非線性電子線路4-3 謝嘉奎 東南大學(xué)

1、第第 4 章章振幅調(diào)制、解調(diào)振幅調(diào)制、解調(diào)與混頻電路與混頻電路4.3混頻電路混頻電路4.3.1通信接收機(jī)中的混頻電路通信接收機(jī)中的混頻電路4.3.2三極管混頻電路三極管混頻電路4.3.3混頻失真混頻失真4.3混頻電路混頻電路混混 頻頻地位：地位：超外差接收機(jī)的重要組成部分。超外差接收機(jī)的重要組成部分。作用：作用：將天線上感生的輸入高頻信號(hào)變換為固定的中頻將天線上感生的輸入高頻信號(hào)變換為固定的中頻信號(hào)。信號(hào)。重要性：重要性：靠近天線，直接影響接收音機(jī)的性能?？拷炀€，直接影響接收音機(jī)的性能。種類：種類： 一般接收機(jī)中：三極管混頻器。一般接收機(jī)中：三極管混頻器。 高質(zhì)量通信接收機(jī)：二極管環(huán)形混頻器

2、、雙差分對(duì)高質(zhì)量通信接收機(jī)：二極管環(huán)形混頻器、雙差分對(duì)平衡調(diào)制器混頻器。平衡調(diào)制器混頻器。 4.3.1通信接收機(jī)中的混頻電路通信接收機(jī)中的混頻電路一、主要性能指標(biāo)一、主要性能指標(biāo)1混頻增益混頻增益 定義：定義：混頻器的輸出中頻信號(hào)電壓混頻器的輸出中頻信號(hào)電壓 Vi( (或功率或功率PI) )對(duì)輸對(duì)輸入信號(hào)電壓入信號(hào)電壓 Vs( (或功率或功率 PS) )的比值，用分貝表示的比值，用分貝表示( (與混頻損與混頻損耗耗 Lc 類似類似) ) SIclg10PPG 或或siclg20VVA 2噪聲系數(shù)噪聲系數(shù)定義：定義：輸入信號(hào)噪聲功率比輸入信號(hào)噪聲功率比 (PS/Pn)i 對(duì)輸出中頻信號(hào)對(duì)輸出中頻

3、信號(hào)噪聲功率比噪聲功率比 (PI/Pn)o 的比值，即的比值，即 onIinS)/()/(lg10PPPPNF 接收機(jī)的噪聲系數(shù)接收機(jī)的噪聲系數(shù)主要取決于它的前端電路，若無高主要取決于它的前端電路，若無高頻放大器，主要由混頻電路決定。頻放大器，主要由混頻電路決定。31 dB 壓縮電平壓縮電平( (PI1dB ) )圖圖 4- -3- -11 dB 壓縮電平壓縮電平 當(dāng)當(dāng) PS 較小時(shí)，較小時(shí)， PI 隨隨 PS 線性增大，混頻增益為線性增大，混頻增益為定值定值； 當(dāng)當(dāng) PS 較大時(shí)，較大時(shí)， PI 隨隨 PS 增大趨于緩慢。增大趨于緩慢。定義：定義：比線性增長(zhǎng)低比線性增長(zhǎng)低 1 dB 時(shí)時(shí)所對(duì)

4、應(yīng)的輸出中頻功率電平，稱所對(duì)應(yīng)的輸出中頻功率電平，稱 1dB 壓縮電平壓縮電平，用，用 PI1dB 表示。表示。 意義：意義：PI1dB 所對(duì)應(yīng)的所對(duì)應(yīng)的 PS 是是混頻器動(dòng)態(tài)范圍的上限電平?；祛l器動(dòng)態(tài)范圍的上限電平。 4混頻失真混頻失真來源：來源： 接收機(jī)輸入端存在的干擾信號(hào)；接收機(jī)輸入端存在的干擾信號(hào)； 混頻器件非線性，使輸出電流包含眾多無用組合頻混頻器件非線性，使輸出電流包含眾多無用組合頻率分量，若某些靠近中頻，則中頻濾波器無法將它們?yōu)V除，率分量，若某些靠近中頻，則中頻濾波器無法將它們?yōu)V除，疊加在有用中頻信號(hào)上，引起的失真稱為疊加在有用中頻信號(hào)上，引起的失真稱為混頻失真混頻失真。5隔離度

