0910高頻電子線路-混頻

1、混頻電路,圖 無線模擬發(fā)送、接收系統(tǒng)方框圖,混頻電路在接收機(jī)中所處的位置,接收機(jī)前端的高頻放大器由于信號的頻率太高，無法將其放大倍數(shù)做得太高，經(jīng)過一級放大后信號電壓仍然微弱。通常還需要經(jīng)過一級放大。而再使用相同的高頻放大器，則由于高頻放大器的制作工藝遠(yuǎn)較中低頻放大器復(fù)雜，且高頻放大器的相關(guān)性能不好。因此如果能將高頻轉(zhuǎn)換為相對較低的中頻，之后再對中頻信號進(jìn)行放大則相對較好。并且中頻放大器的制作工藝和性能較高頻放大器大大提高。因此可以考慮將高頻信號降低到較低的中頻后再進(jìn)行一次放大。,如果不同載頻（可能有幾十個(gè)不同發(fā)射臺的載波頻率）的高頻信號直接送入解調(diào)電路，則解調(diào)電路對每一個(gè)不同載波頻率的已調(diào)波信

2、號要產(chǎn)生一個(gè)諧振頻率，大大增加了解調(diào)電路的負(fù)擔(dān)。,f1 f2 f3 fn,可以。這個(gè)功能就是 由混頻電路完成的。,能不能將不同載頻的已調(diào)波信號變換為一個(gè)相同載頻，而且轉(zhuǎn)換后的這個(gè)相同載頻比原有的較高的載頻頻率要低的信號，并且保持每個(gè)信號自身攜帶的信息（包絡(luò)變化）不變？,在通信系統(tǒng)的接收機(jī)，混頻電路的作用是將不同載頻的已調(diào)波信號變換為同一個(gè)固定頻率的相同載頻信號。這個(gè)固定頻率比原來所有載頻都低，通常稱為中頻。經(jīng)過混頻電路后的輸出信號通常稱為中頻信號。,混頻電路的作用,例如：在我國現(xiàn)行無線電頻率劃分體系中，中波調(diào)幅廣播頻段為5251605kHz，電臺間隔為9kHz，可以計(jì)算出中波調(diào)幅廣播頻段中分布

3、有上百個(gè)電臺，經(jīng)過混頻后，最后都變?yōu)轭l率為465kHz的中頻信號； 在調(diào)頻電臺信號中 88108MHz 10.7MHz 在電視接收機(jī)中 401000MHz 38MHz,經(jīng)過混頻電路的信號再經(jīng)過中頻放大器進(jìn)行放大，由于中頻放大器的頻率較原來低，放大器的性能要比高頻放大器要好。因此，混頻可以提高接收機(jī)的性能。,混頻電路的組成原理,怎樣將不同較高的載頻信號轉(zhuǎn)化為相同的略低的載頻信號？,1000-535,2070-1605,可以考慮由電路再提供另一個(gè)高頻率的信號，然后將載頻信號與這個(gè)信號差頻得到。,由于這個(gè)信號由接收機(jī)端的振蕩器產(chǎn)生,所以通常將這個(gè)高頻信號稱為本地振蕩信號(本振信號).,(本振信號),

4、兩個(gè)信號的和頻與差頻可以 由乘法電路得到。根據(jù)前面的 敘述，乘法電路可以由二極管 或三極管等非線性器件組成的 電路實(shí)現(xiàn)。,最后再將差頻信號通過一個(gè) 濾波網(wǎng)絡(luò)即可得到中頻信號。,三極管混頻器,三極管混頻電路如右圖所示。設(shè)經(jīng)前級放大送入到混頻器的輸入信號為us=usmcosst,本地振蕩器產(chǎn)生的信號電壓為uL=ULmcosLt,基極直流偏置電壓為UB.集電極負(fù)載為諧振頻率等于中頻fI=fL-fs 的帶通濾波器.,由于混頻器的前級電路通常是接收機(jī)中與接收天線相連的前端高頻小信號放大器,經(jīng)這個(gè)放大器放大后的信號仍然較小,屬于小信號.而如果設(shè)置本地振蕩器產(chǎn)生的信號電壓遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于這個(gè)輸入信號,則晶體管此時(shí)工

5、作于線性時(shí)變工作狀態(tài).可以用線性時(shí)變理論進(jìn)行分析.,本振大信號和輸入小信號使得晶體管可以用線性時(shí)變狀態(tài)進(jìn)行分析,gm(t)稱為晶體管的時(shí)變跨導(dǎo),晶體管的uBE=UB+uL+us, 且uL是大的本振信號, us是小的輸入已調(diào)波信號,晶體管的集電極電流iC 可表示為uBE的函數(shù),即,設(shè),注意到輸入信號為us=usmcosst,代入到上式中.則乘積項(xiàng)g1uscosLt產(chǎn)生L和s兩個(gè)頻率的和頻(L+s)與差頻(L-s),其中差頻L-s正是所需要的中頻信號.,由乘積項(xiàng)g1uscos Lt可求得中頻信號電流的大小,式中Ii為中頻電流振幅，,如果混頻器集電極負(fù)載回路采用LC諧振回路或經(jīng)帶通濾波器濾波，且中心

