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
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(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, 这样可减小交调干扰和互调干扰。对于镜频可采 用陷波电路将它滤掉。
(3) 采用具有平方律特性的场效应管、 模拟乘法器或利用平衡
抵消原理组成的平衡混频电路或环形混频电路 , 可以大大减少
无用组合频率分量的数目, 尤其是靠近有用频谱的无用组合频
率分量, 从而降低了各种组合频率干扰产生的可能性。
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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)。
fI fc fL fI fn 1 f
例如fI=465kHz, fc=1MHz,则镜频为1930kHz。若外来干扰 中含有1930kHz的镜频, 就会产生镜频干扰。
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3.
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：
| ± fL±rfn1±sfn2|=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: -f +2f =f n1 n2 c
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2. 当外来干扰和本振产生的无用组合频率分量满足：
|±pfL±rfn1|=fI
则也会产生干扰作用（寄生通道干扰）。 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。
5.
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
3 产生的振幅为 3 a4 (U L U s U LU s3 )
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。
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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50Ω匹配网络
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2. 双差分对混频器
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5.5.3
混频器输入端
有用信号：us、uL
干扰信号：直接从天线进入的；混频器本身产生的；本振
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5.5.1 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。
f I fc f L
或
f I fc f L 或 f I f L fc
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fI > fc的称为上混频， fI < fc则称为下混频。
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三、混频电路的组成模型与基本原理
us
非线性器件
BPF
uI
uL
us
BPF
uI
uL
或
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f I fc f L f I fc f L 或 f I f L fc
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5.5.2 混频器电路
二极管环形混频器 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。 双差分对混频器 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。 三极管混频器
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 kHz～565kHz范围内的外来干扰都可能产生三阶交 调干扰。
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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。
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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无关 , 只取决于此
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:
|1396-2×931|=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, 故称这种干扰为干扰哨声。
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。 高频电子线路 西南科技大学网络教育学院
1.
当 ： |±pfL±qfc|=fI±F
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）。
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Байду номын сангаас
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+… u=us+uL+un1+un2 =Uscos2πfct+ULcos 2πfLt+Un1cos2πfn1t+Un2cos 2πfn2t 则 输出的所有组合频率分量为: f=|±pfL±qfc±rfn1±sfn2|, p、 q、 r、 s=0, 1, 2, …
；2fn1-fn2=fc
互调干扰是由混频器的四次方项产生的。
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4 外来干扰和信号、 若设u=us+uL+un, 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 2π(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a2UsULcos2π(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
2
可见, 实际中频分量振
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6 倒易混频
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。
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。
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5.5
混频电路
5.5.1 混频基本原理
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。