通信電子電路振幅調(diào)制與解調(diào)、混頻

1、通信電子電路文鳳書山有路勤為徑學(xué)海無崖苦作舟第五章第五章 振幅調(diào)制與解調(diào)、混頻振幅調(diào)制與解調(diào)、混頻 在實(shí)用通信系統(tǒng)中，為了實(shí)現(xiàn)長距離傳送信息和為了使各種原始信息在在實(shí)用通信系統(tǒng)中，為了實(shí)現(xiàn)長距離傳送信息和為了使各種原始信息在同一時間、同一區(qū)域內(nèi)的不同目標(biāo)間相互傳送都要采用調(diào)制及解調(diào)技術(shù)。同一時間、同一區(qū)域內(nèi)的不同目標(biāo)間相互傳送都要采用調(diào)制及解調(diào)技術(shù)。 調(diào)幅及解調(diào)、角度調(diào)制與解調(diào)、混頻調(diào)幅及解調(diào)、角度調(diào)制與解調(diào)、混頻都有一個共同點(diǎn)：都有一個共同點(diǎn)：都是將輸入信號進(jìn)行頻譜變換，以獲得所需要的頻譜的輸出信都是將輸入信號進(jìn)行頻譜變換，以獲得所需要的頻譜的輸出信號，因而它們號，因而它們都屬于頻率變換。都

2、屬于頻率變換。頻率變換頻率變換根據(jù)頻譜變換的不同特點(diǎn)分為：根據(jù)頻譜變換的不同特點(diǎn)分為：頻譜搬移頻譜搬移和和頻譜非線性變換。頻譜非線性變換。 調(diào)幅與解調(diào)、混頻調(diào)幅與解調(diào)、混頻屬于屬于頻譜搬移，頻譜搬移，其作用是將輸入信號頻譜進(jìn)其作用是將輸入信號頻譜進(jìn)行不失真的線性搬移，以獲得所需頻譜的輸出信號行不失真的線性搬移，以獲得所需頻譜的輸出信號。（。（本章討論對象本章討論對象） 不管是不管是頻譜搬移頻譜搬移和和頻譜非線性變換都有新的頻率分量產(chǎn)生，頻譜非線性變換都有新的頻率分量產(chǎn)生，因而都需要非線性電路才能實(shí)現(xiàn)。因而都需要非線性電路才能實(shí)現(xiàn)。c cc c- -max max 下邊頻帶下邊頻帶c c+ +m

3、axmax上邊頻帶上邊頻帶max max 限帶信號限帶信號max max max max max max I II I- -max max 下邊頻帶下邊頻帶I I+ +maxmax上邊頻帶上邊頻帶AM調(diào)幅調(diào)幅解調(diào)解調(diào)混混頻頻主要內(nèi)容調(diào)制：用調(diào)制信號去控制載波信號的某一個參量的過程調(diào)制：用調(diào)制信號去控制載波信號的某一個參量的過程。 信號信號 載波信號：高頻振蕩信號載波信號：高頻振蕩信號 正弦波正弦波 方波方波 三角波三角波 )cos(tVvccmc鋸齒波鋸齒波調(diào)制信號：需要傳輸?shù)男盘栒{(diào)制信號：需要傳輸?shù)男盘栒Z言語言圖像圖像 tVvmcos密碼密碼已調(diào)信號：經(jīng)過調(diào)制后的高頻信號已調(diào)信號：經(jīng)過調(diào)制后

4、的高頻信號頻率調(diào)制：頻率調(diào)制：調(diào)制信號調(diào)制信號控制控制載波頻率載波頻率，使已調(diào)波的使已調(diào)波的頻率頻率隨隨調(diào)制調(diào)制 信號線性變化。信號線性變化。 (t)=c+kv振幅調(diào)制：振幅調(diào)制：由由調(diào)制信號調(diào)制信號去控制去控制載波振幅載波振幅，使已調(diào)信號的使已調(diào)信號的振幅振幅 隨隨調(diào)制信號線性變化。調(diào)制信號線性變化。Vcm(t)=Vcm+kv相位調(diào)制：相位調(diào)制：調(diào)制信號調(diào)制信號控制控制載波相位載波相位，使已調(diào)波的使已調(diào)波的相位相位隨隨調(diào)制調(diào)制 信號線性變化。信號線性變化。 (t)=ct+kv解調(diào)：調(diào)制的逆過程，即從已調(diào)波中恢復(fù)原調(diào)制信號的過程。解調(diào)：調(diào)制的逆過程，即從已調(diào)波中恢復(fù)原調(diào)制信號的過程。 調(diào)調(diào)相相

