高頻電路基礎(chǔ)第6章-混頻器.pptx

第 6 章 混 頻 器,2019/4/14,高頻電路基礎(chǔ),2,頻譜變換,調(diào)制：將消息信號(hào)調(diào)制到載波上 變頻：將已調(diào)信號(hào)改變到另一個(gè)載頻。根據(jù)改變前后的頻率高低，分成上變頻和下變頻,2019/4/14,高頻電路基礎(chǔ),3,變頻的作用,改變載波的頻率（上變頻、下變頻），達(dá)到某個(gè)需要的頻率。 通過(guò)變頻，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)不同頻率的輸入信號(hào)以同一個(gè)頻率進(jìn)行放大，從而滿足對(duì)于增益、帶寬、矩形系數(shù)等一系列指標(biāo) 在改變頻率的過(guò)程中不改變頻譜的形狀頻譜的線性搬移,2019/4/14,高頻電路基礎(chǔ),4,混頻器在高頻電路系統(tǒng)中應(yīng)用的例子,廣播收音機(jī),一種檢測(cè)電路,變頻器,2019/4/14,高頻電路基礎(chǔ),5,混頻原理,利用元件（二極管、三極管、場(chǎng)效應(yīng)管等）的非線性，對(duì)兩個(gè)信號(hào)實(shí)現(xiàn)非線性運(yùn)算 非線性電路具有頻率變換作用，可以實(shí)現(xiàn)混頻 非線性電路的特點(diǎn)：不滿足疊加定理,2019/4/14,高頻電路基礎(chǔ),6,非線性電路的冪級(jí)數(shù)分析方法,非線性電路的分析，一般需要知道非線性元件的特性的數(shù)學(xué)表達(dá)式。由于一般的特性表達(dá)式均可以冪級(jí)數(shù)表示，所以常常采用冪級(jí)數(shù)分析方法。下圖以二極管為例，VB確定工作點(diǎn)的偏置電壓，v1與v2都是輸入信號(hào)，則流過(guò)二極管的電流為,若不考慮負(fù)載壓降，則有,2019/4/14,高頻電路基礎(chǔ),7,若將器件的非線性特性（不局限于e指數(shù)）在工作點(diǎn)附近作冪級(jí)數(shù)展開，則有,可見(jiàn)，在流過(guò)器件的電流中存在兩個(gè)信號(hào)的各自的平方項(xiàng)、立方項(xiàng)等，也存在兩個(gè)信號(hào)的交叉乘積項(xiàng)。 設(shè)法在負(fù)載上提取此項(xiàng)，可以完成信號(hào)的n次方或相乘等非線性運(yùn)算結(jié)果。,2019/4/14,高頻電路基礎(chǔ),8,非線性電路的頻率變換作用 當(dāng)v1和v2都是簡(jiǎn)諧信號(hào)時(shí)，輸出信號(hào)的 (v1v2)n 項(xiàng)為 所以，在 (v1v2)n 項(xiàng)中將出現(xiàn)輸入信號(hào)中所沒(méi)有的頻率成分wn = | pw1qw2 |，其中 p + q = n ，稱為組合頻率輸出信號(hào) 當(dāng)只有一個(gè)輸入信號(hào)時(shí)，(v1v2)n 項(xiàng)退化為vsn，此時(shí)的輸出信號(hào)中含有頻率為wn = nws的成分，即輸入信號(hào)的 n 次倍頻信號(hào),2019/4/14,高頻電路基礎(chǔ),9,例1 雙極型晶體管混頻電路,已知右圖電路中，晶體管的轉(zhuǎn)移特性為ic = Is exp (vBE/VT)，兩個(gè)輸入分別為 輸出回路諧振在wS+wL上，回路諧振阻抗為RL 。 試分析其輸出。,2019/4/14,高頻電路基礎(chǔ),10,假定由偏置電阻確定的偏置電壓為VBB，則將 iC 在工作點(diǎn)附近展開（3次項(xiàng)及以上忽略）后，有,可以看到，其中0次項(xiàng)就是靜態(tài)工作點(diǎn)，1次項(xiàng)就是線性項(xiàng)gmvbe(t)，而2次項(xiàng)（及更高次項(xiàng)）是非線性項(xiàng)。