第十一章混频

通信电路原理

司鹏搏综合楼 825

[email protected]

第十一章混频

第十一章混频

主要内容• 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]

第十一章混频

重点和难点11.1 概述11.2 晶体管

混频11.3 场效应

管混频11.4 集成混

频电路11.5 组合频

率干扰及非线性失真

11.6 零中频频谱变换

• 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

• 实际混频电路的分析

通信电路原理

司鹏搏综合楼 825

[email protected]

第十一章混频

11.1 概述11.1 概述11.2 晶体管






• 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– FM 信号混频

• 设：载频 f0 ，本振频率 fL ，中频 fi

– fL - f0 = fi 低中频方案 ( 广播、电视 )

– fL + f0 = fi 高中频方案 (SSB 电台 )

第十一章混频

FM 信号的混频11.1 概述11.2 晶体管






第十一章混频

二、对混频器的主要要求11.1 概述11.2 晶体管






• 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

• 噪声系数小– 因混频器处于系统前端

• 混频增益 AVC 大– 可提高灵敏度和系统信躁比

• 选择性好– 抑制组合频率和干扰

第十一章混频

三、混频器的分析方法11.1 概述11.2 晶体管






• vS(ω0) 、 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

第十一章混频







• 含有

第十一章混频







• vS(ω0) 小、 vL(ωL) 大– 采用时变参量法 (p203 6-31 式 )

• i = (I0+ I1cosωLt + I2cos2ωLt +...)+

(go+ g1mcosωLt +g2mcos2ωLt +...)

VsmcosωSt

• 乘积项： g1mcosωLt VsmcosωSt

• 含有项

第十一章混频







• 乘法混频器 (p190)– 令： v1=Vcm(1+mcosΩt)cosω0t

v2= VLm cosωLt ( 本地参考信号） (ω0 ≈ωL )

– 则： v3= Kv1v2

= KVcmVLm(1+mcosΩt)cosω0t cosωLt

= (K/2) VcmVLm(1+mcosΩt)cos(ω0+ωL)t

+ (K/2) VcmVLm(1+mcosΩt)cos(ω0-ωL)t

– 经带通滤波器（ f0’ =f0 + fL , B =2F)

• v 上混频 =(VcmVLm(1+mcosΩt)cos(ω0+ωL)t

– 经带通滤波器（ f0’ =f0 - fL , B =2F)

• v 下混频 =(K/2) VcmVLm(1+mcosΩt)cos(ω0-ωL)t

第十一章混频

11.2 晶体管混频11.1 概述11.2 晶体管






• 一、基本电路 ( 图 11-2 p341)

– 带通滤波器 ( 选频网络 )

– 中心频率： ωi=ωL-ω0

– 保证输出 vi(ωi) 的通带 , 与输入 vs(ω0) 的通带相同

第十一章混频

二、混频原理11.1 概述11.2 晶体管






• 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

第十一章混频

三、混频器主要参数 ( 图 11-3 p343)

11.1 概述11.2 晶体管






第十一章混频

工作状态选择 ( 图 11-4 p343)

11.1 概述11.2 晶体管






第十一章混频

工作状态选择 ( 图 11-4 p343)

11.1 概述11.2 晶体管






• 例– 小于 10MHz 工作时，为使 Apc 大、 Nf 小，– 综合选择： Ie= 0.2~1mA , VL= 50~250mV

第十一章混频

四、实例11.1 概述11.2 晶体管






• 电视机混频电路 ( 图 11-6 p344)

– 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

– Ie=2mA ，略大 ( 可提高 Apc) ，前有高放级， Nf 影响较小

第十一章混频







• 广播接收机变频电路 ( 图 8-7 p247)

第十一章混频







• 双频手机的混频电路 ( 图 11-7 p345)

– fGSM=900MHz ， fDCS=1800MHz

– f i=215MHz ， fL<fs

第十一章混频

11.3 场效应管混频11.1 概述11.2 晶体管






• 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

– 平方律特性

– 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

第十一章混频

一、混频电路11.1 概述11.2 晶体管






• 图 11-9 p348

– 结型

– 双栅 MOS 型

第十一章混频

二、场效应管混频特点11.1 概述11.2 晶体管






• 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• 混频增益较低

– 收音机、电视机较少应用

第十一章混频

11.4 集成混频电路11.1 概述11.2 晶体管






• 一、简单差动对管混频– 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-ω0

第十一章混频

二、双差动模拟乘法混频电路11.1 概述11.2 晶体管






• 为四象限乘法器 ( 图 11-11 p349)– 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 vL< vs( 可互换 ) 时也无包络失真，但增益↓

