通信電子電路第7章

第七章混頻第一節(jié)概述第二節(jié)晶體管混頻器第三節(jié)場效應(yīng)管混頻器第四節(jié)混頻器的干擾〔一〕混頻——將一個已調(diào)高頻信號變成較低頻率的同類已調(diào)信號〔稱中頻信號〕。

應(yīng)該指出：混頻后，調(diào)制類型〔AM、FM〕、調(diào)制參數(shù)〔m、Ω、ΔΩ〕、頻譜構(gòu)造均不變，只改動載頻〔不含信息〕。所以混頻過程本質(zhì)是頻譜搬家過程。如第一節(jié)概述AM：混頻后FM：混頻后其中，〔二〕、混頻的作用:1、將輸入fs可變的多路高頻AM波變?yōu)橐还潭ㄖ蓄l的AM波，便于后級放大處置如:fs=639kHz~1605kHzfI=465kHz

2、只需一個雙連電容調(diào)整頻率〔本振、接納頻率同調(diào)〕而無需多級統(tǒng)調(diào)。3、可較好地處理Av高、B適宜、K0.1↓的矛盾。因用一個固定中頻，所以靈敏度高4、中頻信號頻率fI、本振信號頻率f0、外接目的信號頻率fs各不一樣，不易自激，放大器任務(wù)穩(wěn)定。第一節(jié)概述三、變頻器的組成和原理:1、變頻器的組成〔三部分〕如圖第一節(jié)概述變頻器非線性器件濾波器本振多fUofo混頻器fI=f0-fs例：中波段收音機fs=535kHz~1605kHz，接納機中頻fI=465kHz那么本振頻率f0=535+465~1605+465=1000kHz~2070kHz本振的頻率覆蓋系數(shù)：K=2070/1000=2.07fs2、分類:1、晶體三極管混頻器 它有一定混頻增益2、場效應(yīng)管混頻器 高頻互調(diào)干擾小3、平衡混頻器 動態(tài)范圍大，組合f干擾少環(huán)形混頻器動態(tài)范圍大，組合f干擾少4、集成混頻器 組合f干擾少，有一定混頻增益

據(jù)所用非線性器件分為：第一節(jié)概述四、混頻器質(zhì)量目的:1、混頻增益Auc:定義：Auc=輸出中頻電壓振幅/輸入高頻電壓振幅=Ui/Us它大，有利于提高靈敏度，但Auc↑非線性干擾↑。

2、選擇性希望k0.1→13、非線性干擾混頻的同時,還會在中頻附近產(chǎn)生許多非線性干擾.如組合f干擾、交調(diào)干擾……要求混頻器件最好任務(wù)在曲線的平方項區(qū)域，以抑制各種干擾。4、混頻噪聲混頻器處于接納機前端，它的噪聲大小會影響整機的噪聲目的。第一節(jié)概述uIuSuoL1L2C1C2ISEbEc第二節(jié)晶體管混頻器一、任務(wù)原理:設(shè)電路如圖：∵uo是o的周期函數(shù),所以Ic(t)和gm(t)也是o的周期函數(shù)。∴可用付氏級數(shù)展開當LC回路選出有用的中頻電流成分其中第二節(jié)晶體管混頻器它闡明：混頻后，只是改動了接納頻率、包絡(luò)外形未改動(∵II∝Us)令gm1/2=gc=II/Us稱為混頻跨導(dǎo)，顯然gc↑，混頻增益越高。gc的大小同正向傳輸特性、uc、Eb有關(guān)，與Us無關(guān)gm與gc的比較一樣點：①當器件、任務(wù)點選定，gm與gc也都一 定，均與Us無關(guān)；②任務(wù)在線性區(qū)(Us較小)

不同點:

〔同頻率〕

〔不同頻率〕

第二節(jié)晶體管混頻器二、晶體三極管混頻器的實踐電路:1、電路組態(tài)常用的有CE混頻電路和CB混頻電路兩種組態(tài)，它是由Us所在位置決議的。如圖:

第二節(jié)晶體管混頻器CECBuSuSCE混頻電路的優(yōu)點：混頻增益高CB混頻電路的優(yōu)點：任務(wù)頻率高

第二節(jié)晶體管混頻器us和uo分加在不同極上是為了減小兩信號間的干擾，使電路任務(wù)穩(wěn)定。假設(shè)兩者都加在同一極上也并非絕對不可，例如(a)中的uo移到基極，雖然這樣可減輕本振負載，使其容易起振。但兩者相互影響，能夠會產(chǎn)生頻率牽引景象，致使電路不能正常任務(wù)。

