通信电路原理-第11章.ppt

1、第十一章 混频,11-1 概述1 11-2 晶体管混频2 11-3 场效应管混频3 11-4 集成混频电路2 11-5 组合频率干扰及非线性失真1 11-6 零中频频谱变换0,重点： 掌握混频原理和混频电路，混频器中出现的组合频率干扰及非线性失真。 难点： 实际混频电路的分析。,11-1 概述1,一、 混频与变频,变频: 本振与混频为一个管 混频: 混频独立为一个管,组成和原理(图11-1 p339/AM),设：载频 f0本振频率 fL中频 fi fL - f0 = fi 低中频方案(广播、电视) fL+ f0 = fi 高中频方案(SSB电台),FM信号混频,FM信号混频,二、 对混频器的主

2、要要求,1信号失真小 仅对信号载频进行变换，即: 保持原AM波的包络变化规律， 保持原FM波的频率变化规律； 2噪声系数小 因混频器处于系统前端； 3混频增益大 可提高灵敏度和系统信躁比； 4选择性好 抑制组合频率和干扰。,三、 混频器的分析方法,1. vS(o)、vL(L)幅度均较小 采用幂级数法(p201) v = V0m+V1mcos1t +V2mcos2t 代入幂级数展开式，取前四项，得:,含有：,2. vS(0)小、vL(L)大 采用时变参量法，(p203 6-31式)i = (Io+ I1cosLt + I2cos2Lt +.)+ (go+ g1mcosLt +g2mcos2Lt+

3、.)V smcosSt乘积项：g1cosLtVsmcosSt 含有：,3.乘法混频器(p190) 令：v1=Vcm(1+mcost)cosot v2= VLm cosLt (本地参考信号） (o L ) 则：v3= Kv1v2 = KVcmVLm(1+mcost)cosot cosLt = (K/2)Vcm VLm(1+mcost)cos(o+L)t + (K/2)Vcm VLm(1+mcost)cos(o-L)t 经带通滤波器（fo=fo+ fL, B =2F) v上混频=(K/2)Vcm VLm (1+mcost)cos(o+L)t 经带通滤波器（fo= fo- fL , B =2F) v

4、下混频=(K/2)Vcm VLm (1+mcost)cos(o-L)t,11-2 晶体管混频2,一、基本电路(图11-2 p341),带通滤波器 (选频网络) 中心频率：i=L-o 保证输出vi(i)的通带,与输入vs(o)的通带相同,二、混频原理 采用时变参量分析法 输入信号 vs(t) 几mv 在不同工作点(跨导)处，瞬时为线性放大。 本振信号 vL(t) 50200mv 改变工作点的周期性函数。,三、混频器主要参数(图11-3 p343),工作状态选择(图11-4 p343),(图11-5 p344),例： 小于10MHz工作时，为使Apc大、Nf小， 综合选择：Ie= 0.21mA,

5、VL= 50250mV,四、实例 1.电视机混频电路(图11-6 p344),(1) 回路并接 1.2K, 降低Q值,=2(强耦合), 以保证 8MHz 的全电视信号通过。 (2) Ie=2mA，略大(可提高 Apc)，前有高放级， Nf 影响较小。,2. 广播接收机变频电路(图8-7 p247),3.双频手机的混频电路 (图11-7 p345),11-3 场效应管混频3,双极性晶体管：,含有许多高次方项，易产生组合频率干扰和失真。,场效应管的平方律特性：,(图11-8 p346),可避免出现高次项，且v2项的系数为 常数，可减少组合频率干扰和失真。,一、混频电路 (图11-9 p348),(

6、a)结型 (b)双栅MOS型,二、场效应管混频特点 1. iD中无高次项，组合频率干扰小； 动态范围大(vs可较大)；输入、输出阻抗大。 2. 混频增益较低，收音机、电视机较少应用。,11-4 集成混频电路2,一、简单差动对管混频 (图11-10 p349),为二象限 乘法器混频： 当vs较小时， ic中有Kv1v2项， 选出下中频项 i=L-o,二、双差动模拟 乘法混频电路 为四象限乘法器 (图11-11 p349),优点： 抑制中频干扰能力强； 寄生频道、组合信号少； 互调和交调失真小； 噪声低。 且：vL vs(可互换)时也 无包络失真，但增益。,三、ULN-2204单片收音机混频及本振

7、电路 (图11-12 p350),四、MC1596乘法器混频电路 (图11-13 p351),11-5 组合频率干扰及非线性失真1,1. 组合频率干扰在中频附近（通带内） 时难以消除； 2. 输入vs之外，存在邻波道信号vm，可 产生寄生频道干扰和交叉调制失真； 3. vs幅度较大时，易产生寄生调幅(包 络失真)。,一、组合频率干扰 vs 与vL的不同谐波的一些组合频率分量， 若在中频附近的信号通带内，无法滤除， 产生组合频率干扰。 例如: 晶体三极管ic中的组合频率分量 f p,q=|pfLq fo|(表11-2 p352),例1: 接收vs的f0= 931kHz , 中频 fi = 465

8、kHz 则 本振vL的fL=1396kHz 若：fp,q= 2f0- fL=1862-1396=466kHz 466kHz在中频附近通带内，无法滤除。 因检波器的非线性作用产生： 466-465=1kHz (差拍信号干扰/哨声) 克服方法： 减小器件非线性； 采用平方律器件； 重新选择中频。,例2: f0 = 930kHz , fi = 465kHz , 则 f L=1395kHz fL- f0=1395 - 930=465kHz ( 有用 fi ) 2f0- fL=1860 -1395=465kHz ( 无用 f i /中频干扰),二、寄生频道 fM干扰 (组合副波道干扰),将产生寄生频道干

9、扰。,例1: f0 =1070kHz , fi =465kHz , fL=1535kHz , fM =1000kHz fL - f0 =1535 -1070 = 465kHz (有用 fi ) 2fM fL=2000 -1535 = 465kHz (无用 fi /中频 干扰 )计算 fM : p=1, q=2 fM=( pfL+ f i)/ q =(1535+465)/2=1000kHz,例2:f0=660kHz , fi =465kHz , fL=1125kHz p=0, q=1: fM = 465kHz (产生中频干扰) p=1, q=1: fM = 1590kHz = f0+2fi =

10、fL+fi fM =1590kHz时, 产生镜像中频干扰 (图11-14 p353),p=2 , q=3 : f M=. p=3 , q=3 : fM=.,三、非线性失真 1.包络失真和大信号阻塞 vs过大时： (1)包络失真：幂级数中的高次方项起作用。 (2)大信号阻塞：晶体管饱和或截止(限幅)。,2.交叉调制失真 设：vs之外，存在干扰台vM 则：v be=vL +vs+vM 若是vM调幅信号，将产生许多交叉调制信号，当某交叉调制信号的中心频率为fi时，则v M信号(干扰)和vs信号被同时放大和解调。 3.互相调制失真 若vs之外，存在干扰台vM1、vM2，则产生类似交叉调制失真的互相调制失真。,四、减小干扰和失真的措施 1. vs较小； 2. 提高混频前各级(天线回路,高放)的选频能力； 3. 采用具有乘法、平方律特性的器件； 4. 采用乘法器、平衡混频电路； 5. 合理选择 fi 。,11-6 零中频频谱变换0,零中频混频概念:,一、零中频接收机,设输入为已调制信号X (t)(调幅、调角波)为:,经相乘器后：,低通滤波器滤去高频，取出低频输出，即:,讨论：1输入已调信号X(t)为调幅波,