,2019/4/14,高頻電路基礎(chǔ),11,由于vbe(t)=VScoswSt +VLcoswLt，代入iC(t)表達(dá)式，有,2019/4/14,高頻電路基礎(chǔ),12,由于輸出回路諧振在wS+wL上，所以上述表達(dá)式中頻率為wS+wL 的成分可輸出，即,輸出電壓為,可見(jiàn)這是一個(gè)上變頻電路。如果其中vs是輸入信號(hào)，vC是輸出的中頻信號(hào)，則其變頻跨導(dǎo)和變頻電壓增益分別為,2019/4/14,高頻電路基礎(chǔ),13,例2 結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管混頻電路,右圖為場(chǎng)效應(yīng)管混頻的原理電路，兩個(gè)輸入分別為 輸出回路諧振在中頻wL -wS上 。 試分析其輸出。,2019/4/14,高頻電路基礎(chǔ),14,由于 所以,2019/4/14,高頻電路基礎(chǔ),15,上式中只有 vL 和 vS 的交叉乘積項(xiàng)能夠產(chǎn)生中頻成分，展開該項(xiàng)：,顯然，最后一項(xiàng)能產(chǎn)生中頻電流成分：,2019/4/14,高頻電路基礎(chǔ),16,根據(jù)混頻跨導(dǎo)的表達(dá)式可知，混頻跨導(dǎo)正比于VL ，所以增加VL在一定范圍內(nèi)可以使混頻跨導(dǎo)增加。 然而VL又不能過(guò)大。若VL過(guò)大，使得場(chǎng)效應(yīng)管進(jìn)入截止或飽和（結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管則由于pn結(jié)進(jìn)入正向偏置而產(chǎn)生柵流），則此時(shí)的混頻跨導(dǎo)不會(huì)增加，而非線性失真將迅速增加。 通常選擇合適的靜態(tài)工作點(diǎn)和本振幅度，使得場(chǎng)效應(yīng)管的動(dòng)態(tài)工作點(diǎn)正好介于截止與飽和之間，此時(shí)可以得到最大的變頻跨導(dǎo)，但又不會(huì)產(chǎn)生過(guò)大的失真。,所以混頻跨導(dǎo)為,2019/4/14,高頻電路基礎(chǔ),17,當(dāng)靜態(tài)工作點(diǎn)選擇在放大區(qū)，且vL的幅度恰恰使得場(chǎng)效應(yīng)管工作到截止與飽和的邊緣（即VL VGS(off) / 2）時(shí)，混頻器具有最大的混頻跨導(dǎo)。 結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的最大跨導(dǎo)位于VGS = 0處，其值為,將VL VGS(off) / 2 以及 gm0=2IDSS/VGS(off) 代入前面混頻跨導(dǎo)表達(dá)式，得到結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管混頻器的最大混頻跨導(dǎo)為,2019/4/14,高頻電路基礎(chǔ),18,場(chǎng)效應(yīng)管混頻器的特點(diǎn),由于場(chǎng)效應(yīng)管具有平方律電流特性，不會(huì)產(chǎn)生高于二階的諧波，所以它的非線性失真一般比晶體管混頻器小 由于場(chǎng)效應(yīng)管的跨導(dǎo)比較小，所以混頻增益一般小于雙極型晶體管單管混頻器 選擇合適的工作點(diǎn)和本振幅度，可以使得場(chǎng)效應(yīng)管得到最大的變頻跨導(dǎo)，但又不會(huì)產(chǎn)生過(guò)大的失真,減少輸出中無(wú)用分量的方法,混頻器中只有n=2的交叉乘積項(xiàng)中含有的和頻或差頻分量是需要的，其他所有組合頻率分量都是無(wú)用輸出。