混频电路原理与分析.. 共68页
第六章----混频器PPT课件
听到的声音：哨叫——干扰哨声
干扰的原因：组合频率干扰
qfs pfL = fI
pfL qfs = fI
pfL + qfs ：恒大于fL
pfL qfs ：无意义 -
25
3. 抑制方法：
组合频率分量电流振幅随 (p + q) 的增加而迅速减小，因 而，只有对应于 p 和 q 为较小值的输入有用信号才会产生明 显的干扰哨声，将产生最强干扰哨声的信号频率移到接收频 段之外，就可大大减小干扰哨声的有害影响。
变频器：
混频器：
优点：电路简单，节省元 件。
缺点：本振信号频率易受 输入信号频率的牵引，电 路工作状态无法使振荡和 混频都处于最佳情况，一 般工作频率不高。
-
优点：由于本振和混频由 不同器件完成，从而便于 同时使振荡和混频都处于 最佳状态，且本振信号频 率不易受牵引。
缺点：元件多，电路较复 杂。
5
为什么要变频？
此电路除用作混频器外，还可以用作相位检波器、电调衰减 器、调制器等。
8
5
9
6
3
1
4
2
(a)
(b)
封装环形混频器- 的外形与电路
21
6.5 混频干扰
混频必须采用非线性器件，在产生所需频率 之外，还有大量的不需要的组合频率分量，一 旦这些组合频率分量的频率接近于中频有用信 号，就会通过中频放大器，经解调后，在输出 级产生串音、哨叫和各种干扰。
优点： 1、动态范围较大
2、组合频率干扰少
3、噪声较小
4、不存在本地辐射
5、电路结构简单
缺点： 无变频增益 -
16
6.4 二极管混频器
一、二极管平衡混频器
混频器原理及电路PPT课件
当接收该电台广播时，接收机的本振频率 fL fI fc 1396Kz
由于变频比
fc
fI
931 465
2
可推算出：当 p 1 ，q 2
可gc 构 利U成ICCI用晶第体输 输4管入 出章混高 中所频频 频述器电 电的。压 流时振 振变幅 幅跨导12电g1 路， 由中u如I于频果时输12Ug变出L1R偏电LU置U压cc(电u则t)I为压c集os电：UB极I(tt)电UE流IB(为t )ucLo(ts)It
+ u-c + uL -
VT
fI+F fI fI+F
f
高频调制波 uc ( fc ) 本地振荡信号 uL( fL )
fc
fL f
一个中频输出信号：uI ( fI )
两个输入信号与输出信号之间的关系：输入信号us 与输出信号uI
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 fI fL fc
fI
f
L
fL
cos
t
cos I t
ICI cos t cos I t
第6页/共18页
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：
VT +-uc +-uL
(a) VT
+-uc +-uL
(c)
CL C
L
VT
+-uc u+-L (b) VT
第六章混频
(6.2―8)
us=Usmo(1+macosΩt)cosωCt。只要带通滤波器的带宽足够， 即B=>>2Ω，带内阻抗可近似认为等于有载谐振阻抗RL。 输出的中频电压近似等于ui=gcRLUsmo(1+macosΩt)cosωit。
第6章 混频
仿照集电极回路的分析方法，三极管混频器的输 入回路基极电流iB与输入电压us的关系也可近似写成
第6章 混频
3. 混频失真与干扰
混频器的失真有频率失真和非线性失真。此外， 由于器件的非线性还存在着组合频率干扰。这些组合 频率干扰往往是伴随有用信号而存在的，严重地影响 混频器的正常工作。因此，如何减小失真与干扰是混 频器研究中的一个重要问题。
第6章 混频
4. 选择性
所谓选择性是指混频器选取出有用的中频信号而 滤除其他干扰信号的能力。选择性越好输出信号的频 谱纯度越高。选择性主要取决于混频器输出端的中频 带通滤波器的性能。此外，对混频器的要求还有动态 范围、稳定性等等。
(6.2―5)
(6.2―6)
称其为混频跨导，其值等于基波跨导的一半。在 忽略晶体管输出阻抗的情况下，经集电极回路带通滤 波器的滤波，取出的中频电压
ui gc RLUsm cosit
(6.2―7)
第6章 混频
Re 为 LC 并联谐振回路的有载谐振阻抗。中频输出
电压的幅度
Uim gc RLU sm
第6章 混频
在无线电技术中，混频的应用非常普遍。在超外
差式接收机中，所有输入信号的频率都要变成中频， 广播收音机的中频等于 465kHz ，电视接收机的中频等
