第5章振幅调制解调与混频(本科)

1、,第5章振幅调制、解调与混频电路,第2章与第3章分别介绍的小信号放大电路与功率放大电路，均为线性放大电路。,前言：一、概述,线性放大电路的特点：其输出信号与输入信号具有某种特定的线性关系。从时域上讲,输出信号波形与输入信号波形相同,只是在幅度上进行了放大；从频域上讲,输出信号的频率分量与输入信号的频率分量相同。,然而,在通信系统和其它一些电子设备中,需要一些能实现频率变换的电路，例如调幅、检波、混频等。这些电路的特点是其输出信号的频谱中产生了一些输入信号频谱中没有的频率分量,即发生了频率分量的变换,故称为频谱变换电路。,2.相关的基本概念,1）调制信号：低频信号（需传送的信息）。2）载波：高频

2、振荡波3）载频：载波的频率4）调制：将低频信号“装载”在载波上的过程。即用低频信号去控制高频振荡波的某个参数，使高频信号具有低频信号特征的过程。5）已调波：经调制后的高频振荡波。6）解调：从已调信号中取出原来的信息。,第5章振幅调制、解调与混频电路,7）模拟调制有以正弦波为载波的幅度调制和角度调制。8）幅度调制：调制后的信号频谱和基带信号频谱之间保持线性平移关系，称为线性幅度调制。（振幅调制、解调、混频）9）角度调制：频谱搬移时没有线性对应关系，称为非线性角度调制。（频率调制与解调电路）,2.相关的基本概念,第5章振幅调制、解调与混频电路,频谱线性电路,3.线性频谱变换电路分类,第5章振幅调制

3、、解调与混频电路,将要传送的信息装载到某一高频载频信号上去的过程。,声音,简述：振幅调制,5.1振幅调制的基本原理,5.1.1普通调幅波的波形、频谱及数学表达式,一、调幅制适用于：长波、中波、短波及超短波。,振幅调制AM：AmplitudeModulation,二、数学表达式：,首先讨论单频调制的调幅波,低频调制信号：,高频载波信号：,调幅信号（已调波）：,5.1振幅调制的基本原理,调幅的原则：高频载波的振幅随调制信号u(t)成线性关系。,uAM(t)=(Ucm+kUmcost)cosct=Ucm(1+macost)cosct,调制系数：,5.1振幅调制的基本原理,uAM(t)=Ucm(1+m

4、acost)cosct,波形特点：振幅的包络与调制信号的变化规律一致。,振幅（包络）表达式UAM(t)=Ucm(1+macost),5.1振幅调制的基本原理,普通调幅,调幅波的包络表达式：,三、讨论：调幅波的波形与频谱,uAM(t)=Ucm(1+macost)cosct,Ucm(1+macost),=Ucm+Ucmmacost,调幅波的平衡轴：,U=Ucm载波的振幅,包络的振幅：,Um=Ucmma,5.1振幅调制的基本原理,三、讨论：调幅波的波形与频谱,包络的振幅：,Um=Ucmma,ma,ma,调制系数ma的含义：表征载波的振幅受调制信号控制的强弱程度。,5.1振幅调制的基本原理,当ma=1

5、时，Umin=0,当ma0,讨论：,当ma1时，Umin0,Umin=UCm(1-ma),过度调制,重要结论：当ma1时，包络已经失真，不能反映调制信号的变化规律，因此为了避免失真，应使调幅系数ma1。,调幅波的频谱与带宽,载波分量,上边频分量,下边频分量,5.1振幅调制的基本原理,载波分量,上边频分量,下边频分量,5.1振幅调制的基本原理,强调重要的结论：,1.普通调幅波不是简单的余弦波，它包含有三个频率分量：载波fc、上边频fc+F、下边频fc-F,3.载波分量不包含调制信号的信息，上下两个边频才携带者调制信息，它们的振幅反映了调制信号的振幅大小。,4.调幅波从频谱的角度看，就是把低频调制