6、頻率調(diào)諧在中頻I=L-s,上，回路對中頻呈現(xiàn)的諧振電阻為RL，則負(fù)載回路兩端獲得的中頻電壓為,中頻電壓的幅度為,由于混頻電路的輸出是中頻成分,因此為了討論混頻電路輸出中頻成分的能力,引入兩個(gè)新的量,分別是混頻跨導(dǎo)和混頻增益.,可見取出的中頻電壓的幅度與輸入信號的幅度usm成正比,而只是頻率改變.因此從頻域上看,經(jīng)過三極管混頻電路后的輸出電壓與輸入電壓相比較,幅度沒有改變,還是輸入電壓的幅度,僅僅載波頻率改變.,引入混頻跨導(dǎo)后,輸出中頻電壓的幅度為,可見輸出電壓仍然是普通調(diào)幅波,輸出電壓的幅度與輸入信號的幅度usm成正比, 因此從頻域上看,經(jīng)過三極管混頻電路后的輸出電壓與輸入電壓相比較,幅度沒有

7、改變,還是輸入電壓的幅度,僅僅載波頻率改變.,例如若輸入信號us是普通調(diào)幅波,即us=usm(1+Macost)cosct.帶通濾波器的諧振頻率設(shè)置為中頻頻率I,則輸出的電壓等于 uo= uI=gcRLusm(1+Macost)cosIt,補(bǔ)充例題：某一混頻器是由非線性器件(如晶體管)和中頻濾波器所組成.若輸入信號us是普通調(diào)幅波,即 us=0.05(1+0.4cos 2x 103t)cos 2x 106tV, 本振信號電壓為 uL=0.5cos 2x1465x103tV. 又已知非線性器件的輸出電流表達(dá)式為 i= ao+a1u+a2u2,試求(1)混頻跨導(dǎo);(2)混頻器電壓增益;(3)中頻濾

8、波器輸出電壓表達(dá)式.,其中ao =0.6mA, a1=3.4mA/V, a2=7.2mA/V2.負(fù)載回路的諧振電阻RL=10k.,解:(1)計(jì)算混頻跨導(dǎo) 先求出中頻電流振幅值. 根據(jù)非線性器件的輸出電流表達(dá)式 i= ao+a1u+a2u2; 這里u=us+uL,代入得 i= ao+a1(us+uL)+a2 (us+uL)2 = ao+a1(us+uL)+a2 u2s+u2L+2 a2 usuL 其中中頻電流由2a2usuL項(xiàng)產(chǎn)生,對應(yīng)(L-s)的振幅為 (2a2 UsUL)/2 =a2 UsUL,因此混頻跨導(dǎo)gc=Ii/Us= a2 Us=7.2x0.5=3.6ms,(2)計(jì)算混頻電壓增益 因

9、為中頻電流振幅為(2a2 UsUL)/2 =a2 UsUL,因此中頻電壓振幅為 UI=IiRL=a2 UsULRL,因此混頻增益為 Auc=UI/Us=a2 UsULRL/Us= a2 ULRL,(3)中頻輸出電壓表達(dá)式為 uI= 1.8(1+0.4cos 2x 103t)cos 2x 465x103tV,實(shí)用收音機(jī)混頻電路,信號輸入部分,中頻信號輸出部分,振蕩器電路:產(chǎn)生本振信號,晶體管變頻器,混頻電路的一個(gè)輸入信號是振蕩信號.這個(gè)振蕩信號可以由專門由單獨(dú)的振蕩電路產(chǎn)生.也可以由混頻晶體管本身產(chǎn)生.由一個(gè)晶體管同時(shí)產(chǎn)生本振信號、實(shí)現(xiàn)混頻的電路通常稱為變頻器。,用MC1496構(gòu)建的混頻電路,通

10、過以上分析，混頻器的輸入信號為 已調(diào)波信號 和本振 而輸出則為中頻信號,這里以普通調(diào)幅波為例，DSB混頻相同。,混頻器的干擾和失真,f1 f2 f3 fn,fL,中頻濾波器,(1)當(dāng)前接收的有用電臺信號與本振的組合干擾,(2)其它電臺信號(干擾信號)與本振的組合干擾,(3)當(dāng)前接收電臺信號與干擾電臺信號的組合干擾,a. 中頻干擾,b. 鏡像干擾,c. 組合副波道干擾,d. 互調(diào)干擾,干擾哨聲,交調(diào)干擾,(4)阻塞干擾,減小或避免混頻干擾的措施,調(diào)制波,恢復(fù)的低頻調(diào)制信號,注意這里討論時(shí)調(diào)制 以AM為例，解調(diào)以 包絡(luò)檢波為例,（1）高頻功放采用丙類功率放大器，以獲得較大的發(fā)射功率。高頻放大和中頻

11、放大則屬于高頻小信號放大器，主要作信號電壓的放大。,（2）調(diào)制電路將低頻信號裝載到高頻載波上，以便采用無線電傳播?；祛l將不同載頻的已調(diào)波信號轉(zhuǎn)換為相同中頻信號，同時(shí)頻率稍低的中頻信號方便進(jìn)一步放大。解調(diào)電路則是將調(diào)制信號從已調(diào)波信號中恢復(fù)出來。,振蕩器,調(diào)制電路：(以普通調(diào)幅波為例),輸入信號為低頻調(diào)制信號和高頻載波振蕩信號,輸出信號為高頻已調(diào)波信號,混頻電路：(以普通調(diào)幅波為例）,輸入信號為高頻已調(diào)波信號和高頻本振信號,輸出信號為中頻(已調(diào)波)信號,解調(diào)電路：(以包絡(luò)檢波為例),輸入信號為中頻(已調(diào)波)信號,輸出信號為低頻調(diào)制信號,在調(diào)幅、檢波和混頻電路最常用器件是乘法器和濾波器，乘法器產(chǎn)生新的頻譜，主要是和頻與差頻，而濾波器則用于在其中提取出有用頻率分量。,小 結(jié),混頻與調(diào)