高频电子电路详细解释chap9.ppt

第 九 章,变 频 电 路,第一节 概 述,将已调波的载波频率变换成固定的中频载波频率，而保持其调制规律不变。 属于线性频谱搬移电路，对于调幅波、调频波或调相波通过变频电路后仍然是调幅波、调频波或调相波，只是其载波频率变化了，其调制规律是不变的。,1、变频电路的功能,变频电路的功能,AM,超外差接收机,混频器,检波器,中频 放大器,低频功率 放大器,本机 振荡器,变频器：混频器和本振构成 几乎所有的接收机都使用超外差线路,变频器有高中频和低中频之分。, I：输出信号的载波频率 S：输入信号的载波频率,中频： intermediate frequency,2、变频器的组成,混频器（输入回路，非线性器件，带通滤波器）+ 本机振荡器,3、变频器的技术指标,变频增益 电压 功率 选择性 变频器的输出电流中包含很多频率分量，但其中只有中频分量是有用的。 幅频特性的矩形系数尽可能接近于1。,噪声系数 变频器在接收机的最前端，变频器的噪声决定接收机的噪声系数。 失真和干扰 频率失真和非线性失真 各种非线性干扰，如组合频率、交叉调制和互相调制、阻塞等干扰。,第二节 晶体三极管混频器,原理电路,分析,发射结电压：即直流偏置电压、信号电压和本振电压。 在一个大信号 和一个小信号同时作用于非线性器件时，晶体管可近似看成小信号的工作点随大信号变化而变化的线性元件 。,时变参量方法分析,时变参量方法分析,晶体三极管的跨导,时变参量方法分析,本振电压为大信号，且工作于非线性状态，因而集电极电流和跨导均随本振信号的变化呈非线性变化。,时变参量方法分析,结果,经过带通滤波器 当输入调幅波时 变频跨导（输出中频电流振幅与输入高频信号电压振幅 ）,混频器变频跨导gc等于时变跨导g(t)的傅里叶展开式中基波振幅g1的一半。,等效电路（小信号分析）,由于混频器的输入回路调谐于信号频率，输出回路调谐于中频，混频器等效电路中的输入电容和输出电容分别合并到输入回路和输出回路中而得出了等效电路。,电压增益、功率增益、大功率增益,具体电路和工作状态的选择,混频器有输入信号电压和本振电压两个输入信号。 共射和共基组态（输入信号） 基极注人和发射极注入组态（本振）,三极管放大电路三种接法的比较,收音机变频电路,晶体管除了完成混频任务外，还兼作本机振荡器的振荡管。,电视机混频器,第四节 二极管混频电路,晶体二极管平衡混频器 晶体二极管环形混频器,与晶体三极管混频器相比具有的优点： 电路结构简单；噪声低 动态范围大； 组合频率分量少,晶体二极管平衡混频器,当UL足够大，晶体二极管工作在受UL控制的开关状态。,在无滤波的条件下，通过输出回路的电流为,频率分析,结论,中频电流 双向混频电路（对称） 对输入回路，无滤波条件下通过输入回路的电路仍然是i1i2；调谐于信号频率后,等效电路,形双口网络,匹配时,二极管环形混频器,电流分析,结果,对滤波后输出中频电流和输入信号电流分量而言，环形混频器为平衡混频器的2倍。 消除了一些频率分量。,第六节 混频器的干扰与失真,信号与本振的组合频率干扰（干扰哨声） 外来干扰与本振的组合频率干扰（副波道干扰） 交叉调制干扰（交调失真） 互调干扰（互调失真） 包络失真与强信号阻塞,一、信号与本振的组合频率干扰（干扰哨声）,信号与本振同时进入混频器后，输出电流中的频率成分复杂。 当 ，即 且中频为,例:AM接收机的中频fI=465KHz，某电台发射频率 fS=931KHz, 接收机的本振频率fL=fI+fS=1396KHz, 变频比fS/fI=931/4512,可推算出，当p=1，q=2时，2fS-fL=2*931-1396=466KHz,由于组合频率与中频差 1kHz，经检波后可产生1kHz的哨声。(三阶干扰);当p=3，q=5时，可得5*fS-3fL467KHz，也可以通过中频通道而形成干扰。（8阶干扰）。,注意:,(1) 干扰哨声与外来干扰无关，不能靠提高前级电路的选择性来抑制。,(2) 减少这种干扰的方法：,1.正确选择中频，尽量减少阶数较低的干扰 2.正确选择混频器的工作点，减少组合频率分量 3.采用合理的电路形式，从电路上抵消一些组合频率，如平衡电路，环形电路，乘法器。,例: 某超外差接收机工作频段为(0.5525)MHz，中频fI=455KHz，本振fLfs。试问波段内哪些频率上可能出现较大的组合干扰(6阶以下)。,题意分析：由题中看出，除有用信号外，无其它的干扰信号存在，故这里的组合干扰应是由信号(fs)和本振(fL)组合产生的干扰哨声。