通信电路原理 第11章

第十一章混频§11-1概述[1]§11-2晶体管混频[2]§11-3场效应管混频[3]§11-4集成混频电路[2]§11-5组合频率干扰及非线性失真[1]§11-6零中频频谱变换[0]重点：掌握混频原理和混频电路，混频器中出现的组合频率干扰及非线性失真。难点：实际混频电路的分析。§11-1概述[1]一、混频与变频变频:本振与混频为一个管混频:混频独立为一个管组成和原理(图11-1p339/AM)设：载频f0本振频率fL中频fifL-f0=fi低中频方案(广播、电视)fL+f0=fi高中频方案(SSB电台)FM信号混频FM信号混频二、对混频器的主要要求1．信号失真小仅对信号载频进行变换，即:保持原AM波的包络变化规律，保持原FM波的频率变化规律；2．噪声系数小因混频器处于系统前端；3．混频增益大可提高灵敏度和系统信躁比；4．选择性好抑制组合频率和干扰。三、混频器的分析方法1.vS(ωo)、vL(ωL)幅度均较小采用幂级数法(p201)v=V0m+V1mcosω1t+V2mcosω2t代入幂级数展开式，取前四项，得:含有：2.vS(ω0)小、vL(ωL)大采用时变参量法，(p2036-31式)i=(Io+I1cosωLt+I2cos2ωLt+...)+(go+g1mcosωLt+g2mcos2ωLt+...)VsmcosωSt乘积项：g1cosωLtVsmcosωSt含有：3.乘法混频器(p190)令：v1=Vcm(1+mcosΩt)cosωotv2=VLmcosωLt(本地参考信号）(ωo≈ωL)则：v3=Kv1v2=KVcmVLm(1+mcosΩt)cosωotcosωLt=(K/2)VcmVLm(1+mcosΩt)cos(ωo+ωL)t+(K/2)VcmVLm(1+mcosΩt)cos(ωo-ωL)t经带通滤波器（fo’=fo+fL,B=2F)v上混频=(K/2)VcmVLm(1+mcosΩt)cos(ωo+ωL)t经带通滤波器（fo’=fo-fL,B=2F)v下混频=(K/2)VcmVLm(1+mcosΩt)cos(ωo-ωL)t§11-2晶体管混频[2]一、基本电路(图11-2p341)带通滤波器(选频网络)中心频率：ωi=ωL-ωo保证输出vi(ωi)的通带,与输入vs(ωo)的通带相同二、混频原理采用时变参量分析法输入信号vs(t)几mv在不同工作点(跨导)处，瞬时为线性放大。本振信号vL(t)50~200mv改变工作点的周期性函数。三、混频器主要参数(图11-3p343)工作状态选择(图11-4p343)(图11-5p344)例：小于10MHz工作时，为使Apc大、Nf小，综合选择：Ie=0.2~1mA,VL=50~250mV四、实例1.电视机混频电路(图11-6p344)(1)回路并接1.2K,降低Q值,η=2(强耦合),以保证8MHz的全电视信号通过。(2)Ie=2mA，略大(可提高Apc)，前有高放级，Nf影响较小。2.广播接收机变频电路(图8-7p247)3.双频手机的混频电路(图11-7p345)§11-3场效应管混频[3]双极性晶体管：含有许多高次方项，易产生组合频率干扰和失真。场效应管的平方律特性：(图11-8p346)可避免出现高次项，且v2项的系数为常数，可减少组合频率干扰和失真。一、混频电路(图11-9p348)(a)结型(b)双栅MOS型二、场效应管混频特点1.iD中无高次项，组合频率干扰小；动态范围大(vs可较大)；输入、输出阻抗大。2.混频增益较低，收音机、电视机较少应用。§11-4集成混频电路[2]一、简单差动对管混频(图11-10p349)为二象限乘法器混频：当vs较小时，ic中有Kv1v2项，选出下中频项ωi=ωL-ωo二、双差动模拟乘法混频电路为四象限乘法器(图11-11p349)优点：抑制中频干扰能力强；寄生频道、组合信号少；互调和交调失真小；噪声低。且：vLvs(可互换)时也无包络失真，但增益↓。三、ULN-2204单片收音机混频及本振电路(图11-12p350)四、MC1596乘法器混频电路(图11-13p351)§11-5组合频率干扰及非线性失真[1]1.组合频率干扰在中频附近（通带内）时难以消除；2.输入vs之外，存在邻波道信号vm，可产生寄生频道干扰和交叉调制失真；3.vs幅度较大时，易产生寄生调幅(包络失真)。一、组合频率干扰vs与vL的不同谐波的一些组合频率分量，若在中频附近的信号通带内，无法滤除，产生组合频率干扰。例如:晶体三极管ic中的组合频率分量fp,q=|±pfL±qfo|(表11-2p352)例1:接收vs的f0=931kHz,中频fi=465kHz则本振vL的fL=1396kHz若：fp,q=2f0-fL=1862-1396=466kHz466kHz在中频附近通带内，无法滤除。因检波器的非线性作用产生：466-465=1kHz(差拍信号干扰/哨声)克服方法：减小器件非线性；采用平方律器件；重新选择中频。例2:f0=930kHz,fi=465kHz,则fL=1395kHzfL-f0=1395-930=465kHz(有用fi)2f0-fL=1860-1395=465kHz(无用fi/中频干扰)二、寄生频道fM干扰(组合副波道干扰)将产生寄生频道干扰。例1:f0=1070kHz,fi=465kHz,fL=1535kHz,fM=1000kHzfL-f0=1535-1070=465kHz(有用fi)2fM–fL=2000-1535=465kHz(无用fi/中频干扰‘)计算fM:p=1,q=2fM=(pfL+fi)/q=(1535+465)/2=1000kHz例2:f0=660kHz,fi=465kHz,fL=1125kHzp=0,q=1:fM=465kHz(产生中频干扰')p=1,q=1:fM=1590kHz=f0+2fi=fL+fifM=1590kHz时,产生镜像中频干扰(图11-14p353)p=2,q=3:fM=...p=3,q=3:fM=...三、非线性失真1.包络失真和大信号阻塞vs过大时：(1)包络失真：幂级数中的高次方项起作用。(2)大信号阻塞：晶体管饱和或截止(限幅)。2.交叉调制失真设：vs之外，存在干扰台vM则：vbe=vL+vs+vM若是vM调幅信号，将产生许多交叉调制信号，当某交叉调制信号的中心频率为fi时，则vM信号(干扰)和vs信号被同时放大和解调。3.互相调制失真若vs之外，存在干扰台vM1、vM2，则产生类似交叉调制失真的互相调制失真。四、减小干扰和失真的措施1.vs较小；2.提高混频前各级(天线回路,高放)的选频能力；3.采用具有乘法、平方律特性的器件；4.采用乘法器、平衡混频电路；5.合理选择fi。§11-6零中频频谱变换[0]零中频混频概念:一、零中频接收机设输入为已调制信号X(t)(调幅、调角波)为:经相乘器后：低通滤波器滤去高频，取出低频输出，即:讨论：1．输入已调信号X(t)为调幅波2．输入已调信号X(t)为调角波二、软件无线电中的零中频接收第十一章小结§11-1概述[1]混频的作用和原理。§11-2晶体管混频[2]混频电路分析§11-3场效应管混频[3]§11-4集成混频电路[2]电路分析§11-5组合频率干扰及非线性失真[1]组合频率干扰、寄生频道干扰和交叉调制失真。§11-6零中频频谱变换[0]END