通信電子電路第七章本章內(nèi)容7.1概述7.2變頻器的基本原理7.3變頻器的主要技術(shù)指標(biāo)7.4晶體三極管混頻電路7.5超外差接收機(jī)的統(tǒng)調(diào)與跟蹤7.6用模擬乘法器構(gòu)成的混頻電路7.7變頻干擾返回總目錄通信電子電路第七章本章重點(diǎn)和難點(diǎn)

(一)本章重點(diǎn)1.為什么要進(jìn)行變頻；2.變頻器的基本原理及數(shù)學(xué)分析；3.晶體三極管混頻電路基本原理、工作狀態(tài)選擇及應(yīng)用舉例；4.變頻干擾。(二)本章難點(diǎn)1.三點(diǎn)統(tǒng)調(diào)；2.變頻干擾。通信電子電路第七章

一、什么是變頻器——頻率變換電路

把一個(gè)已調(diào)的高頻信號(hào)變成另一個(gè)較低頻率的同類已調(diào)信號(hào)。完成這種頻率變換的電路稱變頻器。由于設(shè)計(jì)和制作工作頻率較原載頻低的固定中頻放大器比較容易，增益高，選擇性好，所以采用變頻器后，接收機(jī)的性能將得到提高。通信電子電路第七章AM制：將載頻位于535kHz～1605kHz中波波段各電臺(tái)的普通調(diào)幅信號(hào)FM制：把載頻位于88MHz～108MHz的各調(diào)頻臺(tái)信號(hào)465kHz的中頻信號(hào)；

又如:超外差電視接收機(jī)把載頻位于四十幾兆赫至近千兆赫頻段內(nèi)各電視臺(tái)信號(hào)中頻為10.7MHz的調(diào)頻信號(hào);中頻為38MHz的視頻信號(hào)。例如:超外差廣播接收機(jī)

通信電子電路第七章超外差收音機(jī)接收系統(tǒng)及各點(diǎn)波形通信電子電路第七章二、為什么要進(jìn)行變頻1.變頻器將信號(hào)頻率變換成中頻，在中頻上放大信號(hào)，放大器的增益可做得很高而不自激，電路工作穩(wěn)定（有利于放大）；2.接收機(jī)在頻率很寬的范圍內(nèi)選擇性好有困難，而對(duì)于某一固定頻率選擇性可以做得很好（有利于選頻）；3.由于變頻后所得的中頻頻率是固定的，這樣可以使電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化。通信電子電路第七章三、信號(hào)載波頻率變換成中頻頻率波形圖

與載波振幅的包絡(luò)形狀完全相同，惟一的差別是信號(hào)載波頻率變換成中頻頻率,混頻器輸入輸出波形圖如圖示。通信電子電路第七章

與載波振幅的包絡(luò)形狀完全相同，惟一的差別是信號(hào)載波頻率變換成中頻頻率。本地振蕩器本振信號(hào)------下標(biāo)為L(zhǎng)輸入調(diào)幅信號(hào)-------------下標(biāo)為S中頻調(diào)幅信號(hào)-------------下標(biāo)為I通信電子電路第七章四、變頻器的組成

1.變頻電路框圖它是將輸入調(diào)幅信號(hào)與本振信號(hào)（高頻等幅信號(hào)），同時(shí)加到混頻器，經(jīng)頻率變換后通過(guò)濾波器，輸出中頻調(diào)幅信號(hào)。通信電子電路第七章2.變頻電路的組成

1)非線性元件，如二極管、三極管和場(chǎng)效應(yīng)管和模擬乘法器等；2）中頻濾波器；3）產(chǎn)生uL的振蕩器。通常稱為本地振蕩器，振蕩角頻率為。本機(jī)振蕩器可以由變頻晶體管兼（叫自激式變激器）。也可以由另一晶體管組成（稱為他激式變頻器，也叫混頻器）。兩種電路中，前一種簡(jiǎn)單，但統(tǒng)調(diào)困難。因此一般工作頻率較高的接收機(jī)采用混頻器。通信電子電路第七章

一、變頻前后的頻譜圖通信電子電路第七章分析：高頻調(diào)幅信號(hào)的上邊頻中頻調(diào)幅信號(hào)的下邊頻，高頻調(diào)幅信號(hào)的下邊頻

中頻調(diào)幅信號(hào)的上邊頻通信電子電路第七章二、變頻原理的數(shù)學(xué)分析：冪級(jí)數(shù)如果在非線性元件上同時(shí)加上輸入信號(hào)電壓和等幅的高頻信號(hào)電壓，則就會(huì)產(chǎn)生具有新頻率的電流成分。由于變頻管工作于輸入特性曲線的彎曲段，其電流可采用冪級(jí)數(shù)來(lái)表示，即

