非線性電路、時(shí)變參量電路和變頻器

1、872概述概述1 1 三類(lèi)無(wú)線電元件三類(lèi)無(wú)線電元件n線性元件：元件參數(shù)與元件上的線性元件：元件參數(shù)與元件上的V V無(wú)關(guān)，如：電阻、電容、空心無(wú)關(guān)，如：電阻、電容、空心L Ln非線性元件：元件參數(shù)與元件上的非線性元件：元件參數(shù)與元件上的V V有關(guān)，如：有關(guān)，如：DTDT帶磁心的帶磁心的L Ln時(shí)變參數(shù)元件：時(shí)變參數(shù)元件：參數(shù)不恒定，依照某一方式隨時(shí)間變化的線性元件。參數(shù)不恒定，依照某一方式隨時(shí)間變化的線性元件。873三種元件比較三種元件比較元件元件線性線性非線性非線性參數(shù)（或時(shí)變）參數(shù)（或時(shí)變）8742 2 三種電路三種電路 n線性電路：由線性元件構(gòu)成的電路叫線性電路線性電路：由線性元件構(gòu)成的電

2、路叫線性電路如：諧振電路濾波器如：諧振電路濾波器n非線性電路：含一個(gè)以上非線性元件的電路叫非線性電路。非線性電路：含一個(gè)以上非線性元件的電路叫非線性電路。如：功放、振蕩、調(diào)制、解調(diào)。如：功放、振蕩、調(diào)制、解調(diào)。n參變電路：含參變電路的電路參變電路：含參變電路的電路如：變頻器。如：變頻器。875三種電路對(duì)比三種電路對(duì)比 回路方程回路方程線性電路：線性電路：非線性電路非線性電路回路方程回路方程876參變電路參變電路回路方程回路方程n因?yàn)榻馕⒎址匠虖?fù)雜，且非線性微分方程和變參數(shù)微分方程因?yàn)榻馕⒎址匠虖?fù)雜，且非線性微分方程和變參數(shù)微分方程理論尚未成熟，所以要研究求解實(shí)用的方法。理論尚未成熟，所以要研究

3、求解實(shí)用的方法。n又因?yàn)榫€性電路的分析方法已成熟，所以成為本章的重點(diǎn)。又因?yàn)榫€性電路的分析方法已成熟，所以成為本章的重點(diǎn)。8773.3.非線性電路的分析方法非線性電路的分析方法n冪級(jí)數(shù)法冪級(jí)數(shù)法n折線法折線法878非線性元件的特點(diǎn)非線性元件的特點(diǎn)1 1 非線性元件工作特性非線性元件工作特性 （1 1） 直流電阻（靜態(tài)電阻）直流電阻（靜態(tài)電阻） tgIVR100oNV0viMQI0i（2） 動(dòng)態(tài)電阻動(dòng)態(tài)電阻tgdidvivrv1lim0879（3）特點(diǎn).R2121rrR，即點(diǎn)的在不同.RrrR，即的在同一點(diǎn)87102 2變頻作用變頻作用線性電阻上的電壓線性電阻上的電壓與電流關(guān)系與電流關(guān)系非線性電

4、阻上的電非線性電阻上的電壓與電流關(guān)系壓與電流關(guān)系8711則有：和加有則若該元件上加有性為設(shè)非線性電阻的伏安特tVvtVvkvimm2221112sinsin,tVtVvvvmm221121sinsin22211)sinsin(tVtVkimm則：tVktVktVVktVVkVVkimmmmmmmm2221212121212122212cos22cos2)cos()cos()(2代入三角公式有：87123.3.不滿足疊加原理不滿足疊加原理222211)sin(sin(tVktVkimm）疊加tVktVktVVktVVkVVkimmmmmmmm2221212121212122212cos22cos

5、2)cos()cos()(2非疊加非疊加疊加ii8713非線性電路分析方法非線性電路分析方法n一、一、 冪級(jí)數(shù)分析法冪級(jí)數(shù)分析法1 泰勒級(jí)數(shù)：泰勒級(jí)數(shù)：.)(! 2)()(! 1)()()()(200000 xxxfxxxfxfxfxf：的各階導(dǎo)數(shù)存在，則有8714n2 非線性元件的伏安特性：非線性元件的伏安特性：.)()()()(202010VVbVVbbVfiVfn3 非線性元件的電流非線性元件的電流.)()(.)(! 2)(202000220000VvbVvgIVvdvidVvdvdiIiVV的倒數(shù)。是動(dòng)態(tài)電阻，是靜態(tài)工作點(diǎn)處的電導(dǎo)是靜態(tài)工作點(diǎn)電流，rg0I8715n如已知靜態(tài)工作點(diǎn)處電

6、流及動(dòng)態(tài)電阻，則對(duì)于關(guān)系：如已知靜態(tài)工作點(diǎn)處電流及動(dòng)態(tài)電阻，則對(duì)于關(guān)系：4 4 應(yīng)用實(shí)例：應(yīng)用實(shí)例： 22)4 . 0()4 . 0(408vbvin若確定其中參數(shù)若確定其中參數(shù)b2，則可從特性曲線上取一點(diǎn)如則可從特性曲線上取一點(diǎn)如b點(diǎn)，得到點(diǎn)，得到VvmAibb6 . 0,18n則可以解出其中則可以解出其中b2數(shù)值。數(shù)值。n一般情況下只取一般情況下只取i的前兩項(xiàng)或三項(xiàng)即可，如果取的級(jí)數(shù)太的前兩項(xiàng)或三項(xiàng)即可，如果取的級(jí)數(shù)太多則不易分析求解，需要用靜態(tài)分析法。多則不易分析求解，需要用靜態(tài)分析法。8716871787188719 折線分析法折線分析法1 1 功能：能解決大信號(hào)檢波器諧振功能分析。功

7、能：能解決大信號(hào)檢波器諧振功能分析。2 2 基本步驟：基本步驟：（1 1）測(cè)出晶體管的特性曲線，并作折線處理。）測(cè)出晶體管的特性曲線，并作折線處理。)(beCVfiCBZBZVAV折線法：VBZ是折線化后的截止電壓是折線化后的截止電壓)()()(0時(shí)時(shí)BZBBZBCCBZBCVvVvgiVvims百稱(chēng)為跨導(dǎo)，為幾十至幾式中：常數(shù)CEVBCCvig8720)cos()(cosBZbmBBCBZBCCbmbVtVVgVvgitVV則：已知：(2)已知已知Vb，畫(huà)出對(duì)應(yīng)，畫(huà)出對(duì)應(yīng)iC(33)式式8721 線性時(shí)變參量回路分析法線性時(shí)變參量回路分析法 0 0、特點(diǎn)、特點(diǎn)n1 1）線性元件：元件參數(shù)與通

8、過(guò)元件的電流或加在該元件上的）線性元件：元件參數(shù)與通過(guò)元件的電流或加在該元件上的電壓無(wú)關(guān)：如：電阻、電容、空心電感。電壓無(wú)關(guān)：如：電阻、電容、空心電感。n2 2）非線性元件：元件參數(shù)與通過(guò)元件的電流或加在該元件上）非線性元件：元件參數(shù)與通過(guò)元件的電流或加在該元件上的電壓有關(guān)：如：的電壓有關(guān)：如：二極管內(nèi)阻、三極管的二極管內(nèi)阻、三極管的 、磁心的電感、磁心的電感L L。n3 3）時(shí)變參量：參數(shù)不是恒定的，而是按照一定的規(guī)律隨時(shí)間）時(shí)變參量：參數(shù)不是恒定的，而是按照一定的規(guī)律隨時(shí)間變化的，但是這種變化與通過(guò)元件的電流或元件上的電壓沒(méi)變化的，但是這種變化與通過(guò)元件的電流或元件上的電壓沒(méi)有關(guān)系。可以認(rèn)

