1、第七章 混 頻,第一節(jié) 概述 第二節(jié) 晶體管混頻器 第三節(jié) 場效應(yīng)管混頻器 第四節(jié) 混頻器的干擾,（一）混頻將一個已調(diào)高頻信號變成較低頻率的同類已調(diào)信號（稱中頻信號）。,應(yīng)該指出： 混頻后，調(diào)制類型（AM、FM）、調(diào)制參數(shù)（m、）、頻譜結(jié)構(gòu)均不變，只改變載頻（不含信息）。 所以混頻過程實(shí)質(zhì)是頻譜搬家過程。如,第一節(jié) 概述,AM：,FM：,其中，,（二）、 混頻的作用:,1、將輸入fs可變的多路高頻AM波變?yōu)橐还潭ㄖ蓄l的AM波， 便于后級放大處理 如: fs = 639kHz1605kHz fI=465kHz,2、只需一個雙連電容調(diào)整頻率（本振、接收頻率同調(diào)）而無需多級統(tǒng)調(diào)。,3、可較好地解決A

2、v高、B適合、 K0.1 的矛盾 。因用一個固定中頻，所以靈敏度高,4、中頻信號頻率fI 、本振信號頻率f0、外接 目標(biāo)信號頻率fs各不相同，不易自激，放 大器工作穩(wěn)定。,第一節(jié) 概述,三、變頻器的組成和原理:,1、變頻器的組成（三部分） 如圖,第一節(jié) 概述,變頻器,非線性器件,濾波器,本振,多f,Uo fo 混頻器,fI=f0-fs,例：中波段收音機(jī) fs=535 kHz 1605 kHz，接收機(jī)中頻 fI=465 kHz 則本振頻率 f0= 535+465 1605+465=1000 kHz2070kHz 本振的頻率覆蓋系數(shù)： K=2070/1000=2.07,fs,2、 分類:,1、晶體

3、三極管混頻器 它有一定混頻增益 2、場效應(yīng)管混頻器高頻互調(diào)干擾小 3、平衡混頻器動態(tài)范圍大，組合f干擾少 環(huán)形混頻器 動態(tài)范圍大， 組合f干擾少 4、集成混頻器 組合f干擾少， 有一定混頻增益,據(jù)所用非線性器件分為：,第一節(jié) 概述,四、混頻器質(zhì)量指標(biāo):,1、混頻增益Auc: 定義：Auc= 輸出中頻電壓振幅/輸入高頻電壓振幅=Ui/Us 它大，有利于提高靈敏度 ，但Auc非線性干擾。,2、選擇性 希望 k0.1 1,3、非線性干擾 混頻的同時,還會在中頻附近產(chǎn)生許多 非線性干擾.如組合f干擾、交調(diào)干擾要求 混頻器件最好工作在曲線的平方項(xiàng)區(qū)域，以抑制各 種干擾。,4、混頻噪聲 混頻器處于接收機(jī)前

4、端，它的噪聲大小 會影響整機(jī)的噪聲指標(biāo)。,第一節(jié) 概述,第二節(jié) 晶體管混頻器,一、工作原理:,設(shè),電路如圖：,uo是o的周期函數(shù),所以Ic(t)和gm(t)也是o 的周期函數(shù)?？捎酶妒霞墧?shù)展開,當(dāng)LC回路選出有用的中頻電流成分,其中,第二節(jié) 晶體管混頻器,它表明：混頻后，只是改變了接收頻率、包絡(luò)形狀未改變 (IIUs),令gm1/2 =gc = II/Us 稱為混頻跨導(dǎo)，顯然gc，混頻增益越高。gc的大小同正向傳輸特性、uc、 Eb 有關(guān) ，與Us 無關(guān),gm與gc的比較,相同點(diǎn)： 當(dāng)器件、工作點(diǎn)選定，gm與gc 也都一 定，均與Us 無關(guān)； 工作在線性區(qū)(Us較小),不同點(diǎn):,（同頻率）,（

5、不同頻率）,第二節(jié) 晶體管混頻器,二、晶體三極管混頻器的實(shí)際電路:,1、電路組態(tài) 常用的有CE混頻電路和CB混頻電路 兩種組態(tài)，它是由Us所在位置決定的。如圖:,第二節(jié) 晶體管混頻器,CE混頻電路的優(yōu)點(diǎn)：混頻增益高 CB混頻電路的優(yōu)點(diǎn)：工作頻率高,第二節(jié) 晶體管混頻器,us和uo分加在不同極上是為了減小兩信號間的干擾，使電路工作穩(wěn)定。如果兩者都加在同一極上也并非絕對不可，例如(a)中的uo移到基極，雖然這樣可減輕本振負(fù)載，使其容易起振。但兩者相互影響，可能會產(chǎn)生頻率牽引現(xiàn)象，致使電路不能正常工作。,2實(shí)際電路:,1、見P138圖7-8收音機(jī)混頻電路 組態(tài)：典型CE電路 uo經(jīng)L6耦合到混頻管的