對(duì)上式近似取前三項(xiàng)，通信電子電路第七章其中則對(duì)(7-1)式近似取前三項(xiàng)(7-1)通信電子電路第七章差頻分量——中頻成分

和頻分量諧波分量通信電子電路第七章總結(jié)：由于電路元件的伏安特性包含有平方項(xiàng)1.在uS

，uL

同時(shí)作用下，電流便產(chǎn)生了新的頻率成分，它包含：差頻分量：

和頻分量：

諧波分量：

其中差頻分量

就是我們所要求的中頻成分。通信電子電路第七章2.通過(guò)中頻濾波器就可將差頻分量取出。而將其他頻率成分濾除。這種變頻器稱為下變頻器。若用選擇性電路將和頻分量選擇出來(lái)，則這種變頻器稱為上變頻器。通信電子電路第七章7.3變頻器的主要技術(shù)指標(biāo)1．變頻器增益要大2．選擇性要求輸出回路具有良好的選擇性?？刹捎闷焚|(zhì)因數(shù)Q高的選頻網(wǎng)絡(luò)或?yàn)V波器。3．工作穩(wěn)定性要好要求本振信號(hào)頻率穩(wěn)定度高，則應(yīng)采用穩(wěn)頻等措施。4．非線性失真要小5．噪聲系數(shù)要小通信電子電路第七章噪聲系數(shù)要小的分析噪聲系數(shù)的定義為

由于變頻器位于接收機(jī)的前端，它產(chǎn)生的噪聲對(duì)整機(jī)影響最大，故要求變頻器本身噪聲系數(shù)越小越好。通信電子電路第七章7.4晶體三極管混頻電路一、三極管混頻電路的幾種形式

三極管混頻器按本振信號(hào)接入的不同，一般有四種電路形式。共發(fā)射極電路多用于頻率較低的情況。圖7-4（a）信號(hào)與本振分別由基極和發(fā)射極注入，相互影響小，但本振需要功率大。圖7-4（b）信號(hào)與本振都由基極注入，相互影響大，但本振需要功率小。

共基極電路多用于頻率較高的情況。當(dāng)工作頻率不高時(shí)，變頻增益比發(fā)射極電路低。圖7-4（d）比圖7-4（c）相互影響小。通信電子電路第七章圖7-4三極管混頻電路的幾種形式通信電子電路第七章圖7-6（a）晶體管他激式變頻器通信電子電路第七章圖7-6（b）晶體管自激式變頻器通信電子電路第七章7.5超外差接收機(jī)的統(tǒng)調(diào)與跟蹤在超外差接收中，為了調(diào)諧方便，希望高頻調(diào)諧回路（輸入回路、高放回路）與本振回路，實(shí)行統(tǒng)一調(diào)諧。即通常采用的每波段中最低到最高頻率的調(diào)諧，由同軸可變電容器進(jìn)行，而改變波段則采用改變固定電感的方法。由于高頻調(diào)諧回路和本振回路的波段系數(shù)Kd

不同，例如，某分段波的最低頻率fmin

=535kHz，而最高頻率fmax

=1605kHz，則高頻回路的波段覆蓋系數(shù)為通信電子電路第七章當(dāng)中頻選用時(shí)，如用容量相同的可變電容，則本振波段將從最低頻率變化到最高頻率而要求的最高頻率應(yīng)這說(shuō)明除最低頻率處滿足中頻外，在波段其他頻率處均不是,通信電子電路第七章也就是只有一點(diǎn)跟蹤，我們可以用圖7-9電容與頻率關(guān)系來(lái)說(shuō)明這種情況。為使統(tǒng)調(diào)要求能基本滿足，而又不使電路太復(fù)雜，目前都在本振回路上采取措施，這種方法稱為三點(diǎn)統(tǒng)調(diào)或稱三點(diǎn)跟蹤。通信電子電路第七章圖7-9電容與頻率關(guān)系通信電子電路第七章為了滿足三點(diǎn)統(tǒng)調(diào)，在本振回路上必須附加電容，如圖示。通常，本振回路附加串聯(lián)電容Cp

，Cp稱為墊整電容，其容量較大，與

Cmax的容量相近，還附加并聯(lián)電容Ct，Ct稱為墊補(bǔ)電容，其容量較小，與Cmin的容量相近。通信電子電路第七章在本振頻率高頻端，C=Cmin，由于Ct與Cmin相近，使總的電容增大，所以使高頻本振頻率降低。在本振頻率低頻端，C=Cmax,Ct的并聯(lián)作用可忽略。串聯(lián)Cp后，使總的電容減少，所以使低端本振頻率提高。這樣就達(dá)到了三點(diǎn)統(tǒng)調(diào)的目的。通信電子電路第七章7.6用模擬乘法器構(gòu)成的混頻電路

