混频器原理及电路ppt课件.ppt

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1、5.5 混频器原理及电路,一 混频概述,二 混频电路,三 混频器的干扰,返回,5.5.1 混频器原理,1. 混频器的变频作用,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:,两个输入信号与输出信号之间的关系:,的包络形状相同,频谱结构相同,只是填充频谱不同,即,其中心频率:,其中,5.5 混频器原理及电路,返回,休息1,休息2,uc (fc),uL (fL),uI (fI),有两个输入信号:,高频调制波,混频器是频谱的线性搬移电路,完成频谱线性搬移功能的关键是获得两个输入信号的乘积项,具有这个乘积项,就可以实现所需的频谱线性搬移功能。,混频器的一般结构框

2、图,设输入已调波信号:,那么两信号的乘积项为:,2. 混频器的基本工作原理:,本振信号:,则经带通滤波器的输出为:,仿真,uI,返回,uc,uL,休息1,休息2,(1) 调幅(DSB为例),(2)检波,(3)混频,3. 振幅调制、检波与混频器的相互关系,返回,仿真2,仿真1,仿真3,休息1,休息2,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 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:,5.5.2 混频器主要性能指标,(3) 失真与干扰,变频器的失真主要有 :,频率失真,非线性失真,高质量通信设备中以及工作频率较高

3、时,常使用,优点:噪声低,电路简单,组合分量少。,例1.二极管平衡混频器,设输入信号,本振信号 :,若,则输出电压 :,5.5.3 实用混频电路,如果输出中频滤波器的中心频率为:,而环形混频器的输出是平衡混频器输出的2倍。且减少了输出信号频谱中组合频率分量,即减少了混频器所特有的组合频率干扰。,仿真,休息 1,休息 2,1. 二极管混频器,利用第4章所述的时变跨导电路,可构成晶体管混频器。,由于时变偏置电压,2. 晶体三极管混频器,利用付里叶级数可将展开成 :,其中变频跨导:,变频(混频)增益Au为 :,中频输出电压uI为 :,双极型晶体三极管混频器基本电路的交流通道 :,共射极混频电路 :本

4、振信号由基极串联方式注入 本振信号由射极注入,共基极混频电路:,FET混频器的转移特性是平方律,输出电流中的组合频率分量比BJT混频器少得多,故其互调失真低。FET混频器容许的输入信号动态范围也较大。因此,尽管FET混频器的变频增益比BJT混频器低,却在短波、超短波接收机中获得了广泛应用。,设输入已调制信号:uc= Uc(t)cosct,3 FET混频电路,uI,右图为FET混频器原理电路,其中,Uc(t)= Ucm(1+macost),本振电压uL=ULcos Lt,LC回路调谐在中频I= L-c或I= c-L,通频带B=2,回路的谐振阻抗为RL 。,栅源间的电压uGS为:,uGS=UGSQ

5、+uc-uL= UGSQ+Uc(t)cos ct -ULcos Lt,转移特性为平方律关系,即 :,式中,UGS(off)为FET管的夹断电压,IDSS为漏极饱和电流 。,恒流区内的漏极电流为:,uc,uL,uGS,式中,k1、k2、k3、k4为常数。可见,iD(t)中含有差频(c-L)电流分量,其幅值正比于Uc(t)为:,通过漏极LC负载回路选频后,输出的中频电压为:,BG314构成的混频电路 ,如果本振电压uL、高频信号电压uc分别从4、9脚输入,BG314的输出端2、14脚间接LC谐振回路。,设输入已调高频信号:,4. 模拟乘法器混频电路,仿真,休息 1,休息 2,uL,uc,uI,uc

6、= Uc(t)cos ct,本振电压:uL=ULcos Lt,LC回路的谐振频率I= L-c,其带宽B2,回路谐振阻抗为RP,,变压比为n=N2N1,输出中频信号电压uI为:,混频增益Au为 :,uc(f c),uL(f L),uI(f I),un(f n),uo( ),三 混频器的干扰,一般混频器存在下列干扰:,1.信号与本振信号的自身组合干扰(干扰哨声),所以有,显然当变频比一定时,并能找到对应的整数p, q时,就会形成自身组合干扰。,注意点:,(1)自身组合干扰与外来干扰无关,不能靠提高前级电路的选择性来抑制。,(2)减少这种干扰的方法:,其中 p, q=0,1,2,3. 。如果选频器所

7、选择的正常中频信号为:,2.外干扰信号与本振的组合频率干扰(副波道干扰),则可能形成的副波道干扰为:,可见,凡是能满足上式的串台信号都可能形成干扰,在这类干扰中主要有:中频干扰,镜频干扰,及其它副波道干扰。,(1)中频干扰,当 p=0 , q=1时,,即表明当一种接近中频的干扰信号一旦进入混频器,可以直接通过混频器进入中放电路,并被放大、解调后在输出端形成干扰,抑制中频干扰的方法:,当 p=1 , q=1时,则有:,(2)镜像频率干扰,f c f n1 f L f n2,(3)组合频率干扰,的情况,则有:,继续,交叉调制干扰的形成与本振无关。它是有用信号与干扰信号一起作用于混频器时,由混频器的

8、非线性作用,将干扰的调制信号调制到了中频载波上,即将干扰的调制信号转移到有用信号的载波上而形成的一种干扰。,例:由非线性元件:,而,3.交叉调制干扰(交调干扰),将信号代入此项,并经中频滤波后可得:,交调干扰的特点:,(3)混频器中,除了非线性特性的4次方项以外,更高的偶次方项也可以产生交调干扰,但一般由于幅值较小,可以不考虑。,抑制交调干扰的措施:,提高前级电路的选择性,选择合适的器件,合适的工作点,使不需要的非线性项(4次方项)尽可能小,以减少组合分量。,互调干扰是指两个或多个干扰信号同时作用于混频器的输入端,由混频器的非线性作用,两个干扰信号之间产生混频,当混频后,产生的信号接近于有用信号的频率 时,将与有用信号一起进入后级电路输出而产生干扰。,4.互调干扰,互调干扰的特点:设混频器输入的两个干扰为:,而本振信号,则三个信号同时作用于非线元件上,则混频输出的电流为:,即:,其中有:,其组合频率为:,继续,返回,可见,两个干扰频率都小于(或大于)工作信号频率,且三者等距时,就可形成互调干扰。,(3)互调干扰的大小主要决定于:,减少互调干扰的方法 :,提高前级电路的选择性,选择合适的电路和工作状态,

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