于 38MHz 。在发射机中，为了提高发射信号的频率稳
第七章 混频电路
第3节 晶体三极管混频器
1. 工作原理——利用线性电路时变分析法
混频器原理性电路
Vbb 为直流偏置电压，
us 为输入信号， uL 为本振信号。
集电极回路调谐于中频 ωI 。
电路的输入条件是：
us = Usm cosωst uL = ULm cosωLt ULm>> Usm 三级管的集电极电流 ic 是在Vbb， uL和us的共同作用下产生的。 晶体三极管在 Vbb，uL和us的作用 下工作于非线性状态。 由于 us很小，可以认为晶体管的 工作点在Vbb+uL的作用下发生变化。 在每一个工作点，对us来说都是工作 于线性状态，只不过不同的工作点其 线性参量不同。这种随时间变化的参 量称为时变参量。 为小信号 为大信号
第2节 二极管混频电路
1. 二极管混频器的优点
平衡型混频器 环形混频器
电路结构简单、噪声低、动态范围大、组合频率分量少。如果采用肖 特基表面势垒二极管，工作频率可高达微波频段，因而应用广泛。
2. 二极管平衡混频器
电路条件
(1) 本振电压uL足够大， 晶体二极管工作在受uL控 制的开关状态。 (2) 输入回路的次级调谐 于ωs；输出回路的初级调 谐于ωI。相当于两个带通 滤波器。
i IQ Q Di Dv
0
v VQ
3.混频器的功能
混频器是频谱的线性搬移电路，是一个三端口（六端）网络。
us c (t) t
us (fs)
混频器 uL (fL)
uI (fI)
uI (t) t
us的频谱 fs-F fs fs+F f
uL (t) t uI的频谱 fI-F fI fI+F fs fL f f
是由 us在输入回路中产生输入电流和 us与uL经反向混频产生输入电流之差。
混频电路原理与分析PPT课件
(3) 混频跨导 gc
在混频中，由于输入是高频信 号，而输出是中频信号，二者频 率相差较远，所以输出中频信号 通常不会在输入端造成反馈，电 容Cbc的作用可忽略。另外，gce一 般远小于负载电导GL，其作用也 可以忽略。由此可得到晶体管混 频器的转移等效电路如图所示
bb
b
C
+
+
vs
vbe gbe
Cbe
所用非线性器件的不同，叠加型混频器有下列几种：
1. 晶体三极管混频器 它有一定的混频增益
2. 场效应管混频器 它交调、互调干扰少
3. 二极管平衡混频器和环形混频器 它们具有动态范围大 组合频率干扰少的优点
2)乘积型混频器
乘积型混频器由模拟乘法器 和带通滤波器组成 其实现模型如图所示 设输入信号为普通调幅波
函数表达式用幂级数函数近似，使问题简化。用这种方法 来分析非线性电路可突出说明频率变换作用，不便于作定 量分析。
i = a0+a1v+a2v2+a3v3+……
2.变跨导分析法 在混频时，混频管可看着一个参数(跨导)在改变的线
性元件，即变跨导线件元件。
时变电导
变跨导分析法
v0 vs
由于信号电压Vsm很小，无论 它工作在特性曲线的哪个区域，都 可以认为特性曲线是线性的(如图上 ab、ab和ab三段的斜率是不同 的)。因此，在晶体管混频器的分析 中，我们将晶体管视为一个跨导随 本振信号变化的线性参变元件。
按器件分： 二极管混频器、 三极管混频器、 三极管变频器、 模拟乘法器混频器、 场效应管混频器、 场效应管变频器
按工作特点分： 单管混频、 平衡混频、 环型混频
从两个输入信号在时域上的处理过程看： 叠加型混频器、 乘积型混频器
第六章混频
gc
1 2
g1
集电极电流中频电流幅度 输入信号电压幅度
(6.2―6)
称其为混频跨导，其值等于基波跨导的一半。在
忽略晶体管输出阻抗的情况下，经集电极回路带通滤 波器的滤波，取出的中频电压
ui gcRLUsmcosit
(6.2―7)
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Re为LC并联谐振回路的有载谐振阻抗。中频输出 电压的幅度
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K Pc , N F /d B
30
E C = 6 V IE Q = 1 m A
25
K Pc
20
15
10
5
NF
0 10 20 50 100 200 300 U1m / m V
图6.9 KPc、NF与U1m的关系
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K Pc , N F /dB
由于混频器输入回路调谐于fs，因此分析混频器