6、信号的频谱线性对称地搬移到高频载波的两边，故属于线性频谱变换。,2.上下两个边频分量对称的分布在载波两边，它们的振幅为，且是包络振幅的一半。,5.1振幅调制的基本原理,四、多频调幅波的波形与频谱,信号带宽,调制信号,载波,5.1振幅调制的基本原理,一般调幅波的波形与频谱,5.1振幅调制的基本原理,四、普通调幅波的功率关系,条件：如果将普通调幅波输送功率至负载RL上，则载波与两个边频将分别得出如下功率：,载波功率:,上下边频功率:,在调幅信号一周期内，AM信号的平均输出功率是,uAM(t)=Ucm(1+macost)cosct,5.1振幅调制的基本原理,讨论：,载波本身并不携带调制信息，但它的功

7、率却占整个调幅波功率的绝大部分。,当ma1时，Pt(2/3)PAM；PDSS(1/3)PAM,当ma0.5时，Pt(8/9)PAM；PDSS(1/9)PAM,结论：因为调制信号的信息携带在上下边频中，因此在调幅的过程中，应尽量使调制系数ma大，以增大上下边带的功率，提高信号的传输能力，但不能超过1。,5.1振幅调制的基本原理,普通调幅波的缺点：,功率利用率太低，整机利用率低。,1.设备简单。2.解调方便，便于接受。3.与其它调制方式比较占用的频带宽。,普通调幅被广泛应用于中、短波无线电广播系统的原因：,5.1振幅调制的基本原理,课堂练习：P198习题5.1P198习题5.2P198习题5.4P

8、199习题5.8,5.1振幅调制的基本原理,作业：P199习题5.6P199习题5.7,5.1.2双边带调幅（DSB）和单边带调幅（SSB）,总思路：既然载波不携带有用信息，有用调制信息被上下两个边带携带，为了提高整机的利用率，只发送上下边带或者上下边带其中一个边带，而不发送载波。,只发送上下边带的调幅叫双边带调幅-DSBB(DoubleSidebandModulation),只发送上下边带其中一个边带的调幅叫单边带调幅调制SSB(SingleSidebandModulation),5.1振幅调制的基本原理,低频调制信号：,高频载波信号：,载波分量,调制信号分量,双边带调幅（DSB）可利用模拟

9、乘法器实现,结论：,一、双边带调幅DSB(DoubleSidebandModulation),5.1振幅调制的基本原理,双边带调幅的波形和频谱,双边带波形,双边带频谱,电压相位突变180o,5.1振幅调制的基本原理,低频调制信号：,高频载波信号：,下边频分量,二、单边带调幅SSB(SingleSidebandModulation),5.1振幅调制的基本原理,上边频分量,显然：单频调制单边带调幅信号是一个角频率为c+的单频正弦波信号,但是,一般的单边带调幅信号波形却比较复杂。不过有一点是相同的,即单边带调幅信号的包络已不能反映调制信号的变化。单边带调幅信号的带宽与调制信号带宽相同,是普通调幅和双

10、边带调幅信号带宽的一半。,三种调幅的优缺点比较：,普通调幅：所占频带宽，能量利用率低，但发射机和接收机简单，因此在广播系统中广泛的应用。,双边带调幅：能量利用率高，所占频带宽，但发射机和接收机较复杂，较少采用。,单边带调幅：能量利用率高，所占频带窄，节省发射机功率又节约频带，但发射机和接收机较复杂，在短波通信中应用广泛。,5.1振幅调制的基本原理,三种振幅调制信号,5.1振幅调制的基本原理,课堂练习：P1495.1.4P1995.9,5.1振幅调制的基本原理,5.2相乘电路与振幅调制电路,一、振幅调制电路的分类,按调幅方式分：,按输出功率分：,2.低电平调幅电路的要点：,（1）先在低功率电平级

11、进行振幅调制经高频功率放大器放大后发射。,（2）重点任务：由于低电平调幅的功率较小，输出功率和效率不是重点，而提高调制的线性度，减少不需要的频率分量，提高滤波功能是它的主要任务。,（3）常用电路：模拟乘法器调幅电路一般工作频率在几十MHZ。二极管平衡调幅电路一般工作频率可达几GHZ。,5.2相乘电路与振幅调制电路,3.高电平调幅的要点：,（1）直接产生满足发射机要求的发射功率，处于发射级的末级。,（2）重点任务：获得最大的输出功率，最大的优点是整机利用率高。,（3）常用电路：晶体管集电极调制电路。晶体管基极调制电路。它们一般只能产生普通调幅波。,（4）实现手段：用调制信号控制处于丙类工作状态的

