高頻電子線路(第四章 非線性電路分析法和混頻器)

§4.7二極管混頻器有了三極管混頻器為什么還要設(shè)計(jì)二極管混頻器？原因：當(dāng)輸入信號(hào)振幅比較大時(shí)，三極管混頻器轉(zhuǎn)移函數(shù)用泰勒級(jí)數(shù)展開后，必須取很多項(xiàng)，導(dǎo)致混頻后輸出信號(hào)的頻率成分太多，干擾嚴(yán)重。12電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單噪聲低動(dòng)態(tài)范圍大組合頻率分量少如果采用肖特基表面勢(shì)壘二極管，工作頻率可高達(dá)微波頻段，因而應(yīng)用廣泛。二極管混頻器的優(yōu)點(diǎn)二極管混頻器的種類二極管平衡混頻器利用對(duì)稱的電路抵消掉一部分無(wú)用頻率分量二極管環(huán)形混頻器（雙平衡混頻器）是對(duì)二極管平衡混頻器的改進(jìn)3§4.7.1二極管平衡混頻器電路原理圖vsvout4二極管平衡混頻器原理分析vsvout設(shè)輸入互感線圈的電壓感應(yīng)系數(shù)為15二極管平衡混頻器原理分析vsi1i26二極管平衡混頻器原理分析7二極管平衡混頻器原理分析vsvouti1i28i二極管平衡混頻器原理分析比三極管混頻器產(chǎn)生的頻率成分要少很多9§4.7.2二極管環(huán)形混頻器原理電路10二極管環(huán)形混頻器原理分析11二極管環(huán)形混頻器原理分析12二極管環(huán)形混頻器原理分析13

目前，許多從短波到微波波段的整體封裝二極管環(huán)形混頻器已作為系列產(chǎn)品，一個(gè)用于0.5~500MHz的典型環(huán)形混頻器的外形及電路示于下圖。使用時(shí)，8，9端外接信號(hào)電壓s，3、4端相連，5、6端相連，然后在3，5端間加本振電壓0，中頻信號(hào)由1，2端輸出。此電路除用作混頻器外，還可以用作相位檢波器、調(diào)制器等。14二極管混頻器與三極管混頻器的比較三極管混頻器優(yōu)點(diǎn)：變頻增益大于1

缺點(diǎn)：1、動(dòng)態(tài)范圍較小

2、組合頻率干擾嚴(yán)重

3、噪聲較大

4、存在本地輻射二極管混頻器優(yōu)點(diǎn)：1、動(dòng)態(tài)范圍較大

2、組合頻率干擾少

3、噪聲較小

4、不存在本地輻射缺點(diǎn)：變頻增益小于115§4.8差分對(duì)模擬乘法器混頻電路模擬乘法器混頻原理只有和頻、差頻分量，“垃圾”分量最少16XYZ電路符號(hào)結(jié)合教材P158/P189圖4.8.2/5.8.2理解乘法器原理C2C7C6C7C6至T8至T9C3C4模擬乘法器混頻器的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：頻率分量最“干凈”（無(wú)用頻率分量少）缺點(diǎn)：輸入信號(hào)只能是mV級(jí)23差分對(duì)模擬乘法器混頻電路實(shí)用電路信號(hào)電壓由端子①輸入最大值約15mV本振電壓由端子⑧輸入振幅約100mV相乘后的信號(hào)由第⑥端子輸出經(jīng)帶通濾波后，即可獲得中頻信號(hào)輸出。2425§4.9混頻器中的干擾干擾產(chǎn)生的原因：干擾的主要種類組合頻率干擾和副波道干擾交叉調(diào)制干擾互相調(diào)制干擾阻塞現(xiàn)象和相互混頻混頻器可產(chǎn)生、前端高放也可產(chǎn)生。了解即可混頻器本身特性產(chǎn)生重點(diǎn)掌握形成干擾的條件滿足一定的頻率其幅值較大

由于混頻器是依靠非線性元件來(lái)實(shí)現(xiàn)變頻，而通過(guò)非線性元件的信號(hào)將含有許多頻率成份

,(p,q=0,1,2,3,….)有用信號(hào)vs(fs)v0(f0)v中頻(fi)非線性元件中頻濾波器u(

)如果設(shè)輸入信號(hào)為

,本振頻率信號(hào)為而這

些組合頻率的信號(hào)中只要和中頻頻率

相同或接近，

都會(huì)和有用信號(hào)一起被選出，并送到后級(jí)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(hào)的正常工作。

Bfi§4.9.1組合頻率干擾和副波道干擾即當(dāng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生干擾哨叫。情況1.

