《通信電子線路》第六章

1、第六章第六章 混頻器原理及電路混頻器原理及電路 6.1 混頻概述混頻概述1.混頻器的功能：混頻器的功能：混頻器是頻譜的線性搬移電路，是一個三端口（六端）網(wǎng)絡(luò)混頻器是頻譜的線性搬移電路，是一個三端口（六端）網(wǎng)絡(luò)有兩個輸入信號：有兩個輸入信號： 高頻調(diào)制波高頻調(diào)制波 )(ssfu本地振蕩信號本地振蕩信號 )(LLfu一個中頻輸出信號：一個中頻輸出信號：)(IIfu兩個輸入信號與輸出信號之間的關(guān)系：兩個輸入信號與輸出信號之間的關(guān)系： 的包絡(luò)形狀相同，頻譜結(jié)構(gòu)相同，只是填充頻譜不同，即，其中心頻率：的包絡(luò)形狀相同，頻譜結(jié)構(gòu)相同，只是填充頻譜不同，即，其中心頻率： su輸輸入入信信號號Iu與與輸輸出出信

2、信號號sLIfff 其中其中 輸輸出出高高中中頻頻輸輸出出低低中中頻頻sLsLIfffffuL (f L)混頻 器us (f s)uI (f I)演示演示(1) 調(diào)幅調(diào)幅(DSB為例為例) u乘法器帶通濾波器u DSBu o2maxo（2）檢波）檢波 u DSB乘法器低通濾波器u rumax（3）混頻）混頻 u DSB= u s乘法器u L帶通濾波器u II I=L L-S SLs調(diào)幅，檢波與混頻之間的頻譜變換關(guān)系調(diào)幅，檢波與混頻之間的頻譜變換關(guān)系：I I=L L-S S2max 混頻器是頻譜的線性搬移電路，完成頻譜線性搬移功能的關(guān)鍵是獲得混頻器是頻譜的線性搬移電路，完成頻譜線性搬移功能的關(guān)鍵

3、是獲得兩個輸入信號的乘積項，具有這個乘積項，就可以實(shí)現(xiàn)所需的頻譜線性兩個輸入信號的乘積項，具有這個乘積項，就可以實(shí)現(xiàn)所需的頻譜線性搬移功能。搬移功能。 2max I I=L L-S S乘法器乘法器 帶通濾帶通濾 波器波器右圖為混頻器的一般結(jié)構(gòu)框圖。右圖為混頻器的一般結(jié)構(gòu)框圖。 如果設(shè)輸入信號：如果設(shè)輸入信號：已調(diào)波信號已調(diào)波信號 ttUusss coscos tUuLLL cos那么兩信號的乘積項為：那么兩信號的乘積項為： tttUUtttUUusLsLLsLsLsI)cos()cos(cos21coscoscos u Lu s 非線形非線形 元件元件 帶通濾帶通濾 波器波器 2. 混頻器的基

4、本工作原理：混頻器的基本工作原理：Lu LL-SL+SuI 本振信號本振信號uSS如果帶通濾波器的中心頻率為如果帶通濾波器的中心頻率為 sLI ,帶寬帶寬 max2 B則經(jīng)帶通濾波器的輸出為：則經(jīng)帶通濾波器的輸出為： ttUttUUttUUuIIILssLLsI coscoscoscos21)cos(cos21 可見輸出中頻信號的可見輸出中頻信號的 Iu包絡(luò)形狀沒有變化，只是填充頻率包絡(luò)形狀沒有變化，只是填充頻率由由 s 變化成變化成 IsL uI因?yàn)橐驗(yàn)榛祛l器常作為超外差接收系統(tǒng)的前級，對接收機(jī)整機(jī)的噪混頻器常作為超外差接收系統(tǒng)的前級，對接收機(jī)整機(jī)的噪聲系數(shù)影響大。聲系數(shù)影響大。 所以希望混

5、頻級的所以希望混頻級的 越小越好。越小越好。 FN(1)變頻增益：變頻增益： 變頻電壓增益變頻電壓增益: sIvUUAc 輸輸入入高高頻頻電電壓壓振振幅幅輸輸出出中中頻頻電電壓壓振振幅幅變頻功率增益變頻功率增益 :SIPPPGC (2)噪聲系數(shù)噪聲系數(shù): 功功率率比比輸輸出出端端中中頻頻信信號號的的噪噪聲聲功功率率比比輸輸入入端端高高頻頻信信號號的的噪噪聲聲 00nsnisiFPPPPN3. 混頻器的主要性能指標(biāo)混頻器的主要性能指標(biāo)(3) 失真與干擾失真與干擾變頻器的失真主要有變頻器的失真主要有 :頻率失真頻率失真 非線性失真非線性失真(4)選擇性選擇性 在混頻器中，由于各種原因總會混入很多與