接收信号的频率范围为(0.5525)MHz，中频fI=455KHz，在接收信号频率范围内的变频比fs/fI是确定的，fs/fI=1.255，只要能找到一对p和q，满足,就可能产生一干扰哨声，对有用信号形成干扰。由fs/fI与p、q的关系表，可以找到对应于变频比fs/fI的p与q值。,解：由题目可知，变频比为: fs/fI=1.255, 则只要找到一对p和q，满足(p1)/(q-p)，就会形成一个干扰点。题中要求找出阶数6的组合干扰则应是p=0,1,6和q=0,1,6 且p+q6的组合。,在fs/fI的变化范围内，则有fs/fI=2 ，即fs=2 fI =0.91MHz, fL=1.365MHz ,组合干扰 qfs-pfI=20.91-1.365=0.455MHz= fI,当 p=1, q=2 时,当p=2, q=3 时,在fs/fI的变化范围内，则有fs/fI=3 ，即fs=3fI =1.365MHz, fL=1.82MHz , 组合干扰 qfspfI=31.65-21.82=0.455MHz= fI,当p=2, q=4 时,在fs/fI的变化范围内，则有fs/fI=3/2 ，即fs=3fI /2=0.6825MHz, fL=1.1375MHz , 组合干扰 qfspfI=40.6825-21.1375=0.455MHz= fI,以上分析表明，当接收信号频率范围和中频频率确定后，在接收频率范围内形成干扰哨声的频率点就确定了。本题中，比较严重的是0.931MHz(3阶)、1.365MHz(5阶)和0.6825MHz（6阶）。,二、外来干扰与本振的组合频率干扰（副波道干扰）,混频器输入回路选择性不好，外来强干扰信号进入混频器，和本振组合产生组合频率。,两种特殊情况,当p0，其q1，fnfI ：中频干扰 当p1，其q1，fn fL fI ：镜像频率干扰 产生原因：混频器输入回路频率选择性不好。 消除方法：提高混频器输入回路频率选择性。 对中频干扰：在输入回路中接入中频陷波器或高通滤波器。 对镜频干扰：提高中频频率，使中频与信号频率相差很大。,例 某发射机发出某一频率的信号。现打开接收机在全波段寻找(设无任何其它信号)，发现在接收机度盘的三个频率(6.5MHz、7.25MHz、7.5MHz)上均能听到对方的信号，其中以7.5MHz的信号最强。问接收机是如何收到的？设接收机fI=0.5MHz, fLfs。,题意分析：本题中，只有一个频率的信号存在，但在接收机中在三个频率上都收到了该频率的信号。由于在7.5MHz上听到的信号最强，可以判断发射机发送的是7.5MHz的频率，在6.5MHz和7.25MHz上听到信号应视为干扰，即, 7.5MHz的信号对6.5MHz和7.25MHz信号的干扰。,因为在接收6.5MHz或7.25MHz信号时，接收机是将接收机前端电路调谐到6.5MHz或7.25MHz，真正的信号应是6.5MHz或7.25MHz的信号（本题中没有6.5MHz和7.25Mhz的信号存在，即没有发射机发射该频率的信号），但在该频率上听到了7.5MHz的信号。由此可见，虽然在三个频率上听到了7.5MHz的信号，只有在接收机调谐到7.5MHz时，它才是真正的信号，而在其它频率上听到7.5MHz的信号时，它是干扰信号。清楚这一点后，就较容易分析在不同的频率上收听到同一信号的原因。,解：由于只有一个发射机发射某一频率的信号，且在7.5MHz频率上信号最强，则可以判定发射机发送的信号频率为7.5MHz，它是将接收机调谐到7.5MHz时正常接收到的信号。由于发射机发射的信号频谱是7.5MHz，但在6.5MHz和7.25MHz收到7.5MHz的信号，这是7.5MHz信号对6.5MHz和7.25MHz信号形成了干扰。,当接收机调谐到6.5MHz时，fs=6.5MHz，则fL=fs+fI=6.5+0.5=7MHz, 7.5MHz为干扰信号频率，即fn=7.5MHz，由于fnfL=7.5-7=0.5MHz=fI，这是由干扰与本振组合形成的干扰，为副波道干扰，确切地讲，是镜频干扰。,当接收机调谐到7.25MHz时，fs=7.25MHz，则: fL=fs+fI=7.25+0.5=7.75MHz。 由于2fL2fn=27.7527.5=15.515=0.5MHz = fI， 这也是由干扰与本振组合形成的干扰，为副波道干扰，p=q=2，是四阶干扰。,三、交叉调制干扰（交叉失真）,输入回路选择性不好，一个已调的强干扰信号进入混频器与有用信号（已调波或载波）同时作用于混频器； 经线性作用，将干扰的调制电压（包络）转换到有用信号的载波上，