高頻電子線路(第四章 非線性電路分析法和混頻器)

§4.7二極管混頻器有了三極管混頻器為什么還要設(shè)計二極管混頻器？原因：當(dāng)輸入信號振幅比較大時，三極管混頻器轉(zhuǎn)移函數(shù)用泰勒級數(shù)展開后，必須取很多項，導(dǎo)致混頻后輸出信號的頻率成分太多，干擾嚴(yán)重。12電路結(jié)構(gòu)簡單噪聲低動態(tài)范圍大組合頻率分量少如果采用肖特基表面勢壘二極管，工作頻率可高達(dá)微波頻段，因而應(yīng)用廣泛。二極管混頻器的優(yōu)點(diǎn)二極管混頻器的種類二極管平衡混頻器利用對稱的電路抵消掉一部分無用頻率分量二極管環(huán)形混頻器（雙平衡混頻器）是對二極管平衡混頻器的改進(jìn)3§4.7.1二極管平衡混頻器電路原理圖vsvout4二極管平衡混頻器原理分析vsvout設(shè)輸入互感線圈的電壓感應(yīng)系數(shù)為15二極管平衡混頻器原理分析vsi1i26二極管平衡混頻器原理分析7二極管平衡混頻器原理分析vsvouti1i28i二極管平衡混頻器原理分析比三極管混頻器產(chǎn)生的頻率成分要少很多9§4.7.2二極管環(huán)形混頻器原理電路10二極管環(huán)形混頻器原理分析11二極管環(huán)形混頻器原理分析12二極管環(huán)形混頻器原理分析13

目前，許多從短波到微波波段的整體封裝二極管環(huán)形混頻器已作為系列產(chǎn)品，一個用于0.5~500MHz的典型環(huán)形混頻器的外形及電路示于下圖。使用時，8，9端外接信號電壓s，3、4端相連，5、6端相連，然后在3，5端間加本振電壓0，中頻信號由1，2端輸出。此電路除用作混頻器外，還可以用作相位檢波器、調(diào)制器等。14二極管混頻器與三極管混頻器的比較三極管混頻器優(yōu)點(diǎn)：變頻增益大于1

缺點(diǎn)：1、動態(tài)范圍較小

2、組合頻率干擾嚴(yán)重

3、噪聲較大

4、存在本地輻射二極管混頻器優(yōu)點(diǎn)：1、動態(tài)范圍較大

2、組合頻率干擾少

3、噪聲較小

4、不存在本地輻射缺點(diǎn)：變頻增益小于115§4.8差分對模擬乘法器混頻電路模擬乘法器混頻原理只有和頻、差頻分量，“垃圾”分量最少16XYZ電路符號結(jié)合教材P158/P189圖4.8.2/5.8.2理解乘法器原理C2C7C6C7C6至T8至T9C3C4模擬乘法器混頻器的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：頻率分量最“干凈”（無用頻率分量少）缺點(diǎn)：輸入信號只能是mV級23差分對模擬乘法器混頻電路實用電路信號電壓由端子①輸入最大值約15mV本振電壓由端子⑧輸入振幅約100mV相乘后的信號由第⑥端子輸出經(jīng)帶通濾波后，即可獲得中頻信號輸出。2425§4.9混頻器中的干擾干擾產(chǎn)生的原因：干擾的主要種類組合頻率干擾和副波道干擾交叉調(diào)制干擾互相調(diào)制干擾阻塞現(xiàn)象和相互混頻混頻器可產(chǎn)生、前端高放也可產(chǎn)生。了解即可混頻器本身特性產(chǎn)生重點(diǎn)掌握形成干擾的條件滿足一定的頻率其幅值較大

由于混頻器是依靠非線性元件來實現(xiàn)變頻，而通過非線性元件的信號將含有許多頻率成份

,(p,q=0,1,2,3,….)有用信號vs(fs)v0(f0)v中頻(fi)非線性元件中頻濾波器u(

)如果設(shè)輸入信號為

,本振頻率信號為而這

些組合頻率的信號中只要和中頻頻率

相同或接近，

都會和有用信號一起被選出，并送到后級中放，經(jīng)放大后解調(diào)輸出而引起串音，嘯叫和各種干擾，從而影響有用信號的正常工作。

Bfi§4.9.1組合頻率干擾和副波道干擾即當(dāng)時會產(chǎn)生干擾哨叫。情況1.

