtVtvPM)sinsin(sin)sincos(cosf0f0tmttmtV其中其中tnmJmJtm

4、n2cos)(2)()sincos(1fn2f0ftnmJtmn) 12sin()(2)sinsin(012fnf)(fnmJ是以是以mf為宗數(shù)的為宗數(shù)的n階第一類貝賽爾函數(shù)。階第一類貝賽爾函數(shù)。一、頻譜一、頻譜調(diào)制信號調(diào)制信號tVtcos)(v4.5.3 調(diào)角波的頻譜及頻帶寬度 已調(diào)頻信號已調(diào)頻信號)sincos()(f0tmtVtvFM)sinsin(sin)sincos(cosf0f0tmttmtV已調(diào)頻信號已調(diào)頻信號)sincos()(f0tmtVtvFM一、頻譜一、頻譜)12(cos)12(cos)()2cos()2cos()(cos)(000f1n2001fn20f0tntnmJV

5、tntnmJtmJVnn4.5.3 調(diào)角波的頻譜及頻帶寬度 )sinsin(sin)sincos(cosf0f0tmttmtV已調(diào)頻信號已調(diào)頻信號)sincos()(f0tmtVtvFM0100200300( )()()cos()cos() ()cos(2 )cos(2 ) ()cos(3 )cos(3 ) FMffffvtJmJ mttJmttJmtt 一、頻譜一、頻譜4.5.3 調(diào)角波的頻譜及頻帶寬度 1) 單音調(diào)制時，調(diào)頻波的頻譜不是調(diào)制信號頻譜的簡單搬移，單音調(diào)制時，調(diào)頻波的頻譜不是調(diào)制信號頻譜的簡單搬移，而是由載波和無數(shù)對邊帶分量所組成，而是由載波和無數(shù)對邊帶分量所組成， 它們的振幅

6、由對應(yīng)的它們的振幅由對應(yīng)的各階貝塞爾函數(shù)值所確定。其中，奇次的上、下邊帶分量振各階貝塞爾函數(shù)值所確定。其中，奇次的上、下邊帶分量振幅相等、極性相反；偶次的振幅相等、極性相同。幅相等、極性相反；偶次的振幅相等、極性相同。 0100200300( )()()cos()cos() ()cos(2 )cos(2 ) ()cos(3 )cos(3 ) FMffffvtJmJ mttJmttJmtt 一、頻譜一、頻譜 2) 單音調(diào)制時，調(diào)頻波邊帶分量振幅由對應(yīng)的各階貝塞爾函單音調(diào)制時，調(diào)頻波邊帶分量振幅由對應(yīng)的各階貝塞爾函數(shù)值所確定。數(shù)值所確定。高階貝塞爾函數(shù)的振幅迅速下降，宗數(shù)高階貝塞爾函數(shù)的振幅迅速下

7、降，宗數(shù) mf 越越小，一般情況下，函數(shù)值也越小。因此，如忽略小于某值的小，一般情況下，函數(shù)值也越小。因此，如忽略小于某值的邊頻分量，邊頻分量，調(diào)頻波的頻帶寬度是有限的調(diào)頻波的頻帶寬度是有限的。調(diào)制指數(shù)調(diào)制指數(shù)mf越大，具有較大振幅的邊頻分量就越多，占的帶越大，具有較大振幅的邊頻分量就越多，占的帶寬就寬。寬就寬。這與調(diào)幅波不同，在單頻信號調(diào)幅的情況下，邊頻這與調(diào)幅波不同，在單頻信號調(diào)幅的情況下，邊頻數(shù)目與調(diào)制指數(shù)無關(guān)。數(shù)目與調(diào)制指數(shù)無關(guān)。4.5.3 調(diào)角波的頻譜及頻帶寬度 3)載波分量和各邊帶分量的振幅均隨載波分量和各邊帶分量的振幅均隨mf變化而變化。對于某些變化而變化。對于某些mf值，載頻或