有用信號(hào)和本振產(chǎn)生的組合頻率干擾(干擾哨聲)26例子反面例子正面例子27選擇合適的中頻，使干擾點(diǎn)數(shù)少。情況2、外來(lái)干擾信號(hào)和本振產(chǎn)生的干擾(1)

組合副波道干擾

如果混頻器之前的輸入回路和高頻放大器的選擇性不夠好，除了要接收的有用信號(hào)外，干擾信號(hào)也會(huì)進(jìn)入混頻器。會(huì)產(chǎn)生組合副波道干擾。時(shí)，v0(f0)v中頻(fi)噪聲vn(f

n)非線形元件中頻濾波器u(

)Bfi28產(chǎn)生原因：前端電路選擇性不好。(2)

副波道干擾（是組合副波道干擾的特例）

在組合副波道干擾中，某些特定頻率形成的干擾稱為副波道干擾。這種干擾主要有中頻干擾和鏡像干擾。1)中頻干擾當(dāng)干擾信號(hào)的頻率等于或接近fi時(shí)的干擾。2)鏡像頻率干擾當(dāng)外來(lái)干擾信號(hào)的頻率fn=fs+2fi時(shí)的干擾f

S

f

0

f

nfi此時(shí)這種干擾信號(hào)頻率

與輸入信號(hào)頻率

以本振頻率

為對(duì)稱軸形成鏡像對(duì)稱的關(guān)系。fi29一階干擾，干擾比較強(qiáng)?！?.9.2交叉調(diào)制干擾產(chǎn)生的原因：由混頻器3次方以上的非線性傳輸特性產(chǎn)生現(xiàn)象：當(dāng)所接收電臺(tái)的信號(hào)和干擾電臺(tái)同時(shí)進(jìn)入接收機(jī)輸入端時(shí)，如果接收機(jī)調(diào)諧于信號(hào)頻率，可以清楚地收到干擾信號(hào)電臺(tái)的聲音，若接收機(jī)對(duì)接收信號(hào)頻率失諧，干擾臺(tái)的聲音也消失。由于還沒(méi)有學(xué)調(diào)制,所以此處暫不細(xì)講30

有用信號(hào)和干擾信號(hào)一起作用產(chǎn)生的干擾?！?.9.3互相調(diào)制干擾產(chǎn)生的原因：兩個(gè)或兩個(gè)以上的干擾進(jìn)入到混頻器的輸入端時(shí)，由于器件的非線性作用，它們將產(chǎn)生一系列組合頻率分量。如果某些分量的頻率等于或接近于中頻時(shí)，就會(huì)形成干擾，稱為互調(diào)干擾?，F(xiàn)象：接收機(jī)調(diào)諧于信號(hào)頻率，可以清楚地收到干擾信號(hào)電臺(tái)的聲音，若接收機(jī)對(duì)接收信號(hào)頻率失諧，干擾臺(tái)的聲音仍然存在。由于還沒(méi)有學(xué)調(diào)制,所以此處暫不細(xì)講31§4.9.4阻塞干擾與相互混頻產(chǎn)生的原因：強(qiáng)干擾信號(hào)進(jìn)入混頻器。阻塞干擾：當(dāng)一個(gè)強(qiáng)干擾信號(hào)進(jìn)入接收機(jī)輸入端后，由于輸入電路抑制不良，會(huì)使前端電路內(nèi)放大器或混頻器的晶體管處于嚴(yán)重的非線性區(qū)域，使輸出信噪比大大下降。信號(hào)過(guò)強(qiáng)時(shí)，可能導(dǎo)致晶體管的PN結(jié)被擊穿，正常工作狀態(tài)被破壞，產(chǎn)生完全堵死的阻塞現(xiàn)象。相互混頻：由于本振源內(nèi)存在雜散邊帶功率，強(qiáng)干擾與雜散邊帶噪聲混頻產(chǎn)生的頻率分量落在中頻通帶內(nèi)形成中頻噪聲。現(xiàn)象：電路癱瘓或存在嚴(yán)重噪聲。32§4.9.5克服干擾的措施(1)提高混頻級(jí)前端電路(天線回路和高放)的選擇性。(2)合理地選擇中頻，可減小組合頻率干擾。(3)合理地選擇混頻管的靜態(tài)工作點(diǎn)。33本章的重點(diǎn)非線性電路的特征冪級(jí)數(shù)分析法及其產(chǎn)生頻率分量的規(guī)律