第7章 变频（或混频）的功能与实现.ppt

【例7-3-2】 某混频器的中频为0.5MHz，在接收25MHz信号时，若同时有24.5MHz和24MHz的两个干扰信号，则四阶产物中有如下组合频率： 正好落在中频带内，产生互调失真。 通过上面的分析可知，互调失真的强弱与干扰信号电压的振幅成正比、与非线性器件的系数有关、与有用信号无关。因此，要减小互调干扰，一方面要提高前端电路的选择性，尽量减少加到混频器件上的干扰电压，另一方面要提高混频器的线性，即混频器件具有理想平方(或相乘)特性，如场效管混频器、二极管环形和桥式混频器的互调干扰都较小。 5.倒易混频(相互混频) 这种以本振噪声电压作为“输入信号”，干扰电压作为“本振电压”的混频现象，称为倒易混频。 6.邻道干扰 邻道干扰是指与有用信号频率的频差很近的其它通信信号在发送时，由于滤波电路的不理想，也送出了不该送出的落于有用频带内的信号分量（具体参见7.5节）。 7.4 变频（或混频）电路与干扰抑制 7.4.1 三极管混频器的失真分析 1.工作原理 在图7-4-1中，本振电压vL、信号电压vS和直流电压VBB相加后，作用在晶体管的发射结，并利用三极管iC与vBE之间的非线性实现混频和放大，通过集电极回路中的中频滤波电路取得中频输出电压。 图7-4-1 晶体三极管混频器原理电路 2.输出有用信号的分析 根据电路的信号目标，我们应该关心式(7-4-5)中的和频或差频信号分量。为此，设周期函数gf(t)的傅里叶级数展开式为 代入式(7-4-4)，并设vs=Vsmcosωct可推得输出有用信号为 式中，gfc=0.5gf1为三极管的变频跨导。它取决于时变偏压VB(t)和三极管的传输特性，与输入信号大小无关。 3.输入回路的分析 在三极管混频电路中，本振电压的注入方式有射极注入和基极注入两种，如图7-4-3所示。基极注入时，本振功耗较小，vs但vL与vL两回路耦合较紧，不利于各自电源电路的隔离，如调谐信号源谐振回路时会对本振谐振回路的谐振频率产生影响。 图7-4-3 本振电压注入方式示意图 4.等效电路及变频增益 由式(7-4-7)和式(7-4-9)可以得到信号变换通道的等效电路如图7-4-4所示。图中三极管的输出电导归于负载中。 图7-4-4 三极管混频(或变频)时的信号等效电路 7.4.2 二极管混频器的结构与失真 利用二极管非线性构成的混频器称为二极管混频器。它们具有结构简单、噪声低、工作频率高等优点，被广泛应用于高质量的通信系统中。当然，二极管混频器也存在着混频增益小于1的缺点。 1.平衡混频器 二极管平衡混频器有许多种电路结构，常见的有图7-4-9所示的三种。下面，我们借用图6-3-2(a)的一般性分析方法对图7-4-9(b)的混频电路进行分析。 图7-4-9 常见单平衡二极管混频电路 2.环形混频器 环形混频器是由两个平衡混频器组成的，电路如图7-4-11所示。图中Tr1、Tr2为中心抽头的宽频带变压器。 图7-4-11 环形混频器 7.4.3* 场效应管和模拟乘法混频器的分析 场效应管的转移特性具有平方律的特点，正是这一特点使它成为叠加型混频器最理想的非线性混频元件；而模拟乘法器则是乘积型混频器最理想的非线性混频元件。 1.场效应管混频器 场效应管混频器广泛应用于短波和超短波接收机中。 (1) 工作原理 单管混频器的原理电路如图7-4-12所示。 图7-4-12 场效应管混频器原理图 为了减少由于场效应管作理想平方律特性而产生的非线性产物，场效应管混频器还可接成平衡或交叉耦合的型式。图7-4-14为一交叉耦合场效应管混频器。 图中信号源电压vs同时加在VT1管栅极和VT2管的源极，本振电压vL同时加在VT1的源极和VT2的栅极，因此称该电路为交叉耦合电路。 图7-4-14交叉耦合场效应管混频器 2.模拟乘法混频器 模拟乘法混频器的电路结构如图7-4-15所示。利用乘法器实现的混频电路可以最大限度地减少输出无用频率分量形成的干扰。 图7-4-15 模拟乘法器构成的混频方框图 模拟乘法器混频的具体优点可归纳如下： (1) 混频输出电流频谱纯净，组合频率分量少，用于接收机时可大大减少寄生通道干扰。 (2) 对本振电压的大小无严格限制，前面我们在分析晶体管小信号混频时，一般要求VLm较大；而乘法混频时，本振电压幅度基本与输出失真无关，但会影响中频变频增益。 (3) 当本振电压幅度一定时，中频输出电压幅度与输入信号电压幅度呈线性关系，并且允许输入信号动态范围较大，从而有利于减少交调和互调失真。 7.5 电路与信号和系统的关系 第一，找到了电路优化的出发点。 第二，从电路的一般性讨论出发，提出了对前级信号处理或变换电路的