8、某邊頻振幅為零。籍此可以測定調(diào)制指數(shù)值，載頻或某邊頻振幅為零。籍此可以測定調(diào)制指數(shù)mf 。4.5.3 調(diào)角波的頻譜及頻帶寬度 上式表明，當上式表明，當V一定時，不論一定時，不論mf為何值，調(diào)頻波的平均為何值，調(diào)頻波的平均功率恒為定值，并且等于未調(diào)制時的載波功率。換句話說，改功率恒為定值，并且等于未調(diào)制時的載波功率。換句話說，改變變mf僅會引起載波分量和各邊帶分量之間功率的重新分配，但僅會引起載波分量和各邊帶分量之間功率的重新分配，但不會引起總功率的改變。不會引起總功率的改變。 4) 調(diào)頻波的平均功率等于各頻譜分量平均功率之和。因此，調(diào)頻波的平均功率等于各頻譜分量平均功率之和。因此，在電阻在電阻

9、R上，調(diào)頻波的平均功率應(yīng)為上，調(diào)頻波的平均功率應(yīng)為 )(2)(2)(20f21n21f2n2f202fnnmJmJmJRVP fnf )(2)(2122020nmJmJRVRV2204.5.3 調(diào)角波的頻譜及頻帶寬度 若若V=1，R=1，則，則P=1/2 雖然調(diào)頻波的邊頻分量有無數(shù)多個，但是，對于任一給定雖然調(diào)頻波的邊頻分量有無數(shù)多個，但是，對于任一給定的的mf值，高到一定次數(shù)的邊頻分量其振幅已經(jīng)小到可以忽略，值，高到一定次數(shù)的邊頻分量其振幅已經(jīng)小到可以忽略，以致濾除這些邊頻分量對調(diào)頻波形不會產(chǎn)生顯著的影響。以致濾除這些邊頻分量對調(diào)頻波形不會產(chǎn)生顯著的影響。二、帶寬二、帶寬 通常規(guī)定：凡是振幅

10、小于未調(diào)制載波振幅的通常規(guī)定：凡是振幅小于未調(diào)制載波振幅的1(或或10，根，根據(jù)不同要求而定據(jù)不同要求而定)的邊頻分量均可忽略不計，保留下來的頻譜分的邊頻分量均可忽略不計，保留下來的頻譜分量就確定了調(diào)頻波的頻帶寬度。量就確定了調(diào)頻波的頻帶寬度。 如果將小于調(diào)制載波振幅如果將小于調(diào)制載波振幅l0的邊頻分量略去不計，則頻的邊頻分量略去不計，則頻譜寬度譜寬度BW可由下列近似公式求出：可由下列近似公式求出：FmBW) 1(2f1 . 0在實際應(yīng)用中也常區(qū)分為：在實際應(yīng)用中也常區(qū)分為：)(22,10)1(2, 1)(2, 1為為最最大大頻頻偏偏稱稱為為寬寬帶帶調(diào)調(diào)頻頻, ,波波頻頻帶帶相相同同與與稱稱為

11、為窄窄帶帶調(diào)調(diào)頻頻, ,mmfFMffFMfFMfAMffFmBmFmBmFBm調(diào)頻波和調(diào)相波的頻譜結(jié)構(gòu)以及頻帶寬度與調(diào)制指數(shù)有密切的調(diào)頻波和調(diào)相波的頻譜結(jié)構(gòu)以及頻帶寬度與調(diào)制指數(shù)有密切的關(guān)系。共同的規(guī)律：關(guān)系。共同的規(guī)律：調(diào)制指數(shù)越大，應(yīng)當考慮的邊頻分量的數(shù)調(diào)制指數(shù)越大，應(yīng)當考慮的邊頻分量的數(shù)目就越多，無論對于調(diào)頻還是調(diào)相均是如此。目就越多，無論對于調(diào)頻還是調(diào)相均是如此。 但是，由于調(diào)頻與調(diào)相與調(diào)制頻率但是，由于調(diào)頻與調(diào)相與調(diào)制頻率F的關(guān)系不同，僅當?shù)年P(guān)系不同，僅當F變變化時，它們的頻譜結(jié)構(gòu)和頻帶寬度的關(guān)系就互不相同?；瘯r，它們的頻譜結(jié)構(gòu)和頻帶寬度的關(guān)系就互不相同。4.5.3 調(diào)角波的頻譜及

