混频讲义
•尽管混频器输出按LC回路调谐在fI,但由于通带具有一定范围, ∴pf0-qfs、–pf0+qfs组合频率若落在通带以内: •(即fI-f0.7≤pf0-qfs≤fI+f0.7 或 fI-f0.7≤qfs- pf0≤fI+ f0.7) 时,就会形成干扰产生啸叫.
将上两式合并(取等号)有:
fs
p 1 q p
1、中频干扰:
P=0 q=1时:fn= fI
原因:混频器输入端选择性不好,fn 漏入混频级,fn被放
大,形成较强干扰。
抑制方法:①提高混频器多级选择性。
②前级增加中频陷波器。
2、镜像干拢:
•由于 :
fn
1 q
( pfo
fI
)
•若q=p=1, fn= fo+ fI= fs+2fI
fI fI
fs f0 fn
fI
f 0.7 q p
p 1 q p
fI
(∵fI>> f0.7)
上式说明:
1)当输入信号频率等于或近似等于 fI 的整数倍或分数倍时, 就有可能产生啸叫。
2)接收系统只有对落在其频带内的 fs 才可能产生啸叫; •其中 p=0 、q=1(即fs=fI)时,干扰啸叫最强; •为避免最强的啸叫,应将中频选在接收频段以外。
2、选择性 : 混频输出应只有中频信号,但实际有很多干扰,为抑制干扰, 要求输入、输出具有良好的选择性。希望 k0.1 →1
3、非线性干扰:混频同时,还会在中频附近产生许多非线性 干扰。如组合f干扰、交调干扰……要求混频器件最好工作在 曲线的平方项区域,以抑制各种干扰。
4、混频噪声:混频器处于接收机前端,它的噪声大小会影响 整机的噪声指标。
1 2
f''
(Eb
uo
)us2
f(Eb uo ) f'(Eb uo )us
Ic (t) gm (t)us
二、晶体三极管混频器的实际电路:
1、电路组态:常用的有 CE 混频电路和 CB 混频电路 两种组态,它是由 Us 所在位置决定的。如图:
uS
u0
uS u0
CE
CB
•CE混频电路的优点:混频增益高。
第二节 晶体管混频器
电路如图:
用泰勒级
数展开
S L1 C1uS
一、工作原理:
设: u s COS s t u0 U0COS 0t u0 Eb
C2 IL2 uI
Ec
ic f (ube ) f (Eb us uo )
f(Eb uo ) f'(Eb uo )us
由于us小, 忽高次项略。
•经混频后→中放→检波,造成的后果:
①啸叫,影响通信质量。 ②有用信号被淹没,无法接收。
一、目标信号和本振信号产生的组合频率干扰:
•由于ic中除含有fo和fs以外,还包括直流分量及其它组 合频率分量,如:fo+fs,2fo+fs,fo+2fs…… •表示成一个通式:
fd=±pf0±qfs •p.q是正整数,代表谐波次数. 当p=q=1时,有中频分量 : fI=f0-fs
f
•fn、fs对称于fo,有镜像关系。即: fI = fn -fo形成干扰。
例:fs=639KHz fI=465KHz 则fo=639+465=1104KHz 若fn= fs+2fI = 639+2×465=1569KHz, 则fn- fo=1569-1104=465KHz,形成干扰。
解决方法:①提高前级选择性,滤除fn; ②提高fI,fI越高,fn离信号频率fs越远,越易滤除。
fI
f 0.7 q p
p 1 q p
fI
(∵fI>> f0.7)
上式说明:
1)当输入信号频率等于或近似等于 fI 的整数倍或分数倍时, 就有可能产生啸叫。
2)接收系统只有对落在其频带内的 fs 才可能产生啸叫; •其中 p=0 、q=1(即fs=fI)时,干扰啸叫最强; •为避免最强的啸叫,应将中频选在接收频段以外。
第四节 混频器的干扰
•混频器中采用非线性器件 ,因此存在非线性失真和干扰问题。 •实际上,除了有用信号 us和本振信号uo以外,混频级还有以下 一些干扰:
①干扰un与干扰un之间的组合频率干扰。 ②干扰un与本振信号uo之间的组合频率干扰。 ③干扰un与目标信号us之间的组合频率干扰。 ④目标信号us和本振信号uo之间的组合频率干扰。
二、外来干扰信号和本振信号产生的组合频率干扰
•un与u0组合频率干扰——又称副波道干扰。
•设干扰信号为fn,作用于混频器输入,如果干扰fn和
本振fo形成组合频率满足下式:
fd=±pf0±qfs
fd=±pf0±qfn
若满足:
Pfo-qfn=fI
qfn=pfo-fI
- Pfo+ qfn=fI