时仅考虑基极电流iB中的信号频率电流
is gi0us gi0Usmcosst
Ism gi0Usm
(6.2―11)
(6.2―12)
当前您浏览到是第二十一页，共四十六页。
us
准线 性
ui
s
放大 器
i
Is ＋
Ii －
Ism
gs
Usm gio
gc Usm goc gL Uim
L3 2.2 k
混频(或变频)是将信号的频率由一个数值变换成另 一个数值的过程。完成这种功能的电路叫混频器(或变 频器)。如广播收音机，中波波段信号载波的频率为 535kHz~1.6MHz，接收机中本地振荡的频率相应为 1~2.065MHz，在混频器中这两个信号的频率相减，输 出信号的频率等于中频频率465kHz。
混频器原理分析
郑州轻工业学院课程设计任务书题目三极管混频器工作原理分析专业、班级学号姓名主要内容、基本要求、主要参考资料等：一、主要内容分析三极管混频器工作原理。
二、基本要求1：混频器工作原理，组成框图，工作波形，变频前后频谱图。
2：晶体管混频器的电路组态和优缺点。
3：自激式变频器电路工作原理分析。
4：完成课程设计说明书，说明书应含有课程设计任务书，设计原理说明，设计原理图，要求字迹工整，叙述清楚，图纸齐备。
5：设计时间为一周。
三、主要参考资料1、李银华电子线路设计指导北京航天航空大学出版社2005.62、谢自美电子线路设计·实验·测试华中科技大学出版社2003.103、张肃文高频电子线路高等教育出版社 2004.11完成期限：2010.6.24-2010.6.27指导教师签名：课程负责人签名：2010年6月20日目录第一章混频器工作原理------------------------------------------4第一节混频器概述------------------------------------------------4第二节晶体三极管混频器的工作原理和组成框图---------5第三节三极管混频器的工作波形和变频前后频谱图------8第二章晶体管混频器的电路组态和优缺点------10第一节三极管混频器的电路组态和优缺点-------第二节三极管混频器的技术指标------第三章自激式变频器电路工作原理分析--------------------12第一节自激式变频器工作原理分析---------------------12第二节自激式变频器与他激式变频器的比较------------------------13 第四章心得体会---------------------------------------14第五章参考文献---------------------------------------15第一章混频器工作原理第一节混频器概述1.1.1混频器简介变频（或混频），是将信号频率由一个量值变换为另一个量值的过程。
第6章 混频
f ( E B u 1 ) u s g 0 u s g 1 u s c o s 1 t g 2 u s c o s 2 1 t
第4页，本讲稿共72页
us
混频 器
uo
f
(a )
t
fi t
(b )
f
f
fs
fi
图6.1 混频器功能图
第5页，本讲稿共72页
混频器电路是由信号相乘电路，本地振荡器和带 通滤波器组成，如图6.2所示。信号相乘电路的输入一 个是外来的已调波us，另一个是由本地振荡器产生的等 幅正弦波u1。us与u1相乘产生和、差频信号，再经过带 通滤波器取出差频(或和频)信号ui。
时仅考虑基极电流iB中的信号频率电流
is gi0us gi0Usmcosst
Ism gi0Usm
(6.2―11) (6.2―12)
第21页，本讲稿共72页
根据图6.6可导出三极管混频器的电压增益为
K Vc
功率增益
gc g oc g L
gc gL
K Pc
g
2 c
g L gi0
(6.2―13) (6.2―14)
第12页，本讲稿共72页
6.2 混频电路
6.2.1 三极管混频器 三极管混频器电路如图6.3所示。设外加的信号
us=Usmcosωst，本振电压u1=U1mcosω1t，基极直流偏置 电压为EB，集电极负载为谐振频率等于中频fi=f1-fs的 带通滤波器。忽略基调效应时，集电极电流iC可近似 表示为uBE的函数，iC=f(uBE),uBE=EB+u1+us。
高频第7章混频电路ppt课件
双极型晶体三极管混频器根本电路的交流通道 :
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.