為了阻止無(wú)用輸出，實(shí)際的混頻器在以下幾方面采取措施： 在輸出端用濾波器取出需要的頻率成分，抑制無(wú)用輸出 在電路結(jié)構(gòu)上采取一定的抵消、補(bǔ)償?shù)仁侄蜗裏o(wú)用輸出 改變非線性器件工作狀態(tài),2019/4/14,高頻電路基礎(chǔ),19,2019/4/14,高頻電路基礎(chǔ),20,非線性電路的線性時(shí)變工作狀態(tài) 兩個(gè)信號(hào)作用在一個(gè)非線性器件上，一個(gè)大信號(hào)，另一個(gè)小信號(hào) 小信號(hào)的幅度相當(dāng)小，在其變化的動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)，近似認(rèn)為非線性器件可以作線性化近似，即認(rèn)為器件對(duì)于小信號(hào)的伏安特性是線性的 大信號(hào)使得器件的實(shí)際工作狀態(tài)是變化的，可以認(rèn)為此大信號(hào)提供器件一個(gè)時(shí)變偏置，在此偏置下，器件對(duì)于小信號(hào)的線性伏安特性的參量（例如跨導(dǎo)）是隨時(shí)間（即隨大信號(hào)）變化的 滿足線性時(shí)變狀態(tài)的電路稱為線性時(shí)變電路,2019/4/14,高頻電路基礎(chǔ),21,線性時(shí)變電路的分析方法,假設(shè)一個(gè)非線性器件的轉(zhuǎn)移特性為io= f(vi)，其輸入端加入三個(gè)電壓：偏置電壓V0、大信號(hào)輸入電壓vLO=VLOcoswLOt 和小信號(hào)輸入電壓vRF=VRFcoswRFt，則vi=V0+vLO+vRF 。 由于vRF是小信號(hào)（線性近似），(V0+vLO)確定vRF的線性系數(shù)，故將 io= f(vi) 在 (V0+vLO) 附近作冪級(jí)數(shù)展開并忽略非線性項(xiàng)，有,其中 是 時(shí)變工作點(diǎn)電流 是 小信號(hào)混頻輸出電流,2019/4/14,高頻電路基礎(chǔ),22,將 vLO=VLOcoswLOt 和vRF=VRFcoswRFt 代入上述輸出電流表達(dá)式,混頻輸出電流可以寫為,這個(gè)電流中一定含有頻率為 nwL 的成分，可以寫為：,其中 稱為時(shí)變跨導(dǎo),2019/4/14,高頻電路基礎(chǔ),23,將時(shí)變跨導(dǎo)展開：,混頻輸出電流可改寫為：,其中：,2019/4/14,高頻電路基礎(chǔ),24,顯然，可能輸出的中頻電流為,混頻器要求輸出中頻頻率為：,所以，混頻跨導(dǎo)為,實(shí)際輸出是這兩部分中的一個(gè),線性時(shí)變電路中混頻跨導(dǎo)等于基頻跨導(dǎo)的一半,2019/4/14,高頻電路基礎(chǔ),25,例,已知右圖電路中，晶體管的轉(zhuǎn)移特性為ic=Isexp(vBE/VT) ，輸出回路諧振在(w1-w2)上，諧振阻抗為RL 。 若vs(t)=V1mcosw1t +V2mcosw2t，且w1w2，V1mVT，V2mVT，滿足線性時(shí)變條件。試求電路輸出電壓的表達(dá)式。,2019/4/14,高頻電路基礎(chǔ),26,解： vs(t)=V1mcosw1t +V2mcosw2t，且w1w2，V1mVT，V2mVT，由于滿足線性時(shí)變條件，時(shí)變偏置為,時(shí)變跨導(dǎo)為,其中,2019/4/14,高頻電路基礎(chǔ),27,輸出回路諧振在 ，輸出中頻電流為,混頻跨導(dǎo)為,輸出中頻電壓為,2019/4/14,高頻電路基礎(chǔ),28,線性時(shí)變電路的特點(diǎn) 線性時(shí)變電路和前面所說(shuō)的非線性變換不同，由于對(duì)于小信號(hào)輸入，器件參量近似線性，所以若同時(shí)有多個(gè)小信號(hào)（和一個(gè)大信號(hào)）輸入，這多個(gè)小信號(hào)之間滿足疊加原理。 