12、末级功率放大器。,5.2相乘电路与振幅调制电路,相乘器的功能和构成：,功能：实现两个信号的相乘。,构成：由非线性器件构成。目前通信系统广泛采用两种器件二极管构成的平衡相乘器；晶体管构成的双差分对管构成的模拟乘法器。,二极管平衡调幅电路一般工作频率可达几GHZ。模拟乘法器调幅电路一般工作频率在几十MHZ。,5.2.1非线性器件的相乘作用,一、非线性器件特性幂级数分析法(暂时不讲),5.2相乘电路与振幅调制电路,1.本质:利用二极管的非线性特性进行调幅,调幅波的共同之处都是在调幅前后产生了新的频率分量，也就是说都需要用非线性器件来完成频率变换。,总思路：这里将调制信号u与载波信号uc相加后，同时加

13、入非线性器件，然后通过中心频率为c的带通滤波器取出输出电压uo中的调幅波成分。,uc,5.2相乘电路与振幅调制电路,一、非线性器件特性幂级数分析法,条件：u1、u2为小信号，且两信号大小相当，直流电源UQ是为了保证在整个周期内二极管始终工作在二极管的特性曲线的弯曲部分。,双边带调制电路的模型,一、双边带调幅,5.1引言,三、二极管的开关工作状态（P152，重点掌握）,前提条件：u1=U1mcos1t，u2=U2mcos2t，且u1为最够大的大信号（U1m0.5V），u2为小信号，即：U1mU2m。,结论：u=u1+u2=U1mcos1t+U2mcos2t，二极管工作在大信号状态，即在u1的作用

14、下管子工作在开关状态，管子的导通和截止由大信号u1决定，u10,管子V导通，导通电导为gD(t),u10,管子V截止,电流i=0,且;管子V开和关的周期与频率与u1的周期与频率相同。即二极管V受大信号u1的控制。,(c)二极管伏安特性近似折线,由三角函数的关系加以整理得：,结论：由于二极管的非线性导致了输出中含有许多新的频率分量，包含有：直流成分、1、2以及1的偶次谐波，2的奇次谐波与p1q2（p、q为正整数）的组合频率分量，其中必有调制或者解调需要的新的频率分量，无用的频率分量只要在其后接一个相应的滤波电路即可。这就是利用二极管构成调制和解调的电路的本质所在。,5.2.2二极管双平衡相乘器构

15、成的振幅调制电路,一、二极管平衡相乘器构成的振幅调制电路,载波uc为大信号,上变频分量,下变频分量,结论：输出信号中无用频率分量比单管电路少很多。直流成分、1、及其各次谐波均由于平衡电路的关系而被抑制掉无用频率分量2以及312等高频分量与12相差甚远，因此容易用带通滤波器滤除掉。,二、二极管环形相乘器构成的振幅调制电路：见教材P155158.(了解内容),42,一、模拟乘法器的特性和工作原理,2.模拟乘法器的符号,1.模拟乘法器的功能：实现模拟信号的相乘,Km:模拟乘法器的增益它的大小由实际电路决定,5.2.3模拟乘法器构成的振幅调制电路,5.2相乘电路与振幅调制电路,3.模拟乘法器功能：,利

16、用模拟乘法器可以实现调幅、调幅的解调、鉴相、混频等，在电路的调制与解调中有着非常广泛的应用，希望同学们在后续的学习中反复体会它的灵活应用。,4.集成模拟乘法器的内部工作原理（不做介绍）,5.集成模拟乘法器实现AM调制(补充内容),5.2相乘电路与振幅调制电路,体会：可以通过改变直流电流Ud的大小改变调制系数ma。,45,信号1：u1(t)=U1mcost(低频调制信号),信号2：u2(t)=U2mcosct,（高频载波信号）c,两信号相乘后的输出信号,结论：两个信号相乘可以实现频谱搬移，将低频为的载波信号线性地对称地搬移到高频c两侧。,6.集成模拟乘法器实现DSB调制,优点：在传送前抑制掉载频