有用信號和本振產(chǎn)生的組合頻率干擾(干擾哨聲)26例子反面例子正面例子27選擇合適的中頻，使干擾點(diǎn)數(shù)少。情況2、外來干擾信號和本振產(chǎn)生的干擾(1)

組合副波道干擾

如果混頻器之前的輸入回路和高頻放大器的選擇性不夠好，除了要接收的有用信號外，干擾信號也會進(jìn)入混頻器。會產(chǎn)生組合副波道干擾。時，v0(f0)v中頻(fi)噪聲vn(f

n)非線形元件中頻濾波器u(

)Bfi28產(chǎn)生原因：前端電路選擇性不好。(2)

副波道干擾（是組合副波道干擾的特例）

在組合副波道干擾中，某些特定頻率形成的干擾稱為副波道干擾。這種干擾主要有中頻干擾和鏡像干擾。1)中頻干擾當(dāng)干擾信號的頻率等于或接近fi時的干擾。2)鏡像頻率干擾當(dāng)外來干擾信號的頻率fn=fs+2fi時的干擾f

S

f

0

f

nfi此時這種干擾信號頻率

與輸入信號頻率

以本振頻率

為對稱軸形成鏡像對稱的關(guān)系。fi29一階干擾，干擾比較強(qiáng)。§4.9.2交叉調(diào)制干擾產(chǎn)生的原因：由混頻器3次方以上的非線性傳輸特性產(chǎn)生現(xiàn)象：當(dāng)所接收電臺的信號和干擾電臺同時進(jìn)入接收機(jī)輸入端時，如果接收機(jī)調(diào)諧于信號頻率，可以清楚地收到干擾信號電臺的聲音，若接收機(jī)對接收信號頻率失諧，干擾臺的聲音也消失。由于還沒有學(xué)調(diào)制,所以此處暫不細(xì)講30

有用信號和干擾信號一起作用產(chǎn)生的干擾?！?.9.3互相調(diào)制干擾產(chǎn)生的原因：兩個或兩個以上的干擾進(jìn)入到混頻器的輸入端時，由于器件的非線性作用，它們將產(chǎn)生一系列組合頻率分量。如果某些分量的頻率等于或接近于中頻時，就會形成干擾，稱為互調(diào)干擾。現(xiàn)象：接收機(jī)調(diào)諧于信號頻率，可以清楚地收到干擾信號電臺的聲音，若接收機(jī)對接收信號頻率失諧，干擾臺的聲音仍然存在。由于還沒有學(xué)調(diào)制,所以此處暫不細(xì)講31§4.9.4阻塞干擾與相互混頻產(chǎn)生的原因：強(qiáng)干擾信號進(jìn)入混頻器。阻塞干擾：當(dāng)一個強(qiáng)干擾信號進(jìn)入接收機(jī)輸入端后，由于輸入電路抑制不良，會使前端電路內(nèi)放大器或混頻器的晶體管處于嚴(yán)重的非線性區(qū)域，使輸出信噪比大大下降。信號過強(qiáng)時，可能導(dǎo)致晶體管的PN結(jié)被擊穿，正常工作狀態(tài)被破壞，產(chǎn)生完全堵死的阻塞現(xiàn)象。相互混頻：由于本振源內(nèi)存在雜散邊帶功率，強(qiáng)干擾與雜散邊帶噪聲混頻產(chǎn)生的頻率分量落在中頻通帶內(nèi)形成中頻噪聲?，F(xiàn)象：電路癱瘓或存在嚴(yán)重噪聲。32§4.9.5克服干擾的措施(1)提高混頻級前端電路(天線回路和高放)的選擇性。(2)合理地選擇中頻，可減小組合頻率干擾。(3)合理地選擇混頻管的靜態(tài)工作點(diǎn)。33本章的重點(diǎn)非線性電路的特征冪級數(shù)分析法及其產(chǎn)生頻率分量的規(guī)律