第七章 通电 混 频(1).ppt

请同学回答问题什么是混频 混频的目的是什么 混频的分析中 采用的是什么方法 三极管混频电路中常用的组态是什么 各有什么优缺点 乘法器的用途是什么 第七章混频 第一节概述第二节混频的作用第三节场效应管混频器第四节混频器的干扰 一 混频器的作用 1 问题 高频放大器中增益 带宽和选择性三个指标是相互矛盾的 接收机在高频段要从干扰和信号中选出有用信号 并高倍放大 有许多困难 2 解决办法 利用混频 混频 将已调信号的载频变成一中频信号 但调制类型 AM FM 调制参数 m 频谱结构均不变 只改变载频 不含信息 3 混频过程实质 是频谱搬移的过程 如 第一节概述 AM FM 其中 4 混频的作用 1 将输入高频AM波变为一固定中频的AM波 便于后级放大处理 如 fs 639KHZ 1605KHZfI 465KHZ 2 可较好地解决Av高 B适合 K0 1 的矛盾 因用一个中频 所以灵敏度高 3 fI 本振f0 外接目标频率fs各不相同 不易自激 放大器工作稳定 二 混频器的组成和原理 1 混频器的组成 三部分 如图 fI f0 fs 混频器 非线性器件 滤波器 本振 多f U0f0混频器 fI f0 fs 例 中波段收音机fs 535KHZ 1605KHZ 接收机中频fI 465KHZ则本振频率f0 535 465 1606 465 1000KHZ 2070KHZ本振的频率覆盖系数 k 2070 1000 2 07 us uI 2 分类 据所用非线性器件分为 1 晶体三极管混频器 有一定混频增益 2 场效应管混频器 高频互调干扰小 3 平衡混频器 环形混频器 动态范围大组合f干扰少 4 集成混频器 组合f干扰少有一定混频增益 三 混频器质量指标 1 混频增益Auc 定义 Auc 输出中频电压振幅 输入高频电压振幅 UI Us Auc大 有利于提高灵敏度 但Auc 非线性干扰 2 选择性 混频输出应只有中频信号 但实际有很多干扰 为抑制干扰 要求输入 输出具有良好的选择性 希望k0 1 1 3 非线性干扰 混频同时 还会在中频附近产生许多非线性干扰 如组合f干扰 交调干扰 要求混频器件最好工作在曲线的平方项区域 以抑制各种干扰 4 混频噪声 混频器处于接收机前端 它的噪声大小会影响整机的噪声指标 第二节晶体管混频器 一 工作原理 设 电路如图 用泰勒级数展开 由于us小 忽高次项略 二 晶体三极管混频器的实际电路 1 电路组态 常用的有CE混频电路和CB混频电路两种组态 它是由Us所在位置决定的 如图 CE混频电路的优点 混频增益高 CB混频电路的优点 工作频率高 us和uo分加在不同极上 是为了减小两信号间的干扰 使电路工作稳定 应用广 如果两者都加在同一极上 1 例如 a 中的uo移到基极 这样可减轻本振负载 使其容易起振 2 但两者相互影响 可能会产生频率牵引现象 致使电路不能正常工作 二 MOSFET混频器 MOSFET混频的工作原理 电路和与JFET混频器基本相同 不再赘述 区别 MOSFET混频器具有更高的Auc MOS管的gm JFET的gm 集成混频器 1 其框图如图 2 具体实现电路见P139图7 10 混频器中采用非线性器件 因此存在非线性失真和干扰问题 实际上 除了有用信号us和本振信号uo以外 混频级还有以下一些干扰 干扰un与干扰un之间的组合频率干扰 干扰un与本振信号uo之间的组合频率干扰 干扰un与目标信号us之间的组合频率干扰 目标信号us和本振信号uo之间的组合频率干扰 第四节混频器的干扰 啸叫 影响通信质量 有用信号被淹没 无法接收 经混频后 中放 检波 造成的后果 一 目标信号和本振信号产生的组合频率干扰 由于ic中除含有fo和fs以外 还包括直流分量及其它组合频率分量 如 fo fs 2fo fs fo 2fs 表示成一个通式 fd pf0 qfs 尽管混频器输出按LC回路调谐在fI 但由于通带具有一定范围 pf0 qfs pf0 qfs组合频率若落在通带以内 即fI f0 7 pf0 qfs fI f0 7或fI f0 7 qfs pf0 fI f0 7 时 就会形成干扰产生啸叫 p q是正整数 代表谐波次数 当p q 1时 有中频分量 fI f0 fs 将上两式合并 取等号 有 上式说明 1 当输入信号频率等于或近似等于fI的整数倍或分数倍时 就有可能产生啸叫 2 接收系统只有对落在其频带内的fs才可能产生啸叫 其中p 0 q 1 即fs fI 时 干扰啸叫最强 为避免最强的啸叫 应将中频选在接收频段以外 