《高频电路原理与分析》
第10章振幅调制、 解调及混频
10.3.2 混频电路 1．晶体三极管混频器
ic
f0＝fI us
uL
Eb
Ec
图10.―510 晶体三极管混频器原理电 路
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iC Ic0(t) gm (t)us

1 2 UsUL
cos t[cos(L
c )t

cos(L
c )t]
(10―85)
u1 U1 cos t cos1t
(10―810)
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us
uo 带 通滤 波 器
uI
uL (a)
非 线性 器 件 uo 带 通滤 波 器
uI
uL (b)
图10.―53 混频器的组成框图 《高频电路原理与分析》
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本振为单一频率信号,其频谱为
FL(ω)=π［δ(ω-ωc)+δ(ω+ωc)］ 输入信号为己调波,其频谱为Fs(ω),则
Fo ( )

1
2
Fs ( ) FL ( )

1 2
Fs () [ (
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gm
gm(t )
③
gc
②
①
0
0
ube
t
0
Eb
①
②
③
图10.―58 gC～Eb的关系 《高频电路原理与分析》
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us( fc ) 混频器 uI( fI )
uL( fL )
0
t
0
t
(a)
f
0
fc
f
0
fL
f
0
fI
(b)
图10.―51 混频器的功能示意图 《高频电路原理与分析》
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0
f
0
f
fc
(a)
f fc
0
f
fc
0
f
0
f
(b)
0
f
fc
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4)变频压缩(抑制) 在混频器中,输出与输入信号幅度应成线性关系。 实际上,由于非线性器件的限制,当输入信号增加到一定 程度时,中频输出信号的幅度与输入不再成线性关系,如 图10.―55所示。
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I＝L－c
L＋c
图10.―54 (a)本振频谱 (b)信号频谱 (c)输出频谱
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3．
1)
变 频 电 压 增 益 定 义 为 变 频 器 中 频 输 出 电 压 振 幅 UI 与高频输入信号电压振幅Us之比,即
Kvc

U1 Us
(10―88)
Ic0(t) (gm0 gm1 cosLt gm2 cos 2Lt )us (10―93)
经集电极谐振回路滤波后,得到中频电流iI
i1

1 2
gm1U s
cos(L
c )t

1 2
gm1U s
cos1t
gCUs cos1t I1 cos1t
(10―94)
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(10―89) (10―90) (10―91)
(10―92)
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3) 变频器的失真有频率失真和非线性失真。除此之 外,还会产生各种非线性干扰,如组合频率、交叉调制和 互相调制、阻塞和倒易混频等干扰。所以,对混频器不 仅要求频率特性好,而且还要求变频器工作在非线性不 太严重的区域,使之既能完成频率变换,又能抑制各种干 扰。
0
f
0
f
fL
fI
(c)
图10.―52
(a)调制(b)解调(c)混频 《高频电路原理与分析》
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2
设输入到
混频器中的输入已调信号us和本振电压uL分别为
us=UscosΩtcosωct
uL=ULcosωLt
这两个信号的乘积为
usuL UsUL cos t cosLt
c ) (
c )]

1 2
[Fs
(

c
)

Fs (

c
)]
(10―87)
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|FL()|

－L
0
L
(a)
|Fs()|

－c
0
c
(b)
|Fo()|
－ ( L＋c)
－I＝ －(L－c) 0 (c)同样可定义变来自功率增益为输出中频信号功率PI
与输入高频信号功率Ps之比,即
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K pc

P1 Ps
通常用分贝数表示变频增益,有
Kvc

20lg U1 Us
(dB)
K pc
10lg U1 Us
(dB)
2)
混频器的噪声系数NF定义为
NF
输入信噪比(信号频率) 输出信噪比(中频频率)

gm (t) cosLdLt
gC

1 2
gm1

1
2

gm (t) cosLdLt
(10―9 10)
(10―97)
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gm
gm(t )
③
gc
①②
④
0 0
Eb ①
ube ′ 0 ube
②
③
④ t
t0
c
图10.―57 gC～UL的关系 《高频电路原理与分析》
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变频跨导gC=gm1／2,gm1只与晶体管特性、直流工 作点及本振电压UL有关,与Us无关,故变频跨导gC亦有上 述性质。由式(10―94),有
gC
输出中频电流振幅 输入高频电压振幅
I1 Us

1 2 gm1
(10―95)
1
gm1
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第10章 混频
10.1 混频 10.2 混频器的干扰
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10.3
10.3.1 混频的概述 1． 混频器是频谱线性搬移电路,是一个六端网络。它
有两个输入电压,输入信号us和本地振荡信号uL,其工作 频率分别为fc和fL输出信号为uI,称为中频信号,其频率是 fc和fL的差频或和频,称为中频fI,fI=fL±fc(同时也可采用 谐波的差频或和频)。
中 频输 出 电 平/d B
3d B
3d B压 缩 电平
输 入电 平/d B
图10.―55 混频器输入、输出电平的关系曲线 《高频电路原理与分析》
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5) 混频器的中频输出应该只有所要接收的有用信号 (反映为中频,即fI=fL-fc),而不应该有其它不需要的干扰 信号。但在混频器的输出中,由于各种原因,总会混杂很 多与中频频率接近的干扰信号。