qfn=p外,还构成产生本振信号的自激 振荡器,这种电路称作变频电路。 •具体电路见P146图7—16,它是中波调频收音机中的变频电路。 •组成 : 混频、本振均由同一个管子完成,R1~R3偏置电路,L4 C4 C18 C6杨成互感耦合的选频回路(调谐在f0);Ls Cs构成混频后的 滤波器(调节器谐在fI). 变频器与混频器相比:
解决方法:①提高高放前输入回路与混频级前各级电 路选择性。 ②适当选择最高的工作点电流,使之工作 在二次方最大区域(避免产生四次以上项)。 ③采用平衡电路抵消高次谐波。
四、互调干扰
起因: •两干扰信号同时加至混频输入端,由于管子非线性,混频后 fd~fI,(它不是f0、fs产生的)形成干扰。
解决方法:①选择合适的工作点。 ②提高前级选择性。 ③采用平衡电路,提高抗干扰性能。
2、分类:(据所用非线性器件分为)
1)、晶体三极管混频器:有一定混频增益。 2)、场效应管混频器:高频互调干扰小。 3)、平衡混频器、环形混频器:动态范围大 组合f干扰少。 4)、集成混频器:组合 f 干扰少 有一定混频增益。
三、混频器质量指标:
1、混频增益Auc: 定义:Auc= 输出中频电压振幅/输入高频电压振幅=UI/Us ( Auc大,有利于提高灵敏度 ,但Auc↑非线性干扰↑。)
U
U
Us
U0
UI
s s
I I
c
0
I
I
混频前
混频后
4. 混频的作用
1)、将输入高频 AM 波变为一固定中频的AM波;便于后 级放大处理。 如: fs = 639KHZ~1605KHZ fI=465KHZ。
2)、可较好地解决Av高、B适合、K0.1↓ 的矛盾。 因用一个中频,所以灵敏度高。
3)、fI 、本振f0 ,外接目标频率fs各不相同, 不易自激,放大器工作稳定。
归并为:
fn
1 q
( pfo
fI
)
•如图(P143)只有对应p , q较小的频率才能产生副波道干扰。
由于干扰信号fn 会通过中放造成干扰。
fn
1 q ( pfo
fI )
•若已知fs和fI,可求出干扰信号的频率;
•若已知fn,也可求知该频率的干扰会影响那些接收频率。
•这类干扰中,主要有以下几种干扰形式:
优点:电路简单,节省元件 缺点:易受信号频率牵引,工作频率不高,很难兼顾混频 和振荡同时最佳。
本章小结
1、何谓混频及混频作用。 2、混频器的质量指标。 3、各类混频器的特点和工作原理。 4、混频干扰起因抑制办法。
二、混频器的组成和原理
1、混频器的组成(三部分) 如图:fI= f0- fs
混频器
us
非线性 器件
多f
滤波器
U0 f0 混频器
uI
本振
fI=f0-fs
例:中波段收音机 fs=535KHZ ~ 1605 KHZ 。接收机中频fI=465 KHZ 则本振频率 f0= 535+465~ 1606+465=1000 KHZ~2070KHZ •本振的频率覆盖系数: k=2070/1000=2.07
•CB混频电路的优点:工作频率高。
二、MOSFET混频器
•MOSFET混频的工作原理:电路和与JFET混频器基本相同, 不再赘述。
•区别: MOSFET混频器具有更高的 Auc。
(∵MOS管的gm > JFET的gm )
集成混频器:
1、其框图如图:
us
I
uI
2、具体实现电路见P139图7-10
uo
•如收音机的接受频段为535~1605KHZ ;特选fI=465KHZ 。
例如:fs=931KHZ ; fI=465KHZ, p=1 , q=2 ;f0=1396KHZ。 •某组合分量的频率 ∶
fd=±pf0±qfs=2fs-f0=466KHZ fI
可见:与中频 fI 相差 1KHZ 难以滤除。 造成干扰原因:fs=2fI 解决方法:避免fs等于fI的整数或近似整数倍。
3.混频过程实质:是频谱搬移的过程。如 :
AM: u U c (1 ma cos t) cos ct
混频后 u U c (1 ma cos t ) cos I t
FM: u U c cos(Ct m f t 0 )
混频后 u U c cos( I t m f t 0 )
其中, I o
第七章 混 频
第一节 概述 第二节 混频的作用 第三节 场效应管混频器 第四节 混频器的干扰
第一节 概述
一、混频器的作用:
1.问题: •高频放大器中增益、带宽和选择性三个指标是相互矛盾的。 •接收机在高频段要从干扰和信号中选出有用信号,并高倍放大, 有许多困难。 2.解决办法:(利用混频) 混频:将已调信号的载频变成一中频信号。 但调制类型(AM、FM)、调制参数(m、Ω、ΔΩ)、频谱 结构均不变,只改变载频(不含信息)。