1、,7.1 概述,7.2 晶體三極管混頻器,7.3 二極管混頻器,7.4 模擬乘法器混頻器,7.5 混頻器的干擾與失真,對(duì)信號(hào)進(jìn)行頻率變換，通常是將已調(diào)波的載頻變換成固定的中頻頻率，而保持其調(diào)制規(guī)律不變。,變頻實(shí)質(zhì):是頻譜的線性搬移過(guò)程。,本地振蕩信號(hào),中頻信號(hào),us (fs),uL (fL),uI (fI),高頻已調(diào)波,7.1 概述,一. 變頻電路的功能,注意：,（2）高頻已調(diào)波的上邊頻變成 中頻已調(diào)波的下邊頻。,（1）輸入與輸出載波頻率不同。,（3）高頻已調(diào)波的下邊頻變成中頻已調(diào)波的上邊頻。,7.1 概述,二. 變頻器的組成,us fs,（1）輸入回路：選取中心頻率為fs的調(diào)幅波或調(diào)角波。,

2、(3)非線性器件：產(chǎn)生新的頻率分量。常用三極管、二極管、場(chǎng)效應(yīng)管、差分對(duì)管和模擬乘法器等。,(2)本地振蕩器：產(chǎn)生fL 分量. 因?yàn)閒I 是固定的,所以 fL要隨fs變化而變化,必須滿足fL -fs =fI或fL+fs. =fI,(4) 帶通濾波器：選取中心頻率為中頻fI (低中頻fI =fL - fs ，高中頻fI =fL + fs )的信號(hào)，fI 是固定的。,混頻器,7.1 概述,因?yàn)榛祛l器常作為超外差接收系統(tǒng)的前級(jí)，對(duì)接收機(jī)整機(jī)的噪聲系數(shù)影響大。 所以希望混頻級(jí)的 越小越好。,(1)變頻增益：,變頻電壓增益:,變頻功率增益 :,(2)噪聲系數(shù):,三. 變頻器主要性能指標(biāo),(3) 失真與干

3、擾,7.1 概述,四. 變頻器的分類,按所用器件的不同,晶體三極管變頻器,二極管變頻器,場(chǎng)效應(yīng)管變頻器,模擬乘法器變頻器,按工作原理的不同,疊加型變頻器,乘積型變頻器,疊加型變頻器,乘積型變頻器,(1)疊加型變頻器,實(shí)現(xiàn)模型:,非線性器件的特性為:,7.1 概述,設(shè)輸入已調(diào)波信號(hào)：,那么兩信號(hào)的乘積項(xiàng)為：,本振信號(hào):,則可選出差頻信號(hào).,(1)疊加型變頻器,(2)乘積型變頻器,實(shí)現(xiàn)模型:,7.1 概述,(1) 調(diào)幅(DSB為例),（2）檢波,（3）混頻,補(bǔ)充: 振幅調(diào)制、檢波與混頻器的相互關(guān)系,7.1 概述,五. 日常應(yīng)用,超外差式廣播接收機(jī)中 AM :535 kHz1605kHz 465kH

4、z FM :88 MHz108MHz 10.7MHz 視頻信號(hào) 四十幾兆赫近千兆赫 38 MHz,高質(zhì)量通信設(shè)備中以及工作頻率較高時(shí)，常使用,優(yōu)點(diǎn)：噪聲低，電路簡(jiǎn)單，組合分量少。,一. 二極管平衡混頻器,設(shè)輸入信號(hào),本振信號(hào) :,若,則輸出電壓 :,如果輸出中頻濾波器的中心頻率為:,而環(huán)形混頻器的輸出是平衡混頻器輸出的2倍。且減少了輸出信號(hào)頻譜中組合頻率分量,即減少了混頻器所特有的組合頻率干擾。,7. 2二極管混頻器,7. 2二極管混頻器,7. 3 晶體三極管混頻器,一、基本電路和工作原理,VBB , VCC：直流偏置電壓,us ：輸入信號(hào),uL ：本振信號(hào),LC回路：調(diào)諧于中頻fI,工作條件

5、:us為小信號(hào)， uL為大信號(hào),時(shí)變偏置電壓:,7. 3 晶體三極管混頻器,7. 3 晶體三極管混頻器,這種隨時(shí)間變化的參量稱為時(shí)變參量。,二、晶體三極管混頻器的時(shí)變參量分析,晶體三極管的：,正向傳輸特性為：,因?yàn)閡s很小，可以忽略高次項(xiàng)，所以：,1. 混頻器的時(shí)變參量表達(dá)式：,7. 3 晶體三極管混頻器,因?yàn)閡s很小，在us的變化范圍內(nèi)正向傳輸特性為線性。所以可以將函數(shù) 在時(shí)變偏壓VBB + uL (t)上展開(kāi)成泰勒級(jí)數(shù)。則：,稱為時(shí)變靜態(tài)電流，用,稱為時(shí)變跨導(dǎo)， 用,利用付里葉級(jí)數(shù)可將展開(kāi)成 :,設(shè)本振信號(hào)：,7. 3 晶體三極管混頻器,線性時(shí)變工作狀態(tài),變頻跨導(dǎo)：,變頻增益為 ：,中頻輸