VT
+- uc +- uL
(a)
CL
共基极混频电路：
VT
+-uc uL+(b)
C L
VT +- uc +- uL
3. 振幅调制、检波与混频器的相互关系
(1) 调幅(DSB为例)
uΩ
乘法器
uDSB 带通滤波器
uc
〔2〕检波
uDSB
乘法器 uc
〔3〕混频 uDSB
= uc
乘法器
2Ωma x
ωo
低通滤波器
uΩ
Ωmax
带通滤波器
uI
uL ωc
2 Ωmax
ωI=ωL-
ωL
ωC
ωI=ωL-ωc
混频器主要性能目的
1.混频增益
vR F
非线性 器件
带通滤 波器
vIF
vL
本机O振 荡器
混频器的普通构造框图
2 混频器任务原理 混频器是频谱的线性搬移电路，是一个三端口网络。
uc (t)
uc
t
混频器 uI uL
uc的频谱
uL (t)
t
Fc-F fc fc+F
f uL的频谱
uI (t) t
uI的频谱
fI-F fI fI+F
f
有两个输入信号：
第六章小结
• 调角信号的根本概念，包括定义、表达式、频谱 构造、有效带宽及功率等参数。
混频电路原理与分析
混频电路原理与分析混频电路是一种由多个电子器件构成的电路，用于将两个或多个频率不同的信号进行混合并得到一个包含原始信号频率差的输出信号。
混频电路在无线通信、雷达、无线电广播等领域都有广泛应用。
混频电路的原理可以通过以下步骤进行分析：1.混频器混频器是混频电路的核心组件，其根据原理大致分为三种：非线性混频器、自激混频器和平衡混频器。
其中，非线性混频器是最为常见的一种类型。
2.信号输入3.混频器作用混频器的主要作用是将多个输入信号进行频率变换。
在非线性混频器中，其基本原理是利用信号的非线性特性产生新的频率成分。
通过控制输入信号的幅度、相位差等参数，可以得到不同频率的混频结果。
混频器通常由二极管、三极管等器件组成。
4.中频处理混频电路中的一些信号处理电路主要用于进行中频处理。
中频处理的目的是将混频器混合后的信号调整到基带或特定频率范围内，以便后续的信号处理。
中频处理器通常由滤波器、放大器等器件组成。
5.输出经过混频和中频处理后，混频电路的输出信号包含了原始信号频率差。
输出信号可以被进一步处理和分析，从而获取所需的信息。
混频电路的分析可以从以下几个方面展开：1.混频器参数混频器的性能参数对混频电路的性能有重要影响。
常见的参数包括混频器的增益、损耗、带宽、线性度、射频和中频阻抗匹配等。
通过分析这些参数，可以评估混频电路的性能。
2.信号质量混频电路的输出信号质量是衡量其性能的重要指标。
信号质量可以通过信噪比、谐波失真、互调失真等参数来评估。
3.抑制频率混频电路中的抑制频率是指混频器能够抑制掉输入信号中不需要的频率成分。
通过分析混频电路的抑制频率特性，可以得到抑制效果，进而提高信号质量。
4.杂散分量混频器一般会引入一些非线性失真，会产生一些额外的频率成分，即杂散分量。
通过分析混频器的非线性特性，可以预测和减小这些杂散分量对系统性能的影响。
5.系统灵敏度混频电路的系统灵敏度是指其对输入信号强度的敏感性。
通过分析系统灵敏度，可以确定系统的工作范围和输入信号要求。
吉尔伯特单元混频电路
吉尔伯特单元混频电路一、引言吉尔伯特单元混频电路是一种常用的电子电路，用于将两个不同频率的信号进行混合。
混频电路在通信领域中具有重要的应用，常用于无线电调制解调、频率合成等方面。
本文将详细介绍吉尔伯特单元混频电路的原理、结构和性能。
二、原理和结构2.1 原理吉尔伯特单元混频电路是一种基于集成运放的电路，利用非线性元件（二极管）实现频率混合。
其原理如下：1.输入信号：吉尔伯特单元混频电路有两个输入端，分别为射频输入端（RF）和本振输入端（LO）。
射频输入端输入高频信号，本振输入端输入低频信号。
2.差分放大器：电路的核心是一个差分放大器，由两个输入级和一个共射输出级组成。
差分放大器的作用是将射频信号和本振信号进行差分放大，并输出混频信号。
3.非线性元件：差分放大器的输出信号通过非线性元件（二极管）进行整流。
非线性元件具有非线性特性，可以将输入信号的频率组合产生新的频率。
4.滤波器：整流后的信号需要通过滤波器进行滤波，去除不需要的频率成分，得到所需的混频信号。
2.2 结构吉尔伯特单元混频电路的结构如下：1.差分放大器：由两个共射放大器和一个共集放大器组成。
共射放大器用于放大射频信号和本振信号，共集放大器用于输出混频信号。
2.非线性元件：通常使用二极管作为非线性元件，其具有整流作用。
3.滤波器：用于滤除不需要的频率成分，保留混频信号。
4.电源：为电路提供所需的电源电压。
三、性能分析3.1 频率转换增益频率转换增益是吉尔伯特单元混频电路的重要性能指标，表示输入信号和输出信号之间的增益关系。
频率转换增益的计算公式如下：A=f IF f RF其中，A为频率转换增益，f IF为混频信号的中频，f RF为射频信号的频率。
3.2 带宽带宽是指吉尔伯特单元混频电路能够处理的频率范围。
带宽的大小决定了电路的应用范围。
带宽的计算公式如下：B=f IF_max−f IF_min其中，B为带宽，f IF_max和f IF_min分别为混频信号的最大频率和最小频率。
混频电路原理与分析共69页
1
0
、
倚
