第四章 振幅调制、解调及混频3.ppt

因此，将混频器允许的最大三阶互调失真作为混频器的重要性能指标，且将其对应的最大输入干扰强度作为动态范围的上限。 鉴于由有用输入信号产生的中频电流分量幅值为 (由伏安特性的二次方项产生)，它与 Vsm 成正比，而三阶互调失真分量的幅度与输入干扰信号幅度VMm的三次方成正比。 * 4.3 混频电路 地位：超外差接收机的重要组成部分。 作用：将天线上感生的输入高频信号变换为固定的中频信号。 重要性：靠近天线，直接影响接收音机的性能。 种类： (1) 一般接收机中：三极管混频器。 (2) 高质量通信接收机：二极管环形混频器、双差分对平衡调制器混频器。 4.3.1 通信接收机中的混频电路 一、主要性能指标 1．混频增益 定义：混频器的输出中频信号电压 Vi（或功率PI）对输入信号电压 Vs（或功率 PS）的比值，用分贝表示(与混频损耗 Lc 类似) 或 2．噪声系数 定义：输入信号噪声功率比(PS/Pn)i对输出中频信号噪声功率比(PI/Pn)o的比值，即 接收机的噪声系数主要取决于它的前端电路，若无高频放大器，主要由混频电路决定。 3．1dB 压缩电平 当输入信号功率较小时，输出中频功率随输入信号功率线性地增大，混频增益为定值； 以后由于非线性，输出功率的增大趋于缓慢。 定义：比线性增长低 1 dB 时所对应的输出中频功率电平，用 PI1dB 表示。 dBm ：高于1mW 的分贝数，P(dBm) = 10lgP(mW)。 意义：PI1dB 所对应的输入信号功率 PS 是混频器动态范围的上限电平。 4．混频失真 在接收机中，加在混频器输入端的除了有用输入信号外，还往往存在着多个干扰信号。 由于非线性，混频器输出电流中将包含众多组合频率分量，其中，可能有某些组合频率分量的频率十分靠近中频，中频滤波器无法将它们滤除。 它们叠加在有用中频信号上，引起失真，称混频失真，它将严重影响通信质量。 5．隔离度 定义：本端口功率与其窜通到另一端口的功率之比(用分贝表示)。 意义：用来评价窜通大小的性能指标。 危害：为保证混频性能，加在本振端口的本振功率都比较大，当它窜通到输入信号端口时，就会通过输入信号回路回到天线上，产生本振功率的反向辐射，严重干扰邻近接收机。 二、二极管环形混频器和双差分对混频器 高性能通信接收机混频器种类：二极管环形混频器、双差分对平衡调制器混频器。 1．二极管环形混频器 用保证二极管开关工作所需本振功率电平的高低进行分类。　　 常用的是 Level7、Level17、Level23 三种系列，它们所需的本振功率分别为 7dBm(5mW)，17dBm(50mW)， 23dBm(200mW) 本振功率电平越高，相应的 1dB 压缩电平也就越高，混频器的动态范围就越大。 优点：工作频带宽、噪声系数低、混频失真小、动态范围大。 缺点：没有混频增益、端口间的隔离度较低。 2．双差分对平衡混频器 AD831 的工作频率可达 500 MHz 以上，它由双差分对平衡调制器、输出低噪声放大器和本振驱动组成(p205)。 特点：混频增益高，输入端只需电压激励。AD831中设有本振驱动放大器，为保证开关工作而所需的本振功率很小，且端口间隔离度很高。不必考虑天线反向辐射的问题。 缺点：噪声系数较大，动态范围小。 4.3.2 三极管混频电路 一、作用原理 1．原理电路 L1C1 —— 输入信号回路，调谐在 fc L2C2——输出中频回路，调谐在 fI 本振电压 vL = VLmcos?Lt 接在基极回路中，VBBO 为基极静态偏置电压。 vBE = VBBO + vL + vS (2) 三极管的转移特性曲性(iC ～ vBE)，它的各点斜率的连线即为跨导特性 gm(vBE)。 在 vBE = VBB(t) 的作用下， 便可画出 gm(t) 波形。 2．工作原理 当 vL 幅度足够大，输入信号电压 vS = Vsmcos?ct 很小，满足线性时变条件时，三极管集电极电流为 iC ? f(vBE) ? IC0(vL) + gm(vL) vS 在时变偏压作用下，gm(vL)的傅氏级数展开式为： gm(vL) = gm(t) = g0 + gm1cos?Lt + gm2cos2?Lt + ??? gm(t) 中的基波分量gmlcos?Lt 与输入信号电压 vS 相乘 gmlcos?Lt Vsmcos?ct = 令 ?I = ?L