通信电子线路变频器

基极偏置电压将自静态值
VBB0向截止方向移动，则
相应的gmc也就比上述恒定
偏置时小，结果使gmc随VLm 的变化规律如图中实线。 图中显示，由–VLm值使gmc 为最大值。
gmc随VLm变化的特性
6.2.4 工作状态的选择
第
18 页
为了获得低噪声、高增益，需要对本振电压 VLm 、
工作点电流IE、晶体管集电极电压 VCE 的选择。
X
第 9 页
（3）工作要稳定
本机振荡的频率和振幅要稳定。
（4）噪声要小
接收机的噪声系数主要取决于它的前端电
路，在没有高频放大器的情况下，则主要由混频
电路决定。
（５）选择性 中频输出回路要有良好的选择性。
X
6.2 三级管混频电路
一 . 作用原理 1．组成：
L1C1——输入信号回路， 谐振于fc
L2C2——输入中频回路，
类型：
大信号混频、小信号混频。 高质量通信接收机广泛采用二极管环形混频器和 由双差分对平衡调制器构成的 混频器。 一般接收机（广播收音机），为了简化电路， 用三级管混频器。
X
第
变频器在接收机当中的位置
4 页
波形4
波形6
波形7
输入 回路 波形5
高频 放大
混频器
中频 放大
解调器
低频 放大
本地 振荡器
自动 增益 控制 X
附录1.1.2:超外差接收机各处波形示意图
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第 页
④
⑤
⑥
⑦
X X
第
变频器的作用
由于变频器能够将外来的高频信号变换为载波频
6 页
率较低的信号，那么此时采用中频放大器就可以得到
理想的谐振曲线和较高的稳定增益，可以提高接收机 的灵敏度和选择性。 缺点: (1)本振需要跟随输入信号频率的变化而变化，以维
'
令 : I C 0 (vL ) f vBB0 vL
'
g m (vL ) f vBB0 vL
ic I C 0 (vL ) g m (vL ) vs
第
12 页
f vBB0 vL I C 0 (vL ) I C 0 I C1 cos L t I C 2 cos 2 Lt …… f vBB0 vL g m (vL )
'
vL (t ) VLm cos Lt ,
g m 0 g m1 cos Lt g m 2 cos 2 Lt ……
X
vs (t ) Vsm cos c t , ic I C 0 (vL ) g m (vL ) vs I C 0 I C1 cos L t I C 2 cos 2 L t …… g m1 Vsm [ g m 0 cos c t cos( L c )t 2 g m1 gm2 cos( L c )t cos( 2 L c )t 2 2 gm2 cos( 2 L c )t ……] 2
1 2 2 i i1 i2 g D [ cos L t cos 3 L t ……] 2 3 (U s cos s t U i cos i t ) i L s
X
第
24 页
ii (
g Dus

g D ui ) cos i t 2
g DU S g DU i Is 2
结论：输入输出端电流都由两部分组成，一部分 为本端电压产生的，另一部分是变频得到的。对于输 输入端来说，变频得到的
gD 出端来说，变频得到的 项，叫做正向混频；对于 gD
以二极管混频器是双向混频器件。