6、中頻頻率接近的干擾信號在混頻器中，由于各種原因總會混入很多與中頻頻率接近的干擾信號, 為了抑制不需要的干擾，要求中頻輸出回路具有良好的選擇性，矩形系數(shù)趨為了抑制不需要的干擾，要求中頻輸出回路具有良好的選擇性，矩形系數(shù)趨近于近于1。icic式式中中：femyg 為為定定常常的的跨跨導(dǎo)導(dǎo)，此此時時晶晶體體管管作作為為線線性性元元件件應(yīng)應(yīng)用用，無無變變頻頻作作用用。同同時時作作用用于于晶晶體體管管的的輸輸入入端端tUUuLLmBBB cos tUusbembe cos uBuBEic6.2 混頻電路混頻電路)(BEcufi .)(21)()(2 sBsBBcuufuufufiuBuBEicscoCu

7、tgtii)()( .2coscos)(21 tItIItiLcmLcmcoco .2coscos)(21 tgtggtgLLo tVtgtggtItIItissLLoLcmLcmcoC cos.)2coscos(.)2coscos()(2121 s L sL sL sL 2sL 2L 22.晶體三極管混頻電路晶體三極管混頻電路如右圖所示，為晶體管混頻器。如右圖所示，為晶體管混頻器。 由于由于時變偏置電壓時變偏置電壓 )()(tuUtuLBBB 如果如果 SLUU 則集電極電流為則集電極電流為 )()()(0tutgtiiscC uB（t）ic其中其中 )(tg為時變跨導(dǎo)，受為時變跨導(dǎo)，受 t

8、UtuLLL cos)( 的控制的控制,而輸入信號為而輸入信號為: ttUuSSS coscos 利用付里葉級數(shù)可將展開成利用付里葉級數(shù)可將展開成 :.3cos2coscos)(3210 tgtgtggtgLLL ttUtgtggtiiSSLLcC coscos.2coscos)(2100 如果輸出回路的諧振頻率為如果輸出回路的諧振頻率為 )(SLI ，而，而 max2 B，則，則選出的中頻電流選出的中頻電流 CIi為：為： ttIttUgttUgttUgiICIISCISSLSCI coscoscoscoscoscos21)cos(cos2111 其中其中 21ggc 稱為變頻跨導(dǎo)稱為變頻跨

9、導(dǎo) 輸輸入入高高頻頻電電壓壓振振幅幅輸輸出出中中頻頻電電流流振振幅幅 SCIcUIg在數(shù)值上等于時變跨導(dǎo)在數(shù)值上等于時變跨導(dǎo) 的一半的一半 .1g 仿照集電極回路的分析方法，三極管混頻器仿照集電極回路的分析方法，三極管混頻器的輸入回路基極電流的輸入回路基極電流iB與輸入電壓與輸入電壓us的關(guān)系也可近的關(guān)系也可近似寫成似寫成0( )BBisiig t u 其中，iB0為靜態(tài)時變輸入電流；gi(t)是時變輸入電導(dǎo)，把它用傅氏級數(shù)展開01121( )coscos2iiiig tggtgt 由于混頻器輸入回路調(diào)諧于fs，因此分析混頻器時僅考慮基極電流iB中的信號頻率電流 000cossisismssm

10、ismig ug UtIg Uuss準(zhǔn) 線 性放 大 器iuiIsmgsgioUsmIsgcUsmgocgLIiUim三極管混頻器的電壓增益為三極管混頻器的電壓增益為20ccVcocLLcPcLiggKggggKgg功率增益功率增益 混頻跨導(dǎo)越大混頻跨導(dǎo)越大,KVc、KPc越高。越高。gc大小與晶體管參數(shù)、大小與晶體管參數(shù)、本振電壓幅度和靜態(tài)偏置電壓有關(guān)。本振電壓幅度和靜態(tài)偏置電壓有關(guān)。 g(t)、gc與U1m的關(guān)系0tuBEuBEiCg(t)0tgcu11u12u13u1400U1m 由圖可見：由圖可見：gc與與U1m和和EB的關(guān)系是非的關(guān)系是非線性關(guān)系，線性關(guān)系，U1m和和EB過過大或過小

11、，大或過小，gc都較小，都較小，只有在一段只有在一段范圍內(nèi)范圍內(nèi)gc較較大。大。 g(t)、gc與EB的關(guān)系 0t000g(t)iCuBEuBEEBEB1EB2EB2gct KPc、NF與U1m的關(guān)系 010100 200 300502051015202530NFKPcU1m / mVKPc , NF /dBEC = 6 VIEQ = 1 mA00.11230.30.251015202530NFKPcIEQ / mAKPc , NF /dBU1m = 100 mVEC = 6 V0.5KPc、NF與IEQ的關(guān)系 如圖為混頻功率增益如圖為混頻功率增益KPc和噪聲系數(shù)和噪聲系數(shù)NF與與Ulm、與靜

