文档介绍：混频器原理及电路
一混频概述
二混频电路
三混频器的干扰
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混频器原理
1. 混频器的变频作用
混频器是频谱的线性搬移电路,是一个三端口(六端)网络
本地振荡信号
一个中频输出信号:
两个输入信号与输出信号之间的关系:
的包络形状相同,频谱结构相同,只是填充频谱不同,即,其中心频率:
其中
混频器原理及电路
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休息1
休息2
uc (fc)
uL (fL)
uI (fI)
混频器
t
uc (t)
t
uI (t)
t
uL (t)
有两个输入信号:
高频调制波
fc
fc+F
fc+F
f
uc的频谱
fc
fL
f
uL的频谱
fI
fI+F
fI+F
f
uI的频谱
t
uc (t)
t
uc (t)
t
uL (t)
t
uL (t)
t
uI (t)
t
uI (t)
混频器是频谱的线性搬移电路,完成频谱线性搬移功能的关键是获得两个输入信号的乘积项,具有这个乘积项,就可以实现所需的频谱线性搬移功能。
2Ωmax
ωI= ωL- ωc
乘法器
带通滤
波器
混频器的一般结构框图
设输入已调波信号:
那么两信号的乘积项为:
2. 混频器的基本工作原理:
ωL
uL
ωL- ωc
ωL+ ωc
uI
本振信号:
uc
ωc
如果带通滤波器的中心频率为
,带宽
则经带通滤波器的输出为:
仿真
uI
返回
uc
uL
休息1
休息2
可见输出中频信号的包络形状没有变化,只是填充频率
由
变化成
uL
uc
非线形
元件
带通滤
波器
(1) 调幅(DSB为例)
uΩ
乘法器
带通滤波器
uDSB
uo
2Ωmax
ωo
(2)检波
uDSB
乘法器
低通滤波器
uo
uΩ
Ωmax
(3)混频
uDSB
= uc
乘法器
uL
带通滤波器
uI
ωI=ωL-ωc
ωL
ωc
3. 振幅调制、检波与混频器的相互关系
ωI=ωL-ωC
2 Ωmax
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仿真2
仿真1
仿真3
休息1
休息2
因为混频器常作为超外差接收系统的前级,对接收机整机的噪声系数影响大。所以希望混频级的越小越好。
(1)变频增益:
变频电压增益:
变频功率增益:
(2)噪声系数:
混频器主要性能指标
(3) 失真与干扰
变频器的失真主要有:
频率失真
非线性失真
(4)选择性
在混频器中,由于各种原因总会混入很多与中频频率接近的干扰信号, 为了抑制不需要的干扰,要求中频输出回路具有良好的选择性,矩形系数趋近于1。
高质量通信设备中以及工作频率较高时,常使用
平衡型混频器
环形混频器
优点:噪声低,电路简单,组合分量少。
设输入信号
本振信号:
若
则输出电压:
实用混频电路
如果输出中频滤波器的中心频率为:
谐振阻抗为
,则输出电压
而环形混频器的输出是平衡混频器输出的2倍。且减少了输出信号频谱中组合频率分量,即减少了混频器所特有的组合频率干扰。
仿真
休息 1
休息 2
+
uI
_
+ uL -
+
uc
-
VD1
VD2
2C
RL
2L
T1
T2
+ uL -
T3
uc
+
-
uc
+
-
1. 二极管混频器
利用第4章所述的时变跨导电路,可构成晶体管混频器。
由于时变偏置电压
如果
则集电极电流为
2. 晶体三极管混频器
其中
为时变跨导,受
的控制,而输入信为:
利用付里叶级数可将展开成:
如果输出回路的谐振频率为
,而
选出的中频电流
为:
uc
+
-
+
-
uL
EB
EC
VT
C
L
UB(t)
ic
其中变频跨导:
变频(混频)增益Au为:
中频输出电压uI为:
双极型晶体三极管混频器基本电路的交流通道:
共射极混频电路:本振信号由基极串联方式注入
本振信号由射极注入
共基极混频电路:
(a)
uc
+
-
uL
+
-
L
C
VT
(d)
uL
+
-
uc
+
-
L
C
VT
(c)
uc
+
-
+
-
uL
L
C
VT
(b)
L
C
uL
+
-
uc
+
-
VT
C
L
ED
Rg
Rs
FET混频器的转移特性是平方律,输出电流中的组合频率分量比BJT混频器少得多,故其互调失真低。FET混频器容许的输入信号动态范围也较大。因此,尽管FET混频器的变频