線性時(shí)變電路所產(chǎn)生的組合頻率分量有 比前面所說(shuō)的非線性變換少了以下諸項(xiàng)：,2019/4/14,高頻電路基礎(chǔ),29,線性時(shí)變電路的特例開關(guān)函數(shù)電路,2019/4/14,高頻電路基礎(chǔ),30,一、A20,令,則,2019/4/14,高頻電路基礎(chǔ),31,2019/4/14,高頻電路基礎(chǔ),32,二、A2A1,令,則,2019/4/14,高頻電路基礎(chǔ),33,2019/4/14,高頻電路基礎(chǔ),34,開關(guān)函數(shù)電路的特點(diǎn) 輸入信號(hào)中的大、小信號(hào)區(qū)別顯著：大信號(hào)能夠驅(qū)動(dòng)非線性器件進(jìn)入開關(guān)狀態(tài)，小信號(hào)小到可忽略器件的非線性 輸出信號(hào)的頻率成分中包含乘積項(xiàng)特征 輸出信號(hào)中包含有： 基頻 wL , wi ； 2階組合頻率 2wL , wLwi ； 4階組合頻率 4wL , 3wLwi ；等等。 輸出信號(hào)中沒(méi)有難以濾除的三階(wL 2wi)成分,2019/4/14,高頻電路基礎(chǔ),35,開關(guān)函數(shù)電路的例子： 集成電路,AD630,2019/4/14,高頻電路基礎(chǔ),36,AD630作為混頻器的接法,2019/4/14,高頻電路基礎(chǔ),37,當(dāng) 時(shí)，,2019/4/14,高頻電路基礎(chǔ),38,各點(diǎn)波形,2019/4/14,高頻電路基礎(chǔ),39,混頻器電路,從工作原理上區(qū)分，可以將混頻電路分為兩種 乘積型混頻器 疊加型混頻器,2019/4/14,高頻電路基礎(chǔ),40,從非線性元件上區(qū)分，可以將混頻電路分為兩種 有源混頻器 以晶體管或場(chǎng)效應(yīng)管作為混頻器件 混頻增益大于零（dB） 工作頻率中到高 無(wú)源混頻器 以二極管作為混頻器件 混頻增益小于零（dB） 工作頻率高，動(dòng)態(tài)范圍大，線性好,混頻增益 電壓增益 ，VI 、VS分別為中頻電壓與輸入電壓 功率增益 ，PI 、PS分別為中頻功率與輸入功率 噪聲系數(shù) 隔離度 混頻器是一個(gè)三端口器件，要求三個(gè)口之間的信號(hào)互相隔離，隔離不好會(huì)引起串?dāng)_,2019/4/14,高頻電路基礎(chǔ),41,混頻器的性能指標(biāo),2019/4/14,高頻電路基礎(chǔ),42,線性動(dòng)態(tài)范圍 能夠保持輸出中頻信號(hào)與輸入信號(hào)成正比的輸入信號(hào)范圍，通常用變頻壓縮、三階互調(diào)截點(diǎn)等參數(shù)表征 非線性失真 混頻本質(zhì)上是依靠器件的非線性完成的。在混頻過(guò)程中由于非線性造成的干擾是混頻器非線性失真的主要來(lái)源，主要有：干擾哨聲、交調(diào)失真、互調(diào)失真、倒易混頻等 本振穩(wěn)定度 對(duì)于變頻器來(lái)說(shuō)，振蕩器和混頻器在一個(gè)器件中實(shí)現(xiàn)，要求本地振蕩器具有一定的穩(wěn)定度,單管混頻器,只用一個(gè)非線性元件構(gòu)成混頻器 用混頻二極管構(gòu)成的混頻器中，為了獲得必要的隔離度，信號(hào)電壓與本振電壓通過(guò)單向耦合器疊加到二極管上，流過(guò)二極管的電流中將產(chǎn)生各種組合頻率成分。