高頻電子線路(第四章-非線性電路分析法和混頻器)資料

§4.5混頻器的工作原理什么是“混頻”？教材144頁給出了混頻的概念，但是由于我們還沒學(xué)習(xí)到調(diào)制與解調(diào)，所以我們同時(shí)給出一個(gè)比較簡明的概念：將2個(gè)或2個(gè)以上不同頻率的信號(hào)輸入到一個(gè)非線性電路中，通過選頻網(wǎng)絡(luò)從輸出信號(hào)中可提取出“差頻”或“和頻”信號(hào)，通常稱這種非線性電路為“混頻器”。第四章非線性電路、時(shí)變參量電路和變頻器混頻器的作用主要用于信號(hào)的頻譜搬移及調(diào)制解調(diào)§4.5混頻器的工作原理為什么要變頻？

變頻的優(yōu)點(diǎn)：1)變（混）頻可提高接收機(jī)的靈敏度2)提高接收機(jī)的選擇性3)工作穩(wěn)定性好4)波段工作時(shí)其質(zhì)量指標(biāo)一致性好變頻的缺點(diǎn)：容易產(chǎn)生鏡像干擾、中頻干擾等干擾混頻器是如何實(shí)現(xiàn)頻譜搬移的§4.5混頻器的工作原理混頻器是如何實(shí)現(xiàn)頻譜搬移的假設(shè)非線性電路的表達(dá)式為§4.5混頻器的工作原理混頻器是如何實(shí)現(xiàn)頻譜搬移的§4.5混頻器的工作原理輸入信號(hào)頻譜載波輸入信號(hào)頻譜輸出信號(hào)頻譜設(shè)計(jì)一個(gè)選頻網(wǎng)絡(luò)從低頻搬移到了高頻要注意若采用差頻，搬移后頻譜要左右翻轉(zhuǎn)混頻器的性能指標(biāo)1)變頻電壓（功率）增益：2)噪聲系數(shù)：中頻輸出端信噪比與高頻輸入端信噪比的比值。3)選擇性：抑制中頻信號(hào)以外的干擾的能力。取決于中頻輸出回路的選擇性。4)非線性干擾：抑制組合頻率干擾、交調(diào)、互調(diào)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。變頻電壓增益的概念混頻電路ω0-ωS帶通濾波要注意此結(jié)果并非適用于所有電路和信號(hào)，具體情況要具體計(jì)算§4.5混頻器的工作原理混頻器的種類晶體三極管混頻器（§4.6）二極管混頻器（§4.7）模擬乘法器混頻器（§4.8）第四章非線性電路、時(shí)變參量電路和變頻器§4.6晶體(三極)管混頻器本節(jié)的結(jié)構(gòu)晶體三極管混頻器的電路組態(tài)種類及優(yōu)缺點(diǎn)晶體三極管混頻的原理實(shí)用三極管混頻電路分析第四章非線性電路、時(shí)變參量電路和變頻器§4.6.1晶體三極管混頻器電路組態(tài)種類及優(yōu)缺點(diǎn)按三極管的交流接地點(diǎn)不同來分按兩個(gè)輸入信號(hào)是否從同一極輸入來分共發(fā)射極共基極同極輸入不同極輸入§4.6晶體(三極)管混頻器共發(fā)射極、信號(hào)從同極輸入三極管混頻器fi+–+–vsvo(a)圖(a)電路對(duì)振蕩電壓來說是共發(fā)電路輸出阻抗較大（對(duì)諧振回路影響?。┗祛l時(shí)所需本地振蕩注入功率較?。ㄟ@主要是因?yàn)楣舶l(fā)電路功率放大性能較高）但因?yàn)樾盘?hào)輸入電路與振蕩電路相互影響較大(直接耦合，即串聯(lián))可能產(chǎn)生頻率牽引現(xiàn)象指本振v0頻率隨vs頻率改變而改變，而非自助振蕩。§4.6晶體(三極)管混頻器共發(fā)射極、信號(hào)從不同極輸入三極管混頻器fi+–+–vsvo(b)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)象的可能性小對(duì)于本振電壓來說是共基電路因此振蕩波形好，失真小通常此時(shí)三極管起到雙重作用:振蕩與混頻而共基極的振蕩器穩(wěn)定性是最好的。缺點(diǎn)是需要較大的本振注入功率但這一點(diǎn)不難實(shí)現(xiàn),因此這種方式的混頻器在實(shí)際中應(yīng)用最多?！?.6晶體(三極)管混頻器共基極的晶體三極管混頻器fi+–+–vsvo(c)fi+–+–vsvo(d)兩種電路都是共基混頻電路低頻時(shí)變頻增益低(原因是放大倍數(shù)低)但在較高的頻率工作時(shí)(幾十MHz)，因?yàn)楣不娐返慕刂诡l率f比共發(fā)射電路的f要大很多，因而共基電路在高頻段反而變頻增益較大。因此，在較高頻率工作(如電視機(jī)電路)時(shí)采用這種電路。§4.6晶體(三極)管混頻器三極管幾種組態(tài)的總結(jié)高頻（尤其是上100MHz）時(shí)，應(yīng)當(dāng)采用共基極組態(tài)的混頻器；中高頻（幾百kHz到幾十MHz）時(shí)，可以采用共射組態(tài)的混頻器；攜帶信息的有用信號(hào)vs與本地振蕩信號(hào)v0盡量從不同極輸入；即使從同極輸入，應(yīng)當(dāng)使二者的耦合度降至最低?！?.6晶體(三極)管混頻器因?yàn)閕C

