【文章內(nèi)容簡介】 頻器 混頻原理及特點(diǎn)混頻是將已調(diào)波中載波頻率變換為中頻頻率，而保持調(diào)制規(guī)律不變的頻率變換過程。fI = fL fC 或fI = fL+fC （其中fI表示中頻頻率，fL表示本振頻率，fC表示載波頻率。一般取差頻）圖31是混頻電路組成原理圖。混頻電路的輸入是載頻為fc的高頻已調(diào)波信號us(t)和頻率為fL的本地正弦波信號(稱為本振信號)uL(t), 輸出是中頻為fI的已調(diào)波信號uI(t)。通常取fI=fLfc。以輸入是普通調(diào)幅信號為例,若us(t)=Ucm［1+mauΩ(t)］cos2πfct, 本振信號為uL(t)=ULmcos2πfLt, 則輸出中頻調(diào)幅信號為uI(t)=UIm［1+mauΩ(t)］cos 2πfIt。可見, 調(diào)幅信號頻譜從中心頻率為fc處平移到中心頻率為fI處, 頻譜寬度不變, 包絡(luò)形狀不變。 圖32是相應(yīng)的頻譜圖。  圖31 混頻電路原理圖圖32（a）混頻前（b）混頻后中頻調(diào)幅波上下邊帶與原調(diào)幅波上下邊帶是倒置的本地振蕩信號為高頻等幅波雖然混頻電路與調(diào)幅電路、檢波電路同屬于線性頻率變換電路, 但它卻有兩個明顯不同的特點(diǎn):① 混頻電路的輸入輸出均為高頻已調(diào)波信號。由前幾節(jié)的討論可知, 調(diào)幅電路是將低頻調(diào)制信號搬移到高頻段, 檢波電路是將高頻已調(diào)波信號搬移到低頻段, 而混頻電路則是將已調(diào)波信號從一個高頻段搬移到另一個高頻段。  ② 混頻電路通常位于接收機(jī)前端, 不但輸入已調(diào)波信號很小, 而且若外來高頻干擾信號能夠通過混頻電路之前的選頻網(wǎng)絡(luò), 則也可能進(jìn)入混頻電路。選頻網(wǎng)絡(luò)的中心頻率通常是輸入已調(diào)波信號的載頻。 混頻電路中的非線性器件對于實(shí)現(xiàn)頻譜搬移這一功能是必不可少的。 但是另一方面, 其非線性特性不但會產(chǎn)生許多無用的組合頻率分量, 給接收機(jī)帶來干擾, 而且會使中頻分量的振幅受到干擾, 這兩類干擾統(tǒng)稱為混頻干擾。它們都會使有用信號產(chǎn)生失真。由于以上兩個特點(diǎn), 混頻電路的干擾來源比其它非線性電路要多一些。 分析這些干擾產(chǎn)生的具體原因, 提出減小或避免干擾的措施, 是混頻電路討論中的一個關(guān)鍵問題。 混頻器的主要性能指標(biāo)一、混頻增益混頻增益（或混頻損耗）是評價混頻器性能的重要指標(biāo)?；祛l增益是指混頻器輸出中頻信號電壓振幅對輸入高頻信號電壓振幅的比值，用分貝表示，即 AUC=201gVim/Vsm在相同輸入信號情況下，分貝數(shù)越大，表明混頻增益越高，混頻器將輸入信號變換為輸出中頻信號的能力越強(qiáng)。接收機(jī)的靈敏度越高?；祛l損耗是對不具備混頻增益的混頻器而言的，它定義為在最大功率傳輸條件下，輸入信號功率 PS。對輸出中頻功率PI的比值用dB(分貝)表示，即LC=101gPS/pI (dB)顯然，在相同輸入信號情況下，分貝數(shù)越大，即混頻損耗越大，混頻器將輸入信號變換為輸出中頻信號的能力越差。二、噪聲系數(shù)混頻器的輸入信號噪聲功率之比(PS/Pn)i對輸出中頻信號噪聲功率之比(PI/Pn)o的比值，用分貝表示，定義為噪聲系數(shù)(dB)三、選擇性 混頻器的有用成分為中頻，輸出應(yīng)該只有中頻信號，實(shí)際上由于各種因素會混雜很多干擾信號。因此為了抑制中頻以外的不需要的干擾，就要求混頻器的高頻輸入、中頻輸出回路有良好的選擇性，即回路應(yīng)有較理想的諧振曲線。 四、混頻失真混頻失真包括頻率失真、非線性失真以及各種非線性干擾，如組合頻率干擾、交叉調(diào)制、互相調(diào)制等等?；祛l失真的存在，將影響通信質(zhì)量。 五、隔離度 理論上要求混頻器的各端口之間是隔離的，任一端口上的功率不會竄通到其它端口。但在實(shí)際電路中，總有極少量功率在各端口之間竄通，隔離度就是用來評價這種竄通大小的一個性能指標(biāo)，定義為本端口功率與竄通到其它端口的功率之比，用分貝數(shù)表示。 混頻器的類型晶體管混頻器、場效晶體管混頻器、二極管平衡混頻器、二極管環(huán)形混頻器及集成模擬混頻器等 混頻的干擾一、干擾哨聲——有用信號和本振產(chǎn)生的組合頻率干擾 （1）產(chǎn)生的原因：輸入到混頻器的有用信號與本振信號，由于非線性作用，除了產(chǎn)生有用的中頻外，還產(chǎn)生許多無用的組合頻率分量，如果它們中的有些頻率分量正好接近中頻（或落在中頻通帶內(nèi)），則這些成分將和有用中頻同時經(jīng)過中放加到檢波器上。通過檢波器的非線性特性，這些接近中頻的組合頻率與有用中頻差拍檢波，產(chǎn)生差拍信號（可聽音頻），形成干擾哨聲。