9、為是參數(shù)按照某一方式隨時(shí)間變化的線性元有關(guān)系?？梢哉J(rèn)為是參數(shù)按照某一方式隨時(shí)間變化的線性元件。件。8722（1 1） 實(shí)例：實(shí)例： 但前者很大，且隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化，從而三極管的參但前者很大，且隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化，從而三極管的參數(shù)數(shù) 、g gmm 亦隨時(shí)間變化。亦隨時(shí)間變化。（2 2） 由時(shí)變參量元件所組成的電路叫參變電路，或時(shí)變線性由時(shí)變參量元件所組成的電路叫參變電路，或時(shí)變線性電路。其特點(diǎn)：多個(gè)電路。其特點(diǎn)：多個(gè)VsVs服從疊加原理，與非線性電路不同。服從疊加原理，與非線性電路不同。（3 3） 應(yīng)用電路應(yīng)用電路電阻性時(shí)變參量電路：模擬乘法的時(shí)變跨導(dǎo)電路、變頻器等電阻性時(shí)變參量電路：模擬

10、乘法的時(shí)變跨導(dǎo)電路、變頻器等電抗性時(shí)變參量電路：泵源電壓改變?nèi)萘康臅r(shí)變電容電路等。電抗性時(shí)變參量電路：泵源電壓改變?nèi)萘康臅r(shí)變電容電路等。8723一、時(shí)變跨導(dǎo)電路分析一、時(shí)變跨導(dǎo)電路分析1 1 電路電路V VBBBBV VCCCCC CL LsmmVV00VsV87242 2i ic c的表達(dá)式的表達(dá)式sBBEBECvvvvfi式中)(時(shí)有：在smmVV0tVVvmBBBcos02)(21)()()(sBsBBCBBECvvfvvfvfivvfi點(diǎn)用泰勒級(jí)數(shù)展開(kāi)得：在項(xiàng)有：忽略二次方及其以上各很小svsBBCvvfvfi)()(87253 3 結(jié)論：一個(gè)小信號(hào)和大信號(hào)同時(shí)作用于非線性器件，結(jié)論：

11、一個(gè)小信號(hào)和大信號(hào)同時(shí)作用于非線性器件，其中一個(gè)振幅很小，處于線性工作狀態(tài)，另一個(gè)為大信號(hào)其中一個(gè)振幅很小，處于線性工作狀態(tài)，另一個(gè)為大信號(hào)工作狀態(tài)，可使這一非線性等效為線性時(shí)變系統(tǒng)。工作狀態(tài)，可使這一非線性等效為線性時(shí)變系統(tǒng)。展開(kāi)并整理得：代入前式將,cos,cos000tVvtVVvsmsmBBB)2coscos(02010tItIIiCmCmCCtVtgtggssmcos)2coscos(02010BVBCBdvdivf為)( )2coscos(02010tgtgg8726二、模擬乘法器二、模擬乘法器1 1 電路：電路：1v2vEEeVRT31cR2cR21ccii21EEii0i1BE

12、v2BEv0v2T1TCCV87272 2 原理分析：原理分析： kTqvSEkTqvSEBEBEeIieIi212121:TT、對(duì)kTqvEkTqvEEEEEEeiieiiiiiii111)1 ()1 (T0111212103或有：對(duì)1v2vEEeVRT31cR2cR21ccii21EEii0i1BEv2BEv0v2T1TCCV8728kTqvEeii1102同理有：子為歸一化非線性特性因其中得：根據(jù)共基極放大倍數(shù)kTqvzeiieiiiiiizCzCECEC1020122111187290iic02iic01iicZ32101235 . 01值的關(guān)系歸一化電流與 Z允許變化的范圍很小。時(shí)近

13、似線性，與、時(shí)1111)300(261vKmVqkTviiZcc8730為放大器的跨導(dǎo)在線性放大區(qū)內(nèi)有：12110102101vivigvgivgiCCmmcmckTqigeeZmZZ4100很小時(shí)有：10102211022viRkTqRvgRiRivCCmCCCC電路對(duì)稱(chēng)又1v2vEEeVRT31cR2cR21ccii21EEii0i1BEv2BEv0v2T1TCCV8731gRkTqKIRkTqKvKvvKvgvIRkTqvRgvigvIiCCCe22)(21R0021101200e20200足夠大時(shí)有：控制受又稱(chēng)為模擬乘法器的乘積項(xiàng)式中含有結(jié)論21. 3vv統(tǒng)中。調(diào)等需要頻率變換的系應(yīng)用

14、于調(diào)幅、混頻、解應(yīng)用. 41v2vEEeVRT31cR2cR21ccii21EEii0i1BEv2BEv0v2T1TCCV8732三、三、 開(kāi)關(guān)函數(shù)分析法開(kāi)關(guān)函數(shù)分析法1 1 電路電路DiLR)(1tv)(2tv原理圖等效電路圖)(2tvLRDi)(1tvDr2開(kāi)關(guān)頻率87332 2 原理分析原理分析 電路工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)。很大)(2tV）（）（表示則有：用開(kāi)關(guān)函數(shù)0001)(S)(S22vvtt)(S121vvtRriLd87341210) 12cos() 12() 1(4121)(ST)(Snntnntt級(jí)數(shù)展開(kāi)為的函數(shù)，因此用傅立葉為周期為1212121121) 12cos() 12()

15、1(4) 12cos() 12() 1(4)(21nnnnLdtnnvtnnvvvRri87353 3 小結(jié)：小結(jié)：電流的頻譜：電流的頻譜：）直流成分。（的偶次諧波；）（）（與差頻）（各奇次諧波的和頻與）（；和差頻的和頻、）（；、的頻率成分、）（：并展開(kāi)，可有以下頻率、表達(dá)式中代入54;1212321)()(2212121212121212121vnnvvvvvvtvtvi差頻）。和頻與以及變頻電路（為低頻）電路作本振，可用來(lái)構(gòu)成斬波調(diào)幅（2121121212121121) 12cos() 12() 1(4) 12cos() 12() 1(4)(21nnnnLdtnnvtnnvvvRri873

16、6 變頻電路變頻電路n1 概述概述n2 晶體三極管混頻器晶體三極管混頻器n3 3 晶體管混頻器的分析晶體管混頻器的分析n4 4 晶體三極管混頻器的實(shí)際電路晶體三極管混頻器的實(shí)際電路n5 5 晶體管混頻器工作狀態(tài)的實(shí)際選擇晶體管混頻器工作狀態(tài)的實(shí)際選擇n6 6 二極管平衡混頻器和環(huán)型混頻器二極管平衡混頻器和環(huán)型混頻器n7 7 模擬相乘器混頻電路模擬相乘器混頻電路87371 概述概述1. 混頻器的作用與組成混頻器的作用與組成n混頻即對(duì)信號(hào)進(jìn)行頻率變換，將其載頻變換到混頻即對(duì)信號(hào)進(jìn)行頻率變換，將其載頻變換到某一固定的頻率上某一固定的頻率上( (常稱(chēng)為中頻常稱(chēng)為中頻) )，而保持原信，而保持原信號(hào)的特