12、態(tài)直流工作、與靜態(tài)直流工作點(diǎn)電流點(diǎn)電流IEQ的關(guān)系曲線，一般鍺管的關(guān)系曲線，一般鍺管U1m選在選在50200mV范圍內(nèi)，范圍內(nèi)，硅管可取大些。偏置電壓硅管可取大些。偏置電壓EB一般選擇在一般選擇在IEQ等于等于0.31mA的范的范圍內(nèi)工作比較合適。圍內(nèi)工作比較合適。晶體管混頻器實(shí)際電路晶體管混頻器實(shí)際電路 基本組態(tài)：基本組態(tài)：us (t)為信號電壓，為信號電壓， uL (t)為本地振蕩電壓為本地振蕩電壓電路電路 共發(fā)射極混頻電路共發(fā)射極混頻電路共基混頻電路共基混頻電路 us、uL分別加在不同的電極上，電路工作穩(wěn)定（經(jīng)常被采用）分別加在不同的電極上，電路工作穩(wěn)定（經(jīng)常被采用）l lus、uL均加

13、在同一電極上，對本振呈現(xiàn)較大阻抗，使本地振蕩負(fù)載均加在同一電極上，對本振呈現(xiàn)較大阻抗，使本地振蕩負(fù)載輕，易自激振蕩，相互牽制大。輕，易自激振蕩，相互牽制大。l l 上圖為典型的收音機(jī)自激式變頻電路上圖為典型的收音機(jī)自激式變頻電路,是一個是一個把本振器與混頻器兩部把本振器與混頻器兩部分合并在一起的變頻電路分合并在一起的變頻電路 . 在電路中由于輸出端中頻回路對本振信號來說阻抗很小，相當(dāng)于短路，所在電路中由于輸出端中頻回路對本振信號來說阻抗很小，相當(dāng)于短路，所以對本振信號來說：晶體管，以對本振信號來說：晶體管， 共同構(gòu)成變壓器互感耦合反饋振蕩器。共同構(gòu)成變壓器互感耦合反饋振蕩器。2rT晶體管混頻器

14、的電路舉例晶體管混頻器的電路舉例50F0.047F6.8 k2.7 k0.047F1.5 k4700 FV2300 pF7 / 2705 / 20f1L32.2 k0.01 F0.047 F2.7 kL2V1200 pF10 kfi465 kHz ui ECfs7 / 2705 / 20L1晶體管混頻器優(yōu)點(diǎn)：增益高，噪聲低；晶體管混頻器優(yōu)點(diǎn)：增益高，噪聲低； 缺點(diǎn)：動態(tài)范圍小、非線性失真大缺點(diǎn)：動態(tài)范圍小、非線性失真大3.二極管混頻電路二極管混頻電路在高質(zhì)量通信設(shè)備中以及工作頻率較高時，常使用在高質(zhì)量通信設(shè)備中以及工作頻率較高時，常使用 二極管平衡型混頻器二極管平衡型混頻器環(huán)形混頻器環(huán)形混頻器

15、優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：噪聲低，電路簡單，組合分量少。噪聲低，電路簡單，組合分量少。例例. 二極管平衡混頻器二極管平衡混頻器 設(shè)輸入信號設(shè)輸入信號 ttUtuSSS cos)()( (注注 tUtmUtUSSS cos)cos1()(或或） 本振信號本振信號 :tUtuLLL cos)( 若若 SLUU 則輸出電壓則輸出電壓 :如果輸出中頻濾波器的中心頻率為如果輸出中頻濾波器的中心頻率為 )(sLI max2 B諧振阻抗為諧振阻抗為 LR，則輸出電壓，則輸出電壓 ttUttuRgttuRgtuIIISLdsLSLdI cos)(cos)(2)cos()(2)( 而而環(huán)形混頻器環(huán)形混頻器的輸出是平衡混頻器輸

16、出的的輸出是平衡混頻器輸出的2倍。且減少了輸出信號頻倍。且減少了輸出信號頻譜中組合頻率分量譜中組合頻率分量,即減少了混頻器所特有的組合頻率干擾。即減少了混頻器所特有的組合頻率干擾。 susu+uI-ttUttgRtutSgRuSSLLdLSdLI cos)(.3cos32cos221)()( uL仿真仿真演示演示演示演示例例MC1596相乘器組成的混頻電路中，如果輸出回路的諧振電阻為相乘器組成的混頻電路中，如果輸出回路的諧振電阻為 LR則輸出電壓則輸出電壓: )()(2tutuURRuLSTyLI 4.其它混頻電路其它混頻電路 tttUURVRuuRURusLsLSLyTLSLyTLI)cos

17、()cos()(42 如果輸出中頻濾波器的中心頻率為如果輸出中頻濾波器的中心頻率為: )(sLI ， max2 B諧振阻抗為諧振阻抗為 LR, 則輸出電壓則輸出電壓 ISyTLsLSyTLSyTLItUURURttUURURuuRURu cos)(4)cos()(42000 而而 tUtuttmUttUtuLLLSSSSS cos)( cos)cos1( cos)()( 仿真仿真由于混頻器是依靠非線性元件來實(shí)現(xiàn)變頻，而通過非線性元件的信號由于混頻器是依靠非線性元件來實(shí)現(xiàn)變頻，而通過非線性元件的信號將含有許多頻率成份將含有許多頻率成份 sLqfpf , (p,q=0,1, 2,3,.)uS(f