12、頻帶寬度 FmBW) 1(2f1 . 0調(diào)頻調(diào)頻調(diào)相調(diào)相VkmfffVkmppp 調(diào)頻波：僅當調(diào)頻波：僅當F變化時，變化時，在常用的寬帶調(diào)頻制中，頻率在常用的寬帶調(diào)頻制中，頻率分量隨分量隨mf變化而變化，但同時變化而變化，但同時帶寬基本恒定。因此又把調(diào)頻帶寬基本恒定。因此又把調(diào)頻叫做恒定帶寬調(diào)制。叫做恒定帶寬調(diào)制。調(diào)相波：僅當調(diào)相波：僅當F變化時，頻率分量不變，但帶寬變化。增加變化時，頻率分量不變，但帶寬變化。增加F時，帶寬增加。對于時，帶寬增加。對于Fmin Fmax而言，而言， Fmax決定總的帶寬，決定總的帶寬，低端頻率分量的頻譜利用率不高低端頻率分量的頻譜利用率不高 。因此，模擬通信系

13、統(tǒng)中調(diào)。因此，模擬通信系統(tǒng)中調(diào)頻要比調(diào)相應(yīng)用得廣泛。頻要比調(diào)相應(yīng)用得廣泛。4.5.3 調(diào)角波的頻譜及頻帶寬度 m pmmm f在下列情況下計算調(diào)頻波的（1） ， ；（2） ， ；（3） ， ；75mfKHz75mfKHz75mfKHz0.1FKHz1FKHz10FKHzF變化了100倍， 變化很小，故FM又稱為恒定帶寬調(diào)制。解：（1）0.12(750.1)150BWKHz（2）0.12(75 1)152BWKHz（3）0.12(7510)170BWKHz0.1BW0.1BW例題0.010.0121ffFBWmmF忽忽略略幅幅度度小小于于的的分分量量補充：PM波的譜及帶寬,其分析方法與FM相同。

14、調(diào)相信號帶寬為sp21BmF 直接調(diào)頻法：調(diào)制器與振蕩器合二為一， 特點是頻偏大，但中心頻率穩(wěn)定度不高。分類： 矢量合成法 間接調(diào)頻法 可變移相法 可變延時法 特點是中心頻率穩(wěn)定度高，但頻偏較小。調(diào)頻電路調(diào)頻電路4.6 直接調(diào)頻電路直接調(diào)頻電路這種方法一般是用調(diào)制電壓直接控制振蕩器的振蕩頻率，使振蕩頻率f(t)按調(diào)制電壓的規(guī)律變化。若被控制的是LC振蕩器，則只需控制振蕩回路的某個電抗元件(L或C)，使其參數(shù)隨調(diào)制電壓變化,就可達到直接調(diào)頻的目的。 4.6 4.6 直接調(diào)頻電路直接調(diào)頻電路1) 變?nèi)荻O管調(diào)頻原理 其結(jié)電容Cj與在其兩端所加反偏電壓Vr之間存在著如下關(guān)系:04931 ()()jj

15、rDCCVV Cj: 結(jié)電容；結(jié)電容；Cj0: 零偏電容；零偏電容； Vr: 電容兩端電壓；電容兩端電壓；VD: 二極管壘勢電位差，二極管壘勢電位差，0.7 或或 0.3；: 二極管變?nèi)葜笖?shù)；二極管變?nèi)葜笖?shù)；4.6.1 LC正弦波振蕩器直接調(diào)頻電路靜態(tài)工作點為靜態(tài)工作點為 vr = =V VQ Q時時, ,變?nèi)荻O管結(jié)電容為變?nèi)荻O管結(jié)電容為001 ()jjQQDCCCVV 設(shè)在變?nèi)荻O管上加的調(diào)制信號電壓為設(shè)在變?nèi)荻O管上加的調(diào)制信號電壓為 v(t)=Vmcost,則則( )cos()rQv tVVt (4-94) 將式（將式（494）代入式（）代入式（493）,得得001111cos()(

