第13讲混频电路与倍频器精选文档.ppt

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1、第13讲混频电路与倍频器本讲稿第一页，共二十九页 1混频器的功能混频器的功能 混混频频器器是是频频谱谱线线性性搬搬移移电电路路,是是一一个个六六端端网网络络。它它有有两两个个输输入入电电压压,输输入入信信号号us和和本本地地振振荡荡信信号号uL,其其工工作作频频率率分分别别为为fc和和fL输输出出信信号号为为uI,称称为为中中频频信信号号,其其频频率率是是fc和和fL的的差差频频或或和和频频,称称为为中中频频fI,fI=fLfc(同同时时也也可可采采用用谐波的差频或和频谐波的差频或和频)。13.1 概述概述混频电路与倍频器混频电路与倍频器本讲稿第二页，共二十九页 图13-1 混频器的功能示意图

2、 本讲稿第三页，共二十九页图13-2 三种频谱线性搬移功能 (a)调制(b)解调(c)混频 本讲稿第四页，共二十九页 2混频器的工作原理混频器的工作原理 设输入到混频器中的输入已调信号设输入到混频器中的输入已调信号us和本振和本振电压电压uL分别为分别为 us=Uscostcosct uL=ULcosLt 这两个信号的乘积为这两个信号的乘积为混频电路与倍频器混频电路与倍频器本讲稿第五页，共二十九页 图13-3 混频器的组成框图 混频电路与倍频器混频电路与倍频器本讲稿第六页，共二十九页 图134 混频过程中的频谱变换(a)本振频谱(b)信号频谱(c)输出频谱 本讲稿第七页，共二十九页 3混频器的

3、主要性能指标混频器的主要性能指标 1)变频增益变频增益 变变频频电电压压增增益益定定义义为为变变频频器器中中频频输输出出电电压压振振幅幅UI与与高高频频输输入入信信号号电电压压振振幅幅Us之之比比,即即 同同样样可可定定义义变变频频功功率率增增益益为为输输出出中中频频信信号号功率功率PI与输入高频信号功率与输入高频信号功率Ps之比之比,即即混频电路与倍频器混频电路与倍频器本讲稿第八页，共二十九页 2)噪声系数 混频器的噪声系数NF定义为 通常用分贝数表示变频增益,有输入信噪比(信号频率)输出信噪比(中频频率)混频电路与倍频器混频电路与倍频器本讲稿第九页，共二十九页 3)失真与干扰失真与干扰 变

4、变频频器器的的失失真真有有频频率率失失真真和和非非线线性性失失真真。除除此此之之外外,还还会会产产生生各各种种非非线线性性干干扰扰,如如组组合合频频率率、交交叉叉调调制制和和互互相相调调制制、阻阻塞塞和和倒倒易易混混频频等等干干扰扰。所所以以,对对混混频频器器不不仅仅要要求求频频率率特特性性好好,而而且且还还要要求求变变频频器器工工作作在在非非线线性性不不太太严严重重的的区区域域,使使之之既既能能完完成成频频率率变变换换,又又能抑制各种干扰。能抑制各种干扰。混频电路与倍频器混频电路与倍频器本讲稿第十页，共二十九页 4)变频压缩变频压缩(抑制抑制)在在混混频频器器中中,输输出出与与输输入入信信号

5、号幅幅度度应应成成线线性性关关系系。实实际际上上,由由于于非非线线性性器器件件的的限限制制,当当输输入入信信号号增增加加到到一一定定程程度度时时,中中频频输输出出信信号号的的幅幅度度与与输输入入不不再再成成线线性性关关系系,如如图图115所示。所示。混频电路与倍频器混频电路与倍频器本讲稿第十一页，共二十九页 图115 混频器输入、输出电平的关系曲线 混频电路与倍频器混频电路与倍频器本讲稿第十二页，共二十九页 5)选择性选择性 混混频频器器的的中中频频输输出出应应该该只只有有所所要要接接收收的的有有用用信信号号(反反映映为为中中频频,即即fI=fL-fc),而而不不应应该该有有其其它它不不需需要

6、要的的干干扰扰信信号号。但但在在混混频频器器的的输输出出中中,由由于于各各种种原原因因,总总会会混混杂杂很很多多与与中中频频率接近的干扰信号。频频率接近的干扰信号。混频电路与倍频器混频电路与倍频器本讲稿第十三页，共二十九页13.2 混频电路混频电路 1晶体三极管混频器晶体三极管混频器 图13-6 晶体三极管混频器原理电路 混频电路与倍频器混频电路与倍频器本讲稿第十四页，共二十九页经集电极谐振回路滤波后经集电极谐振回路滤波后,得到中频电流得到中频电流iI混频电路与倍频器混频电路与倍频器本讲稿第十五页，共二十九页 变变频频跨跨导导gC=gm12,gm1只只与与晶晶体体管管特特性性、直直流流工工作作

7、点点及及本本振振电电压压UL有有关关,与与Us无无关关,故故变频跨导变频跨导gC亦有上述性质。亦有上述性质。输出中频电流振幅输出中频电流振幅 输入高频电压振幅输入高频电压振幅 混频电路与倍频器混频电路与倍频器本讲稿第十六页，共二十九页图13-7 混频器本振注入方式 混频电路与倍频器混频电路与倍频器本讲稿第十七页，共二十九页 2二极管混频电路二极管混频电路 输输入入信信号号us为为已已调调信信号号；本本振振电电压压为为uL,有有ULUs,大信号工作。大信号工作。图13-8 二极管平衡混频器混频电路与倍频器混频电路与倍频器本讲稿第十八页，共二十九页 图13-9 中波AM收音机的变频电路 本讲稿第十