18、S )u L(f L )u I(f I )u n(f n)非線形元件非線形元件中頻濾波器中頻濾波器)(sLIqfpfu 如果設(shè)輸入信號為如果設(shè)輸入信號為 )(ssfu,本振頻率信號為本振頻率信號為 )(LLfu則通過則通過 非線性元件的信號非線性元件的信號 sLIqfpfu ，其中，其中 2 , 1 , 0, qp而而這這 些組合頻率的信號中只要和中頻頻率些組合頻率的信號中只要和中頻頻率 sLIfff 相同或接近，相同或接近， 都會和有用信號一起被選出，并送到后級中放，經(jīng)放大后解調(diào)輸出而引都會和有用信號一起被選出，并送到后級中放，經(jīng)放大后解調(diào)輸出而引起串音，嘯叫和各種干擾，從而影響有用信號的正

19、常工作。起串音，嘯叫和各種干擾，從而影響有用信號的正常工作。 6.3 混頻器的干擾混頻器的干擾一般混頻器存在下列干擾：一般混頻器存在下列干擾： (1)干擾哨聲：接收的射頻信號干擾哨聲：接收的射頻信號 )(ssfu與本振信號與本振信號 )(LLfu的自身組合干擾，即的自身組合干擾，即 BfqfpfIsL21 BfI(2)副波道干擾：外來干擾信號副波道干擾：外來干擾信號 )(nnfu與本振信號與本振信號 )(LLfu的組合頻率產(chǎn)生的干擾的組合頻率產(chǎn)生的干擾 BfqfpfInL21 (3)交叉調(diào)制干擾：有用信號交叉調(diào)制干擾：有用信號 )(ssfu與干擾信號與干擾信號 )(nnfu混頻產(chǎn)生的干擾?；祛l

20、產(chǎn)生的干擾。 (4)互調(diào)干擾：指兩個或多個信號同時作用在混頻器互調(diào)干擾：指兩個或多個信號同時作用在混頻器輸入端，經(jīng)混頻產(chǎn)生的組合分量而形成的干擾。輸入端，經(jīng)混頻產(chǎn)生的組合分量而形成的干擾。 (5)阻塞干擾阻塞干擾(6)倒易混頻倒易混頻 1.信號與本振信號的自身組合干擾（干擾哨聲）信號與本振信號的自身組合干擾（干擾哨聲）如果中頻如果中頻 sLIfff ，則除，則除 sLff 的中頻被選出外，還的中頻被選出外，還有可能選出其它的組合頻率：即有可能選出其它的組合頻率：即 IsLILsIsLfqfpffpfqffqfpf IsIsIILsfqpfqpfqffqpfqfqpf11)(1 所以有所以有 I

21、sfpq1pfpq1pffIs 其中其中 Isff稱為稱為變頻比變頻比。 顯然顯然當(dāng)變頻比一定時，并能找到對應(yīng)的整數(shù)當(dāng)變頻比一定時，并能找到對應(yīng)的整數(shù)p, q時，就會形成自身組時，就會形成自身組合干擾。合干擾。 設(shè)輸入高頻信號的載頻為設(shè)輸入高頻信號的載頻為 )(ssfu，本振信號，本振信號 )(LLfu，則，則 經(jīng)過混頻器后產(chǎn)生的頻率為經(jīng)過混頻器后產(chǎn)生的頻率為 ，其中，其中 p, q=0,1,2,sLqfpf 由于組合頻率與中頻差由于組合頻率與中頻差 1kHz，經(jīng)檢波后可產(chǎn)生，經(jīng)檢波后可產(chǎn)生1kHz的哨聲。的哨聲。(三階干擾三階干擾)另外，當(dāng)另外，當(dāng) p=3,q=5時，可得：時，可得： KHz

22、ffLs46735,也可也可以通過中頻通道而形成干擾。（以通過中頻通道而形成干擾。（8階干擾）階干擾）。 注意點(diǎn)注意點(diǎn):(1)自身組合干擾與外來干擾無關(guān)，不能靠提高前級電路的選擇性來抑制。自身組合干擾與外來干擾無關(guān)，不能靠提高前級電路的選擇性來抑制。 (2)減少這種干擾的方法：減少這種干擾的方法： 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，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。如平衡電路，環(huán)形電路，

23、乘法器。 例例:調(diào)幅廣播接收機(jī)的中頻調(diào)幅廣播接收機(jī)的中頻 KHzfI465 ，某電臺發(fā)射頻率，某電臺發(fā)射頻率 KHzfs931 當(dāng)接收該電臺廣播時，接收機(jī)的本振頻率當(dāng)接收該電臺廣播時，接收機(jī)的本振頻率 KHzfffsIL1396 由于變頻比由于變頻比 2465931 Isff可推算出：可推算出： 當(dāng)當(dāng) 1 p， 2 q，可得，可得 KHzffLs466139693122 例例 某超外差接收機(jī)工作頻段為(0.5525)MHz，中頻fI=455KHz，本振fLfs。試問波段內(nèi)哪些頻率上可能出現(xiàn)較大的組合干擾(6階以下)。 題意分析：題意分析：由題中可以看出，除有用信號以外，無其它的干擾信號存在，故