5、的的逆逆過過程程：鑒鑒相相調(diào)調(diào)頻頻的的逆逆過過程程：鑒鑒頻頻振振幅幅調(diào)調(diào)制制的的逆逆過過程程振振幅幅檢檢波波：解調(diào)方式：解調(diào)方式：調(diào)幅信號按頻譜結(jié)構(gòu)不同可分為：調(diào)幅信號按頻譜結(jié)構(gòu)不同可分為：普通調(diào)幅普通調(diào)幅，簡記為，簡記為AM；抑制載波的雙邊帶調(diào)幅抑制載波的雙邊帶調(diào)幅，簡記為，簡記為DSB；抑制載波的單邊帶調(diào)幅抑制載波的單邊帶調(diào)幅，簡記為，簡記為SSB；等；等 調(diào)制與解調(diào)應(yīng)同時存在于同一通信系統(tǒng)中，并滿足調(diào)制與解調(diào)應(yīng)同時存在于同一通信系統(tǒng)中，并滿足一一 一一 對應(yīng)的關(guān)系。對應(yīng)的關(guān)系。5.2.1 5.2.1 標(biāo)準(zhǔn)振幅調(diào)制信號分析標(biāo)準(zhǔn)振幅調(diào)制信號分析（1 1）單頻信號的）單頻信號的AMAM調(diào)幅：調(diào)

6、幅：tVvccmccos：載波信號tVvmcos：調(diào)制信號ttVvcmAMcos)(：已調(diào)波信號一般有： 0，二極管二極管導(dǎo)通，導(dǎo)通，向向C充電充電；當(dāng)當(dāng)vD= vi- vo(510)/c檢波器的實(shí)際輸出電壓為：檢波器的實(shí)際輸出電壓為：vo(t)+vc= v(t)+VDC+vc當(dāng)電路元件選擇正確時，高頻紋波電當(dāng)電路元件選擇正確時，高頻紋波電壓壓vc很小，可以忽略，輸出電壓為：很小，可以忽略，輸出電壓為： vo(t)=v(t)+VDC包含了包含了直流及低頻調(diào)制分量直流及低頻調(diào)制分量。 imamdVmVK輸入已調(diào)波包絡(luò)振幅輸出低頻交流電壓振幅ttmVvvcaimAMicos)cos1 (oAMoi

7、Dvvvvv若設(shè)輸入信號若設(shè)輸入信號)(tvo輸出信號為輸出信號為,則加在二極管兩端的電壓則加在二極管兩端的電壓vDi DvoVim如果以右圖所示的折線表示二極管的伏安如果以右圖所示的折線表示二極管的伏安特征曲線，則有：特征曲線，則有：)(cos)cos1 ()()(tvttmVgtvvgtiocaimdoAMdd當(dāng)當(dāng) tc時時0)( tid有：有：cos)cos1 ()(tmVtvaimo可見可見)(tvo有兩部分：有兩部分：低頻調(diào)制分量：低頻調(diào)制分量：tVtvmcos)(其中：其中：cosimamVmV直流分量直流分量 ：cosimDCVV(1) 電壓傳輸系數(shù)電壓傳輸系數(shù)Kd （檢波效率）

8、（檢波效率）定義：定義：2. 電路主要性能指標(biāo)電路主要性能指標(biāo) + vD-vi+- -CVDR+- -votVVtVmVmDCimaimcoscoscoscoscoscosimaimaimamdVmVmVmVK有有 為電流導(dǎo)通角。為電流導(dǎo)通角。其中其中3333RRRgDd另外，還可以證明導(dǎo)通角的表達(dá)式：另外，還可以證明導(dǎo)通角的表達(dá)式：Rgtgd RgdRgd而當(dāng)而當(dāng)很大時，很大時，( (如如50)50)3533115231 tg3333RRRgDd代入上式可得：代入上式可得：ttmVvcaimicos)cos1 ()cos1 ()(tmVKtvaimdo cosKRd 當(dāng)當(dāng)VD和和R確定后，確

9、定后，即即為恒定值，與輸入信號大小無關(guān)，為恒定值，與輸入信號大小無關(guān)，亦即檢波效率恒定，與輸入信號的值無關(guān)。表明輸入已調(diào)波的包絡(luò)亦即檢波效率恒定，與輸入信號的值無關(guān)。表明輸入已調(diào)波的包絡(luò)與輸出信號之間為線性關(guān)系，故稱為線性檢波與輸出信號之間為線性關(guān)系，故稱為線性檢波 則輸出信號為：則輸出信號為： 當(dāng)當(dāng)1 dK1 dK但但理想值理想值50 gR9 . 0 dK一般當(dāng)一般當(dāng)，一般計算方法為：一般計算方法為：當(dāng)輸入信號為：當(dāng)輸入信號為：（2 2）檢波的等效輸入電阻）檢波的等效輸入電阻 峰值檢波器常作為超外差接收機(jī)中放末級的負(fù)載，故其輸入阻抗對峰值檢波器常作為超外差接收機(jī)中放末級的負(fù)載，故其輸入阻抗對