其優(yōu)點(diǎn)是工作頻率可以比較高，噪聲較小，缺點(diǎn)是混頻增益小于1 用雙極型晶體管或場(chǎng)效應(yīng)晶體管構(gòu)成的單管混頻器中，信號(hào)電壓與本振電壓疊加在晶體管的基極-發(fā)射極（或柵極-源極）之間，可以在同一個(gè)電極注入，也可以在兩個(gè)電極分別注入。在同一電極注入時(shí)要充分考慮兩個(gè)信號(hào)的隔離，通常要在各自的信號(hào)通道中插入相應(yīng)的濾波器，由兩個(gè)電極注入時(shí)可以利用晶體管的隔離作用，所以隔離度要高于同一電極注入方式的電路,2019/4/14,高頻電路基礎(chǔ),43,2019/4/14,高頻電路基礎(chǔ),44,實(shí)際的晶體管單管混頻電路,晶體管收音機(jī)的典型變頻電路,射頻輸入回路,本機(jī)振蕩回路,中頻輸出回路,2019/4/14,高頻電路基礎(chǔ),45,實(shí)際的晶體管混頻電路中混頻跨導(dǎo)的估計(jì),在最好的情況下（假設(shè)在本振輸入電壓范圍內(nèi)近似線性）,2019/4/14,高頻電路基礎(chǔ),46,平衡混頻器,將輸入信號(hào)通過(guò)兩個(gè)通道與另一個(gè)輸入信號(hào)進(jìn)行混頻，然后將結(jié)果疊加 兩個(gè)通道的相位不同 可以抵消（平衡）某些組合頻率分量 分為單平衡混頻器和雙平衡混頻器兩類，每一類又有許多改進(jìn)的電路，所以平衡混頻器的電路形式較多 最為常用的混頻器,2019/4/14,高頻電路基礎(chǔ),47,二極管雙平衡混頻器,傳輸線變壓器,n1=n2=n3,傳輸線變壓器,n4=n5=n6,混頻二極管橋,2019/4/14,高頻電路基礎(chǔ),48,無(wú)論vLO 0還是vLO 0，均有兩個(gè)二極管導(dǎo)通，另兩個(gè)二極管截止。當(dāng)vLO很大時(shí)，二極管工作在開關(guān)狀態(tài),實(shí)際工作在線性時(shí)變狀態(tài)，不完全是開關(guān)模式，此時(shí)各階輸出的系數(shù)由gn代替， gn由vLO確定 輸出組合頻率僅為 本振頻率的高次諧波nwLO被消除，射頻基頻wRF也被消除,2019/4/14,高頻電路基礎(chǔ),49,二極管雙平衡混頻器的特點(diǎn)： 沒(méi)有變頻增益（變頻增益為負(fù)值） 動(dòng)態(tài)范圍大 線性好 使用頻率高且頻帶寬 噪聲系數(shù)小 端口隔離度較好,2019/4/14,高頻電路基礎(chǔ),50,用微帶線定向耦合器的二極管平衡混頻器,兩個(gè)輸入端口的輸入功率都被平分到兩個(gè)輸出端口 端口1的信號(hào)到達(dá)端口2時(shí)落后90 、到達(dá)端口3時(shí)落后180 端口4的信號(hào)到達(dá)端口3時(shí)落后90 、到達(dá)端口2時(shí)落后180 端口1和端口4之間相互隔離、端口2和端口3之間相互隔離,2019/4/14,高頻電路基礎(chǔ),51,當(dāng)本振幅度大而射頻幅度很小時(shí)，形成線性時(shí)變工作狀態(tài),2019/4/14,高頻電路基礎(chǔ),52,差分放大器的跨導(dǎo)傳輸特性,晶體管平衡混頻器,2019/4/14,高頻電路基礎(chǔ),53,2019/4/14,高頻電路基礎(chǔ),54,晶體管平衡混頻器 （Gilbert乘法器）,2019/4/14,高頻電路基礎(chǔ),55,Gilbert乘法器的輸出是兩個(gè)輸入的雙曲正切的乘積 當(dāng)兩個(gè)輸入均很?。