通信電子電路第7章

第七章混頻第一節(jié)概述第二節(jié)晶體管混頻器第三節(jié)場(chǎng)效應(yīng)管混頻器第四節(jié)混頻器的干擾〔一〕混頻——將一個(gè)已調(diào)高頻信號(hào)變成較低頻率的同類(lèi)已調(diào)信號(hào)〔稱(chēng)中頻信號(hào)〕。

應(yīng)該指出：混頻后，調(diào)制類(lèi)型〔AM、FM〕、調(diào)制參數(shù)〔m、Ω、ΔΩ〕、頻譜構(gòu)造均不變，只改動(dòng)載頻〔不含信息〕。所以混頻過(guò)程本質(zhì)是頻譜搬家過(guò)程。如第一節(jié)概述AM：混頻后FM：混頻后其中，〔二〕、混頻的作用:1、將輸入fs可變的多路高頻AM波變?yōu)橐还潭ㄖ蓄l的AM波，便于后級(jí)放大處置如:fs=639kHz~1605kHzfI=465kHz

2、只需一個(gè)雙連電容調(diào)整頻率〔本振、接納頻率同調(diào)〕而無(wú)需多級(jí)統(tǒng)調(diào)。3、可較好地處理Av高、B適宜、K0.1↓的矛盾。因用一個(gè)固定中頻，所以靈敏度高4、中頻信號(hào)頻率fI、本振信號(hào)頻率f0、外接目的信號(hào)頻率fs各不一樣，不易自激，放大器任務(wù)穩(wěn)定。第一節(jié)概述三、變頻器的組成和原理:1、變頻器的組成〔三部分〕如圖第一節(jié)概述變頻器非線(xiàn)性器件濾波器本振多fUofo混頻器fI=f0-fs例：中波段收音機(jī)fs=535kHz~1605kHz，接納機(jī)中頻fI=465kHz那么本振頻率f0=535+465~1605+465=1000kHz~2070kHz本振的頻率覆蓋系數(shù)：K=2070/1000=2.07fs2、分類(lèi):1、晶體三極管混頻器 它有一定混頻增益2、場(chǎng)效應(yīng)管混頻器 高頻互調(diào)干擾小3、平衡混頻器 動(dòng)態(tài)范圍大，組合f干擾少環(huán)形混頻器動(dòng)態(tài)范圍大，組合f干擾少4、集成混頻器 組合f干擾少，有一定混頻增益

據(jù)所用非線(xiàn)性器件分為：第一節(jié)概述四、混頻器質(zhì)量目的:1、混頻增益Auc:定義：Auc=輸出中頻電壓振幅/輸入高頻電壓振幅=Ui/Us它大，有利于提高靈敏度，但Auc↑非線(xiàn)性干擾↑。

2、選擇性希望k0.1→13、非線(xiàn)性干擾混頻的同時(shí),還會(huì)在中頻附近產(chǎn)生許多非線(xiàn)性干擾.如組合f干擾、交調(diào)干擾……要求混頻器件最好任務(wù)在曲線(xiàn)的平方項(xiàng)區(qū)域，以抑制各種干擾。4、混頻噪聲混頻器處于接納機(jī)前端，它的噪聲大小會(huì)影響整機(jī)的噪聲目的。第一節(jié)概述uIuSuoL1L2C1C2ISEbEc第二節(jié)晶體管混頻器一、任務(wù)原理:設(shè)電路如圖：∵uo是o的周期函數(shù),所以Ic(t)和gm(t)也是o的周期函數(shù)?！嗫捎酶妒霞?jí)數(shù)展開(kāi)當(dāng)LC回路選出有用的中頻電流成分其中第二節(jié)晶體管混頻器它闡明：混頻后，只是改動(dòng)了接納頻率、包絡(luò)外形未改動(dòng)(∵II∝Us)令gm1/2=gc=II/Us稱(chēng)為混頻跨導(dǎo)，顯然gc↑，混頻增益越高。gc的大小同正向傳輸特性、uc、Eb有關(guān)，與Us無(wú)關(guān)gm與gc的比較一樣點(diǎn)：①當(dāng)器件、任務(wù)點(diǎn)選定，gm與gc也都一 定，均與Us無(wú)關(guān)；②任務(wù)在線(xiàn)性區(qū)(Us較小)