5、隔離度混頻器各端口之間在理論上應(yīng)相互隔離，確保任一端混頻器各端口之間在理論上應(yīng)相互隔離，確保任一端口上的功率不會(huì)竄到其他端口上?？谏系墓β什粫?huì)竄到其他端口上。實(shí)際上，總有極少量功率在各端口之間竄通。實(shí)際上，總有極少量功率在各端口之間竄通。定義：定義：本端口功率與其竄通到另一端口的功率之比本端口功率與其竄通到另一端口的功率之比( (用用分貝表示分貝表示) )。意義：意義：用來評(píng)價(jià)竄通大小的性能指標(biāo)。用來評(píng)價(jià)竄通大小的性能指標(biāo)。危害：危害：在接收機(jī)中，本振端口功率向輸入端口的竄通在接收機(jī)中，本振端口功率向輸入端口的竄通危害最大。為保證混頻性能，加在本振端口的本振功率都危害最大。為保證混頻性能，加在

6、本振端口的本振功率都比較大，當(dāng)它竄通到輸入信號(hào)端口時(shí)，就會(huì)通過輸入信號(hào)比較大，當(dāng)它竄通到輸入信號(hào)端口時(shí)，就會(huì)通過輸入信號(hào)回路回到天線上，產(chǎn)生本振功率的反向輻射，嚴(yán)重干擾鄰回路回到天線上，產(chǎn)生本振功率的反向輻射，嚴(yán)重干擾鄰近接收機(jī)。近接收機(jī)。 二、二極管環(huán)形混頻器和雙差分對(duì)混頻器二、二極管環(huán)形混頻器和雙差分對(duì)混頻器高性能接收機(jī)高性能接收機(jī)混頻器種類混頻器種類 雙差分對(duì)平衡混頻器雙差分對(duì)平衡混頻器二極管環(huán)型混頻器二極管環(huán)型混頻器1二極管環(huán)形混頻器二極管環(huán)形混頻器已有系列產(chǎn)品，以二極管開關(guān)工作所需本振功率電平已有系列產(chǎn)品，以二極管開關(guān)工作所需本振功率電平的高低分類：的高低分類： Level7、Lev

7、el17、Level23 ，所需的本振功率分所需的本振功率分別為別為 7 dBm( (5 mW) )，17 dBm( (50 mW) )，23 dBm( (200 mW) )。本振功率電平越高，相應(yīng)的本振功率電平越高，相應(yīng)的 1 dB 壓縮電平也就越高，壓縮電平也就越高，混頻器的動(dòng)態(tài)范圍就越大?；祛l器的動(dòng)態(tài)范圍就越大。優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：頻帶寬、噪聲低、混頻失真小、動(dòng)態(tài)范圍大。頻帶寬、噪聲低、混頻失真小、動(dòng)態(tài)范圍大。 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：無混頻增益、端口間的隔離度較低。無混頻增益、端口間的隔離度較低。2雙差分對(duì)平衡混頻器雙差分對(duì)平衡混頻器( (AD831) )圖圖 4- -3- -2AD831 的內(nèi)部組成及構(gòu)

8、成混頻器的外接電路的內(nèi)部組成及構(gòu)成混頻器的外接電路組成：組成：雙差分對(duì)平衡調(diào)制器、輸出低噪聲放大器、本雙差分對(duì)平衡調(diào)制器、輸出低噪聲放大器、本振驅(qū)動(dòng)振驅(qū)動(dòng)。 特點(diǎn)：特點(diǎn)：工作頻工作頻率達(dá)率達(dá) 500 MHz 以上；以上；混頻增益高；輸入混頻增益高；輸入端只需電壓激勵(lì)，端只需電壓激勵(lì)，不需匹配網(wǎng)絡(luò)，使不需匹配網(wǎng)絡(luò)，使用方便；設(shè)有本振用方便；設(shè)有本振驅(qū)動(dòng)放大器，為保驅(qū)動(dòng)放大器，為保證開關(guān)工作所需的證開關(guān)工作所需的本振功率小；且端本振功率?。磺叶丝陂g隔離度高。反口間隔離度高。反向輻射小。向輻射小。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：噪聲系數(shù)較大，動(dòng)態(tài)范圍小。噪聲系數(shù)較大，動(dòng)態(tài)范圍小。4.3.2三極管混頻電路三極管混頻電路一