╲VT）時(shí)，由于x1時(shí)thxx，它們滿足乘法運(yùn)算，這就是稱為乘法器的原因 一般混頻器工作在線性時(shí)變狀態(tài)，設(shè)vL為大信號(hào)：,傅立葉展開,2019/4/14,高頻電路基礎(chǔ),56,Gn是各階組合頻率分量的電壓增益,2019/4/14,高頻電路基礎(chǔ),57,平衡調(diào)制解調(diào)器(MC1496),結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 在下面的差分對(duì)中加入發(fā)射極負(fù)反饋電阻 RE RE 遠(yuǎn)大于晶體管的發(fā)射極電阻 re，構(gòu)成深度負(fù)反饋,2019/4/14,高頻電路基礎(chǔ),58,RE較大,2019/4/14,高頻電路基礎(chǔ),59,MC1496的典型應(yīng)用電路,2019/4/14,高頻電路基礎(chǔ),60,雙平衡模擬乘法器,2019/4/14,高頻電路基礎(chǔ),61,結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 在Gilbert乘法器中，下面的差分對(duì)加入深度負(fù)反饋，上面的差分對(duì)由直接輸入改為通過(guò)另一個(gè)電路輸入 增加的電路由帶深度負(fù)反饋的差分放大器以及反雙曲正切函數(shù)電路構(gòu)成,2019/4/14,高頻電路基礎(chǔ),62,v1與v2均可為大信號(hào),2019/4/14,高頻電路基礎(chǔ),63,四象限乘法器 MC1495,2019/4/14,高頻電路基礎(chǔ),64,混頻電路中的失真與干擾,進(jìn)入混頻電路的信號(hào)有4種： 接收信號(hào)vS ，本振信號(hào)vL ，干擾信號(hào)vd ，噪聲信號(hào)vn 設(shè)輸入為其中兩個(gè)信號(hào) 混頻器的非線性特性為 若只計(jì)及非線性特性的三次項(xiàng)（通常高于三次的成分幅度迅速減小，不予考慮） ，則輸出組合頻率 | mf1 nf2 | 成分中，包含這兩個(gè)信號(hào)的各自的基頻分量、二階組合頻率分量和三階組合頻率分量。,2019/4/14,高頻電路基礎(chǔ),65,二階組合頻率成分，由二次項(xiàng)產(chǎn)生,三階組合頻率成分，由三次項(xiàng)產(chǎn)生,基頻成分，由一次項(xiàng)和三次項(xiàng)形成,2019/4/14,高頻電路基礎(chǔ),66,在混頻器輸出的組合頻率中，只有接收信號(hào)與本振信號(hào)產(chǎn)生的中頻信號(hào)是有用信號(hào)。而形成干擾的情況有以下兩種： 組合頻率落在中頻信號(hào)頻帶范圍之內(nèi)，直接進(jìn)入后級(jí) 輸入信號(hào)的組合頻率和本振信號(hào)混頻后產(chǎn)生的信號(hào)落在中頻信號(hào)頻帶范圍之內(nèi)，進(jìn)入后級(jí) 能夠產(chǎn)生干擾的輸入信號(hào)組合方式主要有： 本振和干擾信號(hào)（副波道干擾和干擾哨聲） 接收信號(hào)和干擾信號(hào)、以及本振（交調(diào)和堵塞） 兩個(gè)干擾信號(hào)、以及本振（互調(diào)） 本振噪聲和干擾信號(hào)（倒易混頻）,2019/4/14,高頻電路基礎(chǔ),67,鏡像頻率干擾,干擾信號(hào)與本振相互作用，二階干擾產(chǎn)物的頻率為|fL fd | 例：fI=465kHz，fL=4000kHz，正常接收的信號(hào)頻率為 fS = fL fI = 4000 465kHz = 3535kHz，即 fL fS = fI 若干擾頻率恰巧為 fd fL = fI，即 fd = fL + fI = 4000 + 465kHz = 4465kHz，則差頻后的組合 頻率等于中頻，成為干擾。稱為鏡像頻率干擾。,fS,fL,fd,fI,fI,2019/4/14,高頻電路基礎(chǔ),68,組合副波道干擾,干擾信號(hào)與本振相互作用，三階干擾產(chǎn)物的頻率為 |2fd fL|或|2fL fd|，若此產(chǎn)物頻率等于中頻，則產(chǎn)生干擾。 