6、出電壓uI為 ：,7. 3 晶體三極管混頻器,如果輸出回路的諧振頻率為,選出的中頻電流,共射極組態(tài) （對(duì)us來(lái)說(shuō)）,三、幾種電路形式,圖（a）:對(duì) 是基極注入，輸入阻抗大，易于起振,但兩者相互影響大。,圖（b）:對(duì) 是射極注入，輸入阻抗小，不易起振,但兩者相互影響小。,7. 3 晶體三極管混頻器,共基極組態(tài) （對(duì)us來(lái)說(shuō)）,（一）工作狀態(tài)的選擇,四、具體電路和工作狀態(tài)的選擇,可獲得大的變頻功率增益大和小的噪聲系數(shù)。,選擇原則:變頻功率增益大和噪聲系數(shù)小。,7. 3 晶體三極管混頻器,(二）具體電路,四、具體電路和工作狀態(tài)的選擇,本振和混頻由一個(gè)晶體管完成,收音機(jī)中變頻電路,中頻濾波器,振蕩回路

7、,振蕩器:為互感耦合的LC振蕩器。,7. 3 晶體三極管混頻器,雙聯(lián)的作用：使本振信號(hào)頻率隨輸入信號(hào)頻率的變化而變化，使它們之間差頻始終保持不變，為中頻。,自激式變頻器：,(二）具體電路,7. 3 晶體三極管混頻器,他激式變頻器（混頻器）：,本振信號(hào)由單獨(dú)的振蕩器產(chǎn)生。,7. 4 模擬乘法器混頻,本振信號(hào),輸入信號(hào),帶通濾波器,7. 4 模擬乘法器混頻,干擾情況：除 之外的組合頻率信號(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，嘯叫和嘈雜的干擾聲，從而影響 有用信號(hào)的正常接收。,us(f s),uL(f L),uI(f I),un(f

8、n),7.5變頻器的干擾,7.5變頻器的干擾,一般變頻器存在的干擾：,7.5變頻器的干擾,(3) 交叉調(diào)制干擾,(4) 互調(diào)干擾,(5) 阻塞干擾,（1）有用信號(hào)與本振信號(hào)的自身組合頻率干擾（干擾哨聲）,（2）外來(lái)干擾信號(hào)與本振的組合頻率干擾（副波道干擾）,7.5變頻器的干擾,一、有用信號(hào)與本振信號(hào)的自身組合頻率干擾（干擾哨聲）,，其中 p,q=0,1,2,2、信號(hào)頻率與本振頻率通過(guò)非線性器件會(huì)產(chǎn)生哪些組合頻率？,若中頻取中低頻，則只有 是所需項(xiàng)，其他都是干擾項(xiàng)。,1、產(chǎn)生的原因:,有用信號(hào)頻率與本振信號(hào)頻率由于非線性器件 的作用,產(chǎn)生了接近中頻頻率的組合頻率分量。,7.5變頻器的干擾,一、有

9、用信號(hào)與本振信號(hào)的自身組合頻率干擾（干擾哨聲）,顯然當(dāng)變頻比一定時(shí)，并能找到對(duì)應(yīng)的整數(shù)p, q時(shí)， 就會(huì)形成組合頻率干擾。,3、產(chǎn)生組合頻率干擾條件：,7.5變頻器的干擾,（）,（）,例：調(diào)幅廣播接收機(jī)的中頻,，某電臺(tái)發(fā)射頻率,當(dāng)接收該電臺(tái)廣播時(shí)伴有音調(diào)為1KHz的哨叫聲。,注意:組合頻率干擾與外來(lái)干擾無(wú)關(guān)，不能靠提高前級(jí)電路的選擇性 來(lái)抑制。,4、減少這種干擾的方法,（1）正確選擇中頻,（2）正確選擇混頻器的工作點(diǎn)，減少組合頻率分量,（3）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。,接收機(jī)的本振頻率:,7.5變頻器的干擾,2.外來(lái)干擾信號(hào)與本振的組合頻率干

10、擾（副波道干擾）,形成的副波道干擾條件為：,這類干擾中主要有：中頻干擾，鏡像頻率干擾及組合副波道干擾。,產(chǎn)生的原因：,7.5變頻器的干擾,2.外來(lái)干擾信號(hào)與本振的組合頻率干擾（副波道干擾）,(1)中頻干擾,（ p=0 , q=1）,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)入中放電路，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：,(1) 提高輸入回路的選擇性,(2)在混頻器前級(jí)增加中頻吸收電路,中頻陷波器,7.5變頻器的干擾,（p=1 , q=1）,(2)鏡像頻率干擾,例：中央臺(tái)第一套節(jié)目的載波為,7.5變頻器的干擾,(3)組合副波道干擾,的情況，則有：,抑

