高频电子线路第二版第8章变频电路ppt课件.ppt

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1、第8章　变频电路教学基本要求1.掌握变频电路的功能及组成。2.掌握典型混频电路的电路组成、工作原理和性能特点。3.了解变频干扰的来源和抑制方法。本章教学内容8.1概述8.2晶体管混频器8.3场效应管混频器8.4二极管混频电路8.5模拟乘法器混频器8.6混频器的干扰与失真8.7集成接收机电路8.1概　　述8.1.1变频电路的功能1.变频电路的功能是将已调波的载波频率变换成固定的中频载波频率，而保持其调制规律不变。2.变频电路是线性频谱搬移电路，调幅波、调频波或调相波通过变频电路后仍然是调幅波、调频波或调相波。3.功能的时域和频域表示法(1)时域表示法(2)频

2、域表示法变频器有上变频和下变频之分。当输出信号载波频率为ωI=ωL+ωs时，称其为上变频,对应的中频称为高中频。当输出信号载波频率为ωI=ωL-ωs或ωI=ωs-ωL时，称其为下变频,对应的中频称为低中频。8.1.2变频器的组成、分类与用途1.变频器的组成变频器由输入回路、非线性器件、带通滤波器和本机振荡器组成。图8.1.2变频器的组成通常将输入回路、非线性器件(晶体三极管、二极管、场效应管、差分对管和模拟乘法器等)与带通滤波器三部分称为混频器。变频器可认为是混频器和本机振荡器两部分组成。2.分类二极管混频器混频器按使用三极管混频器非线性器件分场效应管混频

3、器集成模拟乘法器混频器3.用途在超外差式接收机中，将高频载频信号变成固定中频载频信号，然后通过中频放大器进行放大，使整个接收机灵敏度和选择性大大提高。在频率合成器中常用变频器完成频率加减运算，从而得到各种不同的频率，这些频率的稳定度可以与主振器的高稳定度相同。应用与展望高性能通信接收机中应用最广泛的是二极管环形混频器和双差分对集成模拟乘法器混频器。目前由于集成技术提高，双差分对模拟乘法器的性能不断改进与提高，在几百兆赫的工作频段内，二极管环形混频器已逐渐被双差分对集成模拟乘法器混频器取代，特別是在单片集成接收机中已广泛应用这种混频器。而在微波频段仍广泛使用

4、二极管环形混频器。三极管或场效应管混频器由于电路简单、造价低，在普通接收机中也有较多使用。8.1.3变频器的主要技术指标1.变频增益(1)变频电压增益中频输出电压振幅UIm与高频输入信号电压振幅Usm之比,即(2)变频功率增益输出中频信号功率PI与高频输入信号功率PS之比,即一般要求变频增益大些，这样有利于提高接收机的灵敏度。2.选择性变频器的输出电流中包含很多频率分量，但其中只有中频分量是有用的,要求输出端的带通滤波器有较好的选择性。通常用矩形系数来衡量选择性的质量。3.噪声系数变频器在接收机的最前端，其噪声决定接收机的噪声系数。为了提高接收机的灵敏度，

5、必须降低变频器噪声，即变频器噪声系数应尽可能小。4.失真和干扰变频器有频率失真和非线性失真，还会产生各种非线性干扰。对变频器不仅要求频率特性好，而且还要求非线性器件尽可能少产生一些不需要的频率分量，以减小造成干扰的可能。8.2晶体三极管混频器8.2.1晶体三极管混频器工作原理1.电路概述为了减小非线性器件产生的不需要分量，选用本振电压振幅ULm＞＞Usm,也就是本振电压为大信号,输入信号电压为小信号。问题：一个大信号uL和一个小信号us同时作用于非线性器件时,应该怎样分析?在发射结作用有三个电压本振电压为大信号调谐于中频频率在一个大信号uL和一个小信号us

6、同时作用于非线性器件时，晶体管可近似看成小信号的工作点随大信号变化而变化的时变参数的线性元件，如图8.2.2所示。在偏压VBB和本振电压uL的共同作用下，它的工作点在B点、A点和C点之间变化，工作点隨本振电压的变化是非线性的。因为us是小信号,在每一个工作点,对us而言，晶体管可以被近似看成工作于线性状态。但是不同的工作点其线性参数是不一样的。晶体管的线性参量是随时间变化称为时变参量。2.晶体三极管混频器的时变参量方法分析晶体管的正向传输特性为因为uCE对ic的影响远小于uBE对ic的影响,忽略uCE对ic的影响将函数ic=f(uBE)在时变偏压VBB+u

7、L(t)上对us(t)展成泰勒级数，则对于小信号的us,可忽略第三项及以后的各项，可取式中，为uBE=VBB+uL(t)时的集电极电流；为uBE=VBB+uL(t)时晶体三极管的跨导。在本振电压uL(t)=ULmcosωLt为大信号的条件下，可得式中，IC0、Ic1m、Ic2m、g0、g1、g2分别为只加本振电压时，集电极电流中的直流、基波和二次谐波分量的幅值以及跨导的平均分量、基波和二次谐波分量的幅值。将输入信号电压us(t)=Usmcosωst代入上式，可得若中频频率取差频，则混频后通过带通滤器输出的中频电流为其振幅为上式表明，输出的中频电流振幅IIm

8、与输入高频信号电压的振幅Usm成正比。同理,当输入高频调幅信号时，