10、前級的有載前級的有載Q值及回路阻抗有直接影響，這也是峰值檢波器的主要缺點(diǎn)。值及回路阻抗有直接影響，這也是峰值檢波器的主要缺點(diǎn)。 檢波器的輸入電阻檢波器的輸入電阻Rid是為研究檢波器是為研究檢波器對其輸入諧振回路影響的大小而定義的，對其輸入諧振回路影響的大小而定義的，因而，因而，Rid是對載波頻率信號呈現(xiàn)的參量是對載波頻率信號呈現(xiàn)的參量。若設(shè)輸入信號為等幅載波信號若設(shè)輸入信號為等幅載波信號tVvcimicos+- -vo中放末級中放末級RsVDRCsCLsisRid+- -vi 忽略二極管導(dǎo)通電阻忽略二極管導(dǎo)通電阻RD上的損耗上的損耗功率，由能量守恒的原則，檢波器功率，由能量守恒的原則，檢波器輸

11、入端口的高頻功率輸入端口的高頻功率 id2im2RVRVK2im2d 全部轉(zhuǎn)換為輸出端負(fù)載電阻全部轉(zhuǎn)換為輸出端負(fù)載電阻R上消耗的功率上消耗的功率: 即有即有 RVKRV2im2did2im2又因又因Kd=cos 1 RR21id 所以所以 KdVimvi(t)t (1) 惰性失真惰性失真 在二極管峰值型檢波器中在二極管峰值型檢波器中，存在著兩種特有失真：，存在著兩種特有失真： 惰性失真惰性失真 底部切割失真底部切割失真tvi(t)與與vo(t)vo(t)vi(t)現(xiàn)象：現(xiàn)象：原因：原因：R 、C太大，放電速度跟不上包絡(luò)下降的速度所致。太大，放電速度跟不上包絡(luò)下降的速度所致。 克服條件：克服條件

12、：(單音)aammRC21maxmax2max1aammRC(多音)vR、C參數(shù)值的選取應(yīng)滿足：maxmax2max1105aaImmRCt1t2VDRC+- -vi+- -vi+- -vo 為了提高檢波效率和濾波效果，為了提高檢波效率和濾波效果，（C越大越大，高頻波紋越小高頻波紋越小），希望），希望R，C的值大的值大。 R，C 取值過大取值過大，使，使R，C的的放電時間常數(shù)放電時間常數(shù)=RC太大，太大，放電放電速度速度太太慢慢，跟不上包絡(luò)的下降速，跟不上包絡(luò)的下降速度而度而產(chǎn)生產(chǎn)生的的惰性失真惰性失真。ttmVvaimi0cos)cos1 ()cos1 ()(tmVtVaimAM1sin)(

13、tVmttVimaAM另外，在二極管截止瞬間，電容兩端所另外，在二極管截止瞬間，電容兩端所保持的電壓近似等于輸入信號的峰值。保持的電壓近似等于輸入信號的峰值。即即)cos1 (tmVvaimC)cos1 (111tmVRCtvaimttC11sin)cos1 (1tmVmtmVRCaimaim若設(shè)輸入信號若設(shè)輸入信號AM信號：信號： 包絡(luò)信號為：包絡(luò)信號為：在在t1時刻包絡(luò)的變化率時刻包絡(luò)的變化率:RCttaimCetmVtv1)cos1 ()(1那么電容那么電容C通過通過R放電的電壓關(guān)系為：放電的電壓關(guān)系為：所以要求在所以要求在t1時刻不產(chǎn)生惰性失真的條件為：時刻不產(chǎn)生惰性失真的條件為：不產(chǎn)

14、生惰性失真的條件分析不產(chǎn)生惰性失真的條件分析則有：則有：1cos1sin11 tmtmRCAaa實(shí)際上不同的實(shí)際上不同的t1，VAM(t)和和vc下降速度不一樣下降速度不一樣 為為在任何時刻都避免產(chǎn)生惰性失真，在任何時刻都避免產(chǎn)生惰性失真，必須保證必須保證A值取最大時仍有值取最大時仍有1max A故令故令:0dtdA 要不產(chǎn)生惰性失真，要求要不產(chǎn)生惰性失真，要求 在任何時刻，電容在任何時刻，電容C上電壓上電壓vc的變的變化率應(yīng)大于或等于包絡(luò)信號的變化率，即化率應(yīng)大于或等于包絡(luò)信號的變化率，即ttVtvAMC)( 0cos1sincos)cos1(22222 tmtRCmttmmRCdtdAaa

15、aaamtcos221cos1sinamtt 可解得：可解得：aammRC 21有有可見，可見，ma，越大，信號包絡(luò)變化越大，信號包絡(luò)變化越快，要求越快，要求RC的值就應(yīng)該越小。的值就應(yīng)該越小。maxmax2max1mmRC 若調(diào)制信號為頻帶信號若調(diào)制信號為頻帶信號 (minmax)，并，并且各頻率分量所對應(yīng)的調(diào)制系數(shù)且各頻率分量所對應(yīng)的調(diào)制系數(shù)ma也不相也不相同，設(shè)計檢波器時，應(yīng)該用最大調(diào)制度同，設(shè)計檢波器時，應(yīng)該用最大調(diào)制度mmax和最高調(diào)制頻率和最高調(diào)制頻率max來檢驗有無惰性失真，來檢驗有無惰性失真，其檢驗公式為其檢驗公式為 (2) 底部切割失底部切割失真真 在二極管峰值型檢波器中，存