16、cos)()jjQDjQQDDCCVVtVCVVtVVV (496) 10(cos)jQDCCVtVV 有有(495) 001 ()jQDCCVV 令令 定義變?nèi)莨艿恼{(diào)制指數(shù)調(diào)制指數(shù) m（電容受電壓影響變化的程度）（電容受電壓影響變化的程度） QDVmVV 10(cos)jCCmt 有有1( ) tLC 2) 變?nèi)荻O管直接調(diào)頻性能分析變?nèi)荻O管直接調(diào)頻性能分析 Cj為為變?nèi)荻O管變?nèi)荻O管電容。電容。 作為回路總電容接入回路。由此可作為回路總電容接入回路。由此可知知, ,若變?nèi)莨苌霞尤糇內(nèi)莨苌霞覸 V( (t t),),就會使得就會使得 隨時間變化（時變電容）隨時間變化（時變電容）, ,此時

17、振蕩頻率為此時振蕩頻率為C C 221jjC CCCCC 其其中中 2020202(, )(, )f tCCmkmfCCC 經(jīng)過書上詳細的推導(dǎo)和簡化可得經(jīng)過書上詳細的推導(dǎo)和簡化可得： 00012323(, )coscoscosf tf kmf k AAtAtAt (4-105)上式中第一項是直流項會引起頻偏，第二項為線性調(diào)頻項，第三、上式中第一項是直流項會引起頻偏，第二項為線性調(diào)頻項，第三、第四項為非線性失真項。適當減小第四項為非線性失真項。適當減小m可減小頻偏和非線性失真，但要可減小頻偏和非線性失真，但要保證第二項線性調(diào)頻足夠大一般取保證第二項線性調(diào)頻足夠大一般取m=0.5;如果變?nèi)葜笖?shù)如果

18、變?nèi)葜笖?shù) 因此部分接入變?nèi)菀虼瞬糠纸尤胱內(nèi)莨艿淖內(nèi)葜笖?shù)應(yīng)盡可能接近管的變?nèi)葜笖?shù)應(yīng)盡可能接近1 102310=1A =A =A =0, A. ，有有而而(4-106)n 若 =2, 具有線性調(diào)頻特性：4110( )cos ()cctmt n2, 這時,上式可以展開成冪級數(shù)22111222 2( )cos()cos!ctmtmt /2/201( )1(1cos)(1cos)jctLCmtmtLC為增加最大頻移，變?nèi)莨芸梢灾苯咏尤隠C并聯(lián)諧振電路，可計算諧振頻率變?nèi)荻O管直接調(diào)頻電路舉例變?nèi)荻O管直接調(diào)頻電路舉例 （a）實際電路）實際電路;（b）等效電路）等效電路 1000 pF4.3 k10 k1

19、 k12 H3AG80D10 pF15 pF15 pF輸出12 H33 pFL1000 pF20 H1000 pF1000 pF12 V22CC1E12 H調(diào)制信號輸入偏置電壓33 pFL15 pF10 pF(a)(b)1000 pF 如上如上圖所示的是變?nèi)荻O管直接調(diào)頻電路。（圖所示的是變?nèi)荻O管直接調(diào)頻電路。（1 1）高頻振蕩電路）高頻振蕩電路采用電容三端式振蕩電路。（采用電容三端式振蕩電路。（2 2）調(diào)制信號通過高頻扼流圈加到兩個）調(diào)制信號通過高頻扼流圈加到兩個背靠背的變?nèi)荻O管上，變?nèi)荻O管經(jīng)背靠背的變?nèi)荻O管上，變?nèi)荻O管經(jīng)33pF33pF電容接入振蕩回路，實現(xiàn)電容接入振蕩回路，實現(xiàn)