24、這里的組合干擾應(yīng)是由信號(fs)和本振(fL)組合產(chǎn)生的干擾哨聲。接收信號的頻率范圍為(0.5525)MHz，中頻fI=455KHz，故在接收信號頻率范圍內(nèi)的變頻比fs/fI是確定的，fs/fI=1.255，只要能找到一對p和q，滿足 pqpffIs 1 就可能產(chǎn)生一干擾哨聲，對有用信號形成干擾。由教材都給出fs/fI與p、q的關(guān)系表，可以找到對應(yīng)于變頻比fs/fI的p與q值。21pqp解：解：由題目可知，變頻比為: fs/fI=1.255, 則只要找到一對p和q，滿足(p1)/(q-p)，就會形成一個干擾點(diǎn)。題中要求找出階數(shù)6的組合干擾則應(yīng)是p=0,1,6和q=0,1,6 且p+q6的組合。

25、 在fs/fI的變化范圍內(nèi)，則有fs/fI=2 ，即fs=2 fI =0.91MHz, fL=1.365MHz ,組合干擾 qfs-pfI=20.91-1.365=0.455MHz= fI 當(dāng) p=1, q=2 時31pqp2/31pqp當(dāng)p=2, q=3 時 在fs/fI的變化范圍內(nèi)，則有fs/fI=3 ，即fs=3fI =1.365MHz, fL=1.82MHz , 組合干擾 qfspfI=31.65-21.82=0.455MHz= fI當(dāng)p=2, q=4 時 在fs/fI的變化范圍內(nèi)，則有fs/fI=3/2 ，即fs=3fI /2=0.6825MHz, fL=1.1375MHz , 組合

26、干擾 qfspfI=40.6825-21.1375=0.455MHz= fI 以上分析表明，當(dāng)接收信號頻率范圍和中頻頻率確定后，在接收頻率范圍內(nèi)形成干擾哨聲的頻率點(diǎn)就確定了。本題中，比較嚴(yán)重的是0.931MHz(3階)、1.365MHz(5階)和0.6825MHz（6階）。設(shè)串臺干擾信號為設(shè)串臺干擾信號為 )(nnfu，它與本振信號的組合頻率為：，它與本振信號的組合頻率為： nLqfpf 其中其中 p,q=0,1,2,3. 。如果選頻器所選擇的正常中頻信號為。如果選頻器所選擇的正常中頻信號為:2.外干擾信號與本振的組合頻率干擾（外干擾信號與本振的組合頻率干擾（副波道干擾副波道干擾）sLIfff

27、 則可能形成的副波道干擾為：則可能形成的副波道干擾為： ILnInLfpfqffqfpf IsILnfppfqfpfqf)1(11 可見，可見，凡是能滿足上式的串臺信號都可能形成干擾，在這類干擾中主要有：凡是能滿足上式的串臺信號都可能形成干擾，在這類干擾中主要有：中頻干擾，鏡頻干擾，及其它副波道干擾中頻干擾，鏡頻干擾，及其它副波道干擾。 (1)中頻干擾中頻干擾當(dāng)當(dāng) p=0 , q=1時，時， Inff 即即表明當(dāng)一種接近中頻的干擾信號一旦進(jìn)入混頻器，可以直接通過混表明當(dāng)一種接近中頻的干擾信號一旦進(jìn)入混頻器，可以直接通過混頻器進(jìn)入中放電路，并被放大、解調(diào)后在輸出端形成干擾頻器進(jìn)入中放電路，并被放

28、大、解調(diào)后在輸出端形成干擾抑制中頻干擾的方法：抑制中頻干擾的方法： 提高混頻器前級的選擇性提高混頻器前級的選擇性在混頻器前級增加中頻吸收電路在混頻器前級增加中頻吸收電路 合理選擇中頻數(shù)值，合理選擇中頻數(shù)值，中頻選在工作波段之外中頻選在工作波段之外當(dāng)當(dāng) p=1 , q=1時，則有：時，則有： )()(sLILnsLILnffffffffff或或f s f L f nf I雖然這種干雖然這種干擾信號頻率擾信號頻率 nf與輸入信號頻率與輸入信號頻率 sf以本振頻率以本振頻率 Lf為對稱軸形成鏡像對稱的關(guān)系。為對稱軸形成鏡像對稱的關(guān)系。(2)鏡像頻率干擾鏡像頻率干擾f I抑制鏡像干擾的方法：抑制鏡像干

29、擾的方法： 提高混頻前級的選擇性提高混頻前級的選擇性 提高中頻頻率，使鏡像干擾頻率提高中頻頻率，使鏡像干擾頻率 nf遠(yuǎn)離遠(yuǎn)離 sf例：中央臺第一套節(jié)目的載波為例：中央臺第一套節(jié)目的載波為 KHzfs639 , 那么收音機(jī)在接收此那么收音機(jī)在接收此節(jié)目時的本振頻率節(jié)目時的本振頻率 KHzfffsIL1104465639 ,如果有一外來如果有一外來 電臺的頻率電臺的頻率 KzKzfffIL,在混頻級之前沒有被在混頻級之前沒有被 抑制，則這個電臺進(jìn)入混頻器后，混頻可得抑制，則這個電臺進(jìn)入混頻器后，混頻可得 KHzffLn465 的中頻將被選出進(jìn)入后級輸出而形成鏡像干擾，產(chǎn)生