6、E極，由天線接收的信號 電壓經(jīng)L2耦合，再經(jīng)L2、C2選頻，再經(jīng)L3耦合加 至混頻管B極，L4、C2從多頻中選出fI，混頻后的 中頻信號經(jīng)L5耦合輸出給中放。,第二節(jié) 晶體管混頻器,2、見P139圖7-9電視機(jī)混頻電路 組態(tài)：CE組態(tài) 由高放輸入的目標(biāo)信號經(jīng)雙調(diào)諧回路加至混頻管基極，uo經(jīng)耦合電容C1也加至B極，混頻后經(jīng)雙調(diào)諧回路輸出。雙調(diào)諧回路的目的在于:在增加B的同時減小K0.1，R的作用在于降低初級回路的Q值，滿足寬B的要求。,當(dāng)JFET工作在恒流區(qū)時，其轉(zhuǎn)移特性為平方率關(guān)系,第三節(jié) 場效應(yīng)管混頻器,它不會產(chǎn)生高于二次的諧波。 場效應(yīng)管混頻器非線性失真較晶體管混頻器小。此外，它還有噪聲電

7、平低、動態(tài)范圍寬等優(yōu)點(diǎn)，它在短波、超短波接收機(jī)中應(yīng)用廣泛。,一JFET混頻器:,電路如圖,第三節(jié) 場效應(yīng)管混頻器,顯見 IIUs (IDSS、Up定值，Uo定值)。實(shí)現(xiàn)了線性混頻 由混頻跨導(dǎo)定義有：,經(jīng)LC回路選出I=(o-s)分量, 有,第三節(jié) 場效應(yīng)管混頻器,討論：,1、混頻跨導(dǎo)gc與Us無關(guān) 混頻特性是線性的。 2、適當(dāng)提高Uo可提高gc，但不能太大，否則場效應(yīng)管將 進(jìn)入截止區(qū)和正柵壓區(qū)，造成失真。一般選EG= Up/2 ，Uo=| Up/2|。此時,最大混頻跨導(dǎo)gcmax為工作點(diǎn)跨導(dǎo)gmo的一半,3、混頻器簡化等效電路如圖:,UI,由等效電路可得混頻增益,第三節(jié) 場效應(yīng)管混頻器,例7-

8、1：一FET混頻器RL=800 IDSS=400mA 在uGS=0時，gm=1410-3S.求Auc。,uGS=0，gm=1410-3S 代入上式，解得,解：,若Uo=|Up|/2,二、MOSFET混頻器,第三節(jié) 場效應(yīng)管混頻器,MOSFET混頻器的電路和工作原理與JFET混頻器基本相同，不再贅述。它與JFET混頻器相比，具有更高的Auc (MOS管的gm JFET的gm),集成混頻器：,1、其框圖如圖,2、具體實(shí)現(xiàn)電路見P139圖7-10,混頻器由于采用非線性器件 存在非線性失真與干擾問題。實(shí)際上，除了有用信號us和本振信號uo以外，混頻級還存在以下一些干擾：,干擾與干擾； 干擾與本振信號；

9、 干擾與目標(biāo)信號； 目標(biāo)信號us和本振信號uo。,第四節(jié) 混頻器的干擾,哨叫，影響通信質(zhì)量； 有用信號被淹沒，無法接收。,它們經(jīng)混頻后中放檢波，造成的后果：,一、目標(biāo)信號和本振信號產(chǎn)生的組合頻率干擾,由前述分析，ic中除含有fo和fs以外，還包括直流分量及其它組合頻率分量，如fofs，2fofs，fo2fs 把它表示成一個通式 fd=pf0qfs,第四節(jié) 混頻器的干擾,盡管混頻器輸出接有LC回路并調(diào)諧在fI，但由于它具有一個通帶，pf0-qfs、pf0+qfs組合頻率還可能落在通帶以內(nèi)(即：fI-f0.7pf0-qfsfI+f0.7或 fI-f0.7qfs- pf0fI+ f0.7) 此時,就

