通信电子线路讲义7-1解析.ppt

第7章 变频电路 7.1 概述 7.2 三极管混频器 7.4 二极管混频器 7.5 模拟乘法器混频器 7.6 干扰及失真 教学基本要求 1. 掌握变频电路的功能及组成 2. 掌握典型混频器的电路组成、工作原理和性能特点 3. 了解变频干扰的来源和抑制方法 1.变频器的功能 混频器是频谱的线性搬移电路，是一个三端口（六端）网络。 本地振荡信号 一个中频输出信号： 输入信号与输出信号的关系： 输入信号uc与输出信号ui的包络形状相同，频谱结构相同，只是填充频谱不同，即其中心频率不同： 其中： 7.1 概述 uc (fc) uL (fL) uI (fI) 混频器 t uc (t) t uI (t) t uL (t) 有两个输入信号： 高频调制波 fc fc+F fc-F f uc的频谱 fc fL f uL的频谱 fI fI+F fI-F f uI的频谱 t uc (t) t uc (t) t uL (t) t uL (t) t uI (t) t uI (t) 混频器是频谱的线性搬移电路，完成频谱线性搬移功能的关键是获得两个输入信号的乘积项，具有这个乘积项，就可以实现所需的频谱线性搬移功能。 2Ωmax ωI= ωL- ωc 乘法器 带通滤 波器 输入已调波： 两信号的乘积项： 2. 混频器的基本工作原理： ωL uL ωL- ωc ωL+ ωc uI 本振信号: uc ωc 如果带通滤波器的中心频率为 ,带宽 则经带通滤波器的输出为： uI uc uL 可见：输出中频信号uI的包络形状没有变化，只是填充频率由ωc变化成 ωL - ωc = ωI uL uc 非线性 元件 带通滤 波器 (1) 调幅(DSB为例) uΩ 乘法器 带通滤波器 uDSB uo 2Ωmax ωo （2）检波 uDSB 乘法器 低通滤波器 uo uΩ Ωmax （3）混频 uDSB= uc 乘法器 uL 带通滤波器 uI ωI=ωL-ωc ωL ωc 3. 振幅调制、检波与混频器的相互关系 ωI=ωL-ωC 2 Ωmax 因为混频器常作为超外差接收系统的前级，对接收机整机的噪声系数影响大。 所以希望混频级的 越小越好。 (1) 变频增益： 变频电压增益: 变频功率增益 : (2) 噪声系数: 4. 混频器主要性能指标 (3) 失真与干扰 变频器的失真主要有 : 频率失真 非线性失真 (4) 选择性 在混频器中，由于各种原因总会混入很多与中频频率接近的干扰信号，为了抑制不需要的干扰，要求中频输出回路具有良好的选择性，矩形系数趋近于1。 1. 工作原理 混频器原理性电路 Vbb 为直流偏置电压， Us 为输入信号， uL 为本振信号。 集电极回路调谐于中频 ωI 。 7.2 晶体三极管混频器 一个大信号和一个小信号同时作用于非线性元件 晶体三极管在 Vbb，uL和us的作用下工作于非线性状态。 由于 us很小，可以认为晶体管的工作点在Vbb+uL的作用下发生变化。 在每一个工作点，对us来说都是工作于线性状态，只不过不同的工作点其线性参量不同。这种随时间变化的参量称为时变参量。 电路的输入条件是： us = Usm cosωst 为小信号 uL = ULm cosωLt 为大信号 ULm Usm So：三级管的集电极电流 ic 是在Vbb，uL和us的共同作用下产生的。 2. 晶体三极管混频器的时变参量分析 （1）混频器的时变参量表示式 因为： 因为us的值很小，在us的变化范围内正向传输特性是线性的。所以，可以将函数 ic=f (ube) 在时变偏压 Vbb + uL(t)上展开成泰勒级数，则 对于小信号us，其高阶导数很小，可近似为： 式中： f [Vbb +uL(t)]为 ube = Vbb +uL(t)时集电极电流； 因为uce对ic的影响远小于 ube对ic的影响，于是： 正向传输特性 为 ube = Vbb +uL(t)时晶体三极管的跨导。 （2）输入us后产生的混频电流 在输入信号 us(t)=Usmcosωst 作用下，集电极电流为： 由于本振电压为大信号，工作于非线性状态， f [Vbb +uL(t)]和g均随 uL(t)变化呈非线性，则： 式中，Ic0、Ic1m、Ic2m、g0、g1、g2分别为ube =Vbb +uL(t)时集电极电流中的直流、基波、二次谐波分量的幅值及跨导的平均分量、基波和二次谐波分量的幅值。 （4）混频器的变频跨导gc 变频跨导是输出中频电流振幅IIm与输入高频信号振幅 Usm之比，即： 在数值上变频跨导是时变跨导g