30、串臺及嘯叫。的中頻將被選出進(jìn)入后級輸出而形成鏡像干擾，產(chǎn)生串臺及嘯叫。 當(dāng)當(dāng) 1 p, 1q 時，形成組合頻率干擾，其中最主要的一類干擾為：時，形成組合頻率干擾，其中最主要的一類干擾為： f s f n1 f L f n2 212321221)2(21nISnISIISILnffffffffffff可可見見 1nf與與 2nf對稱分布在本振頻率對稱分布在本振頻率 Lf的兩邊，其中的兩邊，其中 1nf離離 sf最近最近,經(jīng)混頻器前的濾波后進(jìn)入混頻器的可能性最大。經(jīng)混頻器前的濾波后進(jìn)入混頻器的可能性最大。 (3)組合頻率干擾組合頻率干擾2 qp的情況，則有：的情況，則有： 抑制這類干擾的方法：抑制

31、這類干擾的方法： 提高混頻器前級的選擇性提高混頻器前級的選擇性提高中頻提高中頻 選擇合適的混頻電路，合理選擇混頻器的工作點(diǎn)選擇合適的混頻電路，合理選擇混頻器的工作點(diǎn) f I 交叉調(diào)制干擾的形成與本振無關(guān)交叉調(diào)制干擾的形成與本振無關(guān)。它是有用信號與干擾信號一起。它是有用信號與干擾信號一起作用于混頻器時，由混頻器的非線性作用，將作用于混頻器時，由混頻器的非線性作用，將干擾的調(diào)制信號調(diào)制到干擾的調(diào)制信號調(diào)制到了中頻載波上，了中頻載波上，即將干擾的調(diào)制信號轉(zhuǎn)移到有用信號的載波上而形成即將干擾的調(diào)制信號轉(zhuǎn)移到有用信號的載波上而形成的一種干擾。的一種干擾。 例：由非線性元件：例：由非線性元件： 2210)

32、(uauaaufi其中四階項為其中四階項為 44ua，若設(shè)，若設(shè) Lnsuuuu 而而 tUuttmUuttUuLLLnnnnnsss coscos)cos1(cos)(則則 4444)(Lnsuuuaua 展開后其中可分解出展開后其中可分解出 )(624Lsnuuua項項 3.交叉調(diào)制干擾（交調(diào)干擾）交叉調(diào)制干擾（交調(diào)干擾）將信號代入此項，并經(jīng)中頻濾波后可得：將信號代入此項，并經(jīng)中頻濾波后可得： ttmUtUUUtmaInILsnnn cos)cos1(cos)cos21(2324 其中其中 nLsnmmUUUaU22324，可以看出，可以看出干擾信號中的調(diào)制信號轉(zhuǎn)移到中頻干擾信號中的調(diào)制信

33、號轉(zhuǎn)移到中頻載波上，與有用信號一同輸出而形成干擾。載波上，與有用信號一同輸出而形成干擾。 uS(f S )u I(f I )u n(f n )非線形元件非線形元件中頻濾波器中頻濾波器 uI ( )sqfpf 0u L(f L )交調(diào)干擾的特點(diǎn)：交調(diào)干擾的特點(diǎn)： (2)與干擾的載頻無關(guān)，任何頻率的強(qiáng)干擾都可能形成交調(diào)干擾，所與干擾的載頻無關(guān)，任何頻率的強(qiáng)干擾都可能形成交調(diào)干擾，所以交調(diào)干擾是危害較大的一種干擾。以交調(diào)干擾是危害較大的一種干擾。 只有當(dāng)只有當(dāng) nf與與 sf相差很大，受前級電路的抑制很徹底時相差很大，受前級電路的抑制很徹底時, 形成的干擾較小。形成的干擾較小。 (1)交調(diào)干擾與有用

34、信號并存交調(diào)干擾與有用信號并存，通過有用信號而作用，一旦有用信號，通過有用信號而作用，一旦有用信號 0 su，交調(diào)干擾也消失。，交調(diào)干擾也消失。 (3)混頻器中，除了非線性特性的混頻器中，除了非線性特性的4次方項以外，次方項以外，更更 高的偶次方項也可高的偶次方項也可以產(chǎn)生交調(diào)干擾，但一般由于幅值較小，可以不考慮。以產(chǎn)生交調(diào)干擾，但一般由于幅值較小，可以不考慮。 抑制交調(diào)干擾的措施：抑制交調(diào)干擾的措施： 提高前級電路的選擇性提高前級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（選擇合適的器件，合適的工作點(diǎn)，使不需要的非線性項（4次次方項）盡可能小，以減少組合分量。方項）盡可能小