8、九页，共二十九页 图13-10 FM收音机变频电路 本讲稿第二十页，共二十九页二极管环形混频器二极管环形混频器图13-13 环型混频器的原理电路 混频电路与倍频器混频电路与倍频器本讲稿第二十一页，共二十九页13.3 倍频器倍频器 13.3.1倍频原理及用途倍频原理及用途 倍倍频频电电路路输输出出信信号号的的频频率率是是输输入入信信号号频频率率的的整整数数倍倍,即即倍倍频频电电路路可可以以成成倍倍数数地地把把信信号号频频谱谱搬搬移移到到更更高高的的频频段段。所所以以,倍倍频频电电路路也也是是一一种种线线性性频频率率变变换电路。换电路。混频电路与倍频器混频电路与倍频器本讲稿第二十二页，共二十九页实

9、现倍频的原理有以下几种：实现倍频的原理有以下几种：利用晶体管等非线性器件产生输入信号频率的利用晶体管等非线性器件产生输入信号频率的各次谐波分量各次谐波分量,然后用调谐于然后用调谐于n次谐波的带通滤波次谐波的带通滤波器取出器取出n倍频信号。倍频信号。将输入信号同时输入模拟乘法器的两个输入端进将输入信号同时输入模拟乘法器的两个输入端进行自身线性相乘行自身线性相乘,则乘法器输出交流分量就是输入则乘法器输出交流分量就是输入的二倍频信号。的二倍频信号。利用锁相倍频方式进行倍频。利用锁相倍频方式进行倍频。混频电路与倍频器混频电路与倍频器本讲稿第二十三页，共二十九页 倍频电路在通信系统及其它电子系统里均倍频

10、电路在通信系统及其它电子系统里均有广泛的应用。有广泛的应用。对振荡器输出进行倍频对振荡器输出进行倍频,得到更高的所得到更高的所需振荡频率。需振荡频率。这样这样,一则可以降低主振的振荡频一则可以降低主振的振荡频率率,有利于提高频率稳定度有利于提高频率稳定度;二则可以大大提高二则可以大大提高晶振的实际输出频率晶振的实际输出频率,因为晶体受条件的限制不因为晶体受条件的限制不可能做到很高频率。可能做到很高频率。混频电路与倍频器混频电路与倍频器本讲稿第二十四页，共二十九页 在在调调频频发发射射系系统统里里使使用用倍倍频频电电路路和和混混频频电电路可以扩展调频信号的最大线性频偏。路可以扩展调频信号的最大线

11、性频偏。采采用用几几个个不不同同的的倍倍频频电电路路对对同同一一个个振振荡荡器器输输出出进进行行倍倍频频,可可以以得得到到几几个个不不同同频频率率的的输输出出信信号号。在在频频率率合合成成器器里里,倍倍频频电电路路是是不不可可缺缺少少的的组成部分。组成部分。混频电路与倍频器混频电路与倍频器本讲稿第二十五页，共二十九页 13.3.2 晶体管倍频器晶体管倍频器 晶晶体体管管倍倍频频器器的的电电路路结结构构与与晶晶体体管管丙丙类类谐谐振振功功率率放放大大器器基基本本相相同同,区区别别在在于于后后者者谐谐振振回回路路的的中中心心频频率率与与输输入入信信号号中中心心频频率率相相同同,而而前前者者谐谐振振

12、回回路路的的中中心心频频率率调调谐谐为为输输入入信信号号频频率率或或中中心心频频率率的的n倍倍,n为正整数。为正整数。混频电路与倍频器混频电路与倍频器本讲稿第二十六页，共二十九页晶体管倍频器有以下几个特点：晶体管倍频器有以下几个特点：1)倍倍频频数数n一一般般不不超超过过34,且且应应根根据据倍倍频频数数选选择择最最佳佳的的导导通通角角。如如需需要要更更高高次次倍倍频频,可可以以采采用多个倍频器级联的方式。用多个倍频器级联的方式。2)必须采取良好的输出滤波措施。必须采取良好的输出滤波措施。晶晶体体管管丙丙类类工工作作时时,输输出出集集电电极极电电流流中中基基波波分分量量的的振振幅幅最最大大,谐

13、谐波波次次数数越越高高,对对应应的的振振幅幅越越小小。因因此此,n倍倍频频器器要要滤滤除除低低于于n的的各各次次谐谐波波分分量量比比较较困困难难。混频电路与倍频器混频电路与倍频器本讲稿第二十七页，共二十九页可以采取以下两个方法可以采取以下两个方法:提提高高输输出出回回路路的的有有载载品品质质因因数数Qe。一一般般应应满足满足Qe10。采采用用选选择择性性好好的的带带通通滤滤波波器器,如如多多个个LC串串并并联联谐谐振振回回路路组组成成的的型型滤滤波波网网络络,网网络络调调谐谐在在输输入入信信号号基基频频f0的的三三倍倍频频上上,对对基基波波和和二二、四四次次谐谐波波呈现带阻性质呈现带阻性质,故选择性非常好。故选择性非常好。混频电路与倍频器混频电路与倍频器本讲稿第二十八页，共二十九页作业：作业：P242 4-16混频电路与倍频器混频电路与倍频器本讲稿第二十九页，共二十九页