第7章 混頻電路

第六章小結(jié)調(diào)角信號(hào)的基本概念，包括定義、表達(dá)式、頻譜結(jié)構(gòu)、有效帶寬及功率等參數(shù)。調(diào)頻的方法有直接調(diào)頻法和間接調(diào)頻法兩種。斜率鑒頻和正交鑒頻是兩種主要鑒頻方式。斜率鑒頻器是先頻幅轉(zhuǎn)換，后包絡(luò)檢波；正交鑒頻器是先頻相轉(zhuǎn)換，后鑒相。第7章混頻器原理及電路

一混頻概述二混頻工作原理三混頻器的干擾7.1概述

混頻(或變頻)是將信號(hào)的頻率由一個(gè)數(shù)值變換成另一個(gè)數(shù)值的過(guò)程。完成這種功能的電路叫混頻器(或變頻器)。如廣播收音機(jī)，中波波段信號(hào)載波的頻率為535kHz～1.6MHz，接收機(jī)中本地振蕩的頻率相應(yīng)為1～2.065MHz，在混頻器中這兩個(gè)信號(hào)的頻率相減，輸出信號(hào)的頻率等于中頻頻率465kHz。

在無(wú)線(xiàn)電技術(shù)中，混頻的應(yīng)用非常普遍。在超外差式接收機(jī)中，所有輸入信號(hào)的頻率都要變成中頻，廣播收音機(jī)的中頻等于465kHz，電視接收機(jī)的中頻等于38MHz。在發(fā)射機(jī)中，為了提高發(fā)射信號(hào)的頻率穩(wěn)定度，采用多級(jí)式發(fā)射機(jī)，用一個(gè)頻率較低的石英晶體振蕩器做主振蕩器，產(chǎn)生一個(gè)頻率非常穩(wěn)定的主振信號(hào)，然后經(jīng)過(guò)頻率的加、減、乘、除運(yùn)算變換成射頻。此外電視差轉(zhuǎn)機(jī)收發(fā)頻道的轉(zhuǎn)換，衛(wèi)星通信中上行、下行頻率的變換等等都必須采用混頻器。分類(lèi)：混頻器（變頻器）：信號(hào)的頻率發(fā)生變化，從一頻率變換為另一頻率。(1)上混頻：將已調(diào)信號(hào)頻譜搬移到發(fā)射需要的頻段。

應(yīng)用于：發(fā)射機(jī)(2)下混頻：將接收信號(hào)的頻譜從射頻段搬移到中頻段。應(yīng)用于：接收機(jī)

混頻：頻譜的線(xiàn)性搬移電路。完成頻譜線(xiàn)性搬移功能的關(guān)鍵是獲得兩個(gè)輸入信號(hào)的乘積項(xiàng)，具有這個(gè)乘積項(xiàng)，就可以實(shí)現(xiàn)所需的頻譜線(xiàn)性搬移功能。

混頻器的一般結(jié)構(gòu)框圖

1.混頻器的基本結(jié)構(gòu)本機(jī)振蕩器vIFvLO非線(xiàn)性器件

帶通濾波器vRF2混頻器工作原理混頻器是頻譜的線(xiàn)性搬移電路，是一個(gè)三端口網(wǎng)絡(luò)。本地振蕩信號(hào)

一個(gè)中頻輸出信號(hào)：ucuLuI混頻器tuc(t)tuI(t)tuL(t)有兩個(gè)輸入信號(hào)：

高頻調(diào)制波

fcfc+FFc-Ffuc的頻譜fcfLfuL的頻譜fIfI+FfI-FfuI的頻譜tuc(t)tuc(t)tuL(t)tuL(t)tuI(t)tuI(t)混頻過(guò)程中的頻譜變換p151(a)本振頻譜(b)信號(hào)頻譜(c)輸出頻譜(1)調(diào)幅(DSB為例)

uΩ乘法器帶通濾波器uDSBu載波2Ωmaxωc（2）檢波

uDSB乘法器低通濾波器u同步uΩΩmax（3）混頻

uDSB=uc乘法器uL帶通濾波器uIωI=ωL-ωcωLωc3.振幅調(diào)制、檢波與混頻器的相互關(guān)系

ωI=ωL-ωC2Ωmax1.混頻增益混頻電壓增益:

混頻功率增益

:混頻器主要指標(biāo)參數(shù)