如二極管電路 i=a0+a1v+a2v2+a3v3+... 當(dāng)v=vc+vL時，代入即可得到電流中包含的頻率分量為： 當(dāng)（可聽視頻）時，他們將和有用信號fL同時經(jīng)過中放到達(dá)檢波器，檢波器的非線性作用產(chǎn)生差拍信號（△F）形成干擾哨聲。（2）形成的條件：一般所以上式可為： 此式說明 ：a、 當(dāng)fL選定后，只要fc接近此時所計(jì)算的值,即能產(chǎn)生干擾哨聲。b、 若p、q取不同的正整數(shù)，或產(chǎn)生干擾的輸入信號頻率有限多個，但當(dāng)有時，幅度已很小可以忽略如當(dāng)fc=918時，fL=918+456=1383 2fc fL =18361383=453△F=456453=12在中頻通帶以外，不會形成干擾。又如，當(dāng)fc=931KHz時，本振頻率fL=(931+456)=1396KHz這時P=1,q=2所對應(yīng)的組合頻率分量為 fpq=2fcfL=29311396=466KHz它與有用中頻頻率只差1KHz，顯然可以通過中頻放大器進(jìn)入檢波器，與有用中頻fI=465KHz找信號作用后產(chǎn)生△F=466465=1KHz的差拍信號，在輸出端產(chǎn)生1KHZ的干擾哨叫聲。所以為了避免干擾，應(yīng)合理選擇電臺的發(fā)射載波頻率，使組合頻率在中放通帶以外。 c、由知。當(dāng)p=0,q=1時，fc= fI這種干擾最強(qiáng)。所以為了避免這種干擾，應(yīng)使在接收頻段之外，如465在5351605外。（3） 克服方法：a、選定合理的Q點(diǎn)，減少濾波分量。 b、限制Uc(t)的幅度。c、選合理的fI 二、寄生通道干擾——外來干擾與本振的組合頻率干擾 (1) 產(chǎn)生的原因：混頻器輸入回路選擇性差，使fn信號輸入，與本振fL經(jīng)變頻后產(chǎn)生許多頻譜分量，且滿足時，該干擾將通過混頻后由并經(jīng)中放，在檢波器中檢波后在輸出端聽到干擾的聲音。如圖33所示。 圖33(2) 形成條件：由式知:當(dāng)干擾頻率fn與本振頻率fL滿足下列條件 或 時，即可形成通道干擾該式表明：a、寄生通道干擾總是對稱地分布在的兩邊,且與它的間隔均為 fI/q 圖34,p,q為正整數(shù)，由上式求出的fn有無數(shù)多個。實(shí)際上，只有在p,q值較小時才能形成較強(qiáng)的干擾，而在時，上式中的干擾強(qiáng)度已經(jīng)很小，可以不計(jì)。 在上式干擾中，最強(qiáng)的兩個干擾是：① 中頻干擾(p=0,q=1) fn= fI (中頻直通)中頻干擾一旦進(jìn)入混頻器輸入端，混頻器無法將其削弱或抑制，它具有比有用信號更強(qiáng)的傳輸能力。因?yàn)閷τ谥蓄l干擾來講，混頻器實(shí)際上起到了中頻放大器的作用。所以要求中頻抑制比大于等于30dB?？朔k法：提高輸入回路的選擇性，加中波陷波電路。 ② 鏡像干擾(p=1,q=1)fn= fL+fI=fc +fI鏡像干擾只要能進(jìn)入輸入回路到達(dá)混頻器輸入端，就具有與有用中頻通道相同的變換力，混頻器無法將其削弱或抑制。將上式變換，可得： 該式說明，當(dāng)干擾電臺fn的頻率一定時，只要接收機(jī)調(diào)諧在滿足上式計(jì)算出的頻率上，則該干擾電臺就會形成寄生通道干擾。 例如，中波收音機(jī)中，在混頻器輸入端有干擾電臺 fn=1000KHZ作用，根據(jù)上式求出收音機(jī)調(diào)諧在下列幾個頻率上時，會使該干擾形成寄生通道干擾。當(dāng)p=1,q=2時，fc=2fn2fI=2000930=1070KHZ當(dāng)p=2,q=2時，fc=fn1/2fI=1000465/2=對應(yīng)于其它不同的p、q值，得到的fc均在接收機(jī)頻率范圍（中波廣播為535～1605KHZ）之外，不會形成干擾。 （3）克服辦法： ①Q(mào)和VLM的大小，使 ②提高輸入回路選擇性，加陷波器。③提高fI,使fn與fc間距加大。 包絡(luò)失真和強(qiáng)信號阻塞（u態(tài)），交叉調(diào)制（三次方以上各項(xiàng)），互相調(diào)制（平方項(xiàng)以上），混頻器、放大器中均有存在。克服方法：①選平方律特性的器件②Q合理選，使其工作在平方律區(qū)域③加負(fù)反饋擴(kuò)大動態(tài)范圍④采用組合電路設(shè)輸入信號為vS=VS coswSt,本機(jī)振蕩信號為vL=VLcoswLt由相乘混頻的框圖可得輸出電壓 v0 =1/2 KFKMVLVScos(wLwS)t=V0cos(wLwS)t式中 v0 =1/2 KFKMVLVS定義為混頻增益AM為中頻電壓幅度V0與高頻電壓VS之比，就有 AM=V0/VS=1/2KFKMVL下圖為模擬乘法器混頻電路，該電路由集成模擬乘法器