[工学]第17讲混频.pptVIP

第6章 混频 6.1 概述 6.2 混频电路 6.3 混频器的组合干扰 教学基本要求 1、掌握相乘器和混频的基本概念。 2、了解晶体管混频分析方法，理解混频工作原理，并掌握求变频跨导gc方法，理解组合频率干扰类型、现象、成因，掌握产生条件，以及各类型中产生最强干扰的两个干扰条件，了解非线性失真类型及成因。 3、掌握用相乘器电路实现混频的方法并加以分析。 6.1 概述 混频的基本概念和实现模式 １、概念 :混频(或变频)是将信号的频率由一个数值变换成另一个数值的过程。完成这种功能的电路叫混频器(或变频器)。 具体地说，混频是将中心频率为fs(载频)的已调信号υs，不失真地变换为中心频率为fI的已调信号υI的频率变换过程。通常将υI称为中频信号，fI称为中频频率。(简称中频) 混频实质：就频谱搬移观点而言，混频的作用就是将输入已调信号频谱不失真的从fs搬移到fI的位置上。因此，混频电路是一种典型的频谱搬移电路，可以用相乘器来实现。 如广播收音机，中波波段信号载波的频率为535kHz~1.6MHz，接收机中本地振荡的频率相应为1~2.065MHz，在混频器中这两个信号的频率相减，输出信号的频率等于中频频率465kHz。 2.实现模式 图6.1(a)画出了混频器输入、输出信号的时域波形。 在无线电技术中，混频的应用非常普遍。在超外差式接收机中，所有输入信号的频率都要变成中频，广播收音机的中频等于465kHz，电视接收机的中频等于38MHz。在发射机中，为了提高发射信号的频率稳定度，采用多级式发射机，用一个频率较低的石英晶体振荡器做主振荡器，产生一个频率非常稳定的主振信号，然后经过频率的加、减、乘、除运算变换成射频。此外电视差转机收发频道的转换，卫星通信中上行、下行频率的变换等等都必须采用混频器。 3.电路组成： 混频器电路是由信号相乘电路，本地振荡器和带通滤波器组成，如图6.2所示。 图中，υL=VLmcosωLt是本地振荡电压，ωL=2πfL为本振角频率。υs=? 4.混频器的分类 混频---由单独的振荡器提供本振电压的混频电路。 变频---把产生振荡和混频作用由一个非线性器件完成的混频电路。 5.混频器的主要性能指标 1.混频增益KPc 所谓混频增益KPc是指混频器输出的中频信号功率Pi与输入信号功率Ps之比。 混频增益的高低与混频电路的形式有关。二极管混频电路的混频增益KPc＜1；三极管、场效应管和模拟乘法器构成的混频电路，混频增益可以大于1。 2. 噪声系数NF 已知噪声系数的定义为 由于电路内部噪声的存在。输出信噪比总是小于输入信噪比，所以噪声系数NF始终大于1。NF越大，说明电路的内部噪声越大；NF越小，说明电路内部噪声越小，电路的噪声性能越好。理想情况，电路内部无噪声，NF=1。混频器由于处于接收机电路的前端，对整机噪声性能的影响很大，所以减小混频器的噪声系数是至关重要的。 3. 混频失真与干扰 混频器的失真有频率失真和非线性失真。此外，由于器件的非线性还存在着组合频率干扰。这些组合频率干扰往往是伴随有用信号而存在的，严重地影响混频器的正常工作。因此，如何减小失真与干扰是混频器研究中的一个重要问题。 4. 选择性 所谓选择性是指混频器选取出有用的中频信号而滤除其他干扰信号的能力。选择性越好输出信号的频谱纯度越高。选择性主要取决于混频器输出端的中频带通滤波器的性能。此外，对混频器的要求还有动态范围、稳定性等等。 6.2 混频电路 常用的混频器电路有： 模拟乘法器混频器 二极管平衡混频器 三极管混频器 场效应管混频器 6.2.1 三极管混频器 三极管混频器电路如图6.3所示。 设外加的信号us=Usmcosωst，本振电压u1=U1mcosω1t，基极直流偏置电压为EB，集电极负载为谐振频率等于中频fi=f1-fs的带通滤波器。 忽略基调效应时，集电极电流iC可近似表示为uBE的函数，iC=f(uBE), uBE=EB+u1+us。 由于u1 us，所以三极管混频器电路是线性时变电路。EB+u1是时变工作点电压。在时变工作点附近，把iC用台劳级数