17、频率，在不影响传送信息的条件下，节省发射功率。,DSB调制波形、频谱和组成模型,MC1496构成的DSB调制电路：见教材P166图5.3.1,SSB通信优点：节省发射功率带宽只占AM已调信号的频宽带宽的一半提高短波波段的利用率SSB波的选择性衰落现象小,7.SSB调制,缺点：接收端需恢复被抑制的载波频率，对收、发通信机的本振频率稳定度要求高。,SSB调制电路实现模型相乘滤波法移相合成法,难点：滤波问题。调制信号通常为音频基带信号，调制后两边带相距很近，对边带滤波器的要求较高.见教材P169。,解决方法：多次相乘滤波;移相合成法,7.SSB调制,SSB调制的二次相乘滤波法框图,二次相乘滤波法:,

18、经过两次相乘调制后，两个边带相对距离为降低了对边带滤波器的要求.,移相合成法SSB调制电路模型,二、移相合成法实现SSB:,体会：合成器采用减法电路，抵消下边带，取出上边带；采用加法电路，抵消上边带，取出下边带。,合成器输出：,移相滤波合成法（了解内容，补充内容）二次相乘滤波+移相合成法,第一相乘的两个相乘器输出：,低通滤波器滤除上边带,输出下边带:,u3(t),u4(t),第二次相乘两个相乘器的输出:,最后由合成电路减法器抵消下边带,取出上边带实现SSB调制。,u5(t),u6(t),目标：从振幅受调制的高频信号中还原出原调制的信号。,前言：检波概述,5.4振幅检波电路,检波器的输入输出波形

19、,5.4振幅检波电路,检波器检波前后的频谱,5.4振幅检波电路,检波器的组成部分,5.4振幅检波电路,检波的分类,二极管检波器,三极管检波器,器件,信号大小,小信号检波器,大信号检波器,工作特点,包络检波器,同步检波器,5.4振幅检波电路,包络检波:是指检波器输出电压与输入已调波的包络成正比的检波方法。这种方法只适用于AM波。,同步检波:是本地载波和发送载波必须保持同频同相，即完全同步的检波方法。它对于AM、DSB、SSB、VSB都适用，但解调AM信号比包络检波复杂。,5.4振幅检波电路,从已调波中检出包络信息，只适用于AM信号,输入AM信号,检出包络信息,5.4.2二极管包络检波（重点掌握内

20、容),5.4振幅检波电路,一、大信号包络检波的工作原理,(2)工作原理分析,+uD-,uD=ui-uo,R,当输入信号ui(t)为调幅波时，那么载波正半周时二极管正向导通，输入高频电压通过二极管对电容C充电，充电时间常数为rdC。因为rdC较小，充电很快，电容上电压建立的很快,输出电压uo(t)很快增长。,ui(t)达到峰值开始下降以后，随着ui(t)的下降，当ui(t)=uo(t)，即uD=ui-uo=0时，二极管VD截止。C把导通期间储存的电荷通过R放电。因放电时常数RC较大，放电较缓慢。,检波器的有用输出电压：uo(t)=u(t)+UDC,+-,+-,检波器的实际输出电压为：uo(t)+

21、uc=u(t)+UDC+uc当电路元件选择正确时，高频纹波电压uc很小，可以忽略，输出电压为：uo(t)=u(t)+UDC包含了直流及低频调制分量。,图(a)：电容Cd的隔直作用，直流分量UDC被隔离，输出信号为解调恢复后的原调制信号u，一般常作为接收机的检波电路。,图(b)：电容C的旁路作用，交流分量u(t)被电容C旁路，输出信号为直流分量UDC，一般可作为自动增益控制信号（AGC信号）的检测电路。,峰值包络检波器的应用型输出电路:,注意：,检波二极管通常采用导通电压和导通电阻rd小的锗管。,关键：电容的充电时间rdC电容的放电时间RC,从而保证检波信号能充分跟踪包络。,二极管峰值包络检波器

22、,三极管包络检波电路,知识拓展：三极管包络检波电路（了解）,1)二极管的导通角(了解内容，补充内容),大信号检波时，用分析高频功放的折线近似分析法可以证明,其中，是二极管电流通角，为检波器负载电阻，rd为检波器内阻。,二、主要性能指标,体会：电路元件确定后，导通角就确定，与调幅信号的包络无关。,二极管峰值包络检波器,2)电压传输系数(检波效率),定义：,二极管峰值包络检波器,注意：电压传输系数(检波效率)Kd的含义,Kd越大，表示电路的检波能力越强。实际总是希望越大越好,体会：电路元件确定后，导通角就确定，Kd即为常数。在理想情况下，Rrd0则Kd1，在工程上Kd按0.50.9来估算,二极管峰