如收音机535 1605KHZ 特选fI 465KHZ fI f0 7 例如 fs 931KHZ fI 465KHZ p 1 q 2时 f0 1396KHZ 某组合分量的频率 fd 2fs f0 466KHZ fI可见 与中频fI相差1KHZ难以滤除 造成干扰原因 fs 2fI解决方法 避免fs等于fI的整数或近似整数倍 混频器中采用非线性器件 因此存在非线性失真和干扰问题 实际上 除了有用信号us和本振信号uo以外 混频级还有以下一些干扰 干扰un与干扰un之间的组合频率干扰 干扰un与本振信号uo之间的组合频率干扰 干扰un与目标信号us之间的组合频率干扰 目标信号us和本振信号uo之间的组合频率干扰 第四节混频器的干扰 啸叫 影响通信质量 有用信号被淹没 无法接收 经混频后 中放 检波 造成的后果 一 目标信号和本振信号产生的组合频率干扰 由于ic中除含有fo和fs以外 还包括直流分量及其它组合频率分量 如 fo fs 2fo fs fo 2fs 表示成一个通式 fd pf0 qfs 尽管混频器输出按LC回路调谐在fI 但由于通带具有一定范围 pf0 qfs pf0 qfs组合频率若落在通带以内 即fI f0 7 pf0 qfs fI f0 7或fI f0 7 qfs pf0 fI f0 7 时 就会形成干扰产生啸叫 p q是正整数 代表谐波次数 当p q 1时 有中频分量 fI f0 fs 将上两式合并 取等号 有 上式说明 1 当输入信号频率等于或近似等于fI的整数倍或分数倍时 就有可能产生啸叫 2 接收系统只有对落在其频带内的fs才可能产生啸叫 其中p 0 q 1 即fs fI 时 干扰啸叫最强 为避免最强的啸叫 应将中频选在接收频段以外 如收音机的接受频段为535 1605KHZ 特选fI 465KHZ fI f0 7 例如 fs 931KHZ fI 465KHZ p 1 q 2 f0 1396KHZ 某组合分量的频率 fd pf0 qfs 2fs f0 466KHZ fI可见 与中频fI相差1KHZ难以滤除 造成干扰原因 fs 2fI解决方法 避免fs等于fI的整数或近似整数倍 un与u0组合频率干扰 又称副波道干扰 二 外来干扰信号和本振信号产生的组合频率干扰 设干扰信号为fn 作用于混频器输入 如果干扰fn和本振fo形成组合频率满足下式 fd pf0 qfn 归并为 Pfo qfn fI qfn pfo fI Pfo qfn fI qfn pfo fI 若满足 如图 P143 只有对应p q较小的频率才能产生副波道干扰 fd pf0 qfs 若已知fs和fI 可求出干扰信号的频率 若已知fn 也可求知该频率的干扰会影响那些接收频率 P 0q 1时 fn fI 原因 混频器输入端选择性不好 fn漏入混频级 fn被放大 形成较强干扰 抑制方法 提高混频器多级选择性 前级增加中频陷波器 这类干扰中 主要有以下几种干扰形式 由于干扰信号fn会通过中放造成干扰 1 中频干扰 2 镜像干拢 例 fs 639KHzfI 465KHz则fo 639 465 1104KHz若fn fs 2fI 639 2 465 1569KHz 则fn fo 1569 1104 465KHz 形成干扰 若q p 1 fn fo fI fs 2fI 解决方法 提高前级选择性 滤除fn 提高fI fI越高 fn离信号频率fs越远 越易滤除 由于 fn fs对称于fo 有镜像关系 即 fI fn fo形成干扰 3 组合波道干扰 则 fn fo 1 2fI fs fo fI由于它和目标信号频率fs较近 如果选择性不好 难以滤除 进入中频也会形成干扰 抑制方法 提高前级选择性 P 1q 1 如P 2q 2 三 交调干扰 产生原因 当前级选择性不好时 干扰信号fn 目标信号fs同时进入混频电路 fnfs与本振f0一起 经过非线性频率变换 三种信号交叉调制 产生新交调干扰现象 当接收机调谐于有用信号fs时 同时听到干扰fn 但干扰随fs消失而消失 解决方法 提高高放前输入回路与混频级前各级电路选择性 适当选择最高的工作点电流 使之工作在二次方最大区域 避免产生四次以上项 采用平衡电路抵消高次谐波 四 互调干扰 起因 两干扰信号同时加至混频输入端 由于管子非线性 混频后fd fI 它不是f0 fs产生的 形成干扰 解决方法 选择合适的工作点 提高前级选择性 采用平衡电路 提高抗干扰性能 第五节变频器 若混频电路的晶体管除完成混频外 还构成产生本振信号的自激振荡器 这种电路称作变频电路 具体电路见P146图7 16 它