16、在著兩種特有失真在二極管峰值型檢波器中，存在著兩種特有失真： 惰性失真惰性失真 底部切割失真底部切割失真現(xiàn)象：現(xiàn)象：)cos1 (tmVaimttmVvcaimicos)cos1 (R(j) 稱為檢波器的音頻交流負(fù)載稱為檢波器的音頻交流負(fù)載( R RL ) ， R(j0)為直流負(fù)載為直流負(fù)載)0()(jRjRma原因：原因：克服條件克服條件（即不產(chǎn)生負(fù)峰切割失真的條件）：（即不產(chǎn)生負(fù)峰切割失真的條件）： 檢波器與下一級級聯(lián)時，為了阻隔檢波器與下一級級聯(lián)時，為了阻隔vO 中的直流中的直流必須加入隔直耦必須加入隔直耦合電容。這會引起合電容。這會引起：交直流負(fù)載電阻不相等交直流負(fù)載電阻不相等，從而產(chǎn)

17、生的失真。，從而產(chǎn)生的失真。CRLRVDCd后級放大器后級放大器vi+- -vO +- -+v(t)- -后級電路的輸入電阻為檢波電路的負(fù)載后級電路的輸入電阻為檢波電路的負(fù)載1) 原因：一般為了取出低頻調(diào)制信號，檢波器與后級低頻放大器的連接如圖所示，為能原因：一般為了取出低頻調(diào)制信號，檢波器與后級低頻放大器的連接如圖所示，為能有效地傳輸檢波后的低頻調(diào)制信號，要求：有效地傳輸檢波后的低頻調(diào)制信號，要求：VDC經(jīng)經(jīng)R和和RL分壓后在分壓后在R上產(chǎn)生的直流電壓為：上產(chǎn)生的直流電壓為：)cos1 (tmVaim Vim(1-ma)不產(chǎn)生底部切割失真條件不產(chǎn)生底部切割失真條件(負(fù)峰切割失真）負(fù)峰切割失真

18、） Vi mRRRVVLDCR VR 在輸入調(diào)幅波包絡(luò)的負(fù)半周峰值處可能在輸入調(diào)幅波包絡(luò)的負(fù)半周峰值處可能會低于會低于VR ,當(dāng)當(dāng) VR Vim(1-ma)二極管截止，二極管截止，檢波輸出信號不跟隨輸入調(diào)幅波包絡(luò)的變檢波輸出信號不跟隨輸入調(diào)幅波包絡(luò)的變化而產(chǎn)生失真?；a(chǎn)生失真。ttmVvcaimicos)cos1 ( VR或或mindL1CR mindL1 CR 通常通常Cd取值較大取值較大(一般為一般為510F)，在，在Cd兩端的直流電兩端的直流電壓壓VDC，大小近似等于載波電壓振幅，大小近似等于載波電壓振幅VDC=KdVim 由于由于VR對對檢波檢波二極管二極管VD來說相當(dāng)于一個反向偏來

19、說相當(dāng)于一個反向偏置電壓，會影響二極管的工作狀態(tài)。置電壓，會影響二極管的工作狀態(tài)。 后級放大器后級放大器vi+- -CRLRVDCd+VDC - -+- -VR+v(t)- - 顯然，顯然，RL越小，越小，VR分壓值越大，底部切割失分壓值越大，底部切割失真越容易產(chǎn)生；另外，真越容易產(chǎn)生；另外，ma值越大，調(diào)幅波包值越大，調(diào)幅波包絡(luò)的振幅絡(luò)的振幅maVim越大，調(diào)幅波包絡(luò)的負(fù)峰值越大，調(diào)幅波包絡(luò)的負(fù)峰值Vim(1-ma)越小，底部切割失真也越易產(chǎn)生。越小，底部切割失真也越易產(chǎn)生。 要防止這種失真，必須要求調(diào)幅波包絡(luò)要防止這種失真，必須要求調(diào)幅波包絡(luò)的負(fù)峰值的負(fù)峰值Vim(1-ma) 大于直流電壓

20、大于直流電壓VR。即。即RRRVmVimLaim)1 (避免底部切割失真的條件為：避免底部切割失真的條件為： RRRRRRRRm /LLLa) 0()(ajRjRm交流低頻負(fù)載電阻交流低頻負(fù)載電阻直流負(fù)載電阻直流負(fù)載電阻一般：一般： 1)/( idsscLRRCQ (1) 回路有載回路有載LQ要大：這應(yīng)該從選擇性及通頻帶的要求來考慮。要大：這應(yīng)該從選擇性及通頻帶的要求來考慮。cTRC 為高頻載波周期為高頻載波周期cT(2) 為發(fā)保證輸出的高頻紋波小為發(fā)保證輸出的高頻紋波小要求：要求：ccRCRC1051一般即4. 檢波器設(shè)計及元件參數(shù)的選擇檢波器設(shè)計及元件參數(shù)的選擇 (3) 為了減少輸出信號的