9、、作用原理一、作用原理1原理電路原理電路圖圖 4- -3- -3三極管混頻器三極管混頻器L1C1 ： 輸入信號(hào)回路，調(diào)諧在輸入信號(hào)回路，調(diào)諧在 fcL2C2 ：輸出中頻回路，調(diào)諧在：輸出中頻回路，調(diào)諧在 fI本振電壓本振電壓 vL = VLmcos Lt 接在基極回路中，接在基極回路中，VBB0 為為基極基極靜態(tài)偏置電壓靜態(tài)偏置電壓。 vBE = VBB0 + vL + vS2工作原理工作原理將將 VBB0 + vL 作為作為T的等效基極偏置電壓，用的等效基極偏置電壓，用 vBB(t) 表示，表示，稱為時(shí)變基極偏置電壓，當(dāng)輸入信號(hào)電壓稱為時(shí)變基極偏置電壓，當(dāng)輸入信號(hào)電壓 vS = Vsmcos

10、 ct 很很小，滿足小，滿足線性時(shí)變條件線性時(shí)變條件時(shí)，三極管集電極電流為時(shí)，三極管集電極電流為iC f(vBE) IC0(vL) + gm(vL) vSiC f(vBE) IC0(vL) + gm(vL) vS在時(shí)變偏壓作用下，在時(shí)變偏壓作用下，gm(vL) 的傅里葉級(jí)數(shù)展開式為的傅里葉級(jí)數(shù)展開式為gm(vL) = gm(t) = g0 + gm1cos Lt + gm2cos2 Lt + 其中，基波分量其中，基波分量 gm1cos Lt 與輸入信號(hào)電壓與輸入信號(hào)電壓 vS 相乘相乘gm1cos Lt Vsmcos ct = gm1Vsmcos( L - - c)t + cos( L + c

11、)t21令令 I = L - - c，得中頻電流分量為，得中頻電流分量為iI = IImcos It = tVgtVgIsmcmIsm1mcoscos21 其中其中1mmImmc21gVIg s s稱為稱為混頻跨導(dǎo)混頻跨導(dǎo)，定義為輸出中頻電流幅值，定義為輸出中頻電流幅值 IIm 對(duì)輸入信號(hào)對(duì)輸入信號(hào)電壓幅值電壓幅值 Vsm 之比，其值等于之比，其值等于 gm(t) 中基波分量幅度中基波分量幅度 gm1 的的一半。一半。若設(shè)中頻回路的諧振電阻為若設(shè)中頻回路的諧振電阻為 Re ，則所需的中頻輸出電，則所需的中頻輸出電壓壓 vI = - - iIRe ，相應(yīng)的，相應(yīng)的混頻增益混頻增益為為AC= =

12、- - gmc ResmImVV3 gmc 與與 VLm 和和VBB0 關(guān)系關(guān)系在滿足線性時(shí)變條件下，三極管混頻電路的在滿足線性時(shí)變條件下，三極管混頻電路的混頻增益混頻增益與與混頻跨導(dǎo)混頻跨導(dǎo) gmc 成正比。而成正比。而 gmc 又與又與 VLm 和靜態(tài)偏置有關(guān)。和靜態(tài)偏置有關(guān)。三極管的轉(zhuǎn)移特性曲性三極管的轉(zhuǎn)移特性曲性 iC- -vBE ，它的各點(diǎn)斜率的連線即為跨，它的各點(diǎn)斜率的連線即為跨導(dǎo)特性導(dǎo)特性 gm(vBE) 。在。在 vBE = VBB(t) 的的作用下，便可畫出作用下，便可畫出 gm(t) 波形。波形。圖圖 4- -3- -4gmc(t) 的圖解分析的圖解分析可見，可見，VBB0

13、 一定，一定，VLm 由小增大時(shí)，由小增大時(shí)， gmc 也相應(yīng)地也相應(yīng)地增大，直到增大，直到 gm(t) 趨近方波趨近方波時(shí)，相應(yīng)的時(shí)，相應(yīng)的 gmc 便達(dá)到最大便達(dá)到最大值。值。 實(shí)際三極管混頻電路采實(shí)際三極管混頻電路采用分壓式偏置電路，當(dāng)用分壓式偏置電路，當(dāng) VLm 增大到一定值后，由于特性增大到一定值后，由于特性的非線性，產(chǎn)生自給偏置效的非線性，產(chǎn)生自給偏置效應(yīng)，基極偏置電壓將自靜態(tài)應(yīng)，基極偏置電壓將自靜態(tài)值值 VBB0 向截止方向移動(dòng)，因向截止方向移動(dòng)，因而相應(yīng)的而相應(yīng)的 gmc 也就比上述恒也就比上述恒定偏置時(shí)小。定偏置時(shí)小。圖圖 4- -3- -5 gmc隨隨 VLm 變化的特性變

