高頻通信電路原理第10章

1、第十章 混頻 10-1 概述110-2 晶體管混頻210-3 場(chǎng)效應(yīng)管混頻310-4 集成混頻電路210-5 組合頻率干擾及非線性失真110-6 零中頻頻譜變換0重點(diǎn)： 掌握混頻原理和混頻電路，混頻器中出現(xiàn)的組合頻率干擾及非線性失真。難點(diǎn)： 實(shí)際混頻電路的分析。10-1 概述1一、 混頻與變頻 變頻: 本振與混頻為一個(gè)管混頻: 混頻獨(dú)立為一個(gè)管組成和原理設(shè)：載頻 f0本振頻率 fL中頻 fi fL - f0 = fi 低中頻方案(廣播、電視) fL+ f0 = fi 高中頻方案(SSB電臺(tái))FM信號(hào)混頻FM信號(hào)混頻二、 對(duì)混頻器的主要要求 1信號(hào)失真小 僅對(duì)信號(hào)載頻進(jìn)行變換，即: 保持原AM波

2、的包絡(luò)變化規(guī)律， 保持原FM波的頻率變化規(guī)律；2噪聲系數(shù)小 因混頻器處于系統(tǒng)前端；3混頻增益大 可提高靈敏度和系統(tǒng)信躁比；4選擇性好 抑制組合頻率和干擾。三、 混頻器的分析方法1. vS(o)、vL(L)幅度均較小 采用冪級(jí)數(shù)法(p201) v = V0m+V1mcos1t +V2mcos2t 代入冪級(jí)數(shù)展開(kāi)式，取前四項(xiàng)，得:含有： 2. vS(0)小、vL(L)大 采用時(shí)變參量法，i = (Io+ I1cosLt + I2cos2Lt +.)+ (go+ g1mcosLt +g2mcos2Lt+.)V smcosSt乘積項(xiàng)：g1cosLtVsmcosSt 含有：3.乘法混頻器令：v1=Vcm

3、(1+mcost)cosot v2= VLm cosLt (本地參考信號(hào)） (o L )則：v3= Kv1v2 = KVcmVLm(1+mcost)cosot cosLt = (K/2)Vcm VLm(1+mcost)cos(o+L)t + (K/2)Vcm VLm(1+mcost)cos(o-L)t 經(jīng)帶通濾波器（fo=fo+ fL, B =2F) v上混頻=(K/2)Vcm VLm (1+mcost)cos(o+L)t 經(jīng)帶通濾波器（fo= fo- fL , B =2F) v下混頻=(K/2)Vcm VLm (1+mcost)cos(o-L)t 10-2 晶體管混頻2 一、基本電路帶通濾波

4、器 (選頻網(wǎng)絡(luò))中心頻率：i=L-o 保證輸出vi(i)的通帶,與輸入vs(o)的通帶相同二、混頻原理采用時(shí)變參量分析法輸入信號(hào) vs(t) 幾mv 在不同工作點(diǎn)(跨導(dǎo))處，瞬時(shí)為線性放大。本振信號(hào) vL(t) 50200mv 改變工作點(diǎn)的周期性函數(shù)。 上式第2項(xiàng)：出現(xiàn)三、混頻器主要參數(shù)工作狀態(tài)選擇 例： 小于10MHz工作時(shí)，為使Apc大、Nf小， 綜合選擇：Ie= 0.21mA, VL= 50250mV四、實(shí)例 1.電視機(jī)混頻電路(1) 回路并接 1.2K, 降低Q值,=2(強(qiáng)耦合), 以保證 8MHz 的全電視信號(hào)通過(guò)。(2) Ie=2mA，略大(可提高 Apc)，前有高放級(jí)， Nf 影

5、響較小。2. 廣播接收機(jī)變頻電路3.雙頻手機(jī)的混頻電路 (圖10-7 p345)10-3 場(chǎng)效應(yīng)管混頻3 雙極性晶體管： 含有許多高次方項(xiàng)，易產(chǎn)生組合頻率干擾和失真。場(chǎng)效應(yīng)管的平方律特性： 可避免出現(xiàn)高次項(xiàng)，且v2項(xiàng)的系數(shù)為常數(shù)，可減少組合頻率干擾和失真。 一、混頻電路 (a)結(jié)型(b)雙柵MOS型二、場(chǎng)效應(yīng)管混頻特點(diǎn) 1. iD中無(wú)高次項(xiàng)，組合頻率干擾?。?動(dòng)態(tài)范圍大(vs可較大)；輸入、輸出阻抗大。 2. 混頻增益較低，收音機(jī)、電視機(jī)較少應(yīng)用。10-4 集成混頻電路2一、簡(jiǎn)單差動(dòng)對(duì)管混頻 (圖10-10 p349) 為二象限乘法器混頻： 當(dāng)vs較小時(shí)，ic中有Kv1v2項(xiàng)，選出下中頻項(xiàng) i

