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回忆：混频器在通信系统中的地位
超外差式接收机框图
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教学重点
•为什么要进行变频；
•变频器的基本原理及数学分析；
•变频干扰。
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教学难点
• 变频器的基本原理及数学分析 • 变频干扰
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10.1 引言
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10.1 基本概念
⊙ 变频电路：
将输入的已调信号变换为另一频率的已调（固定中频）信号 完成频谱在频率轴上的线性搬移。实现信号频谱线性 变换的一种电路在频域上起着减（加）法器的作用。
⊙ 分类：
①变频器（自激式变频器） 电路中自身产生控制信号（由一个非线性器件产生振荡和 混频作用） ②混频器（他激式变频器） 需由外部的振荡器提供本振输入控制信号。
信号从一个高频段搬移到另一个高频段。
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强调：混频器的特点
3.混频电路通常位于接收机前端, 不但输入已调波信号很小,
而且若外来高频干扰信号能够通过混频电路之前的选频网络 ,
则也可能进入混频电路。 4.混频电路中的非线性器件对于实现频谱搬移这一功能是必不 可少的。 但是另一方面, 其非线性特性不但会产生许多无用的 组合频率分量, 给接收机带来干扰, 而且会使中频分量的振幅 受到干扰, 这两类干扰统称为混频干扰。它们都会使有用信号 产生失真。 由于以上两个特点, 混频电路的干扰来源比其它非 线性电路要多一些。 分析这些干扰产生的具体原因, 提出减小 或避免干扰的措施, 是混频电路讨论中的一个关键问题。
和本地振荡信号 uL(t)=ULMcos ωLt。
忽略二次项以上的变频管电流采用幂级数表示：
i a0 a1 us (t ) uL (t ) a2 us (t ) uL (t )
可得到：
2
a2 2 2 i a0 U Sm U Lm 2 a1 U Sm cos s t U LM cos L t 下变频器 a2 2 2 U Sm cos 2 s t U Lm cos 2 L t 2 a2U SmU LM cos s L t cos s L t
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三种频谱线性搬移功能比较 首页 上页
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10.2 非线性器件变频的机理（补充内容）
在非线性元件上加上的输入已调信号
uS(t)=Usmcosωst 和本地振荡信号 uL(t)=ULMcos
ωLt。变频管电流采Fra bibliotek幂级数表示：i a0 a1 us (t ) uL (t ) a2 us (t ) uL (t ) a3 us (t ) uL (t )
应用： 超外差接收机的关键部件 接力通信、卫星通信系统 频率合成器、频谱分析仪
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变频电路框图
本质：利用非线性器件产生所需要的新的频率分量。
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问题：为什么一定要进行混频？
由于设计和制作工作频率较原载频低的固定中频放大器 比较容易,且增益高, 选择性好,所以采用混频方式可大大 提高接收机的性能并使接收机的设备大大简化。
上变频器
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10.1.3 变频器的主要技术指标 首页
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• 变频增益——电压增益KVC、功率增益KPC（通常用分贝） PI 中频输出电压 U I 中频输出信号功率 KVC , K PC 高频输入电压 U S 高频输入信号功率 PS • 选择性——只输出所需的中频信号。 • 工作稳定性——控制信号（本振信号）的频率稳定度。 • 非线性失真——变频电路的输出信号频率和输入信号频率 不同，变频过程中可能产生失真。 • 噪声系数 • 变频器位于接收机的前端，它所产生的噪声对接收机 整机影响最大，因此要求它的噪声性能要好。
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可得到： 1 2 i a0 a 2 U sm U 2 Lm 2 3 3 3 2 a1U sm a 3U sm a 3U smU Lm cos s t 4 2 1 1 2 3 a 2U sm cos 2 s t a 3U sm cos 3 s t 2 4 3 3 3 2 a1U Lm a 3U Lm a 3U smU Lm cos L t 4 2 1 1 2 3 a 2U Lm cos 2 L t a 3U Lm cos 3 L t 2 4 a 2U smU Lm cos s L t cos s L t
［ 1+mauΩ(t)］ cos 2πfIt 。可见 , 调幅信号频谱从中心频率为 fc
处平移到中心频率为fI处, 频谱宽度不变, 包络形状不变，故 混频也属于频谱线性变换技术。 2.混频电路的输入输出均为高频已调波信号。 由前几节的讨 论可知, 调幅电路是将低频调制信号搬移到高频段, 检波电路 是将高频已调波信号搬移到低频段 , 而混频电路则是将已调波
⊙ 组成：非线性元件、本地振荡器、中频滤波器
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⊙ 常用的中频数值
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• 调幅收音机：465（455）kHz
• 调频收音机：10.7MHz • 微波接收机、卫星接收机：70MHz或140MHz 21.4MHz、30MHz
⊙
• 其他： 500kHz、1MHz、1.5MHz、4.3MHz、5MHz、
3 2 cos s 2 L t cos s 2 L t a 3U smU Lm 4 3 2 a 3U sm U Lm cos2 s L t cos2 s L t 4
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在非线性元件上加上的输入已调信号 uS(t)=Usmcosωst
⊙混频器的类型
三极管混频器 场效应管混频器 二极管平衡混频器
二极管环形混频器
集成模拟混频器
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二、基本原理
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⑤
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强调：混频器的特点
1.输出是中频为 fI的已调波信号uI(t)。通常取fI=fL-fc。以输入 是普通调幅信号为例 , 若us(t)=Ucm［1+mauΩ(t)］ cos2πfct, 本振 信号为 uL(t)=ULmcos 2πfLt, 则输出中频调幅信号为 uI(t)=UIm