14、化的特性結(jié)果使結(jié)果使 gmc 隨隨 VLm 的變化的變化如圖如圖 4-3-5 實(shí)線所示?？梢?，實(shí)線所示。可見，相應(yīng)于某一相應(yīng)于某一 VLm 值，值，gmc 和相應(yīng)的混頻增益達(dá)到最大值。和相應(yīng)的混頻增益達(dá)到最大值。 實(shí)驗(yàn)指出，在中波廣播實(shí)驗(yàn)指出，在中波廣播收音機(jī)中，這個(gè)最佳的收音機(jī)中，這個(gè)最佳的 VLm 約為約為 20 200 mV。反之，當(dāng)。反之，當(dāng) VLm 一定時(shí)，改變一定時(shí)，改變 VBB0( (或或 IEQ) ) 時(shí)，時(shí)，gmc 也會(huì)相應(yīng)變化。也會(huì)相應(yīng)變化。實(shí)驗(yàn)指出，實(shí)驗(yàn)指出，IEQ 在在 0.2 1 mA 時(shí)，時(shí)，gmc 近似不變，并接近最近似不變，并接近最大值。大值。二、電路二、電路電

15、路組成、工作原電路組成、工作原理、元件作用。理、元件作用。圖圖 4- -3- -6晶體三極管混頻電路晶體三極管混頻電路電感三點(diǎn)式電路。電感三點(diǎn)式電路。本振電壓輸出由耦合線本振電壓輸出由耦合線圈圈 Le 加到加到 T1 管的發(fā)射管的發(fā)射極上。極上。天線上感生的信號(hào)天線上感生的信號(hào)電壓通過耦合線圈電壓通過耦合線圈 La 加加到輸入信號(hào)回路，再通到輸入信號(hào)回路，再通過耦合線圈過耦合線圈 Lb 加到加到 T1 管的基極上。管的基極上。 圖圖 4- -3- -6晶體三極管混頻電路晶體三極管混頻電路La 和和 Lb 的值較小，的值較小，對(duì)輸入信號(hào)，本振回路嚴(yán)對(duì)輸入信號(hào)，本振回路嚴(yán)重失諧；對(duì)本振頻率而言，重

16、失諧；對(duì)本振頻率而言，輸入信號(hào)回路嚴(yán)重失諧，輸入信號(hào)回路嚴(yán)重失諧，避免反向輻射。避免反向輻射。4.3.3混頻失真混頻失真混頻利用了器件特性的非線性，而器件的非線性又是混頻利用了器件特性的非線性，而器件的非線性又是混頻器產(chǎn)生各種干擾的根源?；祛l器產(chǎn)生各種干擾的根源。一、干擾哨聲和寄生通道干擾一、干擾哨聲和寄生通道干擾1干擾哨聲干擾哨聲( (組合頻率干擾組合頻率干擾) )( (1) )產(chǎn)生產(chǎn)生 混頻器輸入有用信號(hào)時(shí)，混頻器件輸出電流將出現(xiàn)眾混頻器輸入有用信號(hào)時(shí)，混頻器件輸出電流將出現(xiàn)眾多組頻率分量多組頻率分量fp,q =| pfL qfc |猶如混頻器中存在著無數(shù)個(gè)變換通道，其中只有猶如混頻器中存

17、在著無數(shù)個(gè)變換通道，其中只有 p = q = 1 的通道的通道是有用的，它可以將輸入信號(hào)頻率變換為所需的是有用的，它可以將輸入信號(hào)頻率變換為所需的中頻，而其余大量的變換通道無用甚至有害。例如：中頻，而其余大量的變換通道無用甚至有害。例如：fs = 931 kHz， fI = 465 kHz， fL = fs + fI = 1 396 kHz 當(dāng)當(dāng) fs 與與 fL 混合后，輸出可能存在混合后，輸出可能存在 2fs - - fL = ( (2 931 - - 1 396) )kHz = 466 kHz 的的組合頻率組合頻率，與，與 465 kHz 一起送到一起送到檢波器，產(chǎn)生差拍現(xiàn)象，在揚(yáng)聲器聽