第十一章混频三、 ULN-2204 单片收音机混频及本振电路

11.1 概述11.2 晶体管






• 图 11-12 p350

第十一章混频

四、 MC1596 乘法器混频电路11.1 概述11.2 晶体管






• 图 11-13 p351

第十一章混频

11.5 组合频率干扰及非线性失真11.1 概述11.2 晶体管






• 组合频率干扰在中频附近（通带内）时难以消除

• 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

• vs 幅度较大时，易产生寄生调幅（包络失真）

第十一章混频

一、组合频率干扰11.1 概述11.2 晶体管






• 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±q f0| (表 11-2 p352)

第十一章混频







• 例 1– 接收 vs 的 f0= 931kHz , 中频 fi = 465kHz

• 则本振 vL 的 fL=1396kHz

– 若： fp,q = 2 f0 - fL=1862-1396=466kHz

• 466kHz 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

第十一章混频







• 例 2– f0 = 930kHz , fi = 465kHz , 则 fL=1395kHz

– fL- f0=1395 - 930=465kHz

• 有用 fi

– 2f0- fL=1860 -1395=465kHz

• 无用 fi / 中频干扰

第十一章混频

二、寄生频道 fM 干扰 ( 组合副波道干扰 )

11.1 概述11.2 晶体管






–将产生寄生频道干扰

第十一章混频


11.1 概述11.2 晶体管






• 例 1– f0 =1070kHz , fi =465kHz , fL=1535kHz , fM

=1000kHz

– fL - f0 =1535 -1070 = 465kHz

• 有用 fi

– 2 fM – fL=2000 -1535 = 465kHz

• 无用 fi / 中频干扰

–计算 fM : p=1, q=2

• fM =( pfL+ fi)/ q =(1535+465)/2=1000kHz

第十一章混频


11.1 概述11.2 晶体管






• 例 1– f0=660kHz , fi =465kHz , fL=1125kHz

• p=0, q=1: fM = 465kHz ( 产生中频干扰 )

• p=1, q=1: fM = 1590kHz = f0+2 fi = fL+ fi

– fM =1590kHz 时 , 产生镜像中频干扰– 图 11-14 p353

– p=2 , q=3 ： fM=...

– p=3 , q=3 ： fM=...

第十一章混频

三、非线性失真11.1 概述11.2 晶体管






• 包络失真和大信号阻塞– vs 过大时

• 包络失真：幂级数中的高次方项起作用影响包络• 大信号阻塞：晶体管饱和或截止 ( 限幅 )

• 交叉调制失真– 设 vs 之外，存在干扰台 vM ，则 v be=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

• 互相调制失真– 若 vs 之外，存在干扰台 vM 1 、 vM 2 ，则产生类似交叉调制

失真的互相调制失真

第十一章混频

四、减小干扰和失真的措施11.1 概述11.2 晶体管






• vs 较小• 提高混频前各级 (天线回路 , 高放 ) 的

选频能力• 采用具有乘法、平方律特性的器件• 采用乘法器、平衡混频电路• 合理选择 fi

第十一章混频

11.6 零中频频谱变换11.1 概述11.2 晶体管






• 零中频混频概念

第十一章混频

一、零中频接收机11.1 概述11.2 晶体管






• 设输入为已调制信号 X (t)( 调幅、调角波 ) 为

第十一章混频







• 经相乘器后

• 低通滤波器滤去高频，取出低频输出，即

第十一章混频







• 讨论– 输入已调信号 X(t) 为调幅波

– 输入已调信号 X(t) 为调角波，经反正切电路得到角度

第十一章混频

二、软件无线电中的零中频接收 11.1 概述11.2 晶体管






第十一章混频

小结11.1 概述11.2 晶体管






• 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]

第十一章混频

Documents

Transcript of 第十一章混频

第十一章 混频

Documents

Transcript of 第十一章 混频

第十一章混频

Transcript of 第十一章混频