不同點(diǎn):

〔同頻率〕

〔不同頻率〕

第二節(jié)晶體管混頻器二、晶體三極管混頻器的實(shí)踐電路:1、電路組態(tài)常用的有CE混頻電路和CB混頻電路兩種組態(tài)，它是由Us所在位置決議的。如圖:

第二節(jié)晶體管混頻器CECBuSuSCE混頻電路的優(yōu)點(diǎn)：混頻增益高CB混頻電路的優(yōu)點(diǎn)：任務(wù)頻率高

第二節(jié)晶體管混頻器us和uo分加在不同極上是為了減小兩信號(hào)間的干擾，使電路任務(wù)穩(wěn)定。假設(shè)兩者都加在同一極上也并非絕對(duì)不可，例如(a)中的uo移到基極，雖然這樣可減輕本振負(fù)載，使其容易起振。但兩者相互影響，能夠會(huì)產(chǎn)生頻率牽引景象，致使電路不能正常任務(wù)。

2．實(shí)踐電路:1、見(jiàn)P圖7-8收音機(jī)混頻電路組態(tài)：典型CE電路uo經(jīng)L6耦合到混頻管的E極，由天線(xiàn)接納的信號(hào)電壓經(jīng)L2耦合，再經(jīng)L2、C2選頻，再經(jīng)L3耦合加至混頻管B極，L4、C2從多頻中選出fI，混頻后的中頻信號(hào)經(jīng)L5耦合輸出給中放。

第二節(jié)晶體管混頻器2、見(jiàn)P圖7-9電視機(jī)混頻電路組態(tài)：CE組態(tài)由高放輸入的目的信號(hào)經(jīng)雙調(diào)諧回路加至混頻管基極，uo經(jīng)耦合電容C1也加至B極，混頻后經(jīng)雙調(diào)諧回路輸出。雙調(diào)諧回路的目的在于:在添加B的同時(shí)減小K0.1，R的作用在于降低初級(jí)回路的Q值，滿(mǎn)足寬B的要求。

當(dāng)JFET任務(wù)在恒流區(qū)時(shí)，其轉(zhuǎn)移特性為平方率關(guān)系

第三節(jié)場(chǎng)效應(yīng)管混頻器∴它不會(huì)產(chǎn)生高于二次的諧波?！鄨?chǎng)效應(yīng)管混頻器非線(xiàn)性失真較晶體管混頻器小。此外，它還有噪聲電平低、動(dòng)態(tài)范圍寬等優(yōu)點(diǎn)，它在短波、超短波接納機(jī)中運(yùn)用廣泛。

一．JFET混頻器:電路如圖UsCLUIUoED第三節(jié)場(chǎng)效應(yīng)管混頻器將其代入：得到顯見(jiàn)II∞Us(∵IDSS、Up定值，Uo定值)。實(shí)現(xiàn)了線(xiàn)性混頻由混頻跨導(dǎo)定義有：∴經(jīng)LC回路選出ωI=(ωo-ωs)分量,有第三節(jié)場(chǎng)效應(yīng)管混頻器討論：1、混頻跨導(dǎo)gc與Us無(wú)關(guān)∴混頻特性是線(xiàn)性的。2、適當(dāng)提高Uo可提高gc，但不能太大，否那么場(chǎng)效應(yīng)管將進(jìn)入截止區(qū)和正柵壓區(qū)，呵斥失真。普通選EG=Up/2，Uo=|Up/2|。此時(shí)∴最大混頻跨導(dǎo)gcmax為任務(wù)點(diǎn)跨導(dǎo)gmo的一半3、混頻器簡(jiǎn)化等效電路如圖:

UsgcUsrdsRLUI由等效電路可得混頻增益

第三節(jié)場(chǎng)效應(yīng)管混頻器例7-1：一FET混頻器RL=800ΩIDSS=400mA在uGS=0時(shí)，gm=14×10-3S.求Auc?！鄒GS=0，gm=14×10-3S代入上式，解得解：∴假設(shè)Uo=|Up|/2二、MOSFET混頻器第三節(jié)場(chǎng)效應(yīng)管混頻器MOSFET混頻器的電路和任務(wù)原理與JFET混頻器根本一樣，不再贅述。它與JFET混頻器相比，具有更高的Auc(∵M(jìn)OS管的gm>JFET的gm)集成混頻器：1、其框圖如圖usuouII2、詳細(xì)實(shí)現(xiàn)電路見(jiàn)P圖7-10混頻器由于采用非線(xiàn)性器件∴存在非線(xiàn)性失真與干擾問(wèn)題。實(shí)踐上，除了有用信號(hào)us和本振信號(hào)uo以外，混頻級(jí)還存在以下一些干擾：①干擾與干擾；②干擾與本振信號(hào)；③干擾與目的信號(hào)；④目的信號(hào)us和本振信號(hào)uo。第四節(jié)混頻器的干擾①哨叫，影響通訊質(zhì)量；②有用信號(hào)被淹沒(méi)，無(wú)法接納。它們經(jīng)混頻后→中放→檢波，呵斥的后果：一、目的信號(hào)和本振信號(hào)產(chǎn)生的組合頻率干擾由前述分析，ic中除含有fo和fs以外，還包括直流分量及其它組合頻率分量，如fo±fs，2fo±fs，fo±2fs……把它表示成一個(gè)通式fd=±pf0±qfs第四節(jié)混頻器的干擾雖然混頻器輸出接有LC回路并調(diào)諧在fI，但由于它具有一個(gè)通帶，∴pf0-qfs、–pf0+qfs組合頻率還能夠落在通帶以?xún)?nèi)(即：fI-f0.7≤pf0-qfs≤fI+f0.7或fI-f0.7≤qfs-pf0≤fI+f0.7)此時(shí),就會(huì)構(gòu)成干擾產(chǎn)生哨叫.P、q是正整數(shù)，代表諧波次數(shù).當(dāng)p=q=1時(shí)，正是我們所需的中頻分量fI=f0-fsp.q越大，干擾電壓越小，∴只需p.q較小時(shí)的組合干擾電壓較大，產(chǎn)生明顯的干擾哨叫.將上兩式合并〔取等號(hào)〕有第四節(jié)混頻器的干擾上式闡明，當(dāng)輸入信號(hào)頻率等于或近似等于fI的整數(shù)倍時(shí)，就有能夠產(chǎn)生哨叫。接納系統(tǒng)只需對(duì)落在其頻段內(nèi)的fs才能夠產(chǎn)生哨叫，其中p=0、q=1時(shí)，即fs=fI時(shí)，干擾哨叫最強(qiáng)，為防止最強(qiáng)的哨叫,應(yīng)將中頻選在接納頻段以外。如收音機(jī)535~1605KHZ，特選fI=465KHZ(∵fI>>f0.7)例如fs=931KHZ，fI=465KHZ，f0=6KHZ。當(dāng)p=1q=2時(shí)組合f分量的頻率∶fd=2fs-f0=466KHZfI與中頻fI相差1kHz，這很難濾除。呵斥干擾緣由：fs=2fI處理方法：防止fs等于fI的整數(shù)或近似整數(shù)倍第四節(jié)混頻器的干擾二、外來(lái)干擾信號(hào)和本振信號(hào)產(chǎn)生的組合頻率干擾——又稱(chēng)副波道干擾。