21、頻率失真（輸出信號為一個低頻限帶信號）為了減少輸出信號的頻率失真（輸出信號為一個低頻限帶信號）要求：要求：不影響下限頻率不影響上限頻率ddLCCRCRCminmax11 min maxmaxmax2maxmm1RC (4) 為了避免惰性失真：要求：為了避免惰性失真：要求：LLRRRm )0()(jRjR(5) 為了避免底部切割失真：為了避免底部切割失真：或或+-v中放末級中放末級RidRLCVDRCsLsRsisCdttVtvcmscos)cos4 . 01 ()(0 5001R 45002R 4500LRtVVtVvmmmcos4 . 0)cos4 . 01 (000：解)cos36. 01

22、 (9 . 0)cos4 . 0/002120212tVtVRRRRRVRRRvmmLLmcLCRR105)/(22cLLRRCmRRRm)/(105)1 (122222mRRmCRL2222)1 (1+-v)()10930sin()108cos(3 . 018 . 0)(33Vtttvs kR5：已知 kRL3kRRjRL875. 1/)（而kRjR5)0（3 . 0375. 05875. 1)0)amjRjR（aaLcmmCRR21)/(1051. 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（六端）網(wǎng)絡(luò)本地

23、振蕩信號本地振蕩信號 )(LLfv輸出一個中頻信號：輸出一個中頻信號：)(IIfv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。即其中心頻率：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： sv輸入信號Iv與輸出信號cLIfff 其中其中輸出高中頻輸出低中頻cLcLIfffff5.5 混頻器原理及電路混頻器原理及電路 vs (fc)vL (fL)vI (fI)混頻器混頻器tuc (t)tuI (t)tuL (t)高頻調(diào)制波（高頻調(diào)制波（需要進(jìn)行中心頻率位移的頻帶輸入信號需要進(jìn)行中心頻率位移的頻帶輸入信號）)

24、(csfvfcfc+Ffc+Ffvs的頻譜的頻譜fcfLfvL的頻譜的頻譜fIfI+FfI+FfvI的頻譜的頻譜tuc (t)tus (t)tuL (t)tvL (t)tuI (t)tvI (t)在通信系統(tǒng)中常常為了兩種需求而采用變頻器。在通信系統(tǒng)中常常為了兩種需求而采用變頻器。v一是為了系統(tǒng)工作中的信號頻率范圍的設(shè)定，一是為了系統(tǒng)工作中的信號頻率范圍的設(shè)定，v二是為了提高局部電路的性能。二是為了提高局部電路的性能。 v主要例子有：主要例子有：v利用變頻器可以實(shí)現(xiàn)，將波段內(nèi)的已調(diào)信號變?yōu)榕c輸入載利用變頻器可以實(shí)現(xiàn)，將波段內(nèi)的已調(diào)信號變?yōu)榕c輸入載波無關(guān)的、并具有固定載頻的中頻信號，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)

25、行高波無關(guān)的、并具有固定載頻的中頻信號，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行高性能的選頻放大，最后再檢波的超外差式接收解調(diào)方案（進(jìn)一性能的選頻放大，最后再檢波的超外差式接收解調(diào)方案（進(jìn)一步的說明參見題圖步的說明參見題圖7-5）；）；v在發(fā)射設(shè)備中經(jīng)常利用變頻器來改變載頻頻率的大?。▍⒃诎l(fā)射設(shè)備中經(jīng)常利用變頻器來改變載頻頻率的大?。▍⒁娨?.3.2節(jié)的節(jié)的“最大線性頻偏與頻偏擴(kuò)展的方法最大線性頻偏與頻偏擴(kuò)展的方法”）；）；v在頻率合成器中，也常用變頻器來完成頻率加減運(yùn)算，從在頻率合成器中，也常用變頻器來完成頻率加減運(yùn)算，從而由基本頻率信號得到各種不同于原頻率的新信號（參見而由基本頻率信號得到各種不同于原頻率的新信號

26、（參見9章的章的的圖的圖9-3-1和習(xí)題和習(xí)題9-9） 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，具有這個乘積項，就可以實(shí)現(xiàn)所需的頻譜線性搬移功能。輸入信號的乘積項，具有這個乘積項，就可以實(shí)現(xiàn)所需的頻譜線性搬移功能。 2max I= L- c乘法器乘法器 帶通濾帶通濾 波器波器混頻器的一般結(jié)構(gòu)框圖混頻器的一般結(jié)構(gòu)框圖設(shè)輸入已調(diào)波信號：設(shè)輸入已調(diào)波信號：ttVvcsmscoscostVvLLmLcos那么兩信號的乘積項為：那么兩信號的乘積項為： tttVVtttVVvcLcLLmsmLcLms

