【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 乘法器 帶通濾 波器 右圖為混頻器的一般結(jié)構(gòu)框圖。 如果設(shè)輸入信號(hào)： 已調(diào)波信號(hào) ? ? ttUu sss ?c o sc o s ????? tUu LLL ?c o s那么兩信號(hào)的乘積項(xiàng)為： ? ?? ?tttUUtttUUusLsLLsLsLsI)c o s ()c o s (c o s21c o sc o sc o s??????????????u L u s 非線形 元件 帶通濾 波器 2. 混頻器的基本工作原理： ωL u L ωLωS ωL+ωS uI 本振信號(hào) uS ωS 如果帶通濾波器的中心頻率為 ? ?sLI ??? ?? ,帶寬 m ax2??B則經(jīng)帶通濾波器的輸出為： ? ? ttUttUUttUUuIIILssLLsI????c o sc o sc o sc o s21)c o s (c o s21????????可見(jiàn)輸出中頻信號(hào)的 Iu包絡(luò)形狀沒(méi)有變化，只是填充頻率 由 s? 變化成 IsL ??? ??uI 因?yàn)?混頻器常作為超外差接收系統(tǒng)的前級(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。 FN(1)變頻增益： 變頻電壓增益 : sIvUUAc ?? 輸入高頻電壓振幅輸出中頻電壓振幅變頻功率增益 : SIP PPGC ?(2)噪聲系數(shù) : 功率比輸出端中頻信號(hào)的噪聲功率比輸入端高頻信號(hào)的噪聲??00nsnisiFPPPPN3. 混頻器的主要性能指標(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 (4)選擇性 在混頻器中，由于各種原因總會(huì)混入很多與中頻頻率接近的干擾信號(hào) , 為了抑制不需要的干擾，要求中頻輸出回路具有良好的選擇性，矩形系數(shù)趨近于 1。 1 時(shí)變跨導(dǎo)電路 晶體管在高頻小信號(hào)工作狀態(tài)下， 如果 忽略oey的影響，則集電極電流ci為： tUgugi sb e mmbemc ?c o s?? ic ic 式中： fem yg ? 為定常的跨導(dǎo)，此時(shí)晶體管作為線性元件應(yīng)用，無(wú)變頻作用。如果設(shè)一個(gè)振幅較大的信號(hào) tUu oomo ?c o s? 與一個(gè)振幅較小的信號(hào) tUu ssms ?c o s? 同時(shí)作用于晶體管的輸入端 即 smom UU ?? ， 可以認(rèn)為晶體管的工作點(diǎn)是由ou控制，即一 個(gè)時(shí)變的工作點(diǎn)， 而 su 以時(shí)變工作點(diǎn)為參量處于線性工作狀態(tài)。即時(shí)變的工作點(diǎn)電壓為 tUUu oomBBB ?c o s??tUu sb e mbe ?c o s?uB uBE ic 二 混頻電路 由晶體管集電極電流 ci 與基電極電壓之間成非線性關(guān)系，即可表示為： )( BEc ufi ? 其中： sBBE uuu ?? 將上式在時(shí)變工作點(diǎn) Bu 上利用泰勒級(jí)數(shù)展開(kāi)，可得 ....)(21)()( 2 ??????? sBsBBc uufuufufi由于 su 值很小，可以 忽略二次方及其以上各項(xiàng) ， 于是上式可寫成： scoC utgtii )()( ?? 由上式可以看出ci與su之間為線性關(guān) 系，但它們的 系數(shù) )( tg 是時(shí)變的（非 定常） ，故稱為 線性時(shí)變 電路。 式中：???????????????????無(wú)關(guān)但與的控制為時(shí)變跨導(dǎo)，受無(wú)關(guān)。但與的控制為時(shí)變的靜態(tài)電流，受sousBEoBBBsocooBBBuuuuftguUfufuutiuUfufs,)()()()(,)()()(0 uB uBE ic scoC utgtii )()( ??由于 )( ti co 和 )( tg 仍是非線性的時(shí)間函數(shù)，受 tUu oomo ?c o s? 的控制，利用付里葉級(jí)數(shù)展開(kāi)可得： . ..t2c o sItc o sII)t(i o2cmo1cmcoco ???? ??. ..t2c o sgtc o sgg)t(g o2o1o ???? ??則 ： tc osV...)t2c osgtc osgg(...)t2c osItc osII()t(isso2o1oo2cmo1cmcoC??????????????可見(jiàn)線性時(shí)變跨導(dǎo)輸出電流中的頻率分量：???? sooqq??? ， . ..2,1,0?qs? o?so ?? ? so ?? ? so2 ?? ? so2 ?? ?o2?顯然相對(duì)于非線性電路輸出電流中的組合頻率分量大大減少了，且 無(wú)s?的諧波分量，這使所需的有用信號(hào)能量集中，損失少，同時(shí)也為濾波造成了方便， 但需注意線性時(shí)變電路是在一定條件下由非線性電路演變來(lái)的，是一定條件下近似的結(jié)果，簡(jiǎn)化了非線性電路的分析，有利于系統(tǒng)性能指標(biāo)的提高。 如右圖所示，為晶體管混頻器。 由于 時(shí)變偏置電壓 )()( tuUtuLBBB ??如果 SL UU ??則集電極電流為 )()()(0 tutgtii scC ??uB（ t） ic 其中 )(tg 為時(shí)變跨導(dǎo)，受 tUtu LLL ?c o s)( ? 