23、值包络检波器,3)等效输入电阻Rid,讨论背景：包络检波一般是作为超外差接收机中频放大器的负载，其等效输入电阻必然会影响回路前一级的选频特性,二极管峰值包络检波器,全部转换为输出端负载电阻R上消耗的功率,所以,产生的失真主要有：惰性失真；负峰切割失真；非线性失真；频率失真。,如果检波电路的时间常数RC太大，当调幅波包络朝较低值变化时，电容上的电荷来不及释放以跟踪其变化，所造成的失真称作惰性失真。,惰性失真(对角线切割失真),3.检波器的失真,包络检波的失真,惰性失真(对角线切割失真)（教材中没有推导过程）,调幅波包络,原因：在某一点，如果电容两端电压的放电速度小于包络的下降速度（即放电时间常数

24、RC选择过大），就可能发生惰性失真。,包络变化率,电容放电,包络检波的失真,惰性失真(对角线切割失真),放电速率,假定此时调幅波包络,为避免失真,包络变化率,包络检波的失真,电容放电的速率大于包络的下降速率,惰性失真,最后结论：实际上，调制波往往是由多个频率成分组成，即=minmax。为了保证不产生失真，必须满足,或,包络检波的失真,负峰切割失真(底边切割失真),隔直电容Cc数值很大，可认为它对调制频率交流短路，电路达到稳态时，其两端电压VCVim(直流分量)。,失真最可能在包络的负半周发生。假定二极管截止，Cc将通过R和RL缓慢放电，相对于高频载波一个周期内，其电压VCVim将在R和RL上分

25、压。直流负载电阻R上的电压为,包络检波的失真,负峰切割失真,包络检波的失真,负峰切割失真(底边切割失真),可见：要避免二极管截止发生，包络幅度瞬时值必须满足,结论：交、直流负载电阻越悬殊，ma越大，越容易发生该失真。,包络检波的失真,频率失真（线性失真）,指由阻抗随频率变化的线性电抗元件电容、电感引起的失真。,检波器中存在检波电容C和隔直电容Cc两个电容。检波电容C用于跟踪调幅波包络变化，隔直电容Cc用于去除载波分量对应的直流输出。,对调制频率=minmax，要求检波电容C对高频载波短路但不能对低频调制波旁路，隔直电容Cc对低频调制波短路。,包络检波的失真,分流原理：电阻越小分得的电流越多,分

26、压原理：电阻越大分得的电压越多,一般：,为高频载波周期,(2)为发保证输出的高频纹波小要求：,即,四、.检波器设计及元件参数的选择,(3)为了减少输出信号的频率失真（输出信号为一个低频限带信号）,要求：,(4)为了避免惰性失真：要求：,课堂练习：P2015.24,作业：P2015.25,非线性失真：二极管本身伏安特性的非线性导致输出电压不能完全跟踪包络的变化引起的失真，这种失真只要负载电阻R选得足够大，引起的这种失真几乎可以忽略不计。,包络检波的失真,一、模拟乘法器同步检波（对双、单边带调幅波的解调）,注意：由于双边带和单边带的包络已经不能反映调制信号的规律，它不属于包络检波。,5.4.3同步

27、检波电路,模拟乘法器,低通滤波器,uL(t)：与调制信号的载波信号同频同相的本地参考信号，也叫同步信号。uL(t)=ULmcos（ct）,ui(t):已调波（双边带或者单边带）,高频分量,后接低通滤波器滤掉高频成分，即可得到调制信号,调制分量,5.4.3同步检波电路,同步检波无失真的关键是同步。,乘积型同步检波器的实用电路,休息1,休息2,低通滤波器,谐振限幅放大器,乘法器,uAM,u,uc,u,u,ux,uy,uAM,u,uAM,二、叠加型同步检波器工作原理,设输入单频调制的单边带信号(上边带)为：,本地载波信号为,式中,由于包络检波器对相位不敏感，只讨论包络的变化：,式中，m=USSB/U