6、=L-o二、雙差動(dòng)模擬乘法混頻電路為四象限乘法器 優(yōu)點(diǎn)： 抑制中頻干擾能力強(qiáng)；寄生頻道、組合信號(hào)少；互調(diào)和交調(diào)失真?。辉肼暤?。且：vL vs(可互換)時(shí)也 無(wú)包絡(luò)失真，但增益。三、ULN-2204單片收音機(jī)混頻及本振電路四、MC1596乘法器混頻電路 10-5 組合頻率干擾及非線性失真1 1. 組合頻率干擾在中頻附近（通帶內(nèi)） 時(shí)難以消除；2. 輸入vs之外，存在鄰波道信號(hào)vm，可 產(chǎn)生寄生頻道干擾和交叉調(diào)制失真；3. vs幅度較大時(shí)，易產(chǎn)生寄生調(diào)幅(包 絡(luò)失真)。一、組合頻率干擾 vs 與vL的不同諧波的一些組合頻率分量，若在中頻附近的信號(hào)通帶內(nèi)，無(wú)法濾除，產(chǎn)生組合頻率干擾。例如: 晶體三極

7、管ic中的組合頻率分量 f p,q=|pfLq fo|例1:接收vs的f0= 931kHz , 中頻 fi = 465kHz 則 本振vL的fL=1396kHz若：fp,q= 2f0- fL=1862-1396=466kHz 466kHz在中頻附近通帶內(nèi)，無(wú)法濾除。因檢波器的非線性作用產(chǎn)生： 466-465=1kHz (差拍信號(hào)干擾/哨聲) 克服方法： 減小器件非線性； 采用平方律器件； 重新選擇中頻。例2: f0 = 930kHz , fi = 465kHz , 則 f L=1395kHz fL- f0=1395 - 930=465kHz ( 有用 fi )2f0- fL=1860 -139

8、5=465kHz ( 無(wú)用 f i /中頻干擾)二、寄生頻道 fM干擾 (組合副波道干擾)將產(chǎn)生寄生頻道干擾。例1: f0 =1070kHz , fi =465kHz , fL=1535kHz , fM =1000kHz fL - f0 =1535 -1070 = 465kHz (有用 fi ) 2fM fL=2000 -1535 = 465kHz (無(wú)用 fi /中頻 干擾 )計(jì)算 fM : p=1, q=2 fM=( pfL+ f i)/ q =(1535+465)/2=1000kHz例2:f0=660kHz , fi =465kHz , fL=1125kHz p=0, q=1: fM =

9、 465kHz (產(chǎn)生中頻干擾) p=1, q=1: fM = 1590kHz = f0+2fi = fL+fi fM =1590kHz時(shí), 產(chǎn)生鏡像中頻干擾(圖10-14 p353)p=2 , q=3 : f M=.p=3 , q=3 : fM=.三、非線性失真1.包絡(luò)失真和大信號(hào)阻塞 vs過(guò)大時(shí)： (1)包絡(luò)失真：冪級(jí)數(shù)中的高次方項(xiàng)起作用。 (2)大信號(hào)阻塞：晶體管飽和或截止(限幅)。2.交叉調(diào)制失真 設(shè)：vs之外，存在干擾臺(tái)vM 則：v be=vL +vs+vM 若是vM調(diào)幅信號(hào)，將產(chǎn)生許多交叉調(diào)制信號(hào)，當(dāng)某交叉調(diào)制信號(hào)的中心頻率為fi時(shí)，則v M信號(hào)(干擾)和vs信號(hào)被同時(shí)放大和解調(diào)。3.互相調(diào)制失真 若vs之外，存在干擾臺(tái)vM1、vM2，則產(chǎn)生類(lèi)似交叉調(diào)制失真的互相調(diào)制失真。四、減小干擾和失真的措施 1. vs較?。?2. 提高混頻前各級(jí)(天線回路,高放)的選頻能力； 3. 采用具有乘法、平方律特性的器件； 4. 采用乘法器、平衡混頻電路； 5. 合理選擇 fi 。10-6 零中頻頻譜變換0 零中頻混頻概念: 一、零中頻接收機(jī) 設(shè)輸入為已調(diào)制信號(hào)X (t)(調(diào)幅、調(diào)角波)為:經(jīng)相乘器后：低通濾波器濾去高頻，取出低頻輸出，即: 討論：1輸入已調(diào)信號(hào)X(t)為調(diào)幅波2輸入