18、到檢波器，產(chǎn)生差拍現(xiàn)象，在揚(yáng)聲器聽到 1 kHz 的的哨叫哨叫。聽到的聲音：哨叫聽到的聲音：哨叫干擾哨聲干擾哨聲干擾的原因：組合頻率干擾：干擾的原因：組合頻率干擾：顯然，產(chǎn)生哨叫的條件：顯然，產(chǎn)生哨叫的條件：| | pfL qfc | | = fI F 式中：式中：F 為音頻為音頻可分解為可分解為四個(gè)關(guān)系式四個(gè)關(guān)系式：qfc - - pfL = fI FpfL - - qfc = fI FpfL + qfc ：恒大于：恒大于fL- - pfL - - qfc ：無意義：無意義合并前兩式，得產(chǎn)生干擾哨聲的輸入合并前兩式，得產(chǎn)生干擾哨聲的輸入有用信號(hào)頻率有用信號(hào)頻率 fc 為為 pqFfpqpf-

19、 - - - Ic1fI F，上式可簡(jiǎn)化為，上式可簡(jiǎn)化為Ic1fpqpf- - ( (2) )減小干擾哨聲的辦法減小干擾哨聲的辦法 組合頻率分量電流振幅隨組合頻率分量電流振幅隨 (p + q) 的增加而迅速減小，因的增加而迅速減小，因而，只有對(duì)應(yīng)于而，只有對(duì)應(yīng)于 p 和和 q 為較小值的輸入有用信號(hào)才會(huì)產(chǎn)生明為較小值的輸入有用信號(hào)才會(huì)產(chǎn)生明顯的干擾哨聲，將產(chǎn)生最強(qiáng)干擾哨聲的信號(hào)頻率移到接收頻顯的干擾哨聲，將產(chǎn)生最強(qiáng)干擾哨聲的信號(hào)頻率移到接收頻段之外，就可大大減小干擾哨聲的有害影響。段之外，就可大大減小干擾哨聲的有害影響。 例如，例如，由由 ，當(dāng)，當(dāng) p = 0，q = 1 時(shí)干擾哨聲強(qiáng)，時(shí)干擾

20、哨聲強(qiáng)，相應(yīng)輸入信號(hào)頻率接近于中頻，即相應(yīng)輸入信號(hào)頻率接近于中頻，即 fc fI，因此，將接收機(jī)的，因此，將接收機(jī)的中頻選在接收頻段以外，避免這個(gè)最強(qiáng)的干擾哨聲。例如，中頻選在接收頻段以外，避免這個(gè)最強(qiáng)的干擾哨聲。例如，中頻接收機(jī)，中頻接收機(jī)，fI 規(guī)定為規(guī)定為 465 kHz。( (中波：中波：535 1 605 kHz) ) Ic1fpqpf- - 2寄生通道干擾寄生通道干擾( (副波道干擾副波道干擾) )( (1) )產(chǎn)生產(chǎn)生非接收頻率的干擾臺(tái)串入接收機(jī)所造成的干擾。非接收頻率的干擾臺(tái)串入接收機(jī)所造成的干擾。 當(dāng)干當(dāng)干擾臺(tái)的頻率擾臺(tái)的頻率 fM 與本振頻率與本振頻率 fL 滿足滿足 |

21、pfL qfM | = fI( (4- -3- -8) )時(shí)，干擾信號(hào)就將其頻率時(shí)，干擾信號(hào)就將其頻率 fM 變換為變換為 fI，順利地通過中頻放，順利地通過中頻放大器，造成干擾大器，造成干擾( (收音機(jī)聽到干擾信號(hào)收音機(jī)聽到干擾信號(hào)) )。這種干擾稱為。這種干擾稱為寄生寄生通道干擾通道干擾。 受受 fL - - fc = fI 的限制，的限制，式式( (4- -3- -8) ) 中中只有下兩式成立只有下兩式成立pfL - - qfM = fI ，qfM - - pfL = fI合并，得形成寄生通道干擾的干擾信號(hào)頻率為合并，得形成寄生通道干擾的干擾信號(hào)頻率為 ( (4- -3- -9) )Ic