28、o。当，mUSSB时，利用到公式,如果设包络检波器的电压传输系数为Kd，那么ud经包络检波器后，输出电压为:,同步检波的优点（补充内容）,检波的线性好。只要一定，输出低频信号的幅度正比于输入信号的幅度Uim与cos的积。,有利用提高接收系统的稳定性。由于乘法器的输出中不包含载波分量，因此，用乘法器做接收集中的同步解调可避免检波电路中残留载波分量对中级放大器产生寄生反馈。,5.4.3同步检波电路,超外差式接收机框图,回忆：混频器在通信系统中的地位,5.5混频电路,5.5混频电路,由于设计和制作工作频率较原载频低的固定中频放大器比较容易,且增益高,选择性好,所以采用混频方式可大大提高接收机的性能并

29、使接收机的设备大大简化。,5.5混频电路,一、混频器的作用,fi=fl-fc叫低中频，本振信号fl=fi+fcfi=fl+fc叫高中频，本振信号fl=fi-fc一般低中频方式较多采用。,本质：利用非线性器件产生所需要的新的频率分量。,强调：混频器的特点,1.输出是中频为fI的已调波信号uI(t)。通常取fI=fL-fc。以输入是普通调幅信号为例,若us(t)=Ucm1+mau(t)cos2fct,本振信号为uL(t)=ULmcos2fLt,则输出中频调幅信号为uI(t)=UIm1+mau(t)cos2fIt。可见,调幅信号频谱从中心频率为fc处平移到中心频率为fI处,频谱宽度不变,包络形状不变

30、，故混频也属于频谱线性变换技术。,2.混频电路的输入输出均为高频已调波信号。由前几节的讨论可知,调幅电路是将低频调制信号搬移到高频段,检波电路是将高频已调波信号搬移到低频段,而混频电路则是将已调波信号从一个高频段搬移到另一个高频段。,强调：混频器的特点,3.混频电路通常位于接收机前端,不但输入已调波信号很小,而且若外来高频干扰信号能够通过混频电路之前的选频网络,则也可能进入混频电路。,4.混频电路中的非线性器件对于实现频谱搬移这一功能是必不可少的。但是另一方面,其非线性特性不但会产生许多无用的组合频率分量,给接收机带来干扰,而且会使中频分量的振幅受到干扰,这两类干扰统称为混频干扰。它们都会使有

31、用信号产生失真。由于以上两个特点,混频电路的干扰来源比其它非线性电路要多一些。分析这些干扰产生的具体原因,提出减小或避免干扰的措施,是混频电路讨论中的一个关键问题。,三种频谱线性搬移功能比较,非线性器件变频的机理（补充内容）,在非线性元件上加上的输入已调信号uS(t)=Usmcosst和本地振荡信号uL(t)=ULMcosLt。,变频管电流采用幂级数表示：,可得到：,晶体三极管混频电路,1.晶体三极管混频电路的应用：,广泛应用于广播、电视和各种通信设备。,2.晶体三极管混频电路的特点：,电路简单有变频增益可有效改变电路的噪声性能。,3.晶体三极管混频电路的组成及工作原理：见教材P189图5.5

32、.5,本质：利用三极管ic和uBE的非线性来进行频率变换。,晶体三极管混频电路,3.几种形式：,共发射极混频电路,共基混频电路,对vc、vL分别加在不同的电极上，电路工作稳定(经常被采用),对vc、vL均加在同一电极上，容易起振，但相互牵制大。,4.实际的晶体管混频电路举例:见教材P190图5.5.6,场效应管混频电路:见教材P191,输入信号为小信号，本振信号为大信号,R,R,5.5.2二极管混频电路,5.5.2二极管混频电路,和频分量,差频分量,后面加带通滤波器，滤掉其它的不需要成分即可。,5.5.2二极管混频电路,本振信号,高频已调制信号,中频已调制信号,Km,5.5.3模拟乘法器实现混