南
窗
以
寄
傲
，审容ຫໍສະໝຸດ 膝之易安
。
31、只有永远躺在泥坑里的人，才不会再掉进坑里。——黑格尔 32、希望的灯一旦熄灭，生活刹那间变成了一片黑暗。——普列姆昌德 33、希望是人生的乳母。——科策布 34、形成天才的决定因素应该是勤奋。——郭沫若 35、学到很多东西的诀窍，就是一下子不要学很多。——洛克
文 家 。汉 族 ，东 晋 浔阳 柴桑 人 （今 江西 九江 ） 。曾 做过 几 年小 官， 后辞 官 回家 ，从 此 隐居 ，田 园生 活 是陶 渊明 诗 的主 要题 材， 相 关作 品有 《饮 酒 》 、 《 归 园 田 居 》 、 《 桃花 源 记 》 、 《 五 柳先 生 传 》 、 《 归 去来 兮 辞 》 等 。
混频电路原理与分析
6
、
露
凝
无
游
氛
，
天
高
风
景
澈
。
7、翩翩新 来燕，双双入我庐 ，先巢故尚在，相 将还旧居。
8
、
吁
嗟
身
后
名
，
于
我
若
浮
烟
。
9、 陶渊 明（ 约 365年 —427年 ），字 元亮， （又 一说名 潜，字 渊明 ）号五 柳先生 ，私 谥“靖 节”， 东晋 末期南 朝宋初 期诗 人、文 学家、 辞赋 家、散
第六章 混频电路
iC ≈ f (vBE ) = gf ( t )vS
vBE = vS + vL + VBB VBB + vL = VBB ( t ) 时变基极偏置电压
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二、分析方法
1. 等效线性时变系统分析法
在时变偏置下，对输入信号vS可采用时变偏置下的小信号谐 振放大器的分析方法，称为等效线性时变系统分析方法。
振荡回路
电视接收机的混频电路
输入回路 输出回路
他激式混频器
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§6-4 二极管混频器(属小信号混频)
一、电路形式
1. 二极管平衡混频器
Ø 电路:
VLm>>VSm Ø 其中vL为本振信号 vL=VLmcosωLt 为大信号 vS=VSm(1+MacosΩt)cosωCt 为小信号 Ø i = iD1 − iD2 2vS K 1 (ωL t) vS K 1 (ωL t) = ≈ RD + 2 RL RL i
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1. 调频波段88MHz～108MHz 调频固定中频 10.7MHz 2. 调幅（中波）波段535KHz～1605KHz 调幅固定中频 465KHz 3. 短波波段2MHz～30MHz 短波固定中频 70MHz
i 含频谱分量：ωC、 ωC ±Ω、 ωI、 ωI ± Ω 、ωL+ωC± Ω 、……
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§6-4 二极管混频器(属小信号混频)
【DOC】混频电路
课题：9.1 变频器9.2 混频电路9.3 混频干扰和失真教学目的：1.掌握变频器的作用、工作原理及主要性能指标2.了解混频器的类型及其工作原理3.掌握混频干扰和失真的概念教学重点：混频器的类型及其工作原理教学难点：混频干扰和失真教学方法：讲授课时：2学时教学进程单元九变频器9.1 变频器变频（Frequency Conversion）就是将高频已调波经过频率变换，变为固定中频（Intermediate Frequency）已调波。
变频的应用十分广泛，它不但用于各种超外差式接收机中，而且还用于频率合成器等电路或电子设备中。
一、变频器的作用在变频过程中，信号的频谱内部结构（即各频率分量的相对振幅和相互间隔）和调制类型（调幅、调频还是调相）保持不变，改变的只是信号的载频。
具有这种作用的电路称为变频电路或变频器。
下面以调幅信号的变频波形和频谱的变化为例说明变频器的作用，见图9-1由图可以看出，经过变频，输出的中频调幅波与输入的高频调幅波的包络形状完全相同图9-1 变频器的作用示意图二、变频器的工作原理 1. 变频器的组成框图图9-2 变频器的组成框图变频器工作原理动画演示请点击2.变频器的工作原理输入信号u s (t)和u l (t)经过非线性器件的作用后；电流I 中含有多个频率分量，如下表示：),2,1,0,(c L K =±±±=q p sFqf pff (a) 输入信号(b) 输出信号f K 中含有差频（f l -f s ）经过带通过滤波器后，则选出差频信号，滤出其余频率分量。
可得到 可见，输出信号仍为调幅波，只是载波频率发生了改变。
三、变频器的主要技术指标 （1）变频增益变频电压增益定义为变频器中频输出电压振幅U I 与高频输入信号电压振幅U s 之比，即：同样可定义变频功率增益为输出中频信号功率P I 与输入高频信号功率P s 之比，即：（2）失真和干扰变频器的失真有频率失真和非线性失真。
混频电路
3dBm=2mW,
20dBm=100mW）等。
4.5.1
PI1dB 所对应的输入信号功率是混频器动态范围的 上限电平。