22、ILM1fqpfqpqffqpf 寄生通道干擾的兩種最強(qiáng)情況：寄生通道干擾的兩種最強(qiáng)情況： 中頻干擾中頻干擾( (p = 0，q = 1) ) fM = fI ，故稱，故稱中頻干擾中頻干擾。這時(shí)，混頻器起到中頻放大器。這時(shí)，混頻器起到中頻放大器的作用，具有比有用信號(hào)更強(qiáng)的傳輸能力。的作用，具有比有用信號(hào)更強(qiáng)的傳輸能力。 鏡像干擾鏡像干擾( (p = 1，q = 1) ) fK = fL + fI = fc + 2fI ，這時(shí)，干擾信號(hào)，這時(shí)，干擾信號(hào) fK 在混頻器中與在混頻器中與 本振信號(hào)本振信號(hào) fL混頻后，其差頻接近中頻，與中頻進(jìn)行差拍檢波，混頻后，其差頻接近中頻，與中頻進(jìn)行差拍檢波，出

23、現(xiàn)哨叫。出現(xiàn)哨叫。 若將若將 fL 想象為一面鏡子，則想象為一面鏡子，則 fK 就就是是 fc 的鏡像，故稱的鏡像，故稱鏡像干擾鏡像干擾。( (2) )解決辦法解決辦法中頻干擾：中頻干擾：與消除干擾哨聲一樣，與消除干擾哨聲一樣，中頻應(yīng)選在接收頻段以外，遠(yuǎn)離接收段。中頻應(yīng)選在接收頻段以外，遠(yuǎn)離接收段。 鏡像干擾：鏡像干擾： fK - - fc = 2fI ，可以采用兩種措施：，可以采用兩種措施：高中高中頻方案、二次混頻頻方案、二次混頻。3高中頻方案高中頻方案中頻的兩種選擇方案：中頻的兩種選擇方案： 低中頻方案，低中頻方案， fI f。4二次混頻二次混頻優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：fI 低，中頻放大器易實(shí)現(xiàn)高增益

24、和高選擇性；低，中頻放大器易實(shí)現(xiàn)高增益和高選擇性；如在短波接收機(jī)中，接收頻段為如在短波接收機(jī)中，接收頻段為 2 30 MHz，中頻選，中頻選在在 70 MHz 附近。由于中頻很高，鏡像干擾頻率遠(yuǎn)高于有附近。由于中頻很高，鏡像干擾頻率遠(yuǎn)高于有用信號(hào)頻率，混頻的濾波電路很容易將它濾除。用信號(hào)頻率，混頻的濾波電路很容易將它濾除。圖圖 4- -3- -10二次混頻接收機(jī)組成方框圖二次混頻接收機(jī)組成方框圖近代數(shù)字移動(dòng)通信接收機(jī)，第一中頻很高，為近代數(shù)字移動(dòng)通信接收機(jī)，第一中頻很高，為 240 MHz ，可以在一混頻前將鏡像頻率干擾有效地濾除。，可以在一混頻前將鏡像頻率干擾有效地濾除。二、交調(diào)失真和互調(diào)失

25、真二、交調(diào)失真和互調(diào)失真交調(diào)失真和互調(diào)失真交調(diào)失真和互調(diào)失真會(huì)在混頻器、高頻和中頻放大器會(huì)在混頻器、高頻和中頻放大器中產(chǎn)生，現(xiàn)以混頻器為例討論。中產(chǎn)生，現(xiàn)以混頻器為例討論。1交調(diào)失真交調(diào)失真若接收機(jī)前端電路選擇性不好，使若接收機(jī)前端電路選擇性不好，使有用信號(hào)有用信號(hào) vS 和和干擾干擾信號(hào)信號(hào) vM 同時(shí)串入混頻器輸入端，且二者皆為調(diào)幅波，則通同時(shí)串入混頻器輸入端，且二者皆為調(diào)幅波，則通過混頻器的非線性作用，將產(chǎn)生過混頻器的非線性作用，將產(chǎn)生交叉調(diào)制失真交叉調(diào)制失真?，F(xiàn)象：不僅可聽到有用信號(hào)，同時(shí)也聽到干擾信號(hào)?，F(xiàn)象：不僅可聽到有用信號(hào)，同時(shí)也聽到干擾信號(hào)。當(dāng)接收機(jī)對(duì)有用信號(hào)失諧時(shí)，干擾信號(hào)也