35、，以減少組合分量。 非線形非線形 元件元件 中頻濾中頻濾 波器波器un1（fn1）u L（fL）i ou I（fI）Un2(fn2) 互調(diào)干擾是指兩個或多個干擾信號同時作用于混頻器的輸入端，由互調(diào)干擾是指兩個或多個干擾信號同時作用于混頻器的輸入端，由混頻器的非線性作用，混頻器的非線性作用，兩個干擾信號之間產(chǎn)生混頻兩個干擾信號之間產(chǎn)生混頻，當(dāng)混頻后，產(chǎn)生的，當(dāng)混頻后，產(chǎn)生的信號接近于有用信號的頻率信號接近于有用信號的頻率 時，將與有用信號一起進(jìn)入后級電路輸時，將與有用信號一起進(jìn)入后級電路輸出而產(chǎn)生干擾。出而產(chǎn)生干擾。 sf4.互調(diào)干擾互調(diào)干擾互調(diào)干擾的特點(diǎn)：設(shè)混頻器輸入的兩個干擾為：互調(diào)干擾的特

36、點(diǎn)：設(shè)混頻器輸入的兩個干擾為： tUutUunnnnnn222111coscos 而本振信號而本振信號 tUuLLL cos 則三個信號同時作用于非線元件上，則混頻輸出的電流為則三個信號同時作用于非線元件上，則混頻輸出的電流為: .22100 uauaai由由4次方項次方項 421444)(Lnnuuuaua 中展開可得中展開可得 Lnnuuu221項，項， 即：即： tttUUUtUtUtULnnLnnLLnnnn coscos)2cos1(21coscoscos 21221221221 其中有：其中有： LnnLnnttUUU coscos2cos2121221 其組合頻率為：其組合頻率為

37、： LnnLnnfff 212122或或 如果當(dāng)如果當(dāng) Innsnnsnn 0212121222形成互調(diào)干擾形成互調(diào)干擾. （注意：（注意： IsL ） 討論：討論：(1)當(dāng)當(dāng) snn 212時，時， 1n 或或 2n 必有一個遠(yuǎn)離必有一個遠(yuǎn)離 s 容易被濾除，可能產(chǎn)生的干擾不嚴(yán)重。容易被濾除，可能產(chǎn)生的干擾不嚴(yán)重。(2)當(dāng)當(dāng) snn 212時，時， 1n 或或 2n 均可能離均可能離 s 較近較近, 濾除比較困難，可能會產(chǎn)生比較嚴(yán)重的干擾。即由于濾除比較困難，可能會產(chǎn)生比較嚴(yán)重的干擾。即由于121nsnn 可見，可見，兩個干擾頻率都小于（或大于）工作信號頻率兩個干擾頻率都小于（或大于）工作信

38、號頻率，且，且三者等距時三者等距時，就可形成互調(diào)干擾。就可形成互調(diào)干擾。 n2 n1 S（3）互調(diào)干擾的大小主要決定于：）互調(diào)干擾的大小主要決定于： )(4122221四四次次方方項項系系數(shù)數(shù)或或aUUUUnnnn減少互調(diào)干擾的方法減少互調(diào)干擾的方法 ：提高前級電路的選擇性提高前級電路的選擇性 選擇合適的電路和工作狀態(tài)選擇合適的電路和工作狀態(tài) 例例 有一超外差收音機(jī)，中頻為有一超外差收音機(jī)，中頻為465kHz，當(dāng)出現(xiàn)下列現(xiàn)象時，指出這些是什么干擾及形成原因。 (1) 當(dāng)調(diào)諧到580kHz時，可聽到頻率為1510kHz的電臺播音； (2) 當(dāng)調(diào)諧到1165kHz時，可聽到頻率為1047.5kHz

39、的電臺播音； (3) 當(dāng)調(diào)諧到930.5kHz時，約有0.5kHz的哨叫聲。 解：（解：（1）為鏡頻干擾 當(dāng)p=1、q=1，可得 fn=(fS+fI)+fI=(580+2465)kHz=1510kHz （2） 當(dāng)p=1 ,q=2 IsILnfppfqfpfqf)1(11 kHzfppfqfIsn5 .10474652116521)1(1 可知在調(diào)諧到1165kHz時，可聽到1047.5kHz的電臺干擾聲, 所以為三階組合頻率干擾（3）為干擾哨聲 fS=930.5kHz, fI=465kHz fL=(930.5+465)kHz=1395.5kHz 當(dāng)p=1, q=2時，組合頻率分量的頻率 fI

40、=2fS-fL=(2930.5-1395.5)kHz=465.5kHz fI與fI產(chǎn)生的差拍頻率F=fI-fI =(465.5-465)kHz=0.5 kHz 在輸出端會產(chǎn)生干擾哨叫聲。 例例 某發(fā)射機(jī)發(fā)出某一頻率的信號。現(xiàn)打開接收機(jī)在全波段尋找(設(shè)無任何其它信號)，發(fā)現(xiàn)在接收機(jī)度盤的三個頻率(6.5MHz、7.25MHz、7.5MHz)上均能聽到對方的信號，其中以7.5MHz的信號最強(qiáng)。問接收機(jī)是如何收到的？設(shè)接收機(jī)fI=0.5MHz, fLfs。題意分析：題意分析：本題中，只有一個頻率的信號存在，但在接收機(jī)中在三個頻率上都收到了該頻率的信號，問題是如何收到的。首先必須確定某發(fā)射機(jī)發(fā)射信號的