四、选择性 混频器的有用成分为中频，输出应该只有中频信号， 实际上由于各种因素会混杂很多干扰信号。因此为了 抑制中频以外的不需要的干扰，就要求混频器的高频 输入、中频输出回路有良好的选择性，即回路应有较 理想的谐振曲线。
接近中频（或落在中频通带内），则这些成分将和
有用中频同时经过中放加到检波器上。通过检波器
的非线性特性，这些接近中频的组合频率与有用中
频差拍检波，产生差拍信号（可听音频），形成干
扰哨声。
如二极管电路 i a0 a1 a2 2 a33 当 时c ，代L 入即可得到电流中包含的频率分量为：
由集成高频双差分对电流模模拟乘法器AD831构成 的平衡混频器外接电路如图4.5.5所示，
图4.5.5 AD831的内部电路组成及构成混频器的外接电路
4.5.3
4.5.4 三极管混频器
三极管混频器是利用器件特性曲线的非线性，其 基本原理与二极管混频器基本相似，可分为晶体三 极管混频器和场效应管混频器。 一、晶体三极管混频器
VIm
4
Vsm 2RL RD
RL
2
Vsm
，（一般 RL
相应的输出中频功率为
PI
Vs2m 2RL
( 2 )2
（4.5.11）
RD ） （4.5.12）
（4.5.13）
4.5.2
因此，电路的插入损耗为
LC
10 lg
Ps PI
2
10 lg 4
4dB
（4.5.14）
实际上，考虑变压器和二极管中的损耗，环形混频器
高频电子电路4.4混频器原理及电路课件
新材料与新工艺
随着新材料和工艺的发展，未来混频器将采用更先进的材料和工艺， 以提高性能和降低成本。
智能化与自动化
未来混频器将向智能化和自动化方向发展，能够自适应地完成信号 处理任务，提高系统的自动化水平。
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BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW
ERA
频率特性
01
02
03
频率范围
混频器能够处理的信号频 率范围，通常由电路元件 的物理特性决定。
频率响应
混频器对不同频率信号的 处理能力，通常用增益和 相位响应来表示。
频率稳定性
混频器在长时间内保持其 性能参数不变的能力，特 别是在温度和环境变化时。
按电路形式
可以分为单端式和平衡式混频器。单端式混频器只有一个信号输入端，而平衡式 混频器则有两个信号输入端，可以减小本振信号的泄露和干扰。
混频器的基本原理
工作过程
输入信号和本振信号分别加在混频器的非线性元件上，通过非线性效应产生新 的频率分量，经过滤波器选频后得到所需的输出信号。
主要参数
混频器的性能主要取决于其工作频率、噪声系数、动态范围、失真系数等参数。
场效应管混频器
场效应管混频器由两个场效应管组成，一个作为输入管， 一个作为输出管。输入信号通过输入管进入，经过混频器 内部电路的调制，产生一个输出信号。输出信号的频率与 输入信号的频率不同，实现了混频功能。
场效应管混频器的优点是线性范围宽、噪声低、动态范围 大。缺点是电路复杂、调试困难，适用于高频信号的处理 。
ERA
定义与作用
定义
混频器是一种将两个不同频率的信号 进行混合，产生第三个频率信号的电 子器件。
第七章 混频电路
fI < fc：下混频
高频电子线路
二、混频电路的组成模型与基本原理
设输入信号为普通调幅波 本振信号为 相乘器输出信号为
us (t ) [Ucm kau (t )]cos(ct )
uL (t ) U Lm cosLt
uo (t ) [Ucm ka u (t )]cos(ct ) U Lm cos(Lt
i2 i a 2VsV 0 cos( o s )t
i1、i2以相反方向流过输出端变压器初级，使变压器次级负 载电流il1, = i1–i2
vi1 (i1 i 2) R 2a 2VsV 0 cos( o s )t
高频电子线路
由于元器件的非线性作用，单管输出电流中 产生了输入电压中不曾有的新频率成分，如输入 频率的谐波20 和2s 、30 和3s ；输入频率及其 谐波所形成的各种组合频率 0+ s 、 0–s 、 0+2s、0–2s、20+s、20–s。 平衡混频器输出电流的频率成份为： s 、 0+ s 、 0–s 、 20+s 、 20–s 、 3s
高频电子线路
当本振信号为正半周时，二极管VD2，VD3导通，VD1、 VD2截止，电路相当于一个平衡混频器； 当本振信号为负半轴时，二极管VD1、VD4导通，VD2、 VD3截止，电路也相当于一个平衡混频器，只是滞后前一
个混频器半个周期，所以环形混频器也叫双平衡混频器。
vi a2VsV 0 cos(o s )t
7.2 混频器电路
二极管环形混频器 工作频带宽，可达几GHz，噪声系数低、混频失真 小、动态范围大。但无混频增益，且要求本振信号大。 双差分对混频器 混频增益大，输出频谱纯净，混频干扰小，对本振电 压的大小无严格要求，端口间隔离度高。但噪声系数大。 三极管混频器
通信电子线路第九章混频电路
3 b 3 U L U s 2 m [ m c c t 1 2 o c2 o s L c ) s t 1 2 c (2 o L c ) s t ]
2 b 3 U s 2( m 4 3 co c t 1 4 s c3 o c t) s
中选择出L c 或 L c 分量, 其混频效果更好
.
