高頻電子電路6.3

1、6.5 混頻器原理及電路,一 混頻概述,二 混頻電路,三 混頻器的干擾,返回,6.5.1 混頻器原理,1. 混頻器的變頻作用,混頻器是頻譜的線性搬移電路，是一個(gè)三端口（六端）網(wǎng)絡(luò),,本地振蕩信號(hào),一個(gè)中頻輸出信號(hào)：,兩個(gè)輸入信號(hào)與輸出信號(hào)之間的關(guān)系：,的包絡(luò)形狀相同，頻譜結(jié)構(gòu)相同，只是填充頻譜不同，即，其中心頻率：,其中,6.5 混頻器原理及電路,返回,uc (fc),uL (fL),uI (fI),有兩個(gè)輸入信號(hào)：,高頻調(diào)制波,

2、混頻器是頻譜的線性搬移電路，完成頻譜線性搬移功能的關(guān)鍵是獲得兩個(gè)輸入信號(hào)的乘積項(xiàng)，具有這個(gè)乘積項(xiàng)，就可以實(shí)現(xiàn)所需的頻譜線性搬移功能。,混頻器的一般結(jié)構(gòu)框圖,設(shè)輸入已調(diào)波信號(hào)：,那么兩信號(hào)的乘積項(xiàng)為：,2. 混頻器的基本工作原理：,本振信號(hào):,則經(jīng)帶通濾波器的輸出為：,仿真,uI,返回,uc,uL,(1) 調(diào)幅(DSB為例),（2）檢波,（3）混頻,3. 振幅調(diào)制、檢波與混頻器的相互關(guān)系,返回,仿真2,仿真1,仿真3,調(diào)幅與混頻本質(zhì)的一致

3、性,前面講過，混頻的作用在頻域上看，是對(duì)信號(hào)的頻譜的搬移。例如從天線上收到1000kHz的信號(hào)，用“超外差”接收機(jī)接收，會(huì)使用1000+465=1465kHz的本振與之混頻，將信號(hào)從1000kHz的高頻段，搬移至465kHz(差頻)的中頻段，以便于放大處理在這里，由于差頻肯定小于原高頻信號(hào)，所以起到了“向低處搬移頻譜”的作用,調(diào)幅與混頻本質(zhì)的一致性（續(xù)）,反之，如果我們想讓一個(gè)較低頻率(通常小于4kHz)的原始語音信息調(diào)制到高頻(如

4、1000kHz),以便天線發(fā)射，那么我們只要將頻率為4kHz的語音信息與996kHz的信號(hào)混頻，輸出端取和頻（996+4=1000kHz），即達(dá)到了調(diào)制目的可見調(diào)制與混頻使用的電路可以是完全一樣的，只是輸入信號(hào)不同，以及輸出濾波器的選擇頻率不同罷了。,調(diào)幅與混頻的比較,①天線接收的高頻信號(hào),②高頻本振信號(hào),差頻,從高頻?中頻,①麥克風(fēng)產(chǎn)生的低頻信號(hào),②高頻載波信號(hào),和頻或差頻或二者,從低頻?高頻,,因?yàn)榛祛l器常作為超外差接收系統(tǒng)的

5、前級(jí)，對(duì)接收機(jī)整機(jī)的噪聲系數(shù)影響大。 所以希望混頻級(jí)的 越小越好。,(1)變頻增益：,,變頻電壓增益:,變頻功率增益 :,(2)噪聲系數(shù):,6.5.2 混頻器主要性能指標(biāo),(3) 失真與干擾,變頻器的失真主要有 :,,頻率失真,非線性失真,高質(zhì)量通信設(shè)備中以及工作頻率較高時(shí)，常使用,優(yōu)點(diǎn)：噪聲低，電路簡單，組合分量少。,例1.二極管平衡混頻器,設(shè)輸入信號(hào),本振信號(hào) :,若,則輸出電壓 :,6.5.3 實(shí)用混頻電路,如果輸出

6、中頻濾波器的中心頻率為:,而環(huán)形混頻器的輸出是平衡混頻器輸出的2倍。且減少了輸出信號(hào)頻譜中組合頻率分量,即減少了混頻器所特有的組合頻率干擾。,仿真,1. 二極管混頻器,利用第4章所述的時(shí)變跨導(dǎo)電路，可構(gòu)成晶體管混頻器。,由于時(shí)變偏置電壓,2. 晶體三極管混頻器,利用付里葉級(jí)數(shù)可將展開成 :,其中變頻跨導(dǎo)：,變頻(混頻)增益Au為 ：,中頻輸出電壓uI為 ：,雙極型晶體三極管混頻器基本電路的交流通道 :,共射極混頻電路 ：本振信號(hào)由基極串

7、聯(lián)方式注入 本振信號(hào)由射極注入,共基極混頻電路：,FET混頻器的轉(zhuǎn)移特性是平方律，輸出電流中的組合頻率分量比BJT混頻器少得多，故其互調(diào)失真低。FET混頻器容許的輸入信號(hào)動(dòng)態(tài)范圍也較大。因此，盡管FET混頻器的變頻增益比BJT混頻器低，卻在短波、超短波接收機(jī)中獲得了廣泛應(yīng)用。,設(shè)輸入已調(diào)制信號(hào)：uc= Uc(t)cosωct,3 FET混頻電路,uI,右圖為FET混頻器原理電路,其中，Uc(t)= Uc

8、m(1+macosΩt),本振電壓uL=ULcos ωLt,LC回路調(diào)諧在中頻ωI= ωL-ωc或ωI= ωc-ωL，通頻帶B=2Ω，回路的諧振阻抗為RL 。,柵—源間的電壓uGS為：,uGS=UGSQ+uc-uL= UGSQ+Uc(t)cos ωct -ULcos ωLt,轉(zhuǎn)移特性為平方律關(guān)系，即 ：,式中，UGS（off）為FET管的夾斷電壓，IDSS為漏極飽和電流 。,uc,uL,uGS,恒流區(qū)內(nèi)的漏極電流為:,式中，k1、k2、

9、k3、k4為常數(shù)。可見，iD(t)中含有差頻(ωc-ωL)電流分量，其幅值正比于Uc(t)為:,通過漏極LC負(fù)載回路選頻后，輸出的中頻電壓為:,BG314構(gòu)成的混頻電路 ，如果本振電壓uL、高頻信號(hào)電壓uc分別從4、9腳輸入，BG314的輸出端2、14腳間接LC諧振回路。,設(shè)輸入已調(diào)高頻信號(hào):,4. 模擬乘法器混頻電路,仿真,uL,uc,uI,uc= Uc(t)cos ωct,本振電壓:uL=ULcos ωLt,LC回路的諧振頻率ωI=

10、 ωL-ωc，其帶寬B≥2Ω，回路諧振阻抗為RP,，變壓比為n=N2／N1，輸出中頻信號(hào)電壓uI為:,混頻增益Au為 :,uc(f c),uL(f L),uI(f I),un(f n),uo( ),三 混頻器的干擾（略）,一般混頻器存在下列干擾：,如果輸出頻率fo為輸入頻率整數(shù)值 ，即fo=nfs（n=1，2，3，…），則這種頻率變換電路稱為倍頻器。當(dāng)n=2時(shí)，即fo=2fs時(shí)稱為二倍頻器。