27、m)cos()cos(cos21coscoscosI 3. 混頻器的基本工作原理：混頻器的基本工作原理：LuLL- cL+ cuI 本振信號本振信號:ucc如果帶通濾波器的中心頻率為如果帶通濾波器的中心頻率為 cLI ,帶寬帶寬 max2 B則經(jīng)帶通濾波器的輸出為：則經(jīng)帶通濾波器的輸出為：ttVttVVttVVvIILmsmcLLmsmcoscoscoscos21)cos(cos21ImIvIvsvLvLvs 非線性非線性 元件元件 帶通濾帶通濾 波器波器可見輸出中頻信號可見輸出中頻信號 的包絡(luò)形狀的包絡(luò)形狀沒有變化，只是填充頻率由沒有變化，只是填充頻率由Ivc 變化成變化成 I cL(1)

28、調(diào)幅調(diào)幅(DSB為例為例) v乘法器帶通濾波器vDSBvc2max o（2）檢波）檢波 vDSB乘法器低通濾波器vcv max（3）混頻）混頻 vDSB= vc乘法器vL帶通濾波器vII=L-c L c4. 4. 振幅調(diào)制、檢波與混頻器的相互關(guān)系振幅調(diào)制、檢波與混頻器的相互關(guān)系 I=L-C2 max因為因為混頻器常作為超外差接收系統(tǒng)的前級，對接收機(jī)整機(jī)的噪混頻器常作為超外差接收系統(tǒng)的前級，對接收機(jī)整機(jī)的噪聲系數(shù)影響大。聲系數(shù)影響大。 所以希望混頻級的所以希望混頻級的 越小越好。越小越好。 nF(1)變頻增益：變頻增益： 變頻電壓增益變頻電壓增益: smvVVAIm輸入高頻電壓振幅輸出中頻電壓振

29、幅變頻跨導(dǎo)變頻跨導(dǎo) :(2)噪聲系數(shù)噪聲系數(shù): 功率比輸出端中頻信號/噪聲功率比輸入端高頻信號/噪聲0nInicnPPPPF5.5.2 混頻器主要性能指標(biāo)混頻器主要性能指標(biāo) (3)選擇性選擇性 在混頻器中，由于各種原因總會混入很多與中頻頻率接近的干在混頻器中，由于各種原因總會混入很多與中頻頻率接近的干擾信號擾信號, 為了抑制不需要的干擾，要求中頻輸出回路具有良好的選擇為了抑制不需要的干擾，要求中頻輸出回路具有良好的選擇性，矩形系數(shù)趨近于性，矩形系數(shù)趨近于1。smmVIgIm輸入高頻電壓振幅輸出中頻電流振幅(4) 失真與干擾失真與干擾變頻器的失真主要有變頻器的失真主要有 :頻率失真頻率失真 非線

30、性失真非線性失真實(shí)際需要頻率：實(shí)際需要頻率：cLIfff實(shí)際電路產(chǎn)生頻率：實(shí)際電路產(chǎn)生頻率：rcLpqrrfqfpff 由于混頻器是依靠非線性元件來實(shí)現(xiàn)變頻，而通過非線性元件由于混頻器是依靠非線性元件來實(shí)現(xiàn)變頻，而通過非線性元件的信號將含有許多頻率成份的信號將含有許多頻率成份 cLqfpf , (p , q=0,1, 2,3,.)vs(f c)vL(f L)vI(f I)vr(f r)非線性元件非線性元件中頻濾波器中頻濾波器vo( )cLqfpf 如果設(shè)輸入信號為如果設(shè)輸入信號為 )(csfv,本振頻率信號為本振頻率信號為 )(LLfv則通過則通過 非線性元件的信號非線性元件的信號 cLoqf

31、pfv，其中，其中 2,1 ,0, qp 而這些組合頻率的信號中只要和中頻頻率而這些組合頻率的信號中只要和中頻頻率 相同或接近，相同或接近，都會和有用信號一起被選出，并送到后級中放，經(jīng)放大后解調(diào)輸出都會和有用信號一起被選出，并送到后級中放，經(jīng)放大后解調(diào)輸出而引起串音，嘯叫和各種干擾，從而影響有用信號的正常工作。而引起串音，嘯叫和各種干擾，從而影響有用信號的正常工作。cLIfff 一、一、 混頻器的干擾混頻器的干擾BfI實(shí)際需要頻率：實(shí)際需要頻率：cLIfff實(shí)際電路產(chǎn)生頻率：實(shí)際電路產(chǎn)生頻率：rcLpqrrfqfpff混頻器存在的主要干擾：混頻器存在的主要干擾：一般混頻器存在下列干擾：一般混頻