20、調(diào)頻。（調(diào)頻。（3 3）改變偏置電壓和電感）改變偏置電壓和電感L L可以實現(xiàn)中心頻率的調(diào)整?？梢詫崿F(xiàn)中心頻率的調(diào)整。4.6.2 電抗管直接調(diào)頻電路有源器件-晶體管或場效應(yīng)管可等效成一個純電抗，將這個等效電抗接入振蕩電路內(nèi)諧振回路的一部分就構(gòu)成電抗管直接調(diào)頻電路。221212141114112 () ()gmgmZVVZVZZZZIg VgVZ 12141134114 () ( )emmmZVZIg Zj CRgCRCg 等等效效容容值值214 115 ()gDSSDmgPPvIdIgdVVV將電抗管接入振蕩電路，把調(diào)制信號加到柵極，則等效容抗被信號調(diào)制，從而達到調(diào)頻的功能。為得到高穩(wěn)定度調(diào)頻信

21、號，須采取穩(wěn)頻措施,如增加自動頻率微調(diào)電路或鎖相環(huán)路。 還有一種穩(wěn)頻的簡單方法是直接對晶體振蕩器調(diào)頻。n 圖4-43為變?nèi)荻O管對晶體振蕩器直接調(diào)頻電路。4.6.3 晶體振蕩器直接調(diào)頻電路4.7 間接調(diào)頻電路根據(jù)調(diào)頻波和調(diào)相波的關(guān)系，將調(diào)制信號先積分，然后調(diào)相得到調(diào)頻波,這種用調(diào)相得到調(diào)頻波的方法就是間接調(diào)頻. 10costcpv tVtk Kvt dt 1cossincossincpcfVv tVtk KtVtmt cosvtVt將調(diào)制信號表達式 代入上式得1fpVmk K式中n調(diào)相器的實現(xiàn)q矢量合成法：窄帶調(diào)頻可分為三個矢量相加，又稱阿姆斯特朗法：調(diào)制系數(shù)?。?/12以內(nèi)）q可變移相法：載

22、波通過中心頻率受調(diào)制電壓控制的調(diào)諧回路，因載波失諧而相位線性受控。（或者載波通過移相網(wǎng)絡(luò)，而移相網(wǎng)絡(luò)的相位偏移受調(diào)制信號線性控制）：調(diào)制系數(shù)小（/6以內(nèi)）q可變時延法：電路的時延受調(diào)制信號線性控制：調(diào)制系數(shù)大（0.8 ）一、矢量合成法調(diào)相電路 coscoscoscoscossinsincosomcpmcpmcpvtVtmtVtmtVtmt電路模型及矢量合成原理00()()2()1()ZeLjRZ jjQZ je1.變?nèi)莨苷{(diào)相原理實現(xiàn)不失真調(diào)相：1.選用2的變?nèi)莨?.限制mp fo 時，則有時，則有，這時，這時次級回路呈次級回路呈電感性。電感性。01 CL )90(|0221122112 ZCu

23、LMZCuLMju 注意：式中注意：式中 為為次級回路阻抗。次級回路阻抗。)1(2222CLjrZ 2221rCLarctg 為為Z2的相角。的相角。由矢量圖，由矢量圖，u2超前超前u1的相位小于的相位小于/2，且隨且隨0 相相位位差差f221u221u 1u1du2du 所以：所以：|Ud1|Ud2|0|)|(|21 dddoUUKu)1(222211222CLjrCuLMjCjiu （3）當）當f fo 時，時， 次級回路呈電容性。次級回路呈電容性。 0C1L22 所以：所以：)90(|022122112 CZuLMCZuLMju其中：其中：)1(2222CLjrZ 222|1|rCLar

24、ctg 相相位位差差f可見：可見：u2超前超前u1的相位差大于的相位差大于/2，且且所以有：所以有： |Ud1|Ud2| 0|)|(|21 dddoUUKu221u221u 1u1du2du221u221u 1u1du2duf fo221u221u 1u1du2duuoo根據(jù)上述分析，相位鑒頻器具有下圖所示的鑒頻特性曲線。根據(jù)上述分析，相位鑒頻器具有下圖所示的鑒頻特性曲線。f f oou 互感耦合回路相位鑒頻器中的互感耦合回路相位鑒頻器中的耦耦合雙回路是一個頻合雙回路是一個頻相變換器，相變換器，它它把把FM波波u1(t)變換成變換成PMFM波波u2(t) ，而，而FM波波u1(t)與與PMFM