17、征號(hào)的特征( (如調(diào)幅規(guī)律如調(diào)幅規(guī)律) )不變。不變。 混頻器的電路組成如圖所示混頻器的電路組成如圖所示tffo非線性器件濾波器混頻器vsv0tff0tviffi本機(jī)振蕩器873887392 為什么要變頻？為什么要變頻？ 變頻的優(yōu)點(diǎn)：變頻的優(yōu)點(diǎn)： 1)1)變頻可提高接收機(jī)的靈敏度變頻可提高接收機(jī)的靈敏度 2)2)提高接收機(jī)的選擇性提高接收機(jī)的選擇性 3)3)工作穩(wěn)定性好工作穩(wěn)定性好 4)4)波段工作時(shí)其質(zhì)量指標(biāo)一致性好波段工作時(shí)其質(zhì)量指標(biāo)一致性好 變頻的缺點(diǎn)：變頻的缺點(diǎn)： 容易產(chǎn)生鏡像干擾、中頻干擾等干擾容易產(chǎn)生鏡像干擾、中頻干擾等干擾87403. 變頻器的分類(lèi)變頻器的分類(lèi)平衡混頻、平衡混頻、

18、按器件分：按器件分：二極管混頻器、二極管混頻器、三極管混頻器三極管混頻器、三極管變頻器、三極管變頻器、場(chǎng)效應(yīng)管混頻器、場(chǎng)效應(yīng)管變頻器場(chǎng)效應(yīng)管混頻器、場(chǎng)效應(yīng)管變頻器模擬乘法器混頻器模擬乘法器混頻器按工作特點(diǎn)分：按工作特點(diǎn)分：?jiǎn)喂芑祛l單管混頻環(huán)型混頻環(huán)型混頻從兩個(gè)輸入信號(hào)在時(shí)域上的處理過(guò)程看：從兩個(gè)輸入信號(hào)在時(shí)域上的處理過(guò)程看：疊加型混頻器、疊加型混頻器、乘積型混頻器乘積型混頻器87414.4.混頻器的性能指標(biāo)混頻器的性能指標(biāo)1)1)變頻變頻( (混頻混頻) )增益增益：混頻器輸出中頻電壓混頻器輸出中頻電壓Vim與輸入信號(hào)電壓與輸入信號(hào)電壓Vsm的的 幅值之比。幅值之比。2)2)噪聲系數(shù)：噪聲系數(shù)

19、：高頻輸入端信噪比與中頻輸出端信噪比的比值。高頻輸入端信噪比與中頻輸出端信噪比的比值。3)3)選擇性：選擇性：抑制中頻信號(hào)以外的干擾的能力。抑制中頻信號(hào)以外的干擾的能力。4)4)非線性干擾：非線性干擾：抑制組合頻率干擾、交叉調(diào)制、互相調(diào)制干擾等干擾的能力。抑制組合頻率干擾、交叉調(diào)制、互相調(diào)制干擾等干擾的能力。上述的幾個(gè)質(zhì)量指標(biāo)是相互關(guān)聯(lián)的，應(yīng)該正確選擇管子的工上述的幾個(gè)質(zhì)量指標(biāo)是相互關(guān)聯(lián)的，應(yīng)該正確選擇管子的工作點(diǎn)、合理選擇本振電路和中頻頻率的高低，使得幾個(gè)質(zhì)量作點(diǎn)、合理選擇本振電路和中頻頻率的高低，使得幾個(gè)質(zhì)量指標(biāo)相互兼顧，整機(jī)取得良好的效果。指標(biāo)相互兼顧，整機(jī)取得良好的效果。5 5）工作穩(wěn)

20、定性）工作穩(wěn)定性因混頻的兩個(gè)頻率差異較大，因此一般不易引起自激振蕩。因混頻的兩個(gè)頻率差異較大，因此一般不易引起自激振蕩。8742 vs(t)v非線性器件vI(t)ivo(t)帶通疊加型混頻器實(shí)現(xiàn)模型332210)(fvavavaavi 圖示中的非圖示中的非線性器件具有線性器件具有如下特性：如下特性：對(duì)其對(duì)其2 2次方進(jìn)行分析：次方進(jìn)行分析：os22o22s22os2222)(vvavavavvava在二次方項(xiàng)中出現(xiàn)了和的相乘項(xiàng)，因而可以得到在二次方項(xiàng)中出現(xiàn)了和的相乘項(xiàng)，因而可以得到( ( 0 0+ + s s) )和和( ( 0 0- - s s) )。若用帶通濾波器取出所需的中頻成分。若用帶

21、通濾波器取出所需的中頻成分( (和頻或差和頻或差頻頻) )，可達(dá)到混頻的目的。，可達(dá)到混頻的目的。5. 5. 混頻器的基本原理混頻器的基本原理1 1）疊加型混頻器）疊加型混頻器8743根據(jù)所用非線性器件的不同，根據(jù)所用非線性器件的不同， 疊加型混頻器有下列幾種：疊加型混頻器有下列幾種：1.晶體三極管混頻器晶體三極管混頻器它有一定的混頻增益它有一定的混頻增益2.場(chǎng)效應(yīng)管混頻器場(chǎng)效應(yīng)管混頻器它交調(diào)、互調(diào)干擾少它交調(diào)、互調(diào)干擾少3.二極管平衡混頻器和環(huán)形混頻器二極管平衡混頻器和環(huán)形混頻器它們具有動(dòng)態(tài)范圍大它們具有動(dòng)態(tài)范圍大 組合頻率干擾少的優(yōu)點(diǎn)組合頻率干擾少的優(yōu)點(diǎn)8744 vs(t)帶通vI(t)v

22、L(t)vo(t)乘積型混頻器實(shí)現(xiàn)模型乘積型混頻器由模擬乘法器乘積型混頻器由模擬乘法器和帶通濾波器組成和帶通濾波器組成其實(shí)現(xiàn)模型如圖所示其實(shí)現(xiàn)模型如圖所示設(shè)輸入信號(hào)為普通調(diào)幅波設(shè)輸入信號(hào)為普通調(diào)幅波tcos) tcosm1 (V) t (vsasmstcosV) t (oomov)cos()cos(cos1 (2)()(0000tttmVVKtktssaomsmsvvV 采用中心頻率不同的帶通濾波器采用中心頻率不同的帶通濾波器( 0 s)t或或( 0+ s)t則可則可完成低中頻混頻或高中頻混頻。完成低中頻混頻或高中頻混頻。2 2）乘積型混頻器）乘積型混頻器8745fi+vsvo(a)fi+vs

23、vo(b)如圖所示為晶體三極管混頻器的原理電路如圖所示為晶體三極管混頻器的原理電路圖圖(a)電路對(duì)振蕩電壓來(lái)說(shuō)是共發(fā)電路，輸出電路對(duì)振蕩電壓來(lái)說(shuō)是共發(fā)電路，輸出阻抗較大，混頻時(shí)所需本地振蕩注入功率較阻抗較大，混頻時(shí)所需本地振蕩注入功率較小。但因?yàn)樾盘?hào)輸入電路與振蕩電路相互影小。但因?yàn)樾盘?hào)輸入電路與振蕩電路相互影響較大響較大( (直接耦合直接耦合) )，可能產(chǎn)生頻率牽引現(xiàn)象。，可能產(chǎn)生頻率牽引現(xiàn)象。圖圖(b)電路的輸入信號(hào)與本振電壓分別從電路的輸入信號(hào)與本振電壓分別從基極輸入和發(fā)射極注入，產(chǎn)生牽引現(xiàn)象的基極輸入和發(fā)射極注入，產(chǎn)生牽引現(xiàn)象的可能性小。對(duì)于本振電壓來(lái)說(shuō)是共基電路，可能性小。對(duì)于本振電