§ 9.4 二极管混频器
二、二极管双平衡混频器
TTrr11 RR 11::11
i1-i4
B
C D1
i1
Tr2 C 11::11 L
（也称为环形混频器）
RRss11
D1 vvss A
D4 i4D2B iO vL
Rs2
1、电路结构
vvsss
由四只二极管和两个带中心抽头， 匝数比均为1的宽带变压器组成。
晶体管混频等效电路，如下图所示。
混频电压增益：
Auc
UIm Usm
gc goc gL
混频功率增益：
Apc
PI Ps
gocgc gL
2
gL gic
Apcmax
PPsI.
gc2 4gicgoc
gocgL
§ 9.2.3 混频器电路组态
T
T
us
C
L uI
C
L uI
uL
us
uL
(a)
(b)
T
T
us
uL
且带通中心角频率为L c ，则中频电流为
iI b 2 U sU m L ( 1 m m a c o t) cs o L s c ) t(
混频器
混频器一.混频器的工作原理混频器在发射机和接收机系统中主要负责频率的搬移功能，在频域上起加法器或减法器的作用，频域上的加减法通过时域上的乘积获得。
混频器通常可以表示为如图１所示的三端口系统，应至少包含三个信号：两个输入信号和一个输出信号。
根据图1可以表示混频器最常见的数学模型：式中表征输入信号的振幅，表征本振信号的振幅。
图1.混频器原理框图对于混频器而言，混频器的输入信号分别定义为射频信号RF(Radio Frequency)，频率记为，和本振信号LO(Local Oscillator)，频率记为。
混频器的输出信号定义为中频信号IF(Intermediate Frequency)，频率记为。
根据混频器的应用领域不同，中频输出选择的频率分量也不同。
当时，混频器称为下变频器，输出低中频信号，多用于接收机系统；当时，混频器称为上变频器，输出高中频信号，多用于发射机系统。
常用的混频器实现方法主要有三种：第一种是用现有的非线性器件或电路，比如利用二极管电压电流的指数关系实现的二极管微波混频器；第二种是采用开关调制技术实现信号在频域上的加减运算，进而实现频率变换的功能，比如基于吉尔伯特单元的混频器；第三种是利用已有的电子元件实现混频电路的乘法模块。
二.混频器性能指标（一）转换增益转换增益(或者转换损耗)，其定义是需要的IF输出与RF输入的比值。
混频器的电压转换增益可表示为:混频器的功率转换增益可表示为：其中和分别为中频输出电压和射频输入电压的有效值．是负载电阻，是源电阻。
当输入电阻和负载电阻相等时，两种增益的dB形式相等。
（二）噪声系数一般而言，在分析系统噪声性能时，系统内的各模块视为黑盒子．即无需知道模块内部具体电路的噪声如何，而是用一个统一的系统参数对各模块噪声进行描述。
因此在分析混频器噪声性能时，将其看成是一个线性二端口网络。
噪声系数被用来衡量信号经过混频器后信噪比的恶化程度，即混频器本身引入的噪声的大小。
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i = a0+a1v+a2v2+a3v3+……
2.变跨导分析法 在混频时，混频管可看着一个参数(跨导)在改变的线
性元件，即变跨导线件元件。
时变电导
iC
a'
b'
a
b
b" a"
0 0
v0 v B E v BE
vo(t) 带通 vI(t)
其实现模型如图所示
设输入信号为普通调幅波
vL(t) 乘积型混频器实现模型
v s(t) V s( m 1 m ac o t)c s o stsvo(t)V om co ost
V 0 ( t ) k v s v 0 ( t ) K 2 V sV m o ( 1 m m a c t o )[ s 0 c s ) o t cs o 0 (s s ) t ](
图(c)和(d)两种电路都是共基混频电路。在较低的频率工作时，变频增 益低，输入阻抗也较低，因此在频率较低时一般都不采用。但在较高的频率工作 时(几十MHz)，因为共基电路的截止频率f比共发电路的f要大很多，所以变频 增益较大。因此，在较高频率工作时采用这种电路。
晶体管混频器的分析方法
1.幂级数分析法 在小信号运用的条件下，也可以将某些非线性元器件
态电流ic(t)和跨导gm(t)均随 v o 作周 期性变化。
V BB
t
加电压后的晶体管转移特性曲线
由于信号vs远小于v0，可以近似认为对器件的工作状态 变化没有影响。此时流过器件的电流为