25、波波u2(t)經(jīng)疊加后變換成兩個經(jīng)疊加后變換成兩個AMFM波波ud1(t)， ud2(t)經(jīng)包絡(luò)檢波器后即經(jīng)包絡(luò)檢波器后即可恢復(fù)原調(diào)制信號，可恢復(fù)原調(diào)制信號， 相位鑒頻器不具有自限幅作用，為了抑制調(diào)頻信號在傳輸過程中形成的相位鑒頻器不具有自限幅作用，為了抑制調(diào)頻信號在傳輸過程中形成的寄生干擾調(diào)幅的影響，一般需要在接受機中放末級電路中加限幅器，而限寄生干擾調(diào)幅的影響，一般需要在接受機中放末級電路中加限幅器，而限幅器要求輸入幅器要求輸入FM信號的電壓幅值較大，約為信號的電壓幅值較大，約為13VPP，這就增加了調(diào)頻接，這就增加了調(diào)頻接收機中所需的中放和限幅放大器的級數(shù)。收機中所需的中放和限幅放大器的

26、級數(shù)。比例鑒頻器比例鑒頻器 （ratio discriminator）EoCDuFM+ uo- -LcCoVTVD2VD1C2C1R1R2CcEcC4C3L1L2MRLCLAB比例鑒頻器具有自限比例鑒頻器具有自限幅的作用幅的作用，且只要求且只要求前級中放提供零點幾前級中放提供零點幾伏的伏的FM信號電壓就能信號電壓就能正常工作，不需要另正常工作，不需要另加限幅放大器，這使加限幅放大器，這使調(diào)頻接收機的電路簡調(diào)頻接收機的電路簡化，化，體積可能縮小，體積可能縮小，降低成本。降低成本。 比例鑒頻器的輸出電壓比例鑒頻器的輸出電壓uo只取決于輸入只取決于輸入FM波瞬時頻率的變化，而與輸入波瞬時頻率的變化，

27、而與輸入FM幅度變化的大小無關(guān)。幅度變化的大小無關(guān)。 3. 直接脈沖計數(shù)式鑒頻 從某種意義上講，信號從某種意義上講，信號頻率就是信號電壓或電頻率就是信號電壓或電流波形單位時間內(nèi)流波形單位時間內(nèi)過零過零點點( (或零交點或零交點) )的次數(shù)的次數(shù)。對于脈沖或數(shù)字信號，對于脈沖或數(shù)字信號，信號頻率就是信號信號頻率就是信號脈沖脈沖的個數(shù)的個數(shù)?；谶@種原理?；谶@種原理的鑒頻器稱為的鑒頻器稱為零交點鑒零交點鑒頻器或脈沖計數(shù)式鑒頻頻器或脈沖計數(shù)式鑒頻器器。第5章 混頻器 1. 混頻器的變頻作用混頻器的變頻作用 混頻器是頻譜的線性搬移電路，是一個三端口（六端）網(wǎng)絡(luò)混頻器是頻譜的線性搬移電路，是一個三端口

28、（六端）網(wǎng)絡(luò)本地振蕩信號本地振蕩信號 )(LLfu一個中頻一個中頻輸出輸出信號：信號：)(IIfuuc (fc)uL (fL)uI (fI)混頻器混頻器tuc (t)tuI (t)tuL (t)有兩個有兩個輸入輸入信號：信號： 高頻調(diào)制波高頻調(diào)制波 )(ccfufcfc+Ffc+Ffuc的頻譜的頻譜fcfLfuL的頻譜的頻譜fIfI+FfI+FfuI的頻譜的頻譜tuc (t)tuc (t)tuL (t)tuL (t)tuI (t)tuI (t)混頻的頻譜搬移過程混頻的頻譜搬移過程 uDSB= uc乘法器uL帶通濾波器uII I= =L L- -c c L c I I= =L L- -C C2

