高频电子线路第7章变频电路

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1、高频电子线路第7章变频电路无线电发送与接收设备组成无线通信系统的基本组成第九章变频电路主要内容概述晶体三极管混频二极管混频器模拟乘法器混频器混频器的干扰与失真7.1概述1、变频电路的功能是将已调波的载频变换成固定的中频频率，而保持其调制规律不变。时域表示法频域表示法一、变频电路的功能2、混频器是频谱的线性搬移电路，是一个三端口（六端）网络。本地振荡信号一个中频输出信号：uc(fc)uL(fL)uI(fI)混频器tuc(t)tuI(t)tuL(t)有两个输入信号：高频调制波fcfc+Ffc+Ffuc的频谱fcfLfuL的频谱fIfI+FfI+FfuI的频谱输入信号uc与输出信号u

2、i的包络形状相同，频谱结构相同，只是中心频率不同：②非线性器件用于频率变换混频器变频器是由混频器和本机振荡器两部分组成。二、变频器的组成①混频器是由输入回路、非线性器件和带通滤波器组成常用的非线性器件晶体三极管二极管场效应管差分对管模拟乘法器……③输入信号us与本振信号uL通过非线性器件后会产生很多新的频率分量。其通过带通滤波器可选出其中之一，称其为中频频率。若带通滤波器取fI=fL+fs称高中频。若带通滤波器取fI=fL-fs称低中频。混频器混频器是频谱的线性搬移电路，实现所需的频谱线性搬移功能。2ΩmaxωI=ωL-ωc乘法器带通滤波器输入已调波：两信号的乘积项：三、混频器

3、的基本工作原理ωLuLωL-ωcωL+ωcuI本振信号:ucωc如果带通滤波器的中心频率为,带宽则经带通滤波器的输出为：uIucuLuLuc非线性元件带通滤波器uΩ乘法器带通滤波器uDSBuo2ΩmaxωouDSB乘法器低通滤波器uouΩΩmax四、振幅调制、检波与混频器的相互关系(DSB为例)uDSB=uc乘法器uL带通滤波器uIωI=ωL-ωcωLωcωI=ωL-ωC2Ωmax调幅检波混频因为混频器常作为超外差接收系统的前级，对接收机整机的噪声系数影响大。所以希望混频级的Fn越小越好。1、变频增益：变频电压增益:变频功率增益:2、噪声系数:3、失真与干扰变频器的失真主要有:

4、频率失真非线性失真4、选择性在混频器中，由于各种原因总会混入很多与中频频率接近的干扰信号，为了抑制不需要的干扰，要求中频输出回路具有良好的选择性，矩形系数趋近于1。五、变频器的技术指标7.2晶体三极管混频器一、晶体三极管混频器的工作原理Vbb为直流偏置电压，us为输入信号，uL为本振信号。集电极回路调谐于中频ωI。晶体三极管混频器的原理电路一个大信号和一个小信号同时作用于非线性元件晶体三极管在Vbb，uL和us的作用下工作于非线性状态。由于us很小，可以认为晶体管的工作点在Vbb+uL的作用下发生变化在每一个工作点，对us来说都是工作于线性状态，只不过不同的工作点其线性参量不同

5、。这种随时间变化的参量称为时变参量。电路的输入条件是：us=Usmcosωst为小信号uL=ULmcosωLt为大信号ULm>>Usm三级管的集电极电流ic是在Vbb，uL和us的共同作用下产生的。二、晶体三极管混频器的时变参量分析因为：因为us的值很小，在us的变化范围内正向传输特性是线性的。所以，可以将函数ic=f(ube)在时变偏压Vbb+uL(t)上展开成泰勒级数，则因为uce对ic的影响远小于ube对ic的影响，于是：正向传输特性1、混频器的时变参量表示式对于小信号us，其高阶导数很小，可近似为：式中：f[Vbb+uL(t)]为ube=Vbb+uL(t)时集电极电流；

6、为ube=Vbb+uL(t)时晶体三极管的跨导。由于本振电压为大信号，工作于非线性状态，f[Vbb+uL(t)]和g均随uL(t)变化呈非线性，则：式中，Ic0、Ic1m、Ic2m、g0、g1、g2分别为ube=Vbb+uL(t)时集电极电流中的直流、基波、二次谐波分量的幅值及跨导的平均分量、基波和二次谐波分量的幅值。2、输入us后产生的混频电流在输入信号us(t)=Usmcosωst作用下，集电极电流为：3、通过带通滤波器取出中频若中频频率取差频ωI=ωL-ωS，则混频后通过带通滤波器输出中频电流为：其振幅为I1m=g1Usm/2。表明中频电流振幅与高频输入信号振幅Usm成正

7、比。若输入信号为调幅波，Usm(1+macosΩt)cosωst，则输出中频电流为：4、混频器的变频跨导gc变频跨导是输出中频电流振幅IIm与输入高频信号振幅Usm之比，即：在数值上变频跨导是时变跨导g(t)的基波分量的一半，可以通过g(t)的基波分量g1来求变频跨导：混频器等效电路三、晶体三极管混频器的等效电路◆由于本振电压为大信号，对于输入信号us为小信号来说可以等效为时变参量的线性电路。◆输入回路调谐于ωs，输出回路调谐于ωI，等效电路各参量可根据定义和混合π等效电路求出。变频电压增益