24、壓來(lái)說(shuō)是共基電路，其輸入阻抗較小，不易過(guò)激勵(lì)，因此振蕩其輸入阻抗較小，不易過(guò)激勵(lì)，因此振蕩波形好，失真小。但需要較大的本振注入波形好，失真小。但需要較大的本振注入功率。功率。2 2 晶體三極管混頻器晶體三極管混頻器8746fi+vsvo(c)fi+vsvo(d ) 圖圖(c)和和(d)兩種電路都是共基混頻電路。在較低的頻率兩種電路都是共基混頻電路。在較低的頻率工作時(shí)，變頻增益低，輸入阻抗也較低，因此在頻率較工作時(shí)，變頻增益低，輸入阻抗也較低，因此在頻率較低時(shí)一般都不采用。但在較高的頻率工作時(shí)低時(shí)一般都不采用。但在較高的頻率工作時(shí)( (幾十幾十MHz) )，因?yàn)楣不娐返慕刂诡l率因?yàn)楣不娐返慕?/p>

25、止頻率f 比共發(fā)電路的比共發(fā)電路的f 要大很多，要大很多，所以變頻增益較大。因此，在較高頻率工作時(shí)采用這種所以變頻增益較大。因此，在較高頻率工作時(shí)采用這種電路。電路。87473 3晶體管混頻器的分析晶體管混頻器的分析基本電路和工作原理基本電路和工作原理 vi v0 VCC VBB L1 C1 C2 vCE ic vBE T vs + + L2 + + + + 上圖為晶體三極管混頻器的原理電路。圖中，上圖為晶體三極管混頻器的原理電路。圖中，VBB為基為基極偏置電壓，極偏置電壓，VCC為集電極直流電壓，為集電極直流電壓，L1C1組成輸入回路，組成輸入回路，它諧振于輸入信號(hào)頻率它諧振于輸入信號(hào)頻率

26、s。L2C2組成輸出中頻回路，它諧振組成輸出中頻回路，它諧振于中頻于中頻 i= o s。 設(shè)輸入信號(hào)設(shè)輸入信號(hào) ，本振電壓，本振電壓) t (cosVssmsvtcosVooovsoBBBEVvvv實(shí)際上，發(fā)射結(jié)上作用有三個(gè)電壓實(shí)際上，發(fā)射結(jié)上作用有三個(gè)電壓8748一、晶體管混頻器的分析方法一、晶體管混頻器的分析方法1.冪級(jí)數(shù)分析法冪級(jí)數(shù)分析法2.變跨導(dǎo)分析法變跨導(dǎo)分析法 在混頻時(shí)，混頻管可看著一個(gè)參數(shù)在混頻時(shí)，混頻管可看著一個(gè)參數(shù)( (跨導(dǎo)跨導(dǎo)) )在改變的線在改變的線性元件，即變跨導(dǎo)線件元件。性元件，即變跨導(dǎo)線件元件。 在小信號(hào)運(yùn)用的條件下，也可以將某些非線性元器件在小信號(hào)運(yùn)用的條件下，也

27、可以將某些非線性元器件函數(shù)表達(dá)式用冪級(jí)數(shù)函數(shù)近似，使問(wèn)題簡(jiǎn)化。用這種方法函數(shù)表達(dá)式用冪級(jí)數(shù)函數(shù)近似，使問(wèn)題簡(jiǎn)化。用這種方法來(lái)分析非線性電路可突出說(shuō)明頻率變換作用，不便于作定來(lái)分析非線性電路可突出說(shuō)明頻率變換作用，不便于作定量分析。量分析。i = a0+a1v+a2v2+a3v3+ 8749 VBB O O ic t ebe ebe a 2 b2 a b a 1 b1 由于信號(hào)電壓由于信號(hào)電壓Vsm很小，無(wú)論它很小，無(wú)論它工作在特性曲線的哪個(gè)區(qū)域，都可以工作在特性曲線的哪個(gè)區(qū)域，都可以認(rèn)為特性曲線是線性的認(rèn)為特性曲線是線性的( (如圖上如圖上ab、a b 和和a b 三段的斜率是不同的三段的斜率

28、是不同的) )。因。因此，此，在晶體管混頻器的分析中，我們?cè)诰w管混頻器的分析中，我們將晶體管視為一個(gè)跨導(dǎo)隨本振信號(hào)變將晶體管視為一個(gè)跨導(dǎo)隨本振信號(hào)變化的線性參變?cè)?。化的線性參變?cè)?。變跨?dǎo)分析法變跨導(dǎo)分析法加電壓后的晶體管轉(zhuǎn)移特性曲線加電壓后的晶體管轉(zhuǎn)移特性曲線 因因VoVsm使晶體管工作在線使晶體管工作在線性時(shí)變狀態(tài)，所以晶體管集電極靜性時(shí)變狀態(tài)，所以晶體管集電極靜態(tài)電流態(tài)電流ic(t)和跨導(dǎo)和跨導(dǎo)gm(t)均隨均隨 作周作周期性變化。期性變化。ov8750 由于信號(hào)由于信號(hào)vs遠(yuǎn)小于遠(yuǎn)小于v0，可以近似認(rèn)為對(duì)器件的工作狀態(tài)，可以近似認(rèn)為對(duì)器件的工作狀態(tài)變化沒(méi)有影響。此時(shí)流過(guò)器件的電流為

29、變化沒(méi)有影響。此時(shí)流過(guò)器件的電流為 i(t) = f(v)= f(v0+ vs+ vBB) 可將可將v0+ vBB看成器件的交變工作點(diǎn)，則看成器件的交變工作點(diǎn)，則i(t)可在其工作可在其工作點(diǎn)點(diǎn)(v0+ vBB)處展開(kāi)為泰勒級(jí)數(shù)處展開(kāi)為泰勒級(jí)數(shù) 由于由于vs的值很小，可以忽略二次方及其以上各項(xiàng)，則的值很小，可以忽略二次方及其以上各項(xiàng)，則i(t)近似為近似為 202000121sBB(n)sBBsBBBB)vv(vfn!)vv(vf!)vv(vf)vf(vi(t)sBBBB)vvf(v)vf(vi(t)008751 其中其中f(v0+vBB)是是vs=0時(shí)僅隨時(shí)僅隨v0變化的電流，稱(chēng)變化的電流，

30、稱(chēng)為時(shí)變靜態(tài)電流，為時(shí)變靜態(tài)電流，f (v0+ vBB)隨隨v0+vBB而變化，稱(chēng)而變化，稱(chēng)為時(shí)變電導(dǎo)為時(shí)變電導(dǎo)g(t)，電流可以寫(xiě)為電流可以寫(xiě)為 i(t) Io(t)+g(t) vs(t) 將將 vBB+v0=VBB+V0mcos 0t vs= Vsmcos st 代入式代入式 展開(kāi)并整理，得展開(kāi)并整理，得 tVtgtggtItIIssmocmcmcccos)2coscos()2coscos(020102010isBBBB)vvf(v)vf(vi(t)008752tgtgtgtgtgVtItIItVtgtggtItIIsosososososococlcossooococlcoc)2cos(2