2．實踐電路:1、見P圖7-8收音機混頻電路組態(tài)：典型CE電路uo經(jīng)L6耦合到混頻管的E極，由天線接納的信號電壓經(jīng)L2耦合，再經(jīng)L2、C2選頻，再經(jīng)L3耦合加至混頻管B極，L4、C2從多頻中選出fI，混頻后的中頻信號經(jīng)L5耦合輸出給中放。

第二節(jié)晶體管混頻器2、見P圖7-9電視機混頻電路組態(tài)：CE組態(tài)由高放輸入的目的信號經(jīng)雙調(diào)諧回路加至混頻管基極，uo經(jīng)耦合電容C1也加至B極，混頻后經(jīng)雙調(diào)諧回路輸出。雙調(diào)諧回路的目的在于:在添加B的同時減小K0.1，R的作用在于降低初級回路的Q值，滿足寬B的要求。

當JFET任務(wù)在恒流區(qū)時，其轉(zhuǎn)移特性為平方率關(guān)系

第三節(jié)場效應(yīng)管混頻器∴它不會產(chǎn)生高于二次的諧波。∴場效應(yīng)管混頻器非線性失真較晶體管混頻器小。此外，它還有噪聲電平低、動態(tài)范圍寬等優(yōu)點，它在短波、超短波接納機中運用廣泛。

一．JFET混頻器:電路如圖UsCLUIUoED第三節(jié)場效應(yīng)管混頻器將其代入：得到顯見II∞Us(∵IDSS、Up定值，Uo定值)。實現(xiàn)了線性混頻由混頻跨導(dǎo)定義有：∴經(jīng)LC回路選出ωI=(ωo-ωs)分量,有第三節(jié)場效應(yīng)管混頻器討論：1、混頻跨導(dǎo)gc與Us無關(guān)∴混頻特性是線性的。2、適當提高Uo可提高gc，但不能太大，否那么場效應(yīng)管將進入截止區(qū)和正柵壓區(qū)，呵斥失真。普通選EG=Up/2，Uo=|Up/2|。此時∴最大混頻跨導(dǎo)gcmax為任務(wù)點跨導(dǎo)gmo的一半3、混頻器簡化等效電路如圖:

UsgcUsrdsRLUI由等效電路可得混頻增益

第三節(jié)場效應(yīng)管混頻器例7-1：一FET混頻器RL=800ΩIDSS=400mA在uGS=0時，gm=14×10-3S.求Auc。∴uGS=0，gm=14×10-3S代入上式，解得解：∴假設(shè)Uo=|Up|/2二、MOSFET混頻器第三節(jié)場效應(yīng)管混頻器MOSFET混頻器的電路和任務(wù)原理與JFET混頻器根本一樣，不再贅述。它與JFET混頻器相比，具有更高的Auc(∵MOS管的gm>JFET的gm)集成混頻器：1、其框圖如圖usuouII2、詳細實現(xiàn)電路見P圖7-10混頻器由于采用非線性器件∴存在非線性失真與干擾問題。實踐上，除了有用信號us和本振信號uo以外，混頻級還存在以下一些干擾：①干擾與干擾；②干擾與本振信號；③干擾與目的信號；④目的信號us和本振信號uo。第四節(jié)混頻器的干擾①哨叫，影響通訊質(zhì)量；②有用信號被淹沒，無法接納。它們經(jīng)混頻后→中放→檢波，呵斥的后果：一、目的信號和本振信號產(chǎn)生的組合頻率干擾由前述分析，ic中除含有fo和fs以外，還包括直流分量及其它組合頻率分量，如fo±fs，2fo±fs，fo±2fs……把它表示成一個通式fd=±pf0±qfs第四節(jié)混頻器的干擾雖然混頻器輸出接有LC回路并調(diào)諧在fI，但由于它具有一個通帶，∴pf0-qfs、–pf0+qfs組合頻率還能夠落在通帶以內(nèi)(即：fI-f0.7≤pf0-qfs≤fI+f0.7或fI-f0.7≤qfs-pf0≤fI+f0.7)此時,就會構(gòu)成干擾產(chǎn)生哨叫.P、q是正整數(shù)，代表諧波次數(shù).當p=q=1時，正是我們所需的中頻分量fI=f0-fsp.q越大，干擾電壓越小，∴只需p.q較小時的組合干擾電壓較大，產(chǎn)生明顯的干擾哨叫.將上兩式合并〔取等號〕有第四節(jié)混頻器的干擾上式闡明，當輸入信號頻率等于或近似等于fI的整數(shù)倍時，就有能夠產(chǎn)生哨叫。接納系統(tǒng)只需對落在其頻段內(nèi)的fs才能夠產(chǎn)生哨叫，其中p=0、q=1時，即fs=fI時，干擾哨叫最強，為防止最強的哨叫,應(yīng)將中頻選在接納頻段以外。如收音機535~1605KHZ，特選fI=465KHZ(∵fI>>f0.7)例如fs=931KHZ，fI=465KHZ，f0=6KHZ。當p=1q=2時組合f分量的頻率∶fd=2fs-f0=466KHZfI與中頻fI相差1kHz，這很難濾除。呵斥干擾緣由：fs=2fI處理方法：防止fs等于fI的整數(shù)或近似整數(shù)倍第四節(jié)混頻器的干擾二、外來干擾信號和本振信號產(chǎn)生的組合頻率干擾——又稱副波道干擾。第四節(jié)混頻器的干擾設(shè)干擾信號為fn，當fn作用于混頻器輸入時，假設(shè)干擾fn和本振fo構(gòu)成的組合頻率滿足下式：Pfo-qfn=fIqfn=pfp-fIPfo+qfn=fIqfn=pfo+fI可將兩式歸并為干擾信號fn會經(jīng)過中放呵斥干擾。所以，由上式〔1〕假設(shè)知fs和fI，可求出干擾信號的頻率；〔2〕假設(shè)知干擾信號fn，也可由該式求知它會影響那些接納頻率。這類干擾中，主要有以下幾種干擾。第四節(jié)混頻器的干擾1、中頻干擾：P=0q=1時fn=fI緣由：混頻器選擇性不好，fn漏入混頻級，fn被放大，構(gòu)成較強干擾。抑制方法：①提高混頻器前級選擇性②前級添加中頻陷波器第四節(jié)混頻器的干擾2、鏡像干攏：q=p=1,fn=fo+fI=fs+2fIfn、fs對稱于fo，有鏡像關(guān)系。例：fs=639kHzfI=465kHzfo=639+465=1104kHz假設(shè)fn=639+2×465=1569kHz，那么fn-fo=1569-1104=465kHz，構(gòu)成干擾。處理方法：①提高前級選擇性，濾除fn；②提高fI，fI越高，fn離信號頻率fs越遠，越易濾除。3、組合波道干擾：P＞1q＞1，如P=2q=2那么fn=fo±1/2fI由于它距目的信號頻率fo較近，假設(shè)選擇性不好，難以濾除，進入中頻也會構(gòu)成干擾。抑制方法：提高前級選擇性。第四節(jié)混頻器的干擾三、交調(diào)干擾原因：當混頻器前級選擇性不好時，使干擾信號fn和目的信號fs同時進入混頻電路，它們與本振一同，經(jīng)過非線性頻率變換，三種信號交叉調(diào)制，產(chǎn)生新的交調(diào)干擾景象：當接納機調(diào)諧于有用信號fs時，同時聽到干擾fn，但干擾隨fs消逝而消逝。處理方法：①提高高放前級輸入回路與混頻級前各級電路 選擇性 ②適中選擇最高的任務(wù)點電流，使之任務(wù)在三次方最小區(qū)域。 ③采用平衡電路抵消高次諧波。第四節(jié)混頻器的干擾四、互調(diào)干擾原因：兩個干擾信號同時加至接納機高放輸入端或混頻輸入端，由于管子非線性，相互混頻，混頻后ff1，〔它不是fo、fs產(chǎn)生的〕構(gòu)成干擾。處理方法：①選擇適宜的任務(wù)點。②提高前級選擇性。③采用平衡電路，提高抗干擾性能第五節(jié)變頻器假設(shè)混頻電路中的晶體管除完成混頻外，本身還構(gòu)成產(chǎn)生本振信號的自激振蕩器，這種電路稱作變頻電路。詳細電路見P211圖6—60，它是中波調(diào)幅收音機中的變頻電路。電路中，混頻、本振均由同一個管子完成，R1~R3構(gòu)成偏