圖7-12是用MC1596G構(gòu)成的混頻器。具有寬帶輸入，其輸出調(diào)諧在9MHz，回路帶寬450kHz，本振輸入電平100mV，對(duì)于30MHz信號(hào)和39MHz本振輸入，混頻器變頻增益為13dB。當(dāng)輸出信噪比為10dB時(shí)，輸入信號(hào)靈敏度為7.5μV。通信電子電路第七章圖7-12用MC1596G構(gòu)成的混頻器通信電子電路第七章

二次變頻的實(shí)際應(yīng)用

通信電子電路第七章7.7變頻干擾及其抑制方法一、組合頻率干抗

由于變頻器使用的是非線性器件，而且工作在非線性狀態(tài)。流經(jīng)變頻管的電流不僅含有直流分量、信號(hào)頻率fS、本振頻率

fL

成分，還含有信號(hào)、本振頻率的各次諧波，以及它們的和、差頻等組合頻率分量，如

等，即含有±m(xù)fL

±nfS

分量。當(dāng)這些組合頻率分量中的某些分量等于或接近中頻時(shí)，就能進(jìn)入中頻放大器，經(jīng)檢波器輸出產(chǎn)生對(duì)有用信號(hào)的干擾。通信電子電路第七章當(dāng)組合頻率符合式（7-9）關(guān)系時(shí)，就可以在輸出端形成干擾甚至產(chǎn)生哨叫，這種干擾就叫組合頻率干擾。例如本振頻率＝1396kHz，有用信號(hào)頻率＝931kHz，兩者的差拍頻率是中頻＝465kHz。（7-9）通信電子電路第七章但信號(hào)頻率的二倍頻＝1862kHz與本振頻率的差拍頻率為1862－1396＝466kHz，顯然這個(gè)差頻能被中頻放大器放大，并與標(biāo)準(zhǔn)中頻同時(shí)加入到檢波器，由于檢波器也是非線性元件，故有466－465＝1kHz低頻通過(guò)低放產(chǎn)生哨叫，干擾正常通信。通信電子電路第七章減弱組合頻率干擾的方法有三種①適當(dāng)選擇變頻電路的工作點(diǎn)，尤其是不要過(guò)大；②輸入信號(hào)電壓幅值不能過(guò)大，否則諧波幅值也大，使干擾增強(qiáng)；③選擇中頻時(shí)應(yīng)考慮組合頻率的影響，使其遠(yuǎn)離在變頻過(guò)程中可能產(chǎn)生的組合頻率。通信電子電路第七章

二、副波道干擾副波道干擾是一種其頻率為fn的外來(lái)干擾，如果頻率為fn的干擾信號(hào)作用到混頻器的輸入端，它與本振信號(hào)頻率如滿足下面關(guān)系：

式中，m為本振信號(hào)頻率的諧波次數(shù)，n為干擾信號(hào)頻率的諧波次數(shù)。這時(shí)，干擾信號(hào)就會(huì)進(jìn)入中頻放大器，經(jīng)解調(diào)器輸出將產(chǎn)生干擾和哨叫。通信電子電路第七章可能產(chǎn)生的干擾頻率可由下式確定

(7-10)這類干擾主要有中頻干擾、鏡頻干擾和組合副波道干擾。

通信電子電路第七章

1．中頻干擾

當(dāng)干擾信號(hào)頻率

時(shí)（即m=0，

n＝1），如果接收機(jī)輸入回路選擇性不好，該信號(hào)進(jìn)入變頻器，并被放大，從而產(chǎn)生干擾。

對(duì)中頻干擾的抑制方法-----主要是提高變頻器前面電路的選擇性，增強(qiáng)對(duì)中頻信號(hào)的抑制或設(shè)置中頻陷波器。通信電子電路第七章2.鏡頻干擾問(wèn)題：

當(dāng)fS

=1000kHz，fL=1465kHz，調(diào)諧于中頻465kHz，干擾信號(hào)頻率

fn=1930kHz，能不能抑制？1930–1465=465kHz當(dāng)fn=fL+fI，相應(yīng)的干擾電臺(tái)頻率等于本振頻率fL與中頻fI之和。通信電子電路第七章如果將

fL

所在的位置比作一面鏡子，則fs與fn分別位于fL的兩側(cè)，且距離相等，互為鏡像，故稱為鏡頻干擾，又稱為鏡像干擾。抑制它的主要方法是提高變頻級(jí)前電路的選擇性。（即

m=n=1）通信電子電路第七章

3．組合副波道干擾除上述兩種情況外，在式（7-10）中，當(dāng)

（例如，m=n=2，則對(duì)應(yīng)）均稱為組合副波道干擾。通信電子電路第七章例如，fs=660kHz，fL=1125kHz時(shí)，（fI=465kHz）對(duì)應(yīng)的二次組合干擾頻率代入式（7-11）中，可算出fn1=892.5kHz，fn2=1357.5kH