项，叫做反向混频。所
KVC
1

X
6.3.2 平衡混频器和环形混频器

) cos s t
X
几种混频器的比较
第
28 页
平衡混频器和环形混频器的电流中组合频率分量 由于混频器需要考虑反向混频，而这两种混频器 的输入端不产生本振频率电流，可以避免本振信号经 输入端辐射到天线上去。 单二极管混频器的输入端是有本振频率分量产生
减少了，这样就减小了混频器中特有的组合频率干扰。
笫6章
变频器
第 1 页
6.1 概述 6.2 晶体三极管混频器 6.3 二极管混频器
X
6.1 概述
什么是变频？
第 2 页
变频（混频）是一种频率变换过程，使信号
由一个频率变换为另一个频率,而调制规律保持 不变。 通常使用在超外差接收机当中，以及一些测 量仪表中。
X
第 3 页
位置：在接收机中,靠近天线，直接影响接收机的性能。
由此可见，在满足线性时变条件下，三级管混频电路的增 益与gmc成正比。而gmc又与VLm和静态偏量有关。
第
3．gmc与VLm的关系： 由图可见： 当VBB0一定， VLm由小增大时， gm1即gmc也相应的 由小增大，直到 gm(t)变为方波时， gmc接近最大值。
16 页
X
实际上,三级管混频电路中，一般均采用分压式偏置电 路。因而，当VLm增大到一定值后，由于特性的非线性， 产生自给偏置效应，
平衡混频器的原理电路：见图6-3-3 P185
第
23 页
由两个单二极管混频器组成。由于输入信号从中间抽
头引入，则对于每一个二极管来说，信号电压为原来 的一半。则电流也为单二极管混频器的一半。
us ui u D1 u L 2 2 i1 g D (t ) u D1
ui us uD 2 uL 2 2 i2 g D (t ) u D1
X
第
26 页
T2
'
:
'
i (i1 i2 ) (i4 i3 ) g D K (t )u s g D ui 4 g D ( cos L t cos 3 L t ……) U s cos s t 3 g DU i cos i t ii ( 2 g DU s 4
14 页
X
其中：
g mc
I m 1 g m1 Vsm 2
——混频跨导
若中频回路的谐振电阻为Re，则中频输出电压:
1 vI (t ) iI (t ) Re g m1Vsm cos I t Re 2
混频电压增益为：
KVC
Vm 1 g m1 Re g mc Re Vsm 2
第
13 页
X
第
g m1 cos Lt Vsm cos ct g m1 Vsm [cos( L c )t cos( L c )t ] 2 I L c iI I Im cos I t g mcVsm cos I t 1 g m1Vsm cos I t 2 1 振幅 I Im g m1Vsm 2 令 I Im g mcVsm
谐振于fI vL本振电压， VBB0为基极静态偏置电压 VBE=VBB0+vL+vS vBB(t)=VBB0+vL等效为静态偏置电压——时变基极偏压。
图4-3-3 三级管混频器的原理电路
2. 分析：当 vs Vsm cos ct 很小，满足线性时变条件时，
ic f vBE f vBB0 vL vs f vBB0 vL 1 '' 2 f vBB0 vL vs f vBB0 vL vs 2 ' f vBB0 vL f vBB0 vL vs
持中频恒定，使调整增加了困难。
(2)高频干扰可能进入变频电路,造成影响. (3)变频本身引起的各种组合干扰会影响变频质量。
X
6.1.2 变频器的原理方框图
第 7 页
us s
非线性 器件 uL L 本机振 荡器
带通滤 波器 混频器
ui i
变频器
X
6.1.3 对变频器的主要要求 （1）变频增益要大
2 1 2 iD t g D cos Lt cos 3Lt ... 3 2 U S cos s t U L cos Lt U i cos i t
X
第
21 页
电流通过输出端的中频滤波电路，可得：
g DU S g DU i ii t cos i t cos i t 2 g DU S g DU i Iit ) U i cos i t
i L S
X
第
20 页
则时变电导 g D t 可用开关函数表示：
在大信号UL的作用下，二极管工作于开关状态，
gD t gD K t
则二极管的电流为：
1 gD RD
iD t gD t uD t

g DU i ) cos i t
X
第
27 页
T1
''
:
'
i (i1 i2 ) (i3 i4 ) g D u s g D K (t ) ui 4 g DU s cos s t g D ( cos L t cos 3 L t ……) 3 U i cos i t is ( g DU s 2 g DU i 4
由于二极管和输入输出端都是串联关系，二极管
电流的频率分量也要通过输入端形成压降，其中与s
有关的频率分量为：i t g DU S cos t g DU i cos t s s s
g DU S g DU i Is 2
2

X
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22 页
g DU S g DU i Ii 2
（1）变频器最大功率增益KPCmax与 VLm 、IE的关系 如图：P181 6-2-6。 一般选择对本振电压 VLm 在50毫伏到200毫伏之间。 当VLm 和集电极直流电压VCE 一定的情况下，在
IE=0.5mA时 KPCmax 有最大值。
（2）噪声系数NF与VLm 、IE的关系 如图：P181 6-2-7。
变频器的输出中频信号电压Ui (或功率PI)对输入 信号电压Us(或功率Ps)的比值。
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Ui KVC Us （2）非线性失真要小
K PC
Pi Ps
接收机中加在混频器输入端的干扰信号。由于非 线性，混频输出电流中的众多频率组合分量，有的靠近 引起失真，称为混频失真。
中频，无法滤除。这些寄生分量叠加在有用中频信号上，
g D u s g D ui is ( ) cos s t 2
X
第
25 页
环形混频器的原理电路：见图6-3-4 P185
由两个平衡混频器组成。则它的电流是平衡混频器输
出的两倍，与单二极管混频器一致。
us ui i1 g D K (t )( u L ) 2 2 ui us i2 g D K (t )( u L ) 2 2 ui TL u s i3 g D K (t )( u L ) 2 2 2 us ui TL i4 g D K (t )( u L ) 2 2 2
的，因此，虽然它的电流输出是平衡混频器的两倍，
但通常还是需要使用平衡混频器或环形混频器抑制输 入端的本振频率辐射。
X
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29 页
结
束
X
VLm 在50毫伏到200毫伏之间时，N 最小。 F
X
第
6.3 二极管混频器
优点：噪声低、动态范围大、电路简单、组合频
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率少、无本振反向辐射。
缺点：无变频增益。 6.3.1 单二极管混频器 电路如图6-3-1（a) P183所示。 二极管上加有三个电压: uD us uL ui
us (t ) U s cos st uL (t ) U L cos Lt