高频第9章 变频电路.pptVIP

第九章　变频电路 第一节 概述 概述 概述 第二节　晶体三极管混频器 　　　在以分立元件构成的广播、电视、通信设备的接收机中，都是采用晶体管混频电路。在一些集成电路接收系统的芯片中，也有采用晶体三极管作混频器，例如TA7641BP单片收音机中的混频器。晶体三极管混频器的特点是电路简单，有一定的变频增益，要求本振电压的幅值较小，约在50～200mV之间。 一、工作原理 晶体三极管混频器 　　　晶体三极管混频器的原理性电路如图所示，在发射结上作用有三个电压，即直流偏置电压Vbb、信号电压us和本振电压uL。一般情况下。本振电压振幅ULm＞＞　Usm，也就是本振电压为大信号，而输入信号电压为小信号。在一个大信号uL和一个小信号us同时作用于非线性器件时，晶体管可近似看成小信号的工作点随大信号变化而变化的线性元件，如图9-4所示。t1时刻，在偏压Vbb和本振电压uL的共同作用下，它的工作点在A点，此时us较小，因此，对us而言，晶体管可以被近似看成工作于线性状态。 晶体三极管混频器 　　　在另一时刻t2，对于us而言，由于偏压和本振电压的作用，工作点移到B点，这时对us仍可看成工作于线性状态。虽然两个时刻均工作于线性状态，但工作点不同，这两个时刻的线性参数就不一样。因为us的工作点随uL的变化而变化，所以线性参量也就随着uL变化而变化，可见线性参量是随时间变化的，这种随时间变化的参量称为时变参量。这样的电路称为线性时变电路。应当注意，虽然这种线性时变电路是由非线性器件组成。但对于小信号us来说，它工作于线性状态，因此，当有多个小信号同时作用于此种电路的输入端时，可以应用迭加原理。 晶体三极管混频器 下面用时变参量方法分析晶体三极管混频器 　　　　　ube=Vbb+us(t)+uL(t) 晶体三极管混频器 因为本振电压为大信号，且工作于非线性状态，因而集电极电 流f［Vbb+uL(t)］和跨导g均随uL(t)的变化呈非线性变化。在本 振电压uL(t)=ULmcosωLt的条件下，它们可用下列级数表示。 将输入信号电压 us(t)=Usmcosωst 代入，可得 上式表明，输出的中频电流振幅IIm与输入高频信号电压的振幅Usm成正比。若高频信号电压振幅Usm按一定规律变化。则中频电流振幅IIm也按相同规律变化。也就是说，经混频后，只改变了信号的载波频率，包络形状没有改变。因此，当输入高频信号是调幅波时，其振幅为Usm(1+macosΩt)，则混频器所输出的中频电流也是调幅波 为了说明混频器把输入信号电压转换为中频电流的能力，通常引入变频跨导gc。变频跨导定义为输出中频电流振幅IIm与输入高频信号电压振幅Usm之比，可得 因为时变跨导g(t)是随Ie(t)周期变化的，而Ie(t)又是随本振电压变化，其关系是非线性的。所以，时变跨导g(t)是一个较为复杂的函数，通过对g(t)的积分求出g1是比较复杂的。在实际工作中经常采用经验公式 二、等效电路 　　　对于晶体三极管混频器，由于本振电压为大信号，对输入信号为小信号来说，非线性器件被看成时变网络，这样就可采用小信号分析法。因而，混频器可用图示电路等效。由于混频器的输入回路调谐于ωs，输出回路调谐于ωI，混频器等效电路中的输入电容和输出电容分别合并到输入回路和输出回路中去得出了等效电路。等效电路中的各参量均可根据定义和混合π等效电路求出。 三、具体电路和工作状态的选择 　　混频器有输入信号电压和本振电压两个输入信号，对输入信号us来说，晶体管可构成共射和共基两种组态。而对本振电压uL来说，有由基极注入和发射极注入两种组态。 　　 第三节　场效应管混频器 场效应管混频器 　　 输入信号电压us从栅极输入，本振电压uL由源极注入。加在场效应管栅源间的电压为uGS=UGSQ+us-uL，其中UGSQ为场效应管静态工作点的UGS值。 　　　设输入信号us=Usmcosωst 　　　本振信号uL=ULmcosωLt 　　可得 场效应管混频器 式中，gc为变频跨导，其值为IDSSULm/ 若中频选频带通滤波器调谐于ωI，且谐振电阻为RL， 则混频器输出电压为 　 uI=gcRLUsmcosωIt 第四节　二极管混频电路 二极管混频电路 二极管混频电路 　　　当本振电压uL足够大时，晶体二极管工作在受uL控制的开关状态，通过上、下两个晶体二极管的电流分别为 二极管混频电路 则 i=i1-i2 　=gdK(ωLt)(us-uI) =gd［　+cosωLt-cos3ωLt+…］［Usmcosωst-UI