31、)2cos(2)cos(2)cos(2cos2coscoscos)2coscos()2coscos(221122102i若中頻頻率取差頻若中頻頻率取差頻 ，則混頻后輸出的中頻電流為則混頻后輸出的中頻電流為其振幅為其振幅為 soit )cos(V2gsosm1iism1iV2gI 8753 由上式引出變頻跨導(dǎo)由上式引出變頻跨導(dǎo)gc的概念，它的定義為的概念，它的定義為 121gVIgSmic 輸入高頻電壓振幅輸入高頻電壓振幅 輸出中頻電流振幅輸出中頻電流振幅 輸出的中頻電流振幅輸出的中頻電流振幅Ii與輸入高頻信號(hào)與輸入高頻信號(hào)電壓的振幅電壓的振幅Vs成正比。若高頻信號(hào)電壓振幅成正比。若高頻信號(hào)電壓

32、振幅Vsm按一定規(guī)律變化，則中頻電流振幅按一定規(guī)律變化，則中頻電流振幅Ii也也按相同的規(guī)律變化。按相同的規(guī)律變化。 8754 混頻器除混頻跨導(dǎo)外，還有輸入導(dǎo)納、輸出導(dǎo)納、混混頻器除混頻跨導(dǎo)外，還有輸入導(dǎo)納、輸出導(dǎo)納、混頻增益等參數(shù)。前述已知在晶體管混頻器的分析中，把晶頻增益等參數(shù)。前述已知在晶體管混頻器的分析中，把晶體管看成一個(gè)線性參變?cè)?，因此可采用分析小信?hào)線性體管看成一個(gè)線性參變?cè)?，因此可采用分析小信?hào)線性放大器時(shí)所用的等效電路來(lái)分析混頻器的參數(shù)。放大器時(shí)所用的等效電路來(lái)分析混頻器的參數(shù)。 bvsvisgcebbbcbcc(a)Cbegcvbegbe+svsgbe+CbebbIs(b)

33、二、晶體管混頻器的主要參數(shù)二、晶體管混頻器的主要參數(shù)8755(1) 混頻輸入導(dǎo)納混頻輸入導(dǎo)納 混頻輸入導(dǎo)納為輸入信號(hào)電流與輸入信號(hào)電壓之比，混頻輸入導(dǎo)納為輸入信號(hào)電流與輸入信號(hào)電壓之比，在計(jì)算混頻器的輸入導(dǎo)納時(shí)，可將圖所示的等效電路作進(jìn)在計(jì)算混頻器的輸入導(dǎo)納時(shí)，可將圖所示的等效電路作進(jìn)一步的簡(jiǎn)化?；祛l器的輸入回路調(diào)諧于一步的簡(jiǎn)化。混頻器的輸入回路調(diào)諧于 s，輸出回路調(diào)諧，輸出回路調(diào)諧于于 1。對(duì)頻率。對(duì)頻率 s而言，輸出可視為短路，同時(shí)考慮到而言，輸出可視為短路，同時(shí)考慮到Cb eCb c，由此得到輸入等效電路如圖所示，并可以算出，由此得到輸入等效電路如圖所示，并可以算出混頻輸入導(dǎo)納為混頻輸入

34、導(dǎo)納為輸入導(dǎo)納的電導(dǎo)部分為輸入導(dǎo)納的電導(dǎo)部分為 而電納部分（電容）一般總是折算到輸入端調(diào)諧回路而電納部分（電容）一般總是折算到輸入端調(diào)諧回路的電容中去。的電容中去。bb2eb2sebs2bb2eb2sbb2cb2sebicicsmsmicC1CjC1CgjbgVIY2bb2eb2sbb2cb2sebicC1Cgg vs gbe + Cbe bb Is (b) 8756 (2) 混混頻輸出導(dǎo)納頻輸出導(dǎo)納 混頻輸出導(dǎo)納為輸出中混頻輸出導(dǎo)納為輸出中頻電流與輸出電壓之比，輸頻電流與輸出電壓之比，輸出導(dǎo)納是對(duì)中頻出導(dǎo)納是對(duì)中頻 i而言在輸而言在輸出端呈現(xiàn)的導(dǎo)納。因此，調(diào)出端呈現(xiàn)的導(dǎo)納。因此，調(diào)諧于諧于

35、s的輸入回路可視為短的輸入回路可視為短路，得到輸出等效電路如圖路，得到輸出等效電路如圖所示，并可算出混頻輸出導(dǎo)所示，并可算出混頻輸出導(dǎo)納為納為 222321)(1)(1)(bbebicbibbcbbebicbebbbicceococimimimOCrCCrgjrCCCrggjbgVIIIVIYIiI1vbegceCbegcvbegbe+I3I2vibb輸出等效電路輸出等效電路輸出導(dǎo)納中的電導(dǎo)為輸出導(dǎo)納中的電導(dǎo)為 22)(1)(bbebicbebbbicceocrCCCrggg8757 在混頻中，由于輸入是高頻在混頻中，由于輸入是高頻信號(hào)，而輸出是中頻信號(hào)，二者信號(hào)，而輸出是中頻信號(hào)，二者頻率相

36、差較遠(yuǎn)，所以輸出中頻信頻率相差較遠(yuǎn)，所以輸出中頻信號(hào)通常不會(huì)在輸入端造成反饋，號(hào)通常不會(huì)在輸入端造成反饋，電容電容Cb c的作用可忽略。另外，的作用可忽略。另外，gce一般遠(yuǎn)小于負(fù)載電導(dǎo)一般遠(yuǎn)小于負(fù)載電導(dǎo)GL ，其作用其作用也可以忽略。由此可得到晶體管也可以忽略。由此可得到晶體管混頻器的轉(zhuǎn)移等效電路如圖所示混頻器的轉(zhuǎn)移等效電路如圖所示 vsGLCbegcvbegbe+bbb+vbeCet2cosgtcosgg) t (go2o10(3) 混頻跨導(dǎo)混頻跨導(dǎo) gc晶體管混頻器的轉(zhuǎn)移等效電路晶體管混頻器的轉(zhuǎn)移等效電路87581sicg21VIg 由于由于g(t)是一個(gè)很復(fù)雜的函數(shù)，因此要從上式來(lái)是一

37、個(gè)很復(fù)雜的函數(shù)，因此要從上式來(lái)求求g1是比較困難的。從工程實(shí)際出發(fā)，采用圖解法，是比較困難的。從工程實(shí)際出發(fā)，采用圖解法，并作適當(dāng)?shù)慕?，混頻跨導(dǎo)可計(jì)為：并作適當(dāng)?shù)慕?，混頻跨導(dǎo)可計(jì)為： 2)26(12621bbeTSecrIffIgtdttgTgoTTcos)(2221 g1是在本振電壓加入后，混頻管跨導(dǎo)變量中基波分量是在本振電壓加入后，混頻管跨導(dǎo)變量中基波分量8759(4) 混頻器的增益混頻器的增益 將混頻輸入電納和輸出電納歸并在輸入、輸出端的調(diào)諧將混頻輸入電納和輸出電納歸并在輸入、輸出端的調(diào)諧回路的電容中去，則得到晶體三極管的等效電路如圖所示，回路的電容中去，則得到晶體三極管的等效電路如

