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4非线性电路、时变参量电路和变频器
图 4.4.2 晶体三极管差分对模拟乘法器原理电路 图 4.4.3 CMOS四象限模拟乘法器 + - + - - - + + 1. 电路 图 4.4.6 大小两个信号同时作用于非线性元件时 的原理性电路 2. 原理分析? 3. 小结:电流的频谱:???????????????????? 在保持相同调制规律的条件下,将输入已调信号的载波频率从 fs 变换为固定 fi 的过程称为变频或混频。 (以调幅为例 ) 在接收机中, fi 称为中频。一般其值为 其中fo是本地振荡频率。 超外差式接收机 1.定义 其中,fi大于fs的混频称为上混频, fi小于fs的混频称为下混频。 举例 经过混频器变频后,输出频率为 混频的结果:较高的不同的载波频率变为固定的较低的载波频率,而振幅包络形状不变。 图 4.4.2 变频前后的频谱图 2.混频的实质 线性频率变换 频谱搬移 3. 变频器的分类 平衡混频、 按器件分: 二极管混频器、 三极管混频器、 场效应管混频器 模拟乘法器混频器 按工作特点分: 单管混频、 环型混频 从两个输入信号在时域上的处理过程看: 叠加型混频器、 乘积型混频器 4.混频器的性能指标 A.变频(混频)增益: 混频器输出中频电压Vim与输入信号电压Vsm幅值之比。 B.噪声系数: 高频输入端信噪比与中频输出端信噪比的比值。 C.选择性: 抑制中频以外的信号的干扰的能力。 D.非线性干扰: 抑制组合频率干扰、交调、互调干扰等干扰的能力。 图 4.6.1 晶体管混频器的电路组态 1.电路组态 f i + – + – v s v o ( a) f i + – + – v s v o ( b) f i + – + – v s v o ( c) f i + – + – v s v o ( d ) 晶体管混频器电路 前面分析表明,要进行混频,可以用非线性电子器件工作于线性时变状态来实现,即V0mVsm。 2.工作原理 时变电导 v0 vs iC=f (VBB+ v0) +f ’(VBB+ v0) vs 其中f ’(VBB+ v0)是时变跨导。 已知振荡电压 v0 =V0cosω0t iC=f (VBB+ v0) +f ’(VBB+ v0) vs 已知输入电压 vs=Vsmcosωst 中频输出电流 变频跨导 图 4.6.3 由图可见: 知道变频跨导gc,就可以求出变频电压增益和功率增益。 当GL=goc时,变频功率增益达到最大: 图 4.6.5 某调幅通信机混频器电路 3.实际电路举例 调谐于ωi 调谐于ωs 图 4.6.6 自激式变频器电路 调谐于ωi 调谐于ωs 调谐于ω0 4.混频特点 优点:有变频增益高 缺点:1)动态范围较小 2)组合频率干扰严重 3)噪声较大 4)存在本地辐射 4.7.1 二极管平衡混频器 4.7.2 二极管环形混频器 (双平衡混频器) 二极管平衡混频器电路 图 4.7.1 二极管平衡混频器 如果V0m Vsm ,D1和D2工作于开关状态, 图 4.7.1 二极管平衡混频器 . . . . . . 二极管平衡混频器的输出频率的组合分量大为减少。同时,在输入端没有本振角频率ω0及其谐波分量的电压。 ?s、 ?0+ ?s、?0–?s、 3?0+?s、 3?0–?s、 5?0+?s、 5?0–?s…………… 图 4.7.2 二极管环形混频器 图4.7.3 在本振电压正半周的环形混频器 图 4.7.4 在本振电压负半周的环形混频器 * * 4.2 非线性元件的特性 4.3 非线性电路分析法 4.4 线性时变参量电路分析法 4.5 变频器的工作原理 4.1 概述 4.7 二极管混频器 4.8 差分对模拟乘法器混频电路 4.9 混频器中的干扰 4.10 外部干扰 4.6 晶体管混频器 学习目的: 1.掌握非线性电路的主要特点与分析方法 2.掌握线性时变参量电路的分析方法 3.掌握混频器原理 4.了解各种干扰,特别是混频器中所产生的各种干扰 无线电元件 线性元件 时变参量元件 非线性元件 :元件参数与通过元件的电流或施于其上的电压无关。 :元件参数与通过元件的电流或施于其上的电压有关。 :元件参数按照一定规律随时间变化。 回路方程 线性电路: 非线性电路 回路方程 参变电路 回路方程 描述线性电路、时变
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