b
由图可以算出
C –
+
gcVs Vi = goc + GL
故变频电压增益
vs
gic
gcvs
goc
GL
vi
– e
+
Vi gc Avc = = Vs goc + GL
第6章 混频
b C –
（b）混频功率增益 ）
+
vs
gic
gcvs
goc
GL
vi
P Vi gL APC = i = 2 P Vs gic s
C2 75Ω 接 高 放 8.2pF 15kΩ 10pF R 1.2kΩ 2kΩ 1500pF 39pF 27pF 接中 放 C3 120pF
V0
C1 2.2pF
510Ω 12V
电视机的混频电路 为使输出电路在保证带宽下具有良好的选择性， 为使输出电路在保证带宽下具有良好的选择性，常采用双调谐耦合回 满足通带的要求。 路，并在初级回路中并联电阻R，用以降低回路Q值，满足通带的要求。次 分压，目的是与75 电缆特性阻抗相匹配。 75Ω 级回路用C2，C3分压，目的是与75Ω电缆特性阻抗相匹配。
(a)
(b)
第6章 混频
电路形式(c)和(d)都是共基极电路， (a)、(b)电路相 电路形式(c)和(d)都是共基极电路，与(a)、(b)电路相 (c) 都是共基极电路 比，输入阻抗小，变频电压增益小，高频特性好，上限 输入阻抗小，变频电压增益小，高频特性好， 频率高。 时不用。 频率高。频率 较低 时不用。 这种电路工作频率高、稳定性好。 这种电路工作频率高、稳定性好。
第6章 混频
RL为LC并联谐振回路的有载谐振阻抗, 中频输出电压的幅度
U im = g c RLU cm
若输入us是普通调幅波，us=Usmo(1+macos t)cosωCt。 输出的中频电压近似等于ui=gcRLUsmo(1+macos t)cosωit。
第6章 混频
2.主要参数分析
三极管混频器的输入回路基极电流iB与输入电压us的关系也可近似写 成
考虑到信源内阻，可将三极管混频器进行交流等效
第6章 混频
ωs
Is
us
准准准 放放放
ui
ωi
Ii
＋
Ism gs Usm g io g c Usm g oc g L
－
Uim
－
＋
图 晶体三极管混频器交流等效电路
第6章 混频
(a) 混频器的增益 晶体三极管的等效电路如图所示， 晶体三极管的等效电路如图所示 ， 图中负载电 是输出回路的谐振电导。 导gL是输出回路的谐振电导。
i B = i B 0 + g i ( t )u s
gi (t ) = gi 0 + gi1 cos ω1t + gi 2 cos 2ω1t +L
iB0为静态时变输入电流；gi(t)是时变输入电导，用傅氏级数展 开
混频器输入回路调谐于fs，因此分析混频器时仅考虑基 极电流iB中的信号频率电流
is = gi 0us = gi 0U sm cos ω s t I sm = gi 0U sm
2 c
2
– e
+
g gL 2 gL = ⋅ =A vc 2 (goc + gL ) gic gie
如果电路匹配， 如果电路匹配，使goc=gL，则可得到最大混频功 率增益 2
Apcmax
gc = 4gicgoc
第6章 混频
3、几种常用的三极管混频电路的形式 、
区别是本振电压注入方式和三极管交流地电位的不同。 区别是本振电压注入方式和三极管交流地电位的不同。
＋ us － ＋ u1 －
ωi
＋ us －
＋ u1 －
ωi
图 三极管混频电路形式 电路形式(a)的本振电压由基极注入，需要本振提供的功率小， (a)的本振电压由基极注入 电路形式(a)的本振电压由基极注入，需要本振提供的功率小，但 信号电压对本振的影响较大。 信号电压对本振的影响较大。 电路形式(b)的本振电压由发射极注入，需要本振提供的功率大， (b)的本振电压由发射极注入 电路形式(b)的本振电压由发射极注入，需要本振提供的功率大， 起振困难,但信号对本振影响小。 起振困难,但信号对本振影响小。
anvn (t) ∑
n=1
3
vD1(t)
us (t) 2 us (t) 2
i 1 Tr2
vL (t)
ii
R L
vD2 (t) i2
第6章 混频
电路特点
①本振电压 uL 足够大，晶体二极管工作在受 uL 控制的开关状态。 ②输入回路的次级调谐于ωs ；输出回路的初级调谐于ωI 。相当于两个带通滤波器。
第6章 混频
3.混频信号 3.混频信号
新频率fI为本振频率fL和输入信号频率fS的差频或和频
第6章 混频
信号频谱：