i(t) = f(v)= f(v0+ vs+ vBB)
可将v0+ vBB看成器件的交变工作点，则i(t)可在其工作 点(v0+ vBB)处展开为泰勒级数
6.5 混频器原理与电路
6.5.1 概述 6.5.2 晶体三极管混频器 6.5.3 混频器的干扰
6.5.1 概 述
1. 混频器的作用与组成 混频即对信号进行频率变换，将其载频变换到某一
固定的频率上(常称为中频)，而保持原信号的特征(如调 幅规律)不变。
混频器的电路组成如图所示
vs t
混频器
非线性器件
采用中心频率不同的带通滤波器(0–s)或(0+s)则可 完成低中频混频或高中频混频。
6.5.2 晶体三极管混频器
1. 基本电路和工作原理
+
ic
T +
+
v ce
vbe – –
L1 C1
vs
L2 C2
vi
+–
+–
v0
V BB
–+ V CC
上图为晶体三极管混频器的原理电路。图中，VBB为基 极偏置电压，VCC为集电极直流电压，L1C1组成输入回路， 它谐振于输入信号频率s。L2C2组成输出中频回路，它谐振 于中频i=o–s。
频)，可达到混频的目的。
所用非线性器件的不同，叠加型混频器有下列几种：
1. 晶体三极管混频器 它有一定的混频增益
2. 场效应管混频器 它交调、互调干扰少
3. 二极管平衡混频器和环形混频器 它们具有动态范围大 组合频率干扰少的优点
2)乘积型混频器
乘积型混频器由模拟乘法器 vs(t) 和带通滤波器组成
设输入信号vsV sm co ss(t)，本振电压 voVocosot 实际上，发射结上作用有三个电压 vbeVBB vovs
晶体管混频原理电路，其电路组态可归为4种电路形式
+ vs –
+ vo
–
+
vs
fi
+
+ fi
–
vs
vo
–
–
+ vo
–
fi
++
vs
vo
fi
––
(a)
(b)混频器实现模型
i f(v ) a 0 a 1 v a 2 v 2 a 3 v 3
对其2次方进行分析：a 2 v 2 a 2 ( v s v o ) 2 a 2 v s 2 a 2 v o 2 2 a 2 v s v o
在二次方项中出现了和的相乘项，因而可以得到(0+s)和 (0-s)。若用带通滤波器取出所需的中频成分(和频或差
(d)
图(a)电路对振荡电压来说是共发电路，输出阻抗较大，混频时所需本 地振荡注入功率较小，这是它的优点。，可能产生频率牵引现象，这是它的缺点。
图(b)电路的输入信号与本振电压分别从基极输入和发射极注入，因此， 相互干扰产生牵引现象的可能性小。同时，对于本振电压来说是共基电路，其输 入阻抗较小，不易过激励，因此振荡波形好，失真小。这是它的优点。
5)工作稳定性：主要指振荡器的频率稳定度 上述的几个质量指标是相互关联的，应该正确选择管子的工 作点、合理选择本振电路和中频频率的高低，使得几个质量 指标相互兼顾，整机取得良好的效果。
5. 混频器电路类型
1)叠加型混频器
图示中的非线 vs(t) 性器件具有
v 非线性 i 器件
带通
vI(t)
如下特性：
滤波器
vi
v0
本机
t
fo
f
振荡器
t
fi
f
f0
f
混频前后的频谱关系
vS
vo
ωS
vI
ωo
ωo-ωS
ωo+ωS
2. 为什么要变频？
变频的优点： 1)变频可提高接收机的灵敏度 2)提高接收机的选择性 3)工作稳定性好 4)波段工作时其质量指标一致性好
变频的缺点： 容易产生镜像干扰、中频干扰等干扰
3. 变频器的分类
按器件分： 二极管混频器、 三极管混频器、 三极管变频器、 模拟乘法器混频器、 场效应管混频器、 场效应管变频器
按工作特点分： 单管混频、 平衡混频、 环型混频
从两个输入信号在时域上的处理过程看： 叠加型混频器、 乘积型混频器
4. 混频器的性能指标
1)变频(混频)增益： 混频器输出中频电压Vim与输入信号电压Vsm的 幅值之比。 2)噪声系数： 高频输入端信噪比与中频输出端信噪比的比值。 3)选择性： 抑制中频信号以外的干扰的能力。 4)非线性干扰： 抑制组合频率干扰、交调、互调干扰等干扰的能力。
变跨导分析法
由 于 信 号 电 压 Vsm 很 小 ， 无 论 它工作在特性曲线的哪个区域，都 可以认为特性曲线是线性的(如图上 ab 、 ab 和 ab 三 段 的 斜 率 是 不 同 的)。因此，在晶体管混频器的分析 中，我们将晶体管视为一个跨导随 本振信号变化的线性参变元件。
vs
因Vo>>Vsm使晶体管工作在线 性时变状态，所以晶体管集电极静