32、器存在下列干擾： )(ccfv(3)交叉調(diào)制干擾交叉調(diào)制干擾：有用信號有用信號 與干擾信號與干擾信號 )(rrfv混頻產(chǎn)生的干擾。混頻產(chǎn)生的干擾。 (4)互調(diào)干擾互調(diào)干擾：指兩個或多個干擾信號同時作用在混頻器輸入端，經(jīng)：指兩個或多個干擾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?；祛l產(chǎn)生的組合分量而形成的干擾。 (5)阻塞干擾阻塞干擾(6)倒易混頻倒易混頻 Bfrfqfrc21IBfrfqfpfrrL21I21(1)干擾哨聲干擾哨聲：接收的射頻信號：接收的射頻信號 與本振信號與本振信號 的自身組合的自身組合 干擾，即干擾，即 )(ccfv)(LLfv BfqfpfcL21I

33、 (2)副波道干擾副波道干擾：外來干擾信號：外來干擾信號 與本振信號與本振信號 的組合頻率的組合頻率 產(chǎn)生的干擾產(chǎn)生的干擾 )(rrfv)(LLfvBfrfpfrL21I1.信號與本振信號的自身組合干擾（干擾哨聲）信號與本振信號的自身組合干擾（干擾哨聲）如果中頻如果中頻 cLIfff ，則除，則除 cLff 的中頻被選出外，還的中頻被選出外，還有可能選出其它的組合頻率：即有可能選出其它的組合頻率：即 IcLILcIcLfqfpffpfqffqfpf IcIcIILcfqpfqpfqffqpfqfqpf11)(1 所以有所以有 Icfpqpf1pqpffIc 1其中其中 Icff稱為稱為變頻比變

34、頻比。 顯然顯然當(dāng)變頻比一定時，并能找到對應(yīng)的整數(shù)當(dāng)變頻比一定時，并能找到對應(yīng)的整數(shù)p, q時，就會形成自身組合干時，就會形成自身組合干擾。擾。 例：調(diào)幅廣播接收機(jī)的中頻例：調(diào)幅廣播接收機(jī)的中頻 KzfI465 ，某電臺發(fā)射頻率，某電臺發(fā)射頻率 Kzfc931 當(dāng)接收該電臺廣播時，接收機(jī)的本振頻率當(dāng)接收該電臺廣播時，接收機(jī)的本振頻率 KzfffcIL1396 由于變頻比由于變頻比 2465931 Icff可推算出：可推算出： 當(dāng)當(dāng) 1 p， 2 q，可得，可得 KHzffLc466139693122 設(shè)輸入高頻信號的載頻為設(shè)輸入高頻信號的載頻為 )(ccfv，本振信號，本振信號 )(LLfv，

35、則，則 經(jīng)過混頻器后產(chǎn)生的頻率為經(jīng)過混頻器后產(chǎn)生的頻率為 ，其中，其中 p,q=0,1,2,cLqfpf 且當(dāng)且當(dāng)p、q值較小時易產(chǎn)生干值較小時易產(chǎn)生干擾哨聲，特別在擾哨聲，特別在fc 2fI附近易附近易產(chǎn)生最強(qiáng)的干擾哨聲。產(chǎn)生最強(qiáng)的干擾哨聲。如何消除信號與本振信號的自身組合干擾（干擾哨聲）如何消除信號與本振信號的自身組合干擾（干擾哨聲） 由于組合頻率與中頻差由于組合頻率與中頻差 1KHz，經(jīng)檢波后可產(chǎn)生，經(jīng)檢波后可產(chǎn)生1KHz的哨聲。的哨聲。（三階干擾）。（三階干擾）。 另外，當(dāng)另外，當(dāng) p=3, q=5時，可得：時，可得： ,也可以通過也可以通過中頻通道而形成干擾。（中頻通道而形成干擾。（

36、8階干擾）。階干擾）。KHzffLc46735 (1)自身組合干擾與外來干擾無關(guān)，不能靠提高前級電路的選擇性來抑制。自身組合干擾與外來干擾無關(guān)，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：減少這種干擾的方法： A、正確選擇中頻，盡量減少階數(shù)較低的干擾（、正確選擇中頻，盡量減少階數(shù)較低的干擾（可考慮選用中頻大于可考慮選用中頻大于 輸入信號載頻的高中頻方案）輸入信號載頻的高中頻方案） B、正確選擇混頻器的工作點(diǎn)，減少組合頻率分量、正確選擇混頻器的工作點(diǎn)，減少組合頻率分量 C、采用合理的電路形式，優(yōu)化混頻電路，使有用信號強(qiáng)度增強(qiáng)，、采用合理的電路形式，優(yōu)化混頻電路，使有用信號強(qiáng)度增