第6章 混频
4.变频的优点： 4.变频的优点： 变频的优点 1)变 1)变（混）频可提高接收机的灵敏度 2)提高接收机的选择性 2)提高接收机的选择性 3)工作稳定性好 3)工作稳定性好 4)波段工作时其质量指标一致性好 4)波段工作时其质量指标一致性好 变频的缺点： 变频的缺点： 容易产生镜像干扰、 容易产生镜像干扰、中频干扰等干扰
混频原理分析
u −u I i1 = g d k (ω Lt ) u L + s 2 ①开关工作状态下，流过二极管 D1、D2的电流 u − uI i2 = g d k (ω Lt ) u L − s 2

②在无带通滤波的条件下，流过输出回路的电流为 i = i1 − i2 = g d k (ωL t )(us − u I )
u 设 us = U sm cos ωst ，I = U Im cos ωI t ，则
2 1 2 i = gd + cosωLt − cos3ωLt +L (Usm cosωst −UIm cosωI t ) 3π 2 π 1 1 1 1 1 = gdUsm cosωst − gdUIm cosωI t + gdUsm cos(ωL +ωs ) t + gdUsm cos(ωL −ωs ) t − gdUIm cos(ωL +ωI ) t π π π 2 2 1 1 1 1 1 − gdUIm cos(ωL −ωI ) t − gdUsm ( 3ωL +ωs ) t − gdUsm cos( 3ωL −ωs ) t + gdUIm cos( 3ωL +ωI ) t + gdUIm cos( 3ωL −ωI ) t +L 2 3π 3π 3π 3π
f ′( EB + u1 )us = g0us + g1us cos ω1t + g 2us cos 2ω1t +L
g0是时变电导的平均分量；g1是基波分量的幅度，称为基波跨导。 g0是时变电导的平均分量； 是基波分量的幅度，称为基波跨导。 是时变电导的平均分量
第6章 混频
中频电流分量， 中频电流分量，即本振频率与信号频率的差频分量等于
第6章 混频
2.实现方法 2.实现方法 从两个输入信号在时域上的处理过程看： 从两个输入信号在时域上的处理过程看： 叠加型混频器、 叠加型混频器、 乘积型混频器
vs(t) v 非 性 线 器件 i 带通 vI(t)
vs(t)
vo(t)
带通
vI(t)
vo(t)
vL(t)
叠加型混频器实现模型 乘积型混频器实现模型
第一项iC0=f(VB+u1)是时变工作点电流，把iC0用傅氏级数展开
iC 0 = I C 0 + I C 01 cos ω1t + I C 02 cos 2ω1t +L
f′(VB+uL) )是晶体三极管的时变跨导g(t) g(t)
g (t ) = g0 + g1 cos ω1t + g 2 cos 2ω1t +L
1 i1 = gUsm cos(ω1 −ωs )t = gcUsm cosωit 1 2
集电极电流中频电流幅度 1 式中 g c = g1 = 2 输入信号电压幅度
称gc为混频跨导，其值等于基波跨导的一半。 混频跨导， 忽略晶体管输出阻抗的情况下，经集电极回路带通滤波器 的滤波，取出的中频电压
ui = g c RLU sm cos ωi t
混频器 非线性器件 滤波器
vs t
vi t
v0
本机
fs
f
振荡器
t
fi f
f0
f
第6章 混频
输入的高频调幅波和输出的中频调幅波的调制规律是 完全相同的，即混频前后频谱结构不变， 完全相同的，即混频前后频谱结构不变，只是中心频 率和上下边频发生了改变。 率和上下边频发生了改变。
在超外差式接收机中，所有输入信号的频率都要变成中频： 535 k～1605kHz变换为中频为465kHz的信号； 88MHz～10.8MHz的调频信号变换为中频为10.7MHz的调频信号； 电视台：四十几兆赫至近千兆赫频段内电视信号变换为中频为 38 MHz的视频信号。
第6章 混频
(2)收音机变频电路 收音机变频电路
第6章 混频
〈二〉 二极管混频器
二极管混频器与二极管调制器: • 在电路形式和工作原理上相同 • 不同的是混频器输入信号和本振电压都是高频，输出 为中频。
第6章 混频
的中频分量。 假定输出电压只有角频率为 ω1 − ωC = ωi 的中频分量。 特性相同，且均可表示为： 若二极管 D1 和 D2 特性相同，且均可表示为：i(t) =