例： fI =465kHz，fL =4465kHz，fS =4000kHz，fL fS = fI 由于本振頻率高于中頻（下變頻），不可能出現(xiàn) 2fd + fL 或 2fL + fd 的干擾信號(hào)。 可能的干擾頻率有： 2fd fL = fI fd = 0.5 ( fL + fI ) =2465kHz fL 2 fd = fI fd = 0.5 ( fL fI ) =2000kHz 2fL fd = fI fd = 2fL fI =8465kHz fd 2fL = fI fd = 2fL + fI =9395kHz,2019/4/14,高頻電路基礎(chǔ),69,副波道干擾的消除,這種干擾的產(chǎn)生原因是由于干擾信號(hào)與本振同時(shí)作用 由于本振與信號(hào)之間的關(guān)系就是相乘關(guān)系，所以不可能企圖通過(guò)改善混頻級(jí)特性來(lái)改善 改善的途徑： 增加調(diào)諧高放級(jí)直接提高前級(jí)的選擇性，不讓干擾信號(hào)進(jìn)入混頻級(jí),2019/4/14,高頻電路基礎(chǔ),70,干擾哨聲,混頻器在正常接收某個(gè)信號(hào)的同時(shí)，除了產(chǎn)生正常的中頻信號(hào) |fLfS |外，由于輸入信號(hào)和本振信號(hào)的高次諧波，使得混頻器產(chǎn)生另外的近似中頻|mfLnfS |=fIF ，其中F是一個(gè)人耳可聞的頻率。 結(jié)果，這個(gè)頻率與正常的中頻輸出均可以通過(guò)中頻放大電路，由于后續(xù)的檢波電路的非線性，使得輸出電壓產(chǎn)生差拍，人耳即可聽到頻率為F的哨聲。 另外，若在接收正常信號(hào)的同時(shí)，又有一個(gè)干擾信號(hào)能夠產(chǎn)生近似中頻|mfLnfd |=fIF ，也會(huì)產(chǎn)生干擾哨聲。,2019/4/14,高頻電路基礎(chǔ),71,例 正常信號(hào) fS = 930kHz，當(dāng)本振頻率為 fL = 1394.5kHz 時(shí)，正常的混頻輸出為 fLfS = 1394.5930 = 464.5kHz 由于此輸出頻率十分接近中頻 fI = 465kHz，所以能夠通過(guò)中頻放大。 但是若混頻器的非線性失真過(guò)大，則高階產(chǎn)物有 2fSfL = 29301394.5 = 465.5kHz 此頻率也十分接近中頻 ，所以也能夠通過(guò)中頻放大，結(jié)果兩個(gè)頻率在檢波器（二極管）上產(chǎn)生混頻，最后輸出它們的差頻 1kHz 信號(hào)，形成干擾哨聲。,2019/4/14,高頻電路基礎(chǔ),72,交叉調(diào)制（交調(diào)）,接收信號(hào) vs 和干擾信號(hào) vd 在混頻器中相乘，產(chǎn)生多種三階組合信號(hào)。 第一類、其中僅包含wS的成分：,上述畫紅線部分的幅度受到干擾信號(hào)的調(diào)制，但是其頻率就是接收信號(hào)的頻率，所以再與本振混頻后一定形成中頻，成為干擾信號(hào)。,特點(diǎn)：只要干擾信號(hào)有足夠的幅度，任何干擾頻率都可能形成干擾。,2019/4/14,高頻電路基礎(chǔ),73,第二類、其中包含 wS 和 wd 的三階乘積項(xiàng)成分,若 fd 滿足一定條件，該三階信號(hào)與本振信號(hào)混頻后，頻率為,顯然它們可以通過(guò)中頻放大。由于其中都含有干擾信號(hào)的幅度成分，所以都能夠成為干擾。,交調(diào)干擾的特點(diǎn)：由于引起干擾的組合頻率是干擾信號(hào)與接收信號(hào)的非線性產(chǎn)物，所以兩者同時(shí)出現(xiàn)。接收信號(hào)一旦消失，干擾信號(hào)亦同時(shí)消失。