38、圖所示，圖中負(fù)載電導(dǎo)圖中負(fù)載電導(dǎo)gL是輸出回路的諧振電導(dǎo)。是輸出回路的諧振電導(dǎo)。故混頻電壓增益故混頻電壓增益LocscLociiggVgggIVLoccsivcgggVVAb vs gL gcvs + bb iI + gie goc + Vi 晶體三極管混頻器等效電路晶體三極管混頻器等效電路 由圖可以算出由圖可以算出8760ieLvcicLLoccicsLisiPCggAggggggVgVPPA22222)( 混頻功率增益混頻功率增益b vs gL gcvs + bb iI + gie goc + Vi 如果電路匹配，使如果電路匹配，使goc=gL，則可得到最大混頻功率增益，則可得到最大混頻功

39、率增益ocic2cmaxpcgg4gA87614 晶體三極管混頻器的實(shí)際電路晶體三極管混頻器的實(shí)際電路 (1) (1) 混頻電路混頻電路 下圖是電視機(jī)中的混頻器電路。由高頻放大器輸入的信下圖是電視機(jī)中的混頻器電路。由高頻放大器輸入的信號(hào)，經(jīng)雙調(diào)諧電路耦合加到混頻管的基極，本振電壓通過(guò)耦號(hào)，經(jīng)雙調(diào)諧電路耦合加到混頻管的基極，本振電壓通過(guò)耦合電容合電容C1也加到基極上。本振信號(hào)的頻率要比信號(hào)的圖像載也加到基極上。本振信號(hào)的頻率要比信號(hào)的圖像載頻高頻高38MHz，為了減小兩個(gè)信號(hào)之間的相互影響，耦合電，為了減小兩個(gè)信號(hào)之間的相互影響，耦合電容容C1的值取得很小。的值取得很小。 接高放 V0 C1 2

40、.2pF 8.2pF 10pF 2k 15k 1500pF R 1.2k C3 120pF 510 75 接中放 12V 27pF C2 39pF 電視機(jī)的混頻電路電視機(jī)的混頻電路 為使輸出電路在保證帶寬下具有良好的選為使輸出電路在保證帶寬下具有良好的選擇性，常采用雙調(diào)諧耦合回路，并在初級(jí)回路擇性，常采用雙調(diào)諧耦合回路，并在初級(jí)回路中并聯(lián)電阻中并聯(lián)電阻R，用以降低回路，用以降低回路Q(chēng)值，滿足通帶的值，滿足通帶的要求。次級(jí)回路用要求。次級(jí)回路用C2，C3分壓，目的是與分壓，目的是與75 電纜特性阻抗相匹配。電纜特性阻抗相匹配。8763 下圖為晶體管混頻器實(shí)用電路的交流通路。應(yīng)用在日立下圖為晶體管

41、混頻器實(shí)用電路的交流通路。應(yīng)用在日立CTP-236D型彩色電視機(jī)型彩色電視機(jī)ET-533型型VHF高頻頭內(nèi)。圖中的高頻頭內(nèi)。圖中的V1管用作混頻器，輸入信號(hào)管用作混頻器，輸入信號(hào)( (即來(lái)自高放的高頻電視信號(hào)，頻即來(lái)自高放的高頻電視信號(hào)，頻率為率為fs) )由電容由電容C1耦合到基極；本振信號(hào)由電容耦合到基極；本振信號(hào)由電容C2也耦合到基也耦合到基極，構(gòu)成共射混頻方式，其特點(diǎn)是所需要的信號(hào)功率小，功極，構(gòu)成共射混頻方式，其特點(diǎn)是所需要的信號(hào)功率小，功率增益較大。混頻器的負(fù)載是共基式中頻放大器率增益較大。混頻器的負(fù)載是共基式中頻放大器( (V2構(gòu)成構(gòu)成) )的的輸入阻抗。輸入阻抗。fp、fs高頻

42、電視信號(hào)fLC0C1本振信號(hào)V1V2C183C187CMC187C189L181L182C190R190R189中頻電視信號(hào)fPIF、fSLFC2 晶體管混頻器實(shí)用電路晶體管混頻器實(shí)用電路8764(2) 變頻電路變頻電路 下圖是晶體管中波調(diào)幅收音機(jī)常用的變頻電路，其中本下圖是晶體管中波調(diào)幅收音機(jī)常用的變頻電路，其中本地振蕩和混頻都由三極管地振蕩和混頻都由三極管3AG1D完成。完成。C1A5/15pFC2sR122kR282kC33AG1D0.05FR35100pFC70C1BC65/15pFC4300pF1VCCC5200pFL22.2kL3L5L6L18765 圖中，圖中，R1，R2，R3是

43、偏置電阻，是偏置電阻，L4，C4，C1B，C6組成振組成振蕩回路，蕩回路，L3是反饋線圈。中頻回路是反饋線圈。中頻回路L5C5的并聯(lián)阻抗對(duì)本振頻的并聯(lián)阻抗對(duì)本振頻率而言可視為短路，因此，率而言可視為短路，因此，3AG1D構(gòu)成共基極變壓器耦合振構(gòu)成共基極變壓器耦合振蕩器。由磁性天線接收到的無(wú)線電信號(hào)經(jīng)過(guò)蕩器。由磁性天線接收到的無(wú)線電信號(hào)經(jīng)過(guò)L1，C1A，C2組成組成的輸入回路，選出所需頻率的目標(biāo)信號(hào)，再經(jīng)的輸入回路，選出所需頻率的目標(biāo)信號(hào)，再經(jīng)L1與與L2的變壓的變壓器耦合，送到晶體管的基極。本振信號(hào)經(jīng)器耦合，送到晶體管的基極。本振信號(hào)經(jīng)C7注入晶體管的發(fā)注入晶體管的發(fā)射極，混頻后由集電極輸出。

44、射極，混頻后由集電極輸出。L3對(duì)中頻可視為短路，對(duì)中頻可視為短路，C5，L5調(diào)諧于中頻，以便抑制混頻輸出電流中的無(wú)用頻率分量調(diào)諧于中頻，以便抑制混頻輸出電流中的無(wú)用頻率分量( (如如fs, f0, f0+fs, 2f0 fs 等等) )。輸出中頻分量。輸出中頻分量fi=f0-fs，經(jīng)，經(jīng)L6耦合至后級(jí)中耦合至后級(jí)中頻放大器。頻放大器。C1A5/15pFC2sR122kR282kC33AG1D0.05FR35100pFC70C1BC65/15pFC4300pF1VCCC5200pFL22.2kL3L5L6L187665 晶體管混頻器工作狀態(tài)的實(shí)際選擇晶體管混頻器工作狀態(tài)的實(shí)際選擇 混頻器的功率增

45、益混頻器的功率增益Apc、噪聲系數(shù)、噪聲系數(shù)NF等都與工作點(diǎn)電流等都與工作點(diǎn)電流Ic及本振電壓及本振電壓V0的大小有關(guān)，具體數(shù)學(xué)關(guān)系比較復(fù)雜，這里只的大小有關(guān)，具體數(shù)學(xué)關(guān)系比較復(fù)雜，這里只介紹一些實(shí)驗(yàn)結(jié)果。在中波廣播收音機(jī)中，最典型的曲線如介紹一些實(shí)驗(yàn)結(jié)果。在中波廣播收音機(jī)中，最典型的曲線如圖所示，這是鍺三極管的情況；若為硅管，圖所示，這是鍺三極管的情況；若為硅管，Apc的最大點(diǎn)所對(duì)的最大點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的電流應(yīng)的電流Ie要略大一點(diǎn)。要略大一點(diǎn)。 0.1 Apc Apc V1(mV) Ie(mV) 0.2 0.5 1 2 50 100 200 300 8767三極管混頻器三極管混頻器 優(yōu)點(diǎn)：有變頻增益

