混频讲义

•尽管混频器输出按LC回路调谐在fI，但由于通带具有一定范围， ∴pf0-qfs、–pf0+qfs组合频率若落在通带以内: •(即fI-f0.7≤pf0-qfs≤fI+f0.7 或 fI-f0.7≤qfs- pf0≤fI+ f0.7) 时,就会形成干扰产生啸叫.
将上两式合并（取等号）有:
fs
p 1 q p
1、中频干扰：
P=0 q=1时:fn= fI
原因：混频器输入端选择性不好，fn 漏入混频级，fn被放
大，形成较强干扰。
抑制方法：①提高混频器多级选择性。
②前级增加中频陷波器。
2、镜像干拢：
•由于 :
fn
1 q
( pfo
fI
)
•若q=p=1, fn= fo+ fI= fs+2fI
fI fI
fs f0 fn
fI
f 0.7 q p
p 1 q p
fI
(∵fI>> f0.7)
上式说明:
1)当输入信号频率等于或近似等于 fI 的整数倍或分数倍时， 就有可能产生啸叫。
2)接收系统只有对落在其频带内的 fs 才可能产生啸叫; •其中 p=0 、q=1(即fs=fI)时，干扰啸叫最强; •为避免最强的啸叫，应将中频选在接收频段以外。
2、选择性 ： 混频输出应只有中频信号，但实际有很多干扰，为抑制干扰， 要求输入、输出具有良好的选择性。希望 k0.1 →1
3、非线性干扰：混频同时,还会在中频附近产生许多非线性 干扰。如组合f干扰、交调干扰……要求混频器件最好工作在 曲线的平方项区域，以抑制各种干扰。
4、混频噪声：混频器处于接收机前端，它的噪声大小会影响 整机的噪声指标。
1 2
f''
(Eb
uo
)us2
f(Eb uo ) f'(Eb uo )us
Ic (t) gm (t)us
二、晶体三极管混频器的实际电路:
1、电路组态：常用的有 CE 混频电路和 CB 混频电路 两种组态，它是由 Us 所在位置决定的。如图:
uS
u0
uS u0
CE
CB
•CE混频电路的优点：混频增益高。
第二节 晶体管混频器
电路如图：
用泰勒级
数展开
S L1 C1uS
一、工作原理:
设: u s COS s t u0 U0COS 0t u0 Eb
C2 IL2 uI
Ec
ic f (ube ) f (Eb us uo )
f(Eb uo ) f'(Eb uo )us
由于us小， 忽高次项略。
•经混频后→中放→检波，造成的后果：
①啸叫，影响通信质量。 ②有用信号被淹没，无法接收。
一、目标信号和本振信号产生的组合频率干扰:
•由于ic中除含有fo和fs以外，还包括直流分量及其它组 合频率分量，如：fo+fs，2fo+fs，fo+2fs…… •表示成一个通式:
fd=±pf0±qfs •p.q是正整数，代表谐波次数. 当p=q=1时，有中频分量 : fI=f0-fs
f
•fn、fs对称于fo，有镜像关系。即： fI = fn -fo形成干扰。
例：fs=639KHz fI=465KHz 则fo=639+465=1104KHz 若fn= fs+2fI = 639+2×465=1569KHz， 则fn- fo=1569-1104=465KHz，形成干扰。
解决方法：①提高前级选择性，滤除fn； ②提高fI，fI越高，fn离信号频率fs越远，越易滤除。
fI
f 0.7 q p
p 1 q p
fI
(∵fI>> f0.7)
上式说明:
1)当输入信号频率等于或近似等于 fI 的整数倍或分数倍时， 就有可能产生啸叫。
2)接收系统只有对落在其频带内的 fs 才可能产生啸叫; •其中 p=0 、q=1(即fs=fI)时，干扰啸叫最强; •为避免最强的啸叫，应将中频选在接收频段以外。
第四节 混频器的干扰
•混频器中采用非线性器件 ，因此存在非线性失真和干扰问题。 •实际上，除了有用信号 us和本振信号uo以外，混频级还有以下 一些干扰：
①干扰un与干扰un之间的组合频率干扰。 ②干扰un与本振信号uo之间的组合频率干扰。 ③干扰un与目标信号us之间的组合频率干扰。 ④目标信号us和本振信号uo之间的组合频率干扰。
二、外来干扰信号和本振信号产生的组合频率干扰
•un与u0组合频率干扰——又称副波道干扰。
•设干扰信号为fn，作用于混频器输入，如果干扰fn和
本振fo形成组合频率满足下式：
fd=±pf0±qfs
fd=±pf0±qfn
若满足:
Pfo-qfn=fI
qfn=pfo-fI
- Pfo+ qfn=fI