,2019/4/14,高頻電路基礎(chǔ),74,例：接收信號(hào) fS 4.000MHz，本振信號(hào) fL 4.465MHz 中頻信號(hào) fI 0.465MHz，干擾信號(hào) fd 3.070MHz,4MHz,3.07MHz,4.465MHz,fI,2fI,fd,fS,fL,4.930MHz,fI,2fS fd,顯然此信號(hào)可以通過(guò)中頻放大，并且其中含有干擾信號(hào)的幅度成分。,2019/4/14,高頻電路基礎(chǔ),75,交調(diào)的一種特別情況是：干擾信號(hào)是一個(gè)幅度極大的信號(hào)。此時(shí)，輸出電流中的接收信號(hào)基頻分量為,所以混頻器件的平均跨導(dǎo)為,通常，器件特性 a3 0。當(dāng)干擾信號(hào)幅度 Vd 很大的時(shí)候，器件的平均跨導(dǎo)極度減小，導(dǎo)致正常信號(hào)無(wú)法接收，這種情況稱為堵塞。在接收機(jī)附近存在強(qiáng)發(fā)射源的時(shí)候就會(huì)出現(xiàn)這種現(xiàn)象。,堵塞,2019/4/14,高頻電路基礎(chǔ),76,互相調(diào)制（互調(diào)）,在混頻器內(nèi)，同時(shí)輸入的兩個(gè)干擾信號(hào) vd1 和 vd2 產(chǎn)生各種組合干擾信號(hào)頻率 (mfd1nfd2) ，主要的是三階干擾頻率 (2fd1fd2 )和 (2fd2fd1 )。若其中某頻率滿足 則它與本振混頻后產(chǎn)生的信號(hào)能夠通過(guò)中頻放大，形成干擾。 與交調(diào)的主要區(qū)別是：互調(diào)是兩個(gè)干擾信號(hào)相互作用后形成的干擾，與接收信號(hào)無(wú)關(guān)。,2019/4/14,高頻電路基礎(chǔ),77,例：接收信號(hào) fS 2.2MHz 干擾信號(hào)分別為 fd12MHz 和 fd21.8MHz 三階干擾頻率有 2fd1fd2 2.2MHz 和 2fd2fd1 1.6MHz 由于其中2.2MHz的干擾信號(hào)頻率與接收信號(hào)相同，所以它與本振混頻后產(chǎn)生的頻率一定等于中頻，就此產(chǎn)生干擾。而且由于這個(gè)干擾與接收信號(hào)無(wú)關(guān)，所以即使接收信號(hào)消失，干擾依然存在。,1.6MHz,2MHz,1.8MHz,2.2MHz,2019/4/14,高頻電路基礎(chǔ),78,交調(diào)、互調(diào)的改善,由于交調(diào)、堵塞、互調(diào)等都是由于干擾信號(hào)在混頻級(jí)非線性作用下的產(chǎn)物，所以改善的途徑有兩個(gè)： 不讓干擾信號(hào)進(jìn)入，方法就是增加調(diào)諧高放 減少混頻級(jí)中的高階產(chǎn)物，包括采用具有二次特性的場(chǎng)效應(yīng)管混頻電路、采用平衡跨導(dǎo)混頻電路、二極管雙平衡混頻電路等,二階截點(diǎn)與三階截點(diǎn),由于交調(diào)、堵塞、互調(diào)等干擾程度都與器件特性的高階系數(shù)有關(guān)，所以衡量一個(gè)混頻器的優(yōu)劣時(shí)，很重要的指標(biāo)就是高階截點(diǎn)。 主要的高階截點(diǎn)是二階截點(diǎn)和三階截點(diǎn)，它們的定義分別是二階組合頻率輸出功率等于基頻輸出功率的點(diǎn)、三階組合頻率輸出功率等于基頻輸出功率的點(diǎn)。 類似的定義也常常在小信號(hào)放大器中用來(lái)衡量放大器的性能優(yōu)劣。,2019/4/14,高頻電路基礎(chǔ),79,2019/4/14,高頻電路基礎(chǔ),80,例 某混頻器的混頻功率增益為15dB，輸出三階截點(diǎn)OIP325dBm，問(wèn)輸入功率為20dBm的兩個(gè)干