【正文】 頻器原理分析 tVtttRr Rv SSLdLo u t ??????? c os)5c os543c os34c os4(000 ?＋＋???S?? ?0 S?? ?03 S?? ?05分量又減少了比與二極管平衡混頻器相 S?,信噪比。有利于降低噪聲，提高垃圾減少這些分量垃圾其他分量都是除了 ,0 S?? ?88 目前，許多從短波到微波波段的整體封裝二極管環(huán)形混頻器已作為系列產(chǎn)品，一個(gè)用于 ~500MHz的典型環(huán)形混頻器的外形及電路示于下圖。 使用時(shí)， 8， 9端外接信號(hào)電壓 ?s， 4端相連， 6端相連，然后在 3， 5端間加本振電壓 ?0， 中頻信號(hào)由 1， 2端輸出。此電路除用作混頻器外，還可以用作相位檢波器、調(diào)制器等。 ( a)89123456( b )89 二極管混頻器與三極管混頻器的比較 三極管混頻器 優(yōu)點(diǎn)：變頻增益大于 1 缺點(diǎn)： 動(dòng)態(tài)范圍較小 組合頻率干擾嚴(yán)重 噪聲較大 存在本地輻射 二極管混頻器 優(yōu)點(diǎn)： 動(dòng)態(tài)范圍較大 組合頻率干擾少 噪聲較小 不存在本地輻射 缺點(diǎn)：變頻增益小于 1 90 167。 差分對(duì)模擬乘法器混頻電路 ? 模擬乘法器混頻原理 tS?cost0cos?ttS 0co sco s ?? ?])c o s ()[ c o s (21 00 tt SS ???? ????只有和頻、差頻分量，“垃圾”分量最少 91 X Y Z 電路符號(hào) 模擬乘法器混頻器的優(yōu)缺點(diǎn) ? 優(yōu)點(diǎn)： ? 頻率分量最“干凈”（無(wú)用頻率分量少） ? 缺點(diǎn)： ? 輸入信號(hào)只能是 mv級(jí) tttt SSS )c o s (21)c o s (21c o sc o s 000 ?????? ????92 差分對(duì)模擬乘法器混頻電路實(shí)用電路 1 k ? 1 k ? 0 . 0 1 + 8 V 0 . 0 0 1 4 . 5 ? H 0 . 0 0 1 0 . 0 0 1 51 ? 10k? 51? 6 . 8 k ? – 8V 50 k ? 調(diào)零 v0 vs vi 2 3 7 8 1 4 10 5 9 6 MC 1 5 9 6 5 ~ 8 0 p F 9 ~ 4 8 0 p F 100?H 100?H 信號(hào)電壓由端子①輸入 最大值約 15mV 本振電壓由端子⑧輸入 振幅約 100mV 相乘后的信號(hào)由第⑥端子輸出經(jīng)帶通濾波后，即可獲得中頻信號(hào)輸出。 93 94 167。 混頻器中的干擾 干擾產(chǎn)生的原因： 0is ff??大 量 數(shù) 值 接 近 f 的 無(wú) 用 頻 率 分 量? 干擾的主要種類 ? 組合頻率干擾和副波道干擾 ? 交叉調(diào)制干擾 ? 互相調(diào)制干擾 ? 阻塞現(xiàn)象和相互混頻 了解即可 重點(diǎn)掌握 形成干擾的條件 滿足一定的頻率 其幅值較大 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 Sqfpf ?? 0 , (p , q=0,1, 2,3,….) 有用信號(hào) vS(f c) v0(f 0) v中頻 (f i) 非線性元件 中頻濾波器 u( ) Sqfpf ?? 0如果設(shè)輸入信號(hào)為 )( ss fv ,本振頻率信號(hào)為 )(00 fv而 這 些組合頻率的信號(hào)中只要和中頻頻率 Si fff ?? 0 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，哨叫和各種干擾，從而影響有用信號(hào)的正常工作。 B fi 167。 