10、會形成干擾產(chǎn)生哨叫.,P、q是正整數(shù)，代表諧波次數(shù). 當(dāng)p=q=1時，正是我們所需的中頻分量fI=f0-fs,p.q越大，干擾電壓越小，只有p.q較小時的組合干擾電壓較大，產(chǎn)生明顯的干擾哨叫. 將上兩式合并（取等號）有,第四節(jié) 混頻器的干擾,上式說明，當(dāng)輸入信號頻率等于或近似等于fI的整數(shù)倍時，就有可能產(chǎn)生哨叫。接收系統(tǒng)只有對落在其頻段內(nèi)的fs才可能產(chǎn)生哨叫，其中p=0 、 q=1時， 即fs=fI時，干擾哨叫最強(qiáng)，為避免最強(qiáng)的哨叫,應(yīng)將中頻選在接收頻段以外。如收音機(jī)5351605KHZ，特選fI=465KHZ,(fI f0.7),例如 fs=931KHZ ，fI=465KHZ ，f0=139

11、6KHZ。 當(dāng)p=1 q=2 時 組合f分量的頻率 fd=2fs-f0=466KHZ fI 與中頻fI相差1kHz，這很難濾除。 造成干擾原因：fs=2fI 解決方法：避免fs等于fI的整數(shù)或近似整數(shù)倍,第四節(jié) 混頻器的干擾,二、外來干擾信號和本振信號產(chǎn)生的組合頻率干擾又稱副波道干擾。,第四節(jié) 混頻器的干擾,設(shè)干擾信號為fn，當(dāng)fn作用于混頻器輸入時，如果干擾fn和本振fo形成的組合頻率滿足下式： Pfo-qfn=fI qfn=pfp-fI Pfo+ qfn=fI qfn=pfo+fI 可將兩式歸并為,干擾信號fn會通過中放造成干擾。所以，由上式 （1）若已知fs和fI，可求出干擾信號的頻率；

12、 （2）若已知干擾信號fn，也可由該式求知它會影響那些接收頻率。 這類干擾中，主要有以下幾種干擾。,第四節(jié) 混頻器的干擾,1、中頻干擾：P=0 q=1時fn= fI,原因：混頻器選擇性不好，fn漏入混頻級，fn被放大，形成較強(qiáng)干擾。 抑制方法：提高混頻器前級選擇性 前級增加中頻陷波器,第四節(jié) 混頻器的干擾,2、鏡像干攏：q=p=1, fn= fo+ fI= fs+2fI,fn、fs對稱于fo，有鏡像關(guān)系。 例：fs=639kHz fI=465kHz fo=639+465=1104kHz 若fn=639+2465=1569kHz， 則fn- fo=1569-1104=465kHz，形成干擾。 解

13、決方法：提高前級選擇性，濾除fn； 提高fI，fI越高，fn離信號頻率fs越遠(yuǎn)，越易濾除。,3、組合波道干擾：P1 q1，如P=2 q=2,則fn= fo1/2 fI 由于它距目標(biāo)信號頻率fo較近，如果選擇性不好，難以濾除，進(jìn)入中頻也會形成干擾。 抑制方法：提高前級選擇性。,第四節(jié) 混頻器的干擾,三、交調(diào)干擾,起因：當(dāng)混頻器前級選擇性不好時，使干擾信號fn和目標(biāo)信號fs同時進(jìn)入混頻電路，它們與本振一起，經(jīng)過非線性頻率變換，三種信號交叉調(diào)制，產(chǎn)生新的交調(diào)干擾現(xiàn)象：當(dāng)接收機(jī)調(diào)諧于有用信號fs時，同時聽到干擾fn，但干擾隨fs消失而消失。,解決方法：提高高放前級輸入回路與混頻級前各級電路選擇性 適當(dāng)選擇最高的工作點(diǎn)電流，使之工作在三 次方最小區(qū)域。 采用平衡電路抵消高次諧波。,第四節(jié) 混頻器的干擾,四、互調(diào)干擾,起因：兩個干擾信號同時加至接收機(jī)高放輸入端或混頻輸入端，由于管子非線性，相互混頻，混頻后ff1，（它不是fo、fs產(chǎn)生的）形成干擾。,解決方法：選擇合適的工作點(diǎn)。 提高前級選擇性。 采用平衡電路，提高抗干擾性能,第五節(jié) 變頻器,若混頻電路中的晶體管除完成混頻外，本身還構(gòu)成產(chǎn)生本振信號的自激振蕩器，這種電路稱作變頻電路。具體電路見P146圖716，它是中波調(diào)幅收音機(jī)中的變頻電路。 電路中，混頻、本振均由同一個管子完成，R1R3構(gòu)成偏置電路，L4 C4 C18 C6構(gòu)成互感耦合振蕩