变频与混频电路(本科

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1、1.变频的概念；2.变频器的基本原理3.常用的变频器电路：晶体三极管变频器二极管环形变频器模拟乘法器变频电路4.变频干扰：组合频率干扰副波道干扰交叉调制和互调干扰第10章变频与混频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教学重点为什么要进行变频；变频器的基本原理及数学分析；变频干扰。教学难点变频器的基本原理及数学分析变频干扰10.1引言10.1基本概念变频电路：将输入的已调信号变换为另一频率的已调（固定中频）信号，完成频谱在频率轴上的线性搬移。实现信号频谱线性变换的一种电路在频域上起着减（加

2、）法器的作用。⊙组成：非线性元件、本地振荡器、中频滤波器⊙分类：①变频器（自激式变频器）电路中自身产生控制信号（由一个非线性器件产生振荡和混频作用）②混频器（他激式变频器）需由外部的振荡器提供本振输入控制信号。⊙应用：●超外差接收机的关键部件●接力通信、卫星通信系统●频率合成器、频谱分析仪⊙常用的中频数值调幅收音机：465（455）kHz调频收音机：10.7MHz微波接收机、卫星接收机：70MHz或140MHz其他：500kHz、1MHz、1.5MHz、4.3MHz、5MHz、21.4MHz、30MHz

3、⊙变频电路框图本质：利用非线性器件产生所需要的新的频率分量。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使接收机的设备大大简化。问题：为什么一定要进行混频？三极管混频器场效应管混频器二极管平衡混频器二极管环形混频器集成模拟混频器⊙混频器的类型二、基本原理⑤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)=Ucm［1+mauΩ(t)］cos2πfct,本振

4、信号为uL(t)=ULmcos2πfLt,则输出中频调幅信号为uI(t)=UIm［1+mauΩ(t)］cos2πfIt。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，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

5、,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10.2非线性器件变频的机理

6、（补充内容）在非线性元件上加上的输入已调信号uS(t)=Usmcosωst和本地振荡信号uL(t)=ULMcosωLt。变频管电流采用幂级数表示：可得到：在非线性元件上加上的输入已调信号uS(t)=Usmcosωst和本地振荡信号uL(t)=ULMcosωLt。可得到：忽略二次项以上的变频管电流采用幂级数表示：下变频器上变频器10.1.3变频器的主要技术指标变频增益——电压增益KVC、功率增益KPC（通常用分贝）选择性——只输出所需的中频信号。工作稳定性——控制信号（本振信号）的频率稳定度。非线性失真—

7、—变频电路的输出信号频率和输入信号频率不同，变频过程中可能产生失真。噪声系数变频器位于接收机的前端，它所产生的噪声对接收机整机影响最大，因此要求它的噪声性能要好。10.2晶体三极管混频电路1.几种形式：本质：利用三极管ic和uBE的非线性来进行频率变换。vc(t)为信号电压，vL(t)为本地振荡电压1)共发射极混频电路10.2晶体三极管混频电路1.几种形式：2)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。本质：利用三极管i

8、c和uBE的非线性来进行频率变换。原理：见教材P234（3）晶体管他激式混频电路10.4.2二极管平衡混频器分析如下：带通后得：（4）晶体管自激式混频电路(知识拓展)10.4.2二极管平衡混频电路二极管工作在小信号状态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。10.5利用模拟乘法器实现混频uL(t)uS(t)uO(t)uI(t)带通滤波器XY本振信号高频已调制信号中频已调制信号KmuS(t)=Ucm(1+macosΩt)c