的控制 ,而輸入信號(hào)為 : ? ? ttUu SSS ?c o sc o s ??利用付里葉級(jí)數(shù)可將展開(kāi)成 : .. .3c o s2c o sc o s)( 0302022 ????? tgtgtggtg ???? ? ? ? ttUtgtggtii SSLLcC ??? c o sc o s. ..2c o sc o s)( 2100 ????????如果輸出回路的諧振頻率為 )( SLI ??? ?? ，而 m a x2??B ，則 選出的中頻電流 CIi為： ? ? ttIttUgttUgttUgiICIISCISSLSCI?????c o sc o sc o sc o sc o sc o s21)c o s (c o s21 11?????????其中 21ggc ?稱為變頻跨導(dǎo) 輸入高頻電壓振幅輸出中頻電流振幅??SCIcUIg在數(shù)值上等于時(shí)變跨導(dǎo) 的一半 . 1g晶體管混頻器實(shí)際電路 ① 基本組態(tài)： us (t)為信號(hào)電壓， uL (t)為本地振蕩電壓 電路 a) 共發(fā)射極混頻電路 ● ● b) 共基混頻電路 對(duì) us、 uL分別加在不同的電極上，電路工作穩(wěn)定（經(jīng)常被采用） l 對(duì) us、 uL均加在同一電極上，對(duì)本振呈現(xiàn)較大阻抗，使本地振蕩負(fù)載輕，易自激振蕩，相互牽制大。 l 上圖為典型的收音機(jī)自激式變頻電路 ,是一個(gè) 把本振器與混頻器兩部分合并在一起的變頻電路 . 在電路中由于輸出端中頻回路對(duì)本振信號(hào)來(lái)說(shuō)阻抗很小，相當(dāng)于短路，所以對(duì)本振信號(hào)來(lái)說(shuō)：晶體管， 共同構(gòu)成變壓器互感耦合反饋振蕩器。 2rT晶體管混頻器的電路舉例 在高質(zhì)量通信設(shè)備中以及工作頻率較高時(shí)，常使用 二極管平衡型混頻器 環(huán)形混頻器 優(yōu)點(diǎn)： 噪聲低 ， 電路簡(jiǎn)單 ， 組合分量少 。 例 . 二極管平衡混頻器 設(shè)輸入信號(hào) ttUtuSSS ?c o s)()( ?(注 tUtmUtUSSS?????c os)c os1()(或） 本振信號(hào) : tUtuLLL ?c o s)( ?若 SL UU ?? 則輸出電壓 : 如果輸出中頻濾波器的中心頻率為 )( sLI ??? ?? m a x2??B諧振阻抗為 LR，則輸出電壓 ttUttuRgttuRgtu IIISLdsLSLdI ?????? c os)(c os)(2)c os ()(2)( ???? 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。 susu+ uI ttUttgRtutSgRuSSLLdLSdLI?????c o s)(. . .3c o s32c o s221)()(?????? ?????uL 仿真 例 ． MC1596相乘器組成的混頻電路中 ， 如果輸出回路的諧振電阻為 LR則輸出電壓 : )()(2 tutuURRu LSTyLI ? ? ?tttUURV RuuRU Ru sLsLSLyTLSLyTLI )c os ()c os ()(42 ???? ??????如果輸出中頻濾波器的中心頻率為 : )(sLI ??? ??， m a x2 ??B諧振阻抗為 LR, 則輸出電壓 ? ? ISyTLsLSyTLSyTLI tUURURttUURURuuRURu ??? c os)(4)c os ()(42 000 ?????而 tUtuttmUttUtuLLLSSSSS???c o s)( c o s)c o s1( c o s)()( ?????仿真 由于混頻器是依靠非線性元件來(lái)實(shí)現(xiàn)變頻，而通過(guò)非線性元件的信號(hào)將含有許多頻率成份 sL qfpf ??, (p,q=0,1, 2,3,….) uS(f S ) u L(f L ) u I(f I ) u n(f n) 非線形元件 中頻濾波器 )( sLI qfpfu ???如果設(shè)輸入信號(hào)為 )( ss fu ,本振頻率信號(hào)為 )( LL fu則通過(guò) 非線性元件的信號(hào) ? ?sLI qfpfu ??? ，其中 ?2,1,0, ?qp而 這 些組合頻率的信號(hào)中只要和中頻頻率 sLI fff ?? 相同或接近， 都會(huì)和有用信號(hào)一起被選出，并送到后級(jí)中放，經(jīng)放大后解調(diào)輸出而引起串音，嘯叫和各種干擾，從而影響有用信號(hào)的正常工作。 三 混頻器的干擾 一般混頻器存在下列干擾： (1)干擾哨聲：接收的射頻信號(hào) )(ss fu與本振信號(hào) )(LL fu的自身組合干擾，即 ? ? BfqfpfIsL 21????B fI (2)副波道干擾：外來(lái)干擾信號(hào) )(nn fu與本振信號(hào) )(LL fu的組合頻率產(chǎn)生的干擾 ? ?Bfqfpf InL 21????(3)交叉調(diào)制干擾：有用信號(hào) )( ss fu 與干擾信號(hào) )(nn fu混頻產(chǎn)生的干擾。 (4)互調(diào)干擾：指兩個(gè)或多個(gè)信號(hào)同時(shí)作用在混頻器 輸入端，經(jīng)混頻產(chǎn)生的組合分量而形成的干擾。 (5)阻塞干擾 (6)倒易混頻 （干擾哨聲） 如果中頻 sLI fff ??，則除 ? ?sL ff ?的中頻被選出外，還 有可能選出其它的組合頻率：即 IsLILsIsL fqfpffpfqffqfpf ???????????IsIsIILsfqpfqpfqffqpfqfqpf11)(1?????????所以有 ????Is fpq1pfpq1pff Is ??? 其中