29、maxmax兩個輸入信號與輸出信號之間的關(guān)系：兩個輸入信號與輸出信號之間的關(guān)系： 的包絡(luò)形狀相同，頻譜結(jié)構(gòu)相同，只是填充頻譜不同，即，其中心的包絡(luò)形狀相同，頻譜結(jié)構(gòu)相同，只是填充頻譜不同，即，其中心頻率：頻率： su輸輸入入信信號號Iu與與輸輸出出信信號號cLIfff 其中其中 輸輸出出高高中中頻頻輸輸出出低低中中頻頻cLcLIfffff調(diào)幅調(diào)幅(DSB為例為例) u乘法器帶通濾波器uDSBuo2max o檢波檢波 uDSB乘法器低通濾波器uou max混頻器與振幅調(diào)制、檢波的區(qū)別混頻器與振幅調(diào)制、檢波的區(qū)別 (1)變頻損耗變頻損耗(增益增益)5.1 混頻器主要性能指標混頻器主要性能指標 同樣

30、可定義變頻電壓增益定義為變頻器中頻輸出電壓振幅VI與高頻輸入信號電壓振幅Vs之比,即IvcsVAV120lg(); 10lg()IvcACssUPAdBAdBUP 通常用分貝數(shù)表示變頻增益,有定義變頻功率損耗為中頻輸出功率PI與輸入射頻信號功率Ps之比,即IACsPAP二極管混頻器產(chǎn)生變頻損耗的因素：1)失配損耗； 2)混頻器的管芯損耗； 3)非線性電導(dǎo)凈變頻損耗；(2)噪聲系數(shù)噪聲系數(shù): 3) 動態(tài)范圍 混頻器正常工作時的微波輸入功率范圍。4) 混頻器輸入P1dB和輸出P1dB 定義偏離線性1dB為混頻器的1dB壓縮點。輸出P1dB輸入P1dB5) 雙音三階互調(diào)與線性度7)隔離度指混頻器各個

31、端口之間的隔離程度。8)鏡像抑制度鏡像干擾信號是與有用信號對稱分布在本振信號的兩側(cè)的。混頻后鏡像干擾信號也會被搬移到與有用信號相同的頻帶內(nèi)，造成干擾。6) 工作頻率范圍指每個端口的工作頻率范圍。9)本振激勵功率混頻器需要的合適的本振激勵功率。10)端口電壓駐波比(VSWR)端口電壓駐波比是衡量各端口的匹配性能的參數(shù)。 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(guān)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(guān)鍵是獲得兩個輸入信號的乘積項，可用雙極晶體管、場效應(yīng)管、鍵是獲得兩個輸入信號的乘積項，可用雙極晶體管、場效應(yīng)管、模擬乘法器、二極管等器件實現(xiàn)。模擬乘法器、二極管等器件實現(xiàn)。 5

32、.2 混頻器的實現(xiàn)模型混頻器的實現(xiàn)模型cossssvVtcosLLLvVt 本振信號本振信號:設(shè)輸入信號：設(shè)輸入信號：2max I I= = L L- - s svLvs 非線形非線形 元件元件 帶通濾帶通濾 波器波器乘法器乘法器 帶通濾帶通濾 波器波器那么兩信號的乘積項為：那么兩信號的乘積項為： coscos1cos()cos()2ImsLcLmsLLsLsvK VVttK VVttLvLL- sL+ svIvss則帶通濾波器的中心頻率為則帶通濾波器的中心頻率為 cLI ,帶寬帶寬 max2 B經(jīng)帶通濾波器的輸出為：經(jīng)帶通濾波器的輸出為：1cos()cos2ImsLLsIIvK VVtVtvIvsvL若實現(xiàn)高本振下混頻，若實現(xiàn)高本振下混頻， 非線性器件特性采用級數(shù)展開，其中平方項中有乘積項產(chǎn)生中頻。非線性器件特性采用級數(shù)展開，其中平方項中有乘積項產(chǎn)生中頻。圖 5-7 晶體三極管混頻器基本組態(tài)5.3 有源混頻電路有源混頻電路5.3.1 雙極晶體管混頻器雙極晶體管混頻器晶體三極管混頻器原理電路如圖5-7(a)所示。由晶體三極管頻譜線