組合頻率干擾和副波道干擾 即當(dāng) 時(shí)會(huì)產(chǎn)生干擾哨叫。 is fpqpf??? 1情況 1. 有用信號(hào)和本振產(chǎn)生的組合頻率干擾 (干擾哨聲 ) 95 iS fqfpf ??? 0例子 ? 反面例子 ? 正面例子 M H zfM H zfM H zf iS 1566,5 0 ????? 則中頻若信號(hào)，從而干擾真正的中頻但 M H zff S 1242545 0 ????附近了就不會(huì)落到此時(shí)則中頻若iSiSfqfpfk H zfk H zfk H zf00 465965,500????96 選擇合適的中頻，使干擾點(diǎn)數(shù)少，最強(qiáng)干擾的階數(shù)高 。 例題 1： 某超外差接收機(jī)的中波段為 531~1603kHz， f i = f 0 － f s =465kHz，問(wèn)：在該波段內(nèi)哪些頻率能產(chǎn)生較大的干擾哨聲 (設(shè)非線性特性為 6次方項(xiàng)及其以下項(xiàng) )？ 解： ∵ f s= 531~1603kHz ∴ f s/ f i =~ 據(jù)題意， p+q≤6 當(dāng) p=1, q=2 時(shí)， ，此值在 ~。 21 ??? pqp則 f s ≈ 2 f i=930kHz，即 2f s － f 0 ≈ f i 。 上式說(shuō)明 f s 為 930kHz 時(shí)，將產(chǎn)生組合頻率干擾。 情況 外來(lái)干擾信號(hào)和本振產(chǎn)生的干擾 (1) 組合副波道干擾 如果混頻器之前的輸入回路和高頻放大器的選擇性不夠好，除了要接收的有用信號(hào)外，干擾信號(hào)也會(huì)進(jìn)入混頻器。 會(huì)產(chǎn)生組合副波道干擾。 時(shí)， ????????ininfqfpffqfpf00v0(f 0) v中頻 (f i) 噪聲 vn(f n) 非線形元件 中頻濾波器 u( ) nqfpf ?? 0B fi k H zffk H zfk H zfk H zfk H zfnniS4652,1 4 6 5,465,965,50000??????則此時(shí)若有噪聲頻率中頻例如若98 (2) 副波道干擾 （是組合副波道干擾的特例） 在組合副波道干擾中，某些特定頻率形成的干擾稱為副波道干擾。這種干擾主要有中頻干擾和鏡像干擾。 1)中頻干擾 當(dāng)干擾信號(hào)的頻率等于或接近 fi 時(shí)的干擾。 2)鏡像 頻率干擾 當(dāng)外來(lái)干擾信號(hào)的頻率 fn=fs+2fi 時(shí)的干擾 f S f 0 f n f i 此時(shí)這種干 擾信號(hào)頻率 nf與輸入信號(hào)頻率 Sf以本振頻率 0f為對(duì)稱軸形成鏡像對(duì)稱的關(guān)系 。 f i ,465,965,500 0 k H zfk H zfk H zf iS ??? 中頻例如若則形成中頻干擾此時(shí)若有噪聲頻率中頻例如若,465,465,965,500 0k H zfk H zfk H zfk H zfniS????99 則形成鏡像干擾此時(shí)若有噪聲頻率 ,1 4 3 0465965 k H zf n ???167。 交叉調(diào)制干擾 ? 產(chǎn)生的原因： ? 由混頻器 3次方以上的非線性傳輸特性產(chǎn)生 ? 現(xiàn)象： ? 當(dāng)所接收電臺(tái)的信號(hào)和干擾電臺(tái)同時(shí)進(jìn)入接收機(jī)輸入端時(shí)，如果接收機(jī)調(diào)諧于信號(hào)頻率，可以清楚地收到干擾信號(hào)電臺(tái)的聲音，若接收機(jī)對(duì)接收信號(hào)頻率失諧，干擾臺(tái)的聲音也消失。 100 有用信號(hào)和干擾信號(hào)一起作用產(chǎn)生的干擾。 