41、頻率，由于在7.5MHz上聽到的頻率最強(qiáng)，可以判斷發(fā)射機(jī)發(fā)送的是7.5MHz的頻率，在6.5MHz和7.25MHz上聽到信號應(yīng)視為干擾，即是7.5MHz的信號對6.5MHz和7.25MHz信號的干擾。因?yàn)樵诮邮?.5MHz或7.25MHz信號時，接收機(jī)是將接收機(jī)前端電路調(diào)諧到6.5MHz或7.25MHz，真正的信號應(yīng)是6.5MHz或7.25MHz的信號（本題中沒有6.5MHz和7.25Mhz的信號存在，即沒有發(fā)射機(jī)發(fā)射該頻率的信號），但在該頻率上聽到了7.5MHz的信號。由此可見，雖然在三個頻率上聽到了7.5MHz的信號，只有在接收機(jī)調(diào)諧到7.5MHz時，它才是真正的信號，而在其它頻率上聽到7

42、.5MHz的信號時，它是干擾信號。清楚這一點(diǎn)后，就較容易分析在不同的頻率上收聽到同一信號的原因。解：解：由于只有一個發(fā)射機(jī)發(fā)射某一頻率的信號，且在7.5MHz頻率上信號最強(qiáng)，則可以判定發(fā)射機(jī)發(fā)送的信號頻率為7.5MHz，它是將接收機(jī)調(diào)諧到7.5MHz時正常接收到的信號。由于發(fā)射機(jī)發(fā)射的信號頻譜是7.5MHz，但在6.5MHz和7.25MHz收到7.5MHz的信號，這是7.5MHz信號對6.5MHz和7.25MHz信號形成了干擾。 當(dāng)接收機(jī)調(diào)諧到6.5MHz時，fs=6.5MHz，則fL=fs+fI=6.5+0.5=7MHz, 7.5MHz為干擾信號頻率，即fn=7.5MHz，由于fnfL=7.

43、5-7=0.5MHz=fI，這是由干擾與本振組合形成的干擾，為副波道干擾，確切地講，是鏡頻干擾。當(dāng)接收機(jī)調(diào)諧到7.25MHz時，fs=7.25MHz，則: fL=fs+fI=7.25+0.5=7.75MHz。由于2fL2fn=27.7527.5=15.515=0.5MHz = fI，這也是由干擾與本振組合形成的干擾，為副波道干擾，p=q=2，是四階組合頻率干擾。例例 二極管平衡電路如圖所示，現(xiàn)有以下幾種可能的輸入信號：; coscos; cos; )( , cos; )sincos(; cos)cos1(; cos; cos177654411321ttUutUutUutmtUuttmUutUu

44、tUucLLcrrrfccmcc 問：該電路能否得到下列輸出信號？若能，此時電路中uI=? u=? H(j)應(yīng)為什么濾波器，中心頻率f0、帶寬B為何？（不需要推導(dǎo)計算，直接給出結(jié)論）;)cos( (3);coscos (2);cos)cos1( (1)321tUuttUuttmUucococao ; coscos (7); cos)cos1( (6); )sincos( (5); cos (4)1716514ttUuttmUutmtUutUuIoIofIoo 題意分析：題意分析：由題中可以看出，有七個可能的輸入信號，七個輸出信號。輸入信號中有調(diào)制信號(u1)、已調(diào)信號(u3、u4、u7 )載波

45、(u2)、恢復(fù)載波(u5)和本振(u6)。從輸入信號來看，可能完成的功能應(yīng)有調(diào)制、解調(diào)與混頻(因?yàn)橛衭0、ur和uL)。由輸出信號看，可能完成的功能也是調(diào)制、解調(diào)和混頻。由于圖示電路均可以完成這些功能，因此可根據(jù)輸出信號，分析完成的何種功能，再從可能的輸入信號中找出正確的輸入信號，并分析濾波器H(j)為何種濾波器，中心頻率和帶寬。由于對二極管平衡電路的分析已有結(jié)果，可以直接利用結(jié)果，不必再進(jìn)行推導(dǎo)。這樣的分析一定要概念清楚。u01是一AM信號，載波為c，調(diào)制信號為cost，可以判定這是完成AM調(diào)制，輸入信號應(yīng)為u和u0。因?yàn)槭茿M調(diào)制，uI=u2,u=u1。濾波器為帶通濾波器，中心頻率=fc，帶寬B2F(F=2)；; coscos; cos; )( , cos; )sincos(; cos)cos1(; cos; cos177654411321ttUutUutUutmtUuttmUutUutUucLLcrrrfccmcc 解：解： ;cos)cos1( (1)1ttm