26、隨之消失。當(dāng)接收機(jī)對(duì)有用信號(hào)失諧時(shí)，干擾信號(hào)也隨之消失。如同如同干擾臺(tái)調(diào)制信號(hào)調(diào)制在有用信號(hào)頻率上干擾臺(tái)調(diào)制信號(hào)調(diào)制在有用信號(hào)頻率上，故稱，故稱交叉調(diào)制干交叉調(diào)制干擾擾。原因：混頻器件非線性的高次方項(xiàng)引起的，且與干擾原因：混頻器件非線性的高次方項(xiàng)引起的，且與干擾信號(hào)電壓振幅的平方成正比。信號(hào)電壓振幅的平方成正比。設(shè)混頻器件在靜態(tài)工作點(diǎn)上展開的伏安特性為設(shè)混頻器件在靜態(tài)工作點(diǎn)上展開的伏安特性為i = f (v) = a0 + a1v + a2v2 + a3v3 + a4v4 + 其中其中v = vL + vS + vM = VLmcos Lt + Vsmcos ct + VMmcos Mt代入代

27、入上式可知，上式可知，v 的二次方項(xiàng)的二次方項(xiàng)( (展開式中的展開式中的 2a1vLvS) )、四次、四次方項(xiàng)方項(xiàng)( (展開式中的展開式中的 4a4 vS + 4a4vL + 12a4vLvS ) )及更高偶及更高偶次方項(xiàng)均會(huì)產(chǎn)生次方項(xiàng)均會(huì)產(chǎn)生中頻電流分量中頻電流分量。其中。其中 12a4vLvS 產(chǎn)生的中產(chǎn)生的中頻電流分量振幅為頻電流分量振幅為 3a4vLmvSm ，其值與，其值與 VMm 有關(guān)。有關(guān)。3Lv3Sv2Mv2Mv2Mmv表明該電流分量振幅中含有干擾信號(hào)的包絡(luò)變化，這表明該電流分量振幅中含有干擾信號(hào)的包絡(luò)變化，這種失真是將干擾信號(hào)的包絡(luò)交叉地轉(zhuǎn)移到輸出中頻信號(hào)上種失真是將干擾信號(hào)

28、的包絡(luò)交叉地轉(zhuǎn)移到輸出中頻信號(hào)上去的一種非線性失真，故稱為去的一種非線性失真，故稱為交叉調(diào)制失真交叉調(diào)制失真。 2互調(diào)失真互調(diào)失真當(dāng)混頻器輸入端同時(shí)作用著兩個(gè)干擾信號(hào)當(dāng)混頻器輸入端同時(shí)作用著兩個(gè)干擾信號(hào) vM1 和和 vM2 時(shí)，混頻器還可能產(chǎn)生時(shí)，混頻器還可能產(chǎn)生互調(diào)失真互調(diào)失真。令令v = vL + vS + vM1+ vM2= VLmcos Lt + Vsmcos ct + VM1mcos M1t+ VM2mcos M2t則則 i 中將包含的中將包含的組合頻率分量組合頻率分量fp,q,r,s = M2M1cLsfrfqfpf 其中，除了其中，除了 fL - - fc = fI ( (p

29、= q = 1，r = s = 0) )的有用中頻分量的有用中頻分量外，還可能在著某些特定的外，還可能在著某些特定的 r 和和 s 值上存在著值上存在著IM21MLfsfrff 的寄生中頻分量，引起混頻器輸出中頻信號(hào)失真。這種失的寄生中頻分量，引起混頻器輸出中頻信號(hào)失真。這種失真由兩個(gè)干擾信號(hào)互相調(diào)制產(chǎn)生的，故稱真由兩個(gè)干擾信號(hào)互相調(diào)制產(chǎn)生的，故稱互調(diào)失真互調(diào)失真。 當(dāng)當(dāng) VM1m 和和 VM2m一定時(shí)，一定時(shí)，r 和和 s 值越小，相應(yīng)產(chǎn)生的寄值越小，相應(yīng)產(chǎn)生的寄生中頻電流分量振幅就越大，互調(diào)失真也就越嚴(yán)重。其中，生中頻電流分量振幅就越大，互調(diào)失真也就越嚴(yán)重。其中，若兩個(gè)干擾信號(hào)的頻率若兩個(gè)

