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

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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