167。 互相調(diào)制干擾 ? 產(chǎn)生的原因： ? 兩個(gè)或兩個(gè)以上的干擾進(jìn)入到混頻器的輸入端時(shí)，由于器件的非線性作用，它們將產(chǎn)生一系列組合頻率分量。如果某些分量的頻率等于或接近于中頻時(shí)，就會(huì)形成干擾，稱為互調(diào)干擾。 ? 現(xiàn)象： ? 接收機(jī)調(diào)諧于信號(hào)頻率，可以清楚地收到干擾信號(hào)電臺(tái)的聲音，若接收機(jī)對(duì)接收信號(hào)頻率失諧，干擾臺(tái)的聲音仍然存在。 由于還沒(méi)有學(xué)調(diào)制 ,所以此處暫不細(xì)講 101 167。 阻塞干擾與相互混頻 ? 產(chǎn)生的原因： ? 強(qiáng)干擾信號(hào)進(jìn)入混頻器。 ? 阻塞干擾：當(dāng)一個(gè)強(qiáng)干擾信號(hào)進(jìn)入接收機(jī)輸入端后，由于輸入電路抑制不良，會(huì)使前端電路內(nèi)放大器或混頻器的晶體管處于嚴(yán)重的非線性區(qū)域，使輸出信噪比大大下降。 ? 相互混頻：由于本振源內(nèi)存在雜散邊帶功率，強(qiáng)干擾與雜散邊帶噪聲混頻產(chǎn)生的頻率分量落在中頻通帶內(nèi)形成中頻噪聲。 ? 現(xiàn)象：電路癱瘓或存在嚴(yán)重噪聲。 102 167。 克服干擾的措施 (1) 提高混頻級(jí)前端電路 (天線回路和高放 )的選擇性。 (2) 合理地選擇中頻，可減小組合頻率干擾。 (3) 合理地選擇混頻管的靜態(tài)工作點(diǎn)。 103 例如：對(duì)于中頻干擾 ， 加中頻陷波器 ① 將中頻選在接收頻段之外 ② 采用高中頻方案 ， 使鏡像干擾頻率遠(yuǎn)離有用信號(hào)頻率 將 Q 點(diǎn)設(shè)置在混頻器件特性的二次方區(qū)域 ， 盡量減少三次方項(xiàng)或更高次項(xiàng)所引起的交叉調(diào)制干擾 一、 頻率變換電路必須由非線性器件來(lái)實(shí)現(xiàn)， Diode、BJT及 FET的伏安特性都是非線性的，具有頻率變換作用。 二、當(dāng)輸入信號(hào)較小時(shí)采用指數(shù)函數(shù)和冪級(jí)數(shù)分析法比較準(zhǔn)確；當(dāng)輸入信號(hào)較大時(shí)采用折線分析法比較簡(jiǎn)易；當(dāng)有兩個(gè)大、小信號(hào)同時(shí)輸入時(shí)，采用線性時(shí)變分析法比較方便。 三、在實(shí)際頻率變換電路中，有用的頻率分量只是其中幾項(xiàng)，因此需要采取一定措施來(lái)減少或抑制輸出頻率中不需要的組合頻率項(xiàng)。 本 章 小 結(jié) 四、相乘器是實(shí)現(xiàn)頻率變換的重要電路。理想相乘器的輸出只存在兩個(gè)輸入信號(hào)的和頻、差頻。 五、混頻器是一種頻譜的線性搬移電路，是頻率變換電路的一種。常用的混頻電路有：三極管混頻器、場(chǎng)效應(yīng)管混頻器、二極管平衡混頻器、 二極管環(huán)形混頻器、模擬乘法器混頻器 ，其中最后兩種混頻器產(chǎn)生的組合頻率分量較少。 六、混頻電路中存在特有的干擾，其性能的好壞直接影響整個(gè)有用信號(hào)的接收。因此，在電路設(shè)計(jì)上要特別注意混頻干擾的影響，應(yīng)采取措施加以克服或減小。 本 章 小 結(jié) 本章的重點(diǎn) ? 非線性電路的特征 ? 冪級(jí)數(shù)分析法及其產(chǎn)生頻率分量的規(guī)律 ? 折線分析法中流通角與電流脈沖表達(dá)式 ? 二極管混頻器的計(jì)算 ? 二極管與三極管混頻器的優(yōu)缺點(diǎn)比較 ? 模擬乘法器混頻的優(yōu)缺點(diǎn) ? 組合干擾的計(jì)算 106 本章結(jié)束