第四節(jié)混頻器的干擾設(shè)干擾信號(hào)為fn，當(dāng)fn作用于混頻器輸入時(shí)，假設(shè)干擾fn和本振fo構(gòu)成的組合頻率滿(mǎn)足下式：Pfo-qfn=fIqfn=pfp-fIPfo+qfn=fIqfn=pfo+fI可將兩式歸并為干擾信號(hào)fn會(huì)經(jīng)過(guò)中放呵斥干擾。所以，由上式〔1〕假設(shè)知fs和fI，可求出干擾信號(hào)的頻率；〔2〕假設(shè)知干擾信號(hào)fn，也可由該式求知它會(huì)影響那些接納頻率。這類(lèi)干擾中，主要有以下幾種干擾。第四節(jié)混頻器的干擾1、中頻干擾：P=0q=1時(shí)fn=fI緣由：混頻器選擇性不好，fn漏入混頻級(jí)，fn被放大，構(gòu)成較強(qiáng)干擾。抑制方法：①提高混頻器前級(jí)選擇性②前級(jí)添加中頻陷波器第四節(jié)混頻器的干擾2、鏡像干攏：q=p=1,fn=fo+fI=fs+2fIfn、fs對(duì)稱(chēng)于fo，有鏡像關(guān)系。例：fs=639kHzfI=465kHzfo=639+465=1104kHz假設(shè)fn=639+2×465=1569kHz，那么fn-fo=1569-1104=465kHz，構(gòu)成干擾。處理方法：①提高前級(jí)選擇性，濾除fn；②提高fI，fI越高，fn離信號(hào)頻率fs越遠(yuǎn)，越易濾除。3、組合波道干擾：P＞1q＞1，如P=2q=2那么fn=fo±1/2fI由于它距目的信號(hào)頻率fo較近，假設(shè)選擇性不好，難以濾除，進(jìn)入中頻也會(huì)構(gòu)成干擾。抑制方法：提高前級(jí)選擇性。第四節(jié)混頻器的干擾三、交調(diào)干擾原因：當(dāng)混頻器前級(jí)選擇性不好時(shí)，使干擾信號(hào)fn和目的信號(hào)fs同時(shí)進(jìn)入混頻電路，它們與本振一同，經(jīng)過(guò)非線(xiàn)性頻率變換，三種信號(hào)交叉調(diào)制，產(chǎn)生新的交調(diào)干擾景象：當(dāng)接納機(jī)調(diào)諧于有用信號(hào)fs時(shí)，同時(shí)聽(tīng)到干擾fn，但干擾隨fs消逝而消逝。處理方法：①提高高放前級(jí)輸入回路與混頻級(jí)前各級(jí)電路 選擇性 ②適中選擇最高的任務(wù)點(diǎn)電流，使之任務(wù)在三次方最小區(qū)域。 ③采用平衡電路抵消高次諧波。第四節(jié)混頻器的干擾四、互調(diào)干擾原因：兩個(gè)干擾信號(hào)同時(shí)加至接納機(jī)高放輸入端或混頻輸入端，由于管子非線(xiàn)性，相互混頻，混頻后ff1，〔它不是fo、fs產(chǎn)生的〕構(gòu)成干擾。處理方法：①選擇適宜的任務(wù)點(diǎn)。②提高前級(jí)選擇性。③采用平衡電路，提高抗干擾性能第五節(jié)變頻器假設(shè)混頻電路中的晶體管除完成混頻外，本身還構(gòu)成產(chǎn)生本振信號(hào)的自激振蕩器，這種電路稱(chēng)作變頻電路。詳細(xì)電路見(jiàn)P211圖6—60，它是中波調(diào)幅收音機(jī)中的變頻電路。電路中，混頻、本振均由同一個(gè)管子完成，R1~R3構(gòu)成偏