根據(jù)混頻器有無(wú)功率增益

無(wú)源混頻器：混頻功率增益小于1有源混頻器：混頻功率增益大于12.線(xiàn)性范圍輸入射頻信號(hào)為小信號(hào)時(shí)，混頻器是一個(gè)線(xiàn)性系統(tǒng)?；祛l增益是定值，輸出中頻信號(hào)與輸入射頻信號(hào)的幅度成正比。當(dāng)輸入射頻信號(hào)幅度增大時(shí)，混頻器存在非線(xiàn)性失真。3.混頻失真由于器件的非線(xiàn)性特點(diǎn)，混頻器輸出電流中包含了眾多的組合頻率分量。當(dāng)組合頻率分量落在中頻帶寬內(nèi)，就形成對(duì)有用中頻信號(hào)的干擾，引起失真，將嚴(yán)重影響通信質(zhì)量。（1）干擾哨聲混頻器的中頻為：本振頻率與射頻頻率的各次諧波引起的組合頻率會(huì)產(chǎn)生哨聲干擾。F可聽(tīng)的音頻頻率其中稱(chēng)為混頻比。

減少哨聲干擾的方法：

正確選擇中頻，盡量減少階數(shù)較低的干擾

正確選擇混頻器的工作點(diǎn)，減少組合頻率分量

采用合理的電路形式，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。

（2）寄生通道干擾主通道：射頻信號(hào)與本振信號(hào)產(chǎn)生中頻的通道。當(dāng)混頻器的輸入信號(hào)中有干擾信號(hào)時(shí)，本振信號(hào)會(huì)與干擾信號(hào)產(chǎn)生中頻寄生通道：干擾信號(hào)與本振信號(hào)產(chǎn)生中頻的通道。其中

p,q=0,1,2,3….

如果選頻器所選擇的正常中頻信號(hào)為:則可能形成的寄生通道干擾為：凡是能滿(mǎn)足上式的串臺(tái)信號(hào)都可能形成干擾在這類(lèi)干擾中主要有：中頻干擾，鏡頻干擾中頻干擾當(dāng)p=0,q=1時(shí)，

即表明當(dāng)一種接近中頻的干擾信號(hào)一旦進(jìn)入混頻器，可以直接通過(guò)混頻器進(jìn)入中頻放大電路，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：

提高混頻器前級(jí)的選擇性在混頻器前級(jí)增加中頻吸收電路

合理選擇中頻數(shù)值，中頻選在工作波段之外當(dāng)

p=1,q=1時(shí)，則有：

鏡像干擾（3）互調(diào)失真當(dāng)混頻器的輸入口有多個(gè)干擾信號(hào)同時(shí)進(jìn)入，每個(gè)干擾信號(hào)單獨(dú)與本振信號(hào)作用的組合頻率不等于中頻信號(hào)，但同時(shí)作用的組合頻率為中頻信號(hào)?；フ{(diào)干擾：有兩個(gè)干擾信號(hào)相互作用產(chǎn)生的干擾。4.端口隔離理想混頻器要求射頻口、本振口、中頻口相互隔離。各端口隔離不理想產(chǎn)生的影響：（1）本振口向射頻口的輻射：使本振大信號(hào)影響接收機(jī)前端的高頻小信號(hào)放大器的工作；（2）射頻口對(duì)本振口的影響：使射頻中的強(qiáng)干擾信號(hào)影響本地振蕩器的工作（穩(wěn)定性、輸出功率）；（3）本振口對(duì)中頻口的影響：本振大信號(hào)使以后的中頻放大器各級(jí)過(guò)載。5.阻抗匹配（1）阻抗匹配射頻口與中頻口的匹配可以使與各端口相接的濾波器正常工作。（2）每個(gè)端口對(duì)其他端口的信號(hào)力求短路，減小端口之間的干擾。總結(jié)P1537.2有源混頻器電路

vRF+-+-uLVBBVCCVTCLUB(t)ic晶體三極管混頻器

晶體管的偏置電壓

在混頻過(guò)程中，晶體管的跨導(dǎo)隨本地振蕩信號(hào)做周期型變化，混頻管可看成線(xiàn)性參變?cè)?/p>

當(dāng)射頻信號(hào)通過(guò)線(xiàn)性參變?cè)r(shí)，產(chǎn)生各種組合頻率分量，經(jīng)LC選頻網(wǎng)絡(luò)選出中頻，實(shí)現(xiàn)變頻。

雙極型晶體三極管混頻器基本電路的交流通道

:共射極混頻電路：本振信號(hào)由基極串聯(lián)方式注入；本振信號(hào)由射極注入.

共基極混頻電路：

(a)uc+-uL+-LCVT(d)uL+-uc+-LCVT(c)uc+-+-uLLCVT(b)L