46、優(yōu)點(diǎn)：有變頻增益 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：1、動(dòng)態(tài)范圍較小動(dòng)態(tài)范圍較小 2、組合頻率干擾嚴(yán)重組合頻率干擾嚴(yán)重 3、噪聲較大噪聲較大 4、存在本地輻射存在本地輻射二極管混頻器二極管混頻器 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：1、動(dòng)態(tài)范圍較大動(dòng)態(tài)范圍較大 2、組合頻率干擾少組合頻率干擾少 3、噪聲較小噪聲較小 4、不存在本地輻射不存在本地輻射 缺點(diǎn)：無(wú)變頻增益缺點(diǎn)：無(wú)變頻增益Ic(mA)Nf(dB)Nf(dB)108650100 200 30086420.112V0(mA)8768 二極管可以工作在小信號(hào)非線性狀態(tài)，也可以工作在二極管可以工作在小信號(hào)非線性狀態(tài)，也可以工作在受大信號(hào)受大信號(hào)v0控制的開(kāi)關(guān)狀態(tài)。小信號(hào)時(shí)平衡混頻器的分析

47、采用控制的開(kāi)關(guān)狀態(tài)。小信號(hào)時(shí)平衡混頻器的分析采用冪級(jí)數(shù)分析法，冪級(jí)數(shù)分析法，混頻時(shí)混頻時(shí)輸入信號(hào)輸入信號(hào) ，輸出回路則諧振，輸出回路則諧振在中頻在中頻 i上。上。D1 vs i1 i2 vs( s) vs vs Vc vi Vc Vc D2 v0( 0) 6 二極管平衡混頻器和環(huán)型混頻器二極管平衡混頻器和環(huán)型混頻器平衡混頻器原理電路平衡混頻器原理電路 二極管的伏安特性可用冪級(jí)數(shù)表示：二極管的伏安特性可用冪級(jí)數(shù)表示： 為簡(jiǎn)化分析，忽略輸出電壓對(duì)二極為簡(jiǎn)化分析，忽略輸出電壓對(duì)二極管的反作用，則管的反作用，則 3D32D2D10vavavaaitVtVsssDcoscos0001vvv0VVVSD

48、1. 1. 平衡混頻器平衡混頻器8769300320020010)coscos()coscos()coscos(tVtVtVtVtVtVssssssaaaai1利用三角公式展開(kāi)，并分類(lèi)整理，可得利用三角公式展開(kāi)，并分類(lèi)整理，可得當(dāng)當(dāng) 很小時(shí)，級(jí)數(shù)可只取前四項(xiàng)，得很小時(shí)，級(jí)數(shù)可只取前四項(xiàng)，得Dvcoscos0010tVstVsaai1i2cos212cos21cos232cos212cos21cos233coscos3412cos121coscos2cos12100022000020030320000202tttVVtttVVttVtVttVsVtVsssssssssssaattVsss3cos

49、cos34138770 由上式可見(jiàn)，經(jīng)過(guò)二極管非線性變換后，出現(xiàn)了許多新由上式可見(jiàn)，經(jīng)過(guò)二極管非線性變換后，出現(xiàn)了許多新頻率，但其中只有頻率，但其中只有 才是我們所需要的。這是由平方項(xiàng)才是我們所需要的。這是由平方項(xiàng) 產(chǎn)生的。其它頻率分量都是無(wú)用的產(chǎn)物，必須將它們抑制產(chǎn)生的。其它頻率分量都是無(wú)用的產(chǎn)物，必須將它們抑制掉。掉。 s022vatVVasosi)cos(021itVtVssDcoscos0002svvv300320020010)coscos()coscos()coscos(tVstVtVstVtVtVssssaaaai2tVVasosi)cos(022i i1、i2以相反方向流過(guò)輸出端

50、變壓器初級(jí)，使變壓器次級(jí)以相反方向流過(guò)輸出端變壓器初級(jí)，使變壓器次級(jí)負(fù)載電流負(fù)載電流 ii, = i1i2 tVVaRiivsosi)cos(2)(02218771 由于元器件的非線性作用，單管輸出電流中由于元器件的非線性作用，單管輸出電流中產(chǎn)生了輸入電壓中不曾有的新頻率成分，如輸入產(chǎn)生了輸入電壓中不曾有的新頻率成分，如輸入頻率的諧波頻率的諧波2 0和和2 s、3 0和和3 s；輸入頻率及其；輸入頻率及其諧波所形成的各種組合頻率諧波所形成的各種組合頻率 0+ s、 0 s、 0+2 s、 02 s、2 0+ s、2 0 s。 平衡混頻器輸出電流的頻率成份為：平衡混頻器輸出電流的頻率成份為： s

51、、 0+ s、 0 s、 2 0+ s、 2 0 s、 3 s87722. 環(huán)形混頻器環(huán)形混頻器 環(huán)形混頻器由兩個(gè)平衡混頻環(huán)形混頻器由兩個(gè)平衡混頻器構(gòu)成，其主要優(yōu)點(diǎn)是輸出中頻器構(gòu)成，其主要優(yōu)點(diǎn)是輸出中頻信號(hào)是平衡混頻器的兩倍，而且信號(hào)是平衡混頻器的兩倍，而且抵消了輸出電流中的某些組合頻抵消了輸出電流中的某些組合頻率分量，從而減小混頻器中所特率分量，從而減小混頻器中所特有的組合頻率干擾。有的組合頻率干擾。 Vs i2 D2 D4 D1 D3 + i4 i3 vi iL1.2+ iL3.4 RL B1 B2 + v s + v s + v 0 + v 0 i1 Vs + i2 D2 D1 + vi

52、 iL1.2 R + v s v 0 + D4 D3 + i3 vi iL3.4 RL i1 v 0 v 0 0000000 v 0 (b) (a) v s s s + v s i4 + v s v s + 8773tVtVssDcoscos0004svvv)coscos(0003tVtVssD)vvvstVtVssDcoscos0002svvvtVtVsssDcoscos0001vvv由平衡混頻器得：由平衡混頻器得：tVVaRiivsosi)cos(2)(02432tVVaRiiRiivvvsosiii)cos(4 )()(02432121環(huán)型混頻器輸出電流的頻率成份為：環(huán)型混頻器輸出電流的

53、頻率成份為： 0+ s、 0 stVVaRiivsosi)cos(2)(02211 Vs i2 D2 D4 D1 D3 + i4 i3 vi iL1.2+ iL3.4 RL B1 B2 + v s + v s + v 0 + v 0 i1 8774 目前，許多從短波到微波波段的整體封裝二極管環(huán)形目前，許多從短波到微波波段的整體封裝二極管環(huán)形混頻器已作為系列產(chǎn)品，一個(gè)用于混頻器已作為系列產(chǎn)品，一個(gè)用于0.5500MHz的典型環(huán)形的典型環(huán)形混頻器混頻器( (SRA-1雙平衡混頻器雙平衡混頻器) )的外形及電路示于下圖。的外形及電路示于下圖。 使用時(shí)，使用時(shí)，8，9端外接信號(hào)電壓端外接信號(hào)電壓 s，