=

f(vBE)=

f(VBB+v0+vs)那么在任意一個(gè)時(shí)刻§4.6.2晶體三極管混頻原理三極管混頻器中ic的表達(dá)式變頻跨導(dǎo)的概念輸出電流中，差頻分量電流的振幅與輸入的信號(hào)(注意指的是vs而不是v0)電壓振幅之比gc的工程計(jì)算公式了解即可晶體三極管的等效電路如圖所示，圖中負(fù)載電導(dǎo)GL是輸出回路的諧振電導(dǎo)。故變頻電壓增益

由圖可以算出混頻器的增益混頻功率增益如果電路匹配，使goc=GL，則可得到最大混頻功率增益§4.6.3三極管混頻器的實(shí)用電路實(shí)用電路1：電視機(jī)中的混頻器電路高頻放大器輸出的信號(hào)，經(jīng)雙調(diào)諧電路耦合加到混頻管的基極采用電容抽頭，以實(shí)現(xiàn)阻抗匹配，使信號(hào)功率盡可能向后傳遞本振電壓通過耦合電容C1也加到基極上這兩個(gè)電阻為混頻器的三極管提供直流偏置電壓負(fù)反饋電路，提高混頻電壓增益的穩(wěn)定性以雙調(diào)諧耦合回路作為混頻器負(fù)載，并通過R擴(kuò)展通頻帶最后仍然使用電容抽頭電路實(shí)現(xiàn)阻抗的匹配（75Ω）上圖中信號(hào)頻譜的搬移及處理天線接收的電視信號(hào)經(jīng)過上頁的混頻器混頻后高頻區(qū)中頻區(qū)中頻放大器比高頻放大器容易實(shí)現(xiàn)，且更穩(wěn)定經(jīng)雙調(diào)諧耦合回路濾波后，除去無用頻率分量

晶體管混頻器實(shí)用電路2（只畫出了交流部分）日立CTP-236D型彩色電視機(jī)ET-533型VHF高頻頭內(nèi)的混頻器由共射-共基組合電路形成混頻器其特點(diǎn)是所需要的信號(hào)功率小，功率增益較大，因此這種組合電路在實(shí)際中非常普遍后面是濾波網(wǎng)絡(luò),實(shí)現(xiàn)阻抗匹配和選頻的作用。

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3AG1D完成。

晶體管混頻器實(shí)用電路32023/3/22附錄資料：不需要的可以自行刪除2023/3/22步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的工作原理與特點(diǎn)原理：步進(jìn)電機(jī)是利用電磁鐵原理,將脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成線位移或角位移的電機(jī)。每來一個(gè)電脈沖，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，帶動(dòng)機(jī)械移動(dòng)一小段距離。特點(diǎn)：(1)來一個(gè)脈沖，轉(zhuǎn)一個(gè)步距角。

(2)控制脈沖頻率，可控制電機(jī)轉(zhuǎn)速。

(3)改變脈沖順序，改變轉(zhuǎn)動(dòng)方向。

(4)角位移量或線位移量與電脈沖數(shù)成正比.2023/3/22步進(jìn)電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)注意：步進(jìn)電機(jī)通的是直流電脈沖