qfn=p外，还构成产生本振信号的自激 振荡器，这种电路称作变频电路。 •具体电路见P146图7—16，它是中波调频收音机中的变频电路。 •组成 : 混频、本振均由同一个管子完成，R1~R3偏置电路，L4 C4 C18 C6杨成互感耦合的选频回路（调谐在f0）;Ls Cs构成混频后的 滤波器（调节器谐在fI）. 变频器与混频器相比：
解决方法：①提高高放前输入回路与混频级前各级电 路选择性。 ②适当选择最高的工作点电流，使之工作 在二次方最大区域(避免产生四次以上项)。 ③采用平衡电路抵消高次谐波。
四、互调干扰
起因： •两干扰信号同时加至混频输入端，由于管子非线性，混频后 fd~fI，（它不是f0、fs产生的）形成干扰。
解决方法：①选择合适的工作点。 ②提高前级选择性。 ③采用平衡电路，提高抗干扰性能。
2、分类:（据所用非线性器件分为）
1）、晶体三极管混频器：有一定混频增益。 2）、场效应管混频器：高频互调干扰小。 3）、平衡混频器、环形混频器：动态范围大 组合f干扰少。 4）、集成混频器：组合 f 干扰少 有一定混频增益。
三、混频器质量指标:
1、混频增益Auc: 定义：Auc= 输出中频电压振幅/输入高频电压振幅=UI/Us （ Auc大，有利于提高灵敏度 ，但Auc↑非线性干扰↑。）
U
U
Us
U0
UI
s s
I I
c
0
I
I
混频前
混频后
4. 混频的作用
1）、将输入高频 AM 波变为一固定中频的AM波；便于后 级放大处理。 如: fs = 639KHZ~1605KHZ fI=465KHZ。
2）、可较好地解决Av高、B适合、K0.1↓ 的矛盾。 因用一个中频，所以灵敏度高。
3）、fI 、本振f0 ，外接目标频率fs各不相同， 不易自激，放大器工作稳定。
归并为:
fn
1 q
( pfo
fI
)
•如图（P143）只有对应p , q较小的频率才能产生副波道干扰。
由于干扰信号fn 会通过中放造成干扰。
fn
1 q ( pfo
fI )
•若已知fs和fI，可求出干扰信号的频率;
•若已知fn，也可求知该频率的干扰会影响那些接收频率。
•这类干扰中，主要有以下几种干扰形式:
优点：电路简单，节省元件 缺点：易受信号频率牵引，工作频率不高，很难兼顾混频 和振荡同时最佳。
本章小结
1、何谓混频及混频作用。 2、混频器的质量指标。 3、各类混频器的特点和工作原理。 ４、混频干扰起因抑制办法。
二、混频器的组成和原理
1、混频器的组成（三部分） 如图：fI= f0- fs
混频器
us
非线性 器件
多f
滤波器
U0 f0 混频器
uI
本振
fI=f0-fs
例：中波段收音机 fs=535KHZ ~ 1605 KHZ 。接收机中频fI=465 KHZ 则本振频率 f0= 535+465~ 1606+465=1000 KHZ~2070KHZ •本振的频率覆盖系数： k=2070/1000=2.07
•CB混频电路的优点：工作频率高。
二、MOSFET混频器
•MOSFET混频的工作原理：电路和与JFET混频器基本相同， 不再赘述。
•区别: MOSFET混频器具有更高的 Auc。
(∵MOS管的gm > JFET的gm )
集成混频器：
1、其框图如图:
us
I
uI
2、具体实现电路见P139图7-10
uo
•如收音机的接受频段为535~1605KHZ ；特选fI=465KHZ 。
例如:fs=931KHZ ; fI=465KHZ， p=1 , q=2 ；f0=1396KHZ。 •某组合分量的频率 ∶
fd=±pf0±qfs=2fs-f0=466KHZ fI
可见:与中频 fI 相差 1KHZ 难以滤除。 造成干扰原因：fs=2fI 解决方法：避免fs等于fI的整数或近似整数倍。
3.混频过程实质：是频谱搬移的过程。如 ：
AM： u U c (1 ma cos t) cos ct
混频后 u U c (1 ma cos t ) cos I t
FM： u U c cos(Ct m f t 0 )
混频后 u U c cos( I t m f t 0 )
其中， I o
第七章 混 频
第一节 概述 第二节 混频的作用 第三节 场效应管混频器 第四节 混频器的干扰
第一节 概述
一、混频器的作用：
1.问题： •高频放大器中增益、带宽和选择性三个指标是相互矛盾的。 •接收机在高频段要从干扰和信号中选出有用信号，并高倍放大， 有许多困难。 2.解决办法：（利用混频） 混频：将已调信号的载频变成一中频信号。 但调制类型（AM、FM）、调制参数（m、Ω、ΔΩ）、频谱 结构均不变，只改变载频（不含信息）。