54、3，4端相連，端相連，5，6端端相連，然后在相連，然后在3，5端間加本振電壓端間加本振電壓 L，中頻信號(hào)由中頻信號(hào)由1，2端端輸出。此電路除用作混頻器外，還可以用作相位檢波器、輸出。此電路除用作混頻器外，還可以用作相位檢波器、電調(diào)衰減器、調(diào)制器等。電調(diào)衰減器、調(diào)制器等。(a)89123456(b)封裝環(huán)形混頻器的外形與電路封裝環(huán)形混頻器的外形與電路8775 兩信號(hào)相乘可以得到其和、差頻分量，因此兩信號(hào)相乘兩信號(hào)相乘可以得到其和、差頻分量，因此兩信號(hào)相乘實(shí)現(xiàn)混頻是最直觀的方法，利用模擬相乘器可構(gòu)成乘積型混實(shí)現(xiàn)混頻是最直觀的方法，利用模擬相乘器可構(gòu)成乘積型混頻器。頻器。 1k 1k 0.01 +8

55、V 0.001 4.5H 0.001 0.001 51 10k 51 6.8k 8V 50k 調(diào)零 v0 vs vi 2 3 7 8 1 4 10 5 9 6 MCI596 580pF 9480pF 100H 100H MCI596構(gòu)成的集成混頻電路構(gòu)成的集成混頻電路7 7 模擬相乘器混頻電路模擬相乘器混頻電路 MCI596是集是集成化模擬乘法器芯成化模擬乘法器芯片，由它構(gòu)成的混片，由它構(gòu)成的混頻電路，可大大減頻電路，可大大減小由組合頻率分量小由組合頻率分量產(chǎn)生的各種干擾，產(chǎn)生的各種干擾，另外還具有體積小另外還具有體積小、重量輕、調(diào)整容、重量輕、調(diào)整容易、穩(wěn)定可靠等優(yōu)易、穩(wěn)定可靠等優(yōu)點(diǎn)。點(diǎn)。8

56、776被混頻的信號(hào)電壓由被混頻的信號(hào)電壓由端子輸入，最大值端子輸入，最大值約約15mV；本振電壓；本振電壓由端子輸入，振幅由端子輸入，振幅約約100mV；相乘后的；相乘后的信號(hào)由第端子輸出信號(hào)由第端子輸出經(jīng)帶通濾波后，即可經(jīng)帶通濾波后，即可獲得中頻信號(hào)輸出。獲得中頻信號(hào)輸出。輸入端不接調(diào)諧回路輸入端不接調(diào)諧回路時(shí)時(shí) 為寬頻帶應(yīng)用。為寬頻帶應(yīng)用。 本電路可對(duì)高頻或甚高頻信號(hào)進(jìn)行混頻，如本電路可對(duì)高頻或甚高頻信號(hào)進(jìn)行混頻，如 s的頻率為的頻率為200MHz時(shí)，電路的混頻增益約為時(shí)，電路的混頻增益約為9dB，靈敏度為靈敏度為14 V，當(dāng)，當(dāng)輸入端接有阻抗匹配的調(diào)諧回路時(shí)，可獲得更高的混頻增益輸入端接

57、有阻抗匹配的調(diào)諧回路時(shí)，可獲得更高的混頻增益。輸出帶通濾波器的中心頻率約。輸出帶通濾波器的中心頻率約9MHz，其其3dB帶寬為帶寬為450kHz。 1k 1k 0.01 +8V 0.001 4.5H 0.001 0.001 51 10k 51 6.8k 8V 50k 調(diào)零 v0 vs vi 2 3 7 8 1 4 10 5 9 6 MCI596 580pF 9480pF 100H 100H MCI596構(gòu)成的集成混頻電路構(gòu)成的集成混頻電路8777 混頻器的干擾混頻器的干擾1. 有用信號(hào)和本振產(chǎn)生的組合頻率干擾有用信號(hào)和本振產(chǎn)生的組合頻率干擾干擾哨聲干擾哨聲混頻器的輸出信號(hào)中所包含的各種頻率分量

58、為：混頻器的輸出信號(hào)中所包含的各種頻率分量為：sokqfpffp，q為任意正整數(shù)，分別代表本振頻率和為任意正整數(shù)，分別代表本振頻率和信號(hào)頻率的諧波次數(shù)。信號(hào)頻率的諧波次數(shù)。只有只有p=q=1對(duì)應(yīng)的頻率為對(duì)應(yīng)的頻率為 f0-fs 的分量是所需要的中頻信號(hào)。的分量是所需要的中頻信號(hào)。 如果某些組合頻率落在諧振回路的通頻帶內(nèi)，這些組如果某些組合頻率落在諧振回路的通頻帶內(nèi)，這些組合頻率分量就和有用的中頻分量一樣，通過(guò)中放進(jìn)入檢波合頻率分量就和有用的中頻分量一樣，通過(guò)中放進(jìn)入檢波器，并在檢波電路中與有用信號(hào)產(chǎn)生差拍，這時(shí)在接收機(jī)器，并在檢波電路中與有用信號(hào)產(chǎn)生差拍，這時(shí)在接收機(jī)的輸出端將產(chǎn)生哨叫聲，形成

59、有害的干擾。這種干擾又稱(chēng)的輸出端將產(chǎn)生哨叫聲，形成有害的干擾。這種干擾又稱(chēng)為干擾哨叫。為干擾哨叫。isfpq1pf即當(dāng)即當(dāng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生干擾哨叫。時(shí)會(huì)產(chǎn)生干擾哨叫。87782、外來(lái)干擾信號(hào)和本振產(chǎn)生的干擾外來(lái)干擾信號(hào)和本振產(chǎn)生的干擾(1) 組合副波道干擾組合副波道干擾 如果混頻器之前的輸入回路和高頻放大器的選擇性不夠如果混頻器之前的輸入回路和高頻放大器的選擇性不夠好，除了要接收的有用信號(hào)外，干擾信號(hào)也會(huì)進(jìn)入混頻器。好，除了要接收的有用信號(hào)外，干擾信號(hào)也會(huì)進(jìn)入混頻器。當(dāng)干擾頻率當(dāng)干擾頻率fn與本振頻率與本振頻率fo滿足滿足會(huì)產(chǎn)生組合副波道干擾。會(huì)產(chǎn)生組合副波道干擾。ininfqfpffqfpf00時(shí)，

60、時(shí)，8779(2) 副波道干擾副波道干擾 在組合副波道干擾中，某些特定頻率形成的干擾稱(chēng)為副在組合副波道干擾中，某些特定頻率形成的干擾稱(chēng)為副波道干擾。這種干擾主要有中頻干擾和鏡像干擾。波道干擾。這種干擾主要有中頻干擾和鏡像干擾。1)中頻干擾中頻干擾當(dāng)干擾信號(hào)的頻率等于或接近當(dāng)干擾信號(hào)的頻率等于或接近fi 時(shí)的干擾。時(shí)的干擾。2)鏡像鏡像頻率干擾頻率干擾當(dāng)外來(lái)干擾信號(hào)的頻率當(dāng)外來(lái)干擾信號(hào)的頻率fn=fo+f1= =sf時(shí)的干擾時(shí)的干擾87803、其他類(lèi)型的干擾其他類(lèi)型的干擾1)交叉調(diào)制交叉調(diào)制( (交調(diào)交調(diào)) )干擾干擾產(chǎn)生的原因：產(chǎn)生的原因： 當(dāng)所接收電臺(tái)的信號(hào)和干擾電臺(tái)同時(shí)進(jìn)入接當(dāng)所接收電臺(tái)的