33、频,uS(t)=Ucm(1+macost)cosct,uL(t)=ULmcosLt,uO(t)=KmuS(t)uL(t),和频分量,差频分量,集成混频器,采用MC1596双差分对模拟相乘器构成的混频器,滤波器,五、三种变频电路的性能比较,晶体三极管变频电路四种电路形式特点优点：电路简单，有变频增益缺点：动态范围小、组合频率干扰严重、噪声较大、存在本地振荡反辐射二极管混频电路环形混频电路特点缺点：无变频增益优点：电路简单、动态范围大、组合频率少、噪声小、不存在本地振荡反辐射用模拟乘法器构成的混频电路特点输入信号信号动态范围大、组合频率少、本振电压大小不会引起信号失真,5.5.4混频的干扰与失真,

34、组合频率干扰信号（或其谐波）本身fS与本振fL的各次谐波形成的组合干扰。与外来干扰无关。副波道干扰（寄生通道干扰）外来干扰信号fn（或其谐波）与本振频率fL（或其谐波）产生的组合干扰。交调和互调干扰交调外来干扰信号与信号频率fS同时加入到输入端时，由混频管非线性特性产生的交叉调制干扰互调外来干扰信号互相形成的互相调制干扰与本振无关。,1.混频干扰的种类：,2产生混频器干扰的原因,混频电路的输入除了载频为fc的已调波信号us和频率为fL的本振信号uL之外,还可能有从天线进来的外来干扰信号。外来干扰信号包括其它发射机发出的已调波信号和各种噪声。假定有两个外来干扰信号un1和un2,设其频率分别为f

35、n1和fn2。us、uL和un1、un2以下分别简称为信号、本振和外来干扰。假定混频电路中的非线性器件为晶体管,其转移特性为:i=a0+a1u+a2u2+a3u3+a4u4+u=us+uL+un1+un2=Uscos22fct+ULcos2fLt+Un1cos2fn1t+Un2cos2fn2t,2产生混频器干扰的原因,晶体管输出的所有组合频率分量为:f=|pfLqfcrfn1sfn2|,p、q、r、s=0,1,2,在这些组合频率分量中,只有p=q=1,r=s=0对应的频率分量fI=fL-fc才是有用的中频,其余均是无用分量。若其中某些无用组合频率分量刚好位于中频附近,能够顺利通过混频器内中心频

36、率为fI的带通滤波器,就可以经中放、检波后对有用解调信号进行干扰,产生失真。另外,由幂级数分析法可知,p、q、r、s值越小所对应的组合频率分量的振幅越大,相应的无用组合频率分量产生的干扰就越大。,3干扰信号的干扰途径,直接从接收天线进入形成干扰,由高放的非线性形成干扰,由混频器自身的非线性形成干扰,由本振信号的高次谐波产生干扰信号,4四种混频干扰,1）组合频率干扰产生原因：若信号和本振产生的组合频率分量满足|pfLqfc|=fIF式中F为音频,则此组合频率分量若与中频fI比较接近能够产生干扰。,以音频调幅信号为例,对混频干扰的几种不同形式和来源进行讨论,最后给出了解决措施。,例如,当fc=93

37、1kHz,fL=1396kHz,fI=465kHz时,对应于p=1,q=2的组合频率分量为:|1396-2931|=466(kHz)=465(kHz)+1(kHz)466kHz的无用频率分量在通过中放后,与中频为465kHz的调幅信号一起进入检波器中的非线性器件,会产生1kHz的差拍干扰,经扬声器输出后类似于哨声,故称这种干扰为干扰哨声。,可见：p、q越小，影响越大。,措施：uLm取小些、usm取小些、合理选择中频。,见教材：P245,二、副波道干扰（寄生通道干扰）,概念外来干扰信号fn（或其n次谐波）与本振信号频率fL的m次谐波产生符合式子nfnmfL=fI即的差拍时，形成变频干扰。表现为串台、哨叫声。分类：中频干扰（一阶干扰）镜频干扰（二阶干扰）组合副波道干扰,最强的两种干扰中频干扰当p=0、q=1时，fN=fI镜像干扰当p=1、q=1时，fN=fL+fI而fc=fLfI，即干扰信号fN与载频信号fc形成镜像关系。,）副波道干扰,中频干扰（一阶干扰）的抑制方法：提高前端电路的选择性，增强对中频信号的抑制，如设置中频陷波器；,合理选择中频数值，中频选在工作波段