37、強(qiáng)， 無用信號強(qiáng)度減弱、分量減少。從電路上抵消一些組合頻率，無用信號強(qiáng)度減弱、分量減少。從電路上抵消一些組合頻率， 如平衡電路，環(huán)形電路，乘法器。如平衡電路，環(huán)形電路，乘法器。 設(shè)串臺干擾信號為設(shè)串臺干擾信號為 )(rrfv，它與本振信號的組合頻率為：，它與本振信號的組合頻率為： rLqfpf 其中其中 p, q=0,1,2,3. 。如果選頻器所選擇的正常中頻信號為。如果選頻器所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（外干擾信號與本振的組合頻率干擾（副波道干擾副波道干擾）cLIfff 則可能形成的副波道干擾為：則可能形成的副波道干擾為：ILrIrLfpfqffqfpfIcIL

38、rfppfqfpfqf) 1(11 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。要有：中頻干擾，鏡頻干擾，及其它副波道干擾。 (1)中頻干擾中頻干擾當(dāng)當(dāng) p=0 , q=1時，時， Irff 即表明當(dāng)一種接近中頻的干擾信號一旦進(jìn)入混頻器，可以直接通過混即表明當(dāng)一種接近中頻的干擾信號一旦進(jìn)入混頻器，可以直接通過混頻器進(jìn)入中放電路，并被放大、解調(diào)后在輸出端形成干擾頻器進(jìn)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：抑制中頻干擾的方法： 提高混頻器前級的選擇性提高

39、混頻器前級的選擇性在混頻器前級增加中頻吸收電路在混頻器前級增加中頻吸收電路 合理選擇中頻數(shù)值，合理選擇中頻數(shù)值，中頻選在工作波段之外中頻選在工作波段之外當(dāng)當(dāng) p=1 , q=1時，則有：時，則有： )()(cLILrcLILrffffffffff或f c f L f rf I雖然這種干擾信號頻率雖然這種干擾信號頻率 rf與輸入信號頻率與輸入信號頻率 cf以本振頻率以本振頻率 Lf為對稱軸形成鏡像對稱的關(guān)系。為對稱軸形成鏡像對稱的關(guān)系。(2)鏡像頻率干擾鏡像頻率干擾f I抑制鏡像干擾的方法：抑制鏡像干擾的方法： 提高混頻前級的選擇性提高混頻前級的選擇性 提高中頻頻率，使鏡像干擾頻率提高中頻頻率，

40、使鏡像干擾頻率 rf遠(yuǎn)離遠(yuǎn)離 cf例：中央臺第一套節(jié)目的載波為例：中央臺第一套節(jié)目的載波為 Kzfc639, 那么收音機(jī)在接收此那么收音機(jī)在接收此節(jié)目時的本振頻率節(jié)目時的本振頻率 KzKzfffcL1104465639I,如果有一外來如果有一外來 電臺的頻率電臺的頻率 KzKzfffL,在混頻級之前沒有被在混頻級之前沒有被 抑制，則這個電臺進(jìn)入混頻器后，混頻可得抑制，則這個電臺進(jìn)入混頻器后，混頻可得 KzffLr465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。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)當(dāng) 1 p, 1q 時形，成組合

41、頻率干擾，其中最主要的一類干擾為：時形，成組合頻率干擾，其中最主要的一類干擾為： f c f r1 f L f r2212321221)2 (21rIcrIcIIcILrffffffffffff可見可見 1rf與與 2rf對稱分布在本振頻率對稱分布在本振頻率 Lf的兩邊，其中的兩邊，其中 1rf離離 cf最近最近,經(jīng)混頻器前的濾波后進(jìn)入混頻器的可能性最大。經(jīng)混頻器前的濾波后進(jìn)入混頻器的可能性最大。 (3)組合頻率干擾組合頻率干擾2 qp的情況，則有：的情況，則有： 抑制這類干擾的方法：抑制這類干擾的方法： 提高混頻器前級的選擇性提高混頻器前級的選擇性提高中頻提高中頻 選擇合適的混頻電路，合理選

42、擇混頻器的工作點(diǎn)選擇合適的混頻電路，合理選擇混頻器的工作點(diǎn) f I 它是有用信號它是有用信號vs、干擾信號、干擾信號vM和本振信號和本振信號vL通通過混頻器組合后形成的，信號環(huán)境如圖過混頻器組合后形成的，信號環(huán)境如圖7-3-4所示。所示。交調(diào)干擾的特點(diǎn)：交調(diào)干擾的特點(diǎn)： (2)與干擾的載頻無關(guān)，任何頻率的強(qiáng)干擾都可能形成交調(diào)干擾，與干擾的載頻無關(guān)，任何頻率的強(qiáng)干擾都可能形成交調(diào)干擾，所以交調(diào)干擾是危害較大的一種干擾。所以交調(diào)干擾是危害較大的一種干擾。 只有當(dāng)只有當(dāng) rf與與 Cf相差很大，受前級電路的抑制很徹底時相差很大，受前級電路的抑制很徹底時, 形成的干擾較小。形成的干擾較小。 (1)交調(diào)干擾與有用信號并薦交調(diào)干擾與有用信號并薦，通過有用信號而作用，一旦，通過有用信號而作用，一