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时间:2020-10-21
《无线电通信-4.2-变频器的工作原理及各种混频器电路分析ppt课件.pptx》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、在保持相同调制规律的条件下,将输入已调信号的载波频率从fs变换为固定fi的过程称为变频或混频。(以调幅为例)在接收机中,fi称为中频。一般其值为其中fo是本地振荡频率。超外差式接收机1.定义其中,fi大于fs的混频称为上混频,fi小于fs的混频称为下混频。4.5变频器的工作原理举例经过混频器变频后,输出频率为混频的结果:较高的不同的载波频率变为固定的较低的载波频率,而振幅包络形状不变。4.5变频器的工作原理混频器波形描述≈≈≈相对幅度f中频调幅波高频调幅波本振信号频谱搬移频谱描述0f2、为什么要变
2、频或混频?变频的优点:减少设备体积和成本,便于信号的接收和发射;增加信道数,提高信息容量;错开使用频段,避免同频段其他信号干扰。变频的缺点:容易产生镜像干扰、中频干扰等干扰。3、变频器的分类按器件分:晶体管混频器:具有一定的混频增益;二极管混频器:具有动态范围大,噪声小;场效应管混频器:交调、互调干扰少。按结构分:单管混频、平衡式混频、环型混频按中频分:上变频器(和频)、下变频器(差频)从两个输入信号在时域上的处理过程分:叠加型混频器、乘积型混频器4、主要性能指标(4.5.2)或(4.5.3)噪声
3、系数:高频输入端信噪比与中频输出端信噪比的比值。选择性:抑制中频信号以外的干扰的能力。非线性干扰:抑制组合频率干扰、交调、互调干扰等干扰的能力。相互关联,综合考虑,合理选管混频器的种类晶体三极管混频器(§4.6)二极管混频器(§4.7)模拟乘法器混频器(§4.8)第五章非线性电路分析法和混频器图4.6.1晶体管混频器的电路组态1.电路组态4.6晶体管的混频器对振荡电压来说是共射电路,输出阻抗较大(对谐振回路影响小);信号输入电路与振荡电路相互影响较大(直接耦合),可能产生频率牵引现象。混频时所需本
4、地振荡注入功率较小(这主要因为共发电路功率放大性能较高);共发射极、信号从同极输入三极管混频器指本振v0频率随vs频率改变而改变,而非自助振荡。输入信号与本振电压分别从基极输入和发射极注入,产生牵引现象的可能性小;对于本振电压来说是共基电路,其输入阻抗较小,不易过激励,因此振荡波形好,失真小;需要较大的本振注入功率。但这一点不难实现,通常所需功率也只有几十毫瓦,因此这种方式的混频器在实际中应用最多。三极管几种组态的总结高频(尤其是上100MHz)时,应当采用共基极组态的混频器;中高频(几百kHz到
5、几十MHz)时,可以采用共射组态的混频器;携带信息的有用信号vs与本地振荡信号v0尽量从不同极输入;即使从同极输入,应当使二者的耦合度降至最低。§5.6晶体(三极)管混频器2、晶体管混频原理:变跨导分析法晶体管混频器基本电路晶体管转移特性曲线iC=f(VBB+v0)+f’(VBB+v0)vs已知振荡电压v0=V0mcosω0t时变电导(4.6.1a)则混频后输出的中频电流为:其振幅为:(4.6.2)(4.6.3)(4.6.4)(4.6.6)式中:(4.6.5)(4.6.8)了解即可3.实际电路举例
6、:图4.6.5某调幅通信机混频器电路调谐于ωi调谐于ωs图4.6.6自激式变频器电路调谐于ωi调谐于ωs调谐于ω04.混频特点优点:有变频增益缺点:1)动态范围较小2)组合频率干扰严重3)噪声较大4)存在本地辐射4.6晶体管的混频器原因:当输入信号振幅比较大时,三极管混频器转移函数用泰勒级数展开后,必须取很多项,导致混频后输出信号的频率成分太多,干扰严重。4.二极管组成的混频器的特点缺点:变频增益小于1优点:1)组合频率少2)动态范围大3)噪声小4)本振电压无辐射4.7二极管混频器二极管平衡混频器
7、利用对称的电路抵消掉一部分无用频率分量二极管环形混频器(双平衡混频器)是对二极管平衡混频器的改进4.7二极管混频器4.7.1二极管平衡混频器4.7.2二极管环形混频器(双平衡混频器)图4.7.1二极管平衡混频器如果V0m>Vsm,D1和D2工作于开关状态,4.7.1二极管平衡混频器图4.7.1二极管平衡混频器4.7.1二极管平衡混频器4.7.1二极管平衡混频器比晶体(三极)管混频器产生的频率成分少的很多无直流分量图4.7.2二极管环形混频器4.7.2二极管环形混频器双平衡混频器为了进一步抑制非线
8、性产物,采用环形混频器:图4.7.3在本振电压正半周的环形混频器4.7.2二极管环形混频器图4.7.4在本振电压负半周的环形混频器4.7.2二极管环形混频器(4.7.6)(4.7.8)4.7.2二极管环形混频器故有:(4.7.9)展开:(4.7.11)晶体(三极)管混频器:(有源混频器)优点:有变频增益缺点:1、动态范围较小2、组合频率干扰严重3、噪声较大4、存在本地辐射二极管混频器:(无源混频器)优点:1、动态范围较大2、组合频率干扰少3、噪声较小4、不存在本地辐射缺点:无变频增
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