振幅调制,解调与混频电路

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1、4.3混频电路地位：超外差接收机的重要组成部分。作用：将天线上感生的输入高频信号变换为固定的中频信号。重要性：靠近天线，直接影响接收音机的性能。种类：(1)一般接收机中：三极管混频器。(2)高质量通信接收机：二极管环形混频器、双差分对平衡调制器混频器。4.3.1通信接收机中的混频电路一、主要性能指标1．混频增益定义：混频器的输出中频信号电压Vi（或功率PI）对输入信号电压Vs（或功率PS）的比值，用分贝表示(与混频损耗Lc类似)或2．噪声系数定义：输入信号噪声功率比(PS/Pn)i对输出中频信号噪声功率比(PI/Pn

2、)o的比值，即接收机的噪声系数主要取决于它的前端电路，若无高频放大器，主要由混频电路决定。3．1dB压缩电平当输入信号功率较小时，输出中频功率随输入信号功率线性地增大，混频增益为定值；以后由于非线性，输出功率的增大趋于缓慢。定义：比线性增长低1dB时所对应的输出中频功率电平，用PI1dB表示。dBm：高于1mW的分贝数，P(dBm)=10lgP(mW)。意义：PI1dB所对应的输入信号功率PS是混频器动态范围的上限电平。4．混频失真在接收机中，加在混频器输入端的除了有用输入信号外，还往往存在着多个干扰信号。由于非线性

3、，混频器件输出电流中将包含众多组合频率分量，其中，可能有某些组合频率分量的频率十分靠近中频，中频滤波器无法将它们滤除。它们叠加在有用中频信号上，引起失真，称混频失真，它将严重影响通信质量。5．隔离度理论上，混频器各端口之间相互隔离，任一端口上的功率不会窜到其它端口上。实际上，总有极少量功率在各端口之间窜通。定义：本端口功率与其窜通到另一端口的功率之比(用分贝表示)。意义：用来评价窜通大小的性能指标。危害：在接收机中，本振端口功率向输入端口的窜通危害最大。为保证混频性能，加在本振端口的本振功率都比较大，当它窜通到输入信

4、号端口时，就会通过输入信号回路回到天线上，产生本振功率的反向辐射，严重干扰邻近接收机。二、二极管环形混频器和双差分对混频器高性能通信接收机混频器种类：二极管环形混频器、双差分对平衡调制器混频器。1．二极管环形混频器已形成完整的系列，常用的是Level7、Level17、Level23三种系列，它们所需的本振功率分别为7dBm(5mW)，17dBm(50mW)，23dBm(200mW)(用保证二极管开关工作所需本振功率电平的高低进行分类)。显然，本振功率电平越高，相应的1dB压缩电平也就越高，混频器的动态范围就越大。对

5、于上述三种系列，1dB压缩电压所对应的最大输入信号功率分别为1dBm(1.25mW)，10dBm(10mW)，15dBm(32mW)。优点：工作频带宽、噪声系数低、混频失真小、动态范围大。应用广泛。缺点：没有混频增益、端口间的隔离度较低。实际二极管环形混频器各端口的匹配阻抗均为50。应用时，各端口都必须接入滤波匹配网络，分别实现混频器与输入信号源，本振信号源，输出负载间的阻抗匹配。2．双差分对平衡混频器继XFC1596后，已出现多种双差分对平衡调制器产品，其中AD831的工作频率可达500MHz以上，它由双差分对平

6、衡调制器、输出低噪声放大器和本振驱动组成(p205)。特点：混频增益高，输入端只需电压激励，一般不需匹配网络，使用方便。同时，AD831中设有本振驱动放大器，为保证开关工作而所需的本振功率很小，且端口间隔离度很高。不必考虑天线反向辐射的问题。缺点：噪声系数较大，动态范围小。4.3.2三极管混频电路一、作用原理1．原理电路L1C1——输入信号回路，调谐在fcL2C2——输出中频回路，调谐在fI本振电压vL=VLmcosLt接在基极回路中，VBBO为基极静态偏置电压。vBE=VBBO+vL+vS2．工作原理将VBB0+

7、vL作为三极管的等效基极偏置电压，用vBB(t)表示，称为时变基极偏置电压，则当输入信号电压vS=Vsmcosct很小，满足线性时变条件时，三极管集电极电流为iCf(vBE)IC0(vL)+gm(vL)vS在时变偏压作用下，gm(vL)的傅氏级数展开式为：gm(vL)=gm(t)=g0+gm1cosLt+gm2cos2Lt+gm(t)中的基波分量gmlcosLt与输入信号电压vS相乘gmlcosLtVsmcosct=令I=L-c，得中频电流分量为iI=IImcosIt=其中gmc=IIm

8、/Vsm=gm1称为混频跨导，定义为输出中频电流幅值IIm对输入信号电压幅值Vsm之比，其值等于gm(t)中基波分量幅度gm1的一半。=gmlVsm[cos(L-c)t+cos(L+c)t]若设中频回路的谐振电阻为Re，则所需的中频输出电压vI=-iIRe，相应的混频增益为AC==-gmcRe3．小结(1)在满足线性时变条件下，三极管混