30、干擾信號(hào)的頻率 fM1、fM2 十分靠近有用信號(hào)頻率，十分靠近有用信號(hào)頻率，則在則在 r 和和 s 為小值時(shí)為小值時(shí)( (r = 1，s = 2 或或 r = 2，s = 1) )的組合頻的組合頻率分量的頻率有可能趨近于率分量的頻率有可能趨近于 fI，即，即fL - (- (2fM1- - fM2) fI 或或 fL - - (2fM2- - fM1) fI亦即亦即2fM1 - - fM2 fc或或2fM2 - - fM1 fc因而這種互調(diào)失真最嚴(yán)重。由于因而這種互調(diào)失真最嚴(yán)重。由于 r + s = 3 ，故將這種失真，故將這種失真稱為稱為三階互調(diào)失真三階互調(diào)失真，它是由，它是由 v 四次方項(xiàng)

31、中的四次方項(xiàng)中的 12a4vL vM2 或或 12a4vLvM1 產(chǎn)生的。當(dāng)產(chǎn)生的。當(dāng)VM1m = VM2m = VMm時(shí)，它們的時(shí)，它們的幅度均為幅度均為 。 2M1v2M2v3MmLm423Vva3三階互調(diào)失真截點(diǎn)三階互調(diào)失真截點(diǎn)三階互調(diào)失真的干擾信號(hào)頻率十分靠近有用信號(hào)頻率，三階互調(diào)失真的干擾信號(hào)頻率十分靠近有用信號(hào)頻率，混頻前濾波器不能有效濾除，與交調(diào)失真和其他非線性失混頻前濾波器不能有效濾除，與交調(diào)失真和其他非線性失真比較，三階互調(diào)失真的危害最嚴(yán)重，往往將允許的最大真比較，三階互調(diào)失真的危害最嚴(yán)重，往往將允許的最大三階互調(diào)失真作為混頻器的重要性能指標(biāo)，且將其對(duì)應(yīng)的三階互調(diào)失真作為混頻

32、器的重要性能指標(biāo)，且將其對(duì)應(yīng)的最大輸入干擾強(qiáng)度作為動(dòng)態(tài)范圍的上限。最大輸入干擾強(qiáng)度作為動(dòng)態(tài)范圍的上限。設(shè)有用輸入信號(hào)產(chǎn)生的中頻電流分量幅值為設(shè)有用輸入信號(hào)產(chǎn)生的中頻電流分量幅值為smLm221VVa( (由由伏安特性伏安特性的二次方項(xiàng)產(chǎn)生的二次方項(xiàng)產(chǎn)生) )，與，與 Vsm 成正比，三階互調(diào)失成正比，三階互調(diào)失真分量的幅度與輸入干擾信號(hào)幅度真分量的幅度與輸入干擾信號(hào)幅度 VMm 的三次方成正比。的三次方成正比。 若用若用分貝分貝表示，則輸出中頻功率分貝數(shù)與輸入信號(hào)功率表示，則輸出中頻功率分貝數(shù)與輸入信號(hào)功率分貝數(shù)分貝數(shù)呈線性呈線性關(guān)系關(guān)系( (增加增加 10 dB，相應(yīng)的也增加，相應(yīng)的也增加

33、10 dB) )，直，直到到 1 dB 壓縮點(diǎn)壓縮點(diǎn)，以后就趨于平坦。，以后就趨于平坦。圖圖 4- -3- -11PI1dB 和和 PM3 的含義的含義實(shí)踐表明實(shí)踐表明， PIM3 大體上比大體上比 PI1dB 高高 10 15 dBm，若廠，若廠家提供家提供 1 dB 壓縮電平，就可按上述確定壓縮電平，就可按上述確定 PIM3 。PIM3 是混頻器的重要性能指標(biāo)，根據(jù)是混頻器的重要性能指標(biāo)，根據(jù) PIM3 可估計(jì)某一可估計(jì)某一輸入干擾電平所對(duì)應(yīng)的輸出三階互調(diào)失真電平輸入干擾電平所對(duì)應(yīng)的輸出三階互調(diào)失真電平。而輸出而輸出三階互調(diào)功率三階互調(diào)功率分分貝數(shù)與貝數(shù)與輸入干擾功率輸入干擾功率分貝數(shù)分貝數(shù)成成三倍三倍的關(guān)系的關(guān)系( (增加增加 10 dB，相應(yīng)的增加相應(yīng)的增加 30 dB) )，即斜率，即斜率為前一特性斜率的三倍。