11、制這類干擾的方法：,提高輸入回路的選擇性,提高中頻,選擇合適的混頻電路，合理選擇混頻器的工作點(diǎn),其中最主要的一類干擾為：,7.5變頻器的干擾,3.交叉調(diào)制干擾（交調(diào)干擾）,（1）定義：一個(gè)已調(diào)的強(qiáng)干擾信號(hào)與有用信號(hào)同時(shí)作用于混頻 器，經(jīng)非線性作用，可以將干擾的調(diào)制信號(hào)轉(zhuǎn)移到有 用信號(hào)的載頻上，與有用信號(hào)一同輸出而形成干擾。,（2）現(xiàn)象：同時(shí)聽(tīng)到2個(gè)電臺(tái)的聲音。,（3）原因：前端輸入回路的選擇性太差，晶體管工作狀態(tài)出現(xiàn) 四次方項(xiàng)及以上項(xiàng)。,（4）分析：,有用信號(hào)：,本振信號(hào)：,干擾信號(hào)：,7.5變頻器的干擾,將信號(hào)代入此項(xiàng)，并經(jīng)中頻濾波后可得：,干擾信號(hào)中的調(diào)制信號(hào)轉(zhuǎn)移 到了有用信號(hào)上，產(chǎn)生交調(diào)

12、失真,設(shè)非線性特性,7.5變頻器的干擾,(5)交調(diào)干擾的特點(diǎn)：,(6) 抑制交調(diào)干擾的措施：,提高前級(jí)電路的選擇性,選擇合適的器件，合適的工作點(diǎn)，使不需要的非線性項(xiàng)（4次方項(xiàng)）盡可能小，以減少組合分量。,混頻器中，除了非線性特性的4次方項(xiàng)以外，更高的偶次方項(xiàng)也可以產(chǎn)生交調(diào)干擾，但一般由于幅值較小，可以不考慮。,7.5變頻器的干擾,4. 互調(diào)干擾,定義：是指兩個(gè)或多個(gè)干擾電壓同時(shí)作用在混頻器的輸入 端，產(chǎn)生近似為信號(hào)的頻率，再經(jīng)過(guò)混頻器的非線 性產(chǎn)生近似為中頻的組合分量。,產(chǎn)生條件：,原因：,輸入回路選擇性不好，有兩個(gè)或多個(gè)強(qiáng)干擾信號(hào)進(jìn)入 混頻器，非線性特性有三次方及以上項(xiàng)。,7.5變頻器的干擾

13、,設(shè)非線性特性有三次方項(xiàng)，其輸入端作用電壓有：,信號(hào)電壓,只要滿足 就會(huì)產(chǎn)生互調(diào)干擾,干擾電壓,本振電壓,5. 阻塞干擾,定義：當(dāng)一個(gè)強(qiáng)干擾信號(hào)與有用信號(hào)同時(shí)進(jìn)入混頻器時(shí)，強(qiáng)干擾信號(hào)會(huì)使混頻器的工作點(diǎn)進(jìn)入飽和區(qū)，從而使輸出的有用信號(hào)振幅要減小，嚴(yán)重時(shí)甚至小到無(wú)法接收，這種現(xiàn)象稱為阻塞干擾。,減小阻塞干擾的方法:,提高前級(jí)電路的選擇性,加自動(dòng)增益控制電路（AGC）,7.5變頻器的干擾,同樣，有用信號(hào)為強(qiáng)信號(hào)也會(huì)產(chǎn)生阻塞。,例1：有一超外差接收機(jī)，中頻為465kHz,當(dāng)出現(xiàn)下列現(xiàn)象時(shí)，指出是什么干擾？,（1）當(dāng)調(diào)諧到550kHz時(shí)，可聽(tīng)到頻率為1480 kHz的電臺(tái)播音。,（2）當(dāng)調(diào)諧到1165k

14、Hz時(shí)，可聽(tīng)到頻率為1047.5 kHz的電臺(tái)播音,（3）當(dāng)調(diào)諧到930.5kHz時(shí)，約有0.5 kHz的哨叫聲。,（4）當(dāng)調(diào)諧到600kHz時(shí)，可聽(tīng)到頻率為465kHz的電臺(tái)播音。,7.5變頻器的干擾,解：（1） fs =550kHz, fI =465kHz, 可得fL = fs + fI =1015kHz, 而fn =1480kHz,滿足fn -fL = fI , 為鏡像頻率干擾。,（2） fs =1165kHz, fI =465kHz, 可得fL = fs + fI =1630kHz, 而fn =1047.5kHz,滿足2fn -fL = fI , 為副波道干擾。,（5）當(dāng)調(diào)諧到930kHz時(shí)，可同時(shí)收到690kHz和810kHz的 信號(hào)，但不能收到其中一個(gè)臺(tái)。,（3） fs =930.5kHz, fI =465kHz, 可得fL = fs + fI =1395.5kHz, 2fs - fL = 465.5kHz，滿足2fs fL fI , 為干擾哨聲。,（4） 滿足fn = fI , 為中頻干擾。,7.5變頻器的