混频基本原理二

1、本节导学,为了提高接收机的接收性能，很多接收机都采用超外差接收方式，先将高频已调信号与本地振荡信号混频成中频已调信号，然后再进行解调。 本小节介绍混频原理和混频电路，通过本小节的学习，同学应掌握混频电路的组成模型、混频原理以及混频干扰的来源和如果避免、削弱强的混频干扰,5.5.1 混频基本原理,5.5 混频电路,混频：又称变频，是一种频谱的线性拌移过程，它把信号从一个频率变换到另一个频率，信号的其他特征不变。,一、混频的应用,超外差接收机中把已调信号变为固定的中频。,单边带发射机中，用滤波法产生SSB信号，通常 先在比较低频率上调制和滤波，然后通过混频将 SSB信号搬移到工作频率上。,5.5.

2、1 混频基本原理,二、混频电路的功能,变换后新载频已调波的调制类型和调制参数不变。,或,fI fc的称为上混频， fI fc则称为下混频。,三、混频电路的组成模型与基本原理,或,5.5.2 混频器电路,工作频带宽，可达几GHz，噪声系数低、混频失真小、动态范围大。但无混频增益，且要求本振信号大。,混频增益大，输出频谱纯净，混频干扰小，对本振电压的大小无严格要求，端口间隔离度高。但噪声系数大。,1. 二极管环形混频器,要求本振信号功率足够大，而输入信号为小信号。,实际应用时，输入输出端口均接滤波50匹配网络,2. 双差分对混频器,5.5.3混频干扰,混频器输入端 有用信号：us、uL 干扰信号：

3、直接从天线进入的；混频器本身产生的；本振 的谐波产生的；高放非线性产生的。 混频器输出端：有用的中频分量（主通道），无用的中频分量（假响应或者寄生通道）。,则 输出的所有组合频率分量为: f=|pfLqfcrfn1sfn2|, p、 q、 r、 s=0, 1, 2, ,u=us+uL+un1+un2 =Uscos2fct+ULcos 2fLt+Un1cos2fn1t+Un2cos 2fn2t,假定混频电路中的非线性器件为晶体管, 其转移特性为: i=a0+a1u+a2u2+a3u3+a4u4+ ,只有p=q=1, r=s=0对应的频率分量fI=fL-fc才是有用的中频.,若某些无用组合频率分量

4、刚好位于中频附近, 能够顺利通后级电路对有用解调信号进行干扰, 产生失真。且p、q、r、 s值越小，组合分量幅度越大，产生的干扰越大。,当 ： |pfLqfc|=fIF 式中F为音频, 则此组合频率分量能够产生干扰，且p、 q越小，干扰影响越大,例如, 当fc=931 kHz, fL=1396 kHz, fI=465kHz时, 对应于p=1, q=2的组合频率分量为: |1396-2931|=466kHz=465kHz+1kHz, 466 kHz的无用频率分量在通过中放后, 与中频为465 kHz的调幅信号一起进入检波器中的非线性器件, 会产生1kHz的差拍干扰, 经扬声器输出后类似于哨声,

5、故称这种干扰为干扰哨声。,1. 信号和本振产生的组合频率干扰,当外来干扰和本振产生的无用组合频率分量满足： |pfLrfn1|=fI 则也会产生干扰作用（寄生通道干扰）。,2. 一个外来干扰和本振产生的组合频率干扰,1) 中频干扰。 当p=0, r=1时, fn1=fI, 即外来干扰频率与中频相同。 例如中频为465kHz, 则同样频率的外来干扰即为 中频干扰的来源。,2) 镜频干扰。 当p=r=1时, fn1=fL+fI。因为fc=fL-fI, 所以fn1与fc在频率轴上对称分列于fL的两旁, 互为镜像, 故称fn1为镜像频率(简称镜频)。,例如fI=465kHz, fc=1MHz,则镜频为

6、1930kHz。若外来干扰中含有1930kHz的镜频, 就会产生镜频干扰。,若两个外来干扰能够进入混频电路, 并且和本振共同产生的组合频率分量满足： | fLrfn1sfn2|=fI 则也会产生干扰作用, 通常称为互相调制干扰(简称互调干扰)。 其中r=1, s=2和r=2, s=1 两个组合频率分量影响最大, 由于r+s=3, 故称为三阶互调干扰。显然, 其中两个外来干扰频与载频的关系分别为:,-fn1+2fn2=fc；2fn1-fn2=fc,3.两个外来干扰和本振产生的组合频率干扰,互调干扰是由混频器的四次方项产生的。,4 外来干扰和信号、 本振产生的交叉调制干扰,若设u=us+uL+un

7、, 在输出电流表达式中, 偶次方项均会产生中频分量, 其中四次方项a4u4产生的中频分量为3a4UsU2nULcos 2(fL-fc)t。显然, 这个中频分量与二次方项a2u2产生的有用中频分量a2UsULcos2(fL-fc)t不同, 因为它的振幅是受外来干扰un的振幅Un控制的。若Un是交变信号, 则此中频分量就会如同一个干扰迭加在有用中频分量上。通常称这种干扰为交叉调制干扰(简称交调干扰)。 其中由四次方项产生的称为三阶交调干扰。虽然四次以上偶次方项也会产生交调干扰, 但影响较弱。 ,交调干扰有两个特点: 一是当信号消失, 即us=0, 则它也消失； 二是能否产生交调干扰与外来干扰的频率

8、无关, 只取决于此外来干扰能否顺利通过混频电路之前的选频网络。显然, 能产生交调干扰和互调干扰的外来干扰频率都靠近信号载频fc ,例如, 混频电路之前的选频网络带宽为10 kHz, 若fc=560 kHz, 则位于555 kHz565kHz范围内的外来干扰都可能产生三阶交调干扰。,若设u=us+uL, 则在输出电流表达式中, 电压偶次方项均会产生中频分量。其中二次方项产生的振幅为a2UsUL, 四次方项产生的振幅为 可见, 实际中频分量振幅并非与信号振幅Us成正比。Us越大, 失真越严重。因为Us就是已调波的包络, 所以称此为包络失真。若Us太大, 包络失真太严重, 使晶体管进入饱和区或截止区, 则无法将调制信号解调出来, 通常称这种现象为强信号阻塞干扰。 ,5 .包络失真和强信号阻塞干扰,6 倒易混频,针对混频干扰产生的具体原因, 可以采取以下三个方面的措施来减小或避免。,本振噪声和干扰信号混频，使本振噪声落入中频频带，形成倒易混频，使输出端噪声加大，信噪比降低。 本振噪声越大，倒易混频影响越大。,(1) 选择合适的中频。 (2) 提高混频电路之前选频网络的选择性, 减少进入混频电路的外来干扰, 这样可减小交调干