步進(jìn)電機(jī)主要由兩部分構(gòu)成：定子和轉(zhuǎn)子。它們均由磁性材料構(gòu)成。定、轉(zhuǎn)子鐵心由軟磁材料或硅鋼片疊成凸極結(jié)構(gòu)，定、轉(zhuǎn)子磁極上均有小齒，定、轉(zhuǎn)子的齒數(shù)相等。其中定子有六個(gè)磁極,定子定子磁極上套有星形連接的三相控制繞組，每兩個(gè)相對(duì)的磁極為一相，組成一相控制繞組,轉(zhuǎn)子上沒有繞組。轉(zhuǎn)子上相鄰兩齒間的夾角稱為齒距角2023/3/22工作方式步進(jìn)電機(jī)的工作方式可分為：三相單三拍、三相單雙六拍、三相雙三拍等。一、三相單三拍（1）三相繞組聯(lián)接方式：Y型（2）三相繞組中的通電順序?yàn)椋篈相

B相

C相通電順序也可以為：

A相C相B相

2023/3/22（3）工作過程引轉(zhuǎn)子，由于磁力線總是要通過磁阻最小的路徑閉合，因此會(huì)在磁力線扭曲時(shí)產(chǎn)生切向力而形成磁阻轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，使轉(zhuǎn)、定子的齒對(duì)齊停止轉(zhuǎn)動(dòng)。A相通電，A方向的磁通經(jīng)轉(zhuǎn)子形成閉合回路。若轉(zhuǎn)子和磁場(chǎng)軸線方向原有一定角度，則在磁場(chǎng)的作用下，轉(zhuǎn)子被磁化，吸A相通電使轉(zhuǎn)子1、3齒和AA'對(duì)齊。CA'BB'C'A34122023/3/22CA'BB'C'A3412B相通電，轉(zhuǎn)子2、4齒和B相軸線對(duì)齊，相對(duì)A相通電位置轉(zhuǎn)30；1C'342CA'BB'AC相通電再轉(zhuǎn)302023/3/22這種工作方式，因三相繞組中每次只有一相通電，而且，一個(gè)循環(huán)周期共包括三個(gè)脈沖，所以稱三相單三拍。三相單三拍的特點(diǎn)：（1）每來一個(gè)電脈沖，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過30。此角稱為步距角，用S表示。（2）轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向取決于三相線圈通電的順序，改變通電順序即可改變轉(zhuǎn)向。2023/3/22二、三相單雙六拍三相繞組的通電順序?yàn)椋?/p>

AABBBCCCAA

共六拍。工作過程：A相通電，轉(zhuǎn)子1、3齒和A相對(duì)齊。CA'BB'C'A34122023/3/22所以轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到兩磁拉力平衡的位置上。相對(duì)AA'通電，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)了15°。（1）BB'磁場(chǎng)對(duì)2、4齒有磁拉力，該拉力使轉(zhuǎn)子順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)。A、B相同時(shí)通電（2）AA'磁場(chǎng)繼續(xù)對(duì)1、3齒有拉力。CA'BB'C'A34122023/3/22總之，每個(gè)循環(huán)周期，有六種通電狀態(tài)，所以稱為三相六拍，步距角為15。CA'BB'C'A3412B相通電，轉(zhuǎn)子2、4齒和B相對(duì)齊，又轉(zhuǎn)了15。2023/3/22三、三相雙三拍三相繞組的通電順序?yàn)椋?/p>

AB

BC

CA

AB

共三拍。AB通電CA'BB'C'A3412CA'BB'C'A3412BC通電2023/3/22以上三種工作方式，三相雙三拍和三相單雙六拍較三相單三拍穩(wěn)定，因此較常采用。工作方式為三相雙三拍時(shí)，每通入一個(gè)電脈沖，轉(zhuǎn)子也是轉(zhuǎn)30，即S=30。CA通電CA'BB'C'A34122023/3/22步進(jìn)電機(jī)通過一個(gè)電脈沖轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過的角度,稱為步距角。N:一個(gè)周期的運(yùn)行拍數(shù),即通電狀態(tài)循環(huán)一周需要改變的次數(shù)Zr