高频电子线路-变频电路-课件讲解.ppt

1、哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学2009.122009.12 第九章 变频电路2高频电子线路高频电子线路第九章变频电路第九章变频电路 FP FP无线电发送与接收设备组成音频放大器调制器激励放大输出功率放大载波振荡器天线开关高频放大混频器中频放大与滤波解调器音频放大器话筒本地振荡器扬声器变频器无线通信系统的基本组成无线通信系统的基本组成 3高频电子线路高频电子线路第九章变频电路第九章变频电路 FP FP第九章 变频电路 u主要内容主要内容概述概述晶体三极管混频晶体三极管混频二极管混频器二极管混频器模拟乘法器混频器模拟乘法器混频器混频器的干扰与失真混频器的干扰与失真4高频电子线路高频电子线路第九章变频

2、电路第九章变频电路 FP FP第一节第一节 概述概述1、变频电路的功能是将已调波的载频变换成固定的中频、变频电路的功能是将已调波的载频变换成固定的中频 频率，而保持其调制规律不变。频率，而保持其调制规律不变。时域表示法时域表示法频域表示法频域表示法 一、变频电路的功能一、变频电路的功能5高频电子线路高频电子线路第九章变频电路第九章变频电路 FP FP2、混频器是频谱的线性搬移电路，是一个三端口（六端）网络。、混频器是频谱的线性搬移电路，是一个三端口（六端）网络。本地振荡信号本地振荡信号)(LLfu一个中频输出信号：一个中频输出信号：)(IIfuuc(fc)uL(fL)uI(fI)混频器混频器t

3、uc(t)tuI(t)tuL(t)有两个输入信号：有两个输入信号：高频调制波高频调制波)(ccfufcfc+Ffc+Ffuc的频谱的频谱fcfLfuL的频谱的频谱fIfI+FfI+FfuI的频谱的频谱cLIfff u 输入信号输入信号uc与输出信号与输出信号ui的包络形状相同，频谱结构相同，的包络形状相同，频谱结构相同，只是中心频率不同：只是中心频率不同：6高频电子线路高频电子线路第九章变频电路第九章变频电路 FP FP 非线性器件用于频率变换非线性器件用于频率变换混频器混频器变频器是由变频器是由混频器混频器和和本机振荡器本机振荡器两部分组成两部分组成。二、变频器的组成二、变频器的组成混频器是

4、由混频器是由输入回路输入回路、非线性器件非线性器件和和带通滤波器带通滤波器组成组成常用的非线性器件常用的非线性器件晶体三极管晶体三极管二极管二极管场效应管场效应管差分对管差分对管模拟乘法器模拟乘法器7高频电子线路高频电子线路第九章变频电路第九章变频电路 FP FP输入信号输入信号us与本振信号与本振信号 uL通过非线性器件后会产生很多新通过非线性器件后会产生很多新的频率分量。其通过带通滤波器可选出其中之一，称其为中的频率分量。其通过带通滤波器可选出其中之一，称其为中频频率。若带通滤波器取频频率。若带通滤波器取 fI=fL+fs称称高中频高中频。若带通滤波器取。若带通滤波器取 fI=fL-fs称

5、称低中频低中频。混频器混频器输出高中频输出低中频cLcLIfffff8高频电子线路高频电子线路第九章变频电路第九章变频电路 FP FP混频器是频谱的线性搬移电路，实现所需的频谱线性搬移功能。混频器是频谱的线性搬移电路，实现所需的频谱线性搬移功能。2max I I=L L-c c乘法器乘法器带通滤带通滤波器波器输入已调波：输入已调波：ttUuccc coscos tUuLLLcos两信号的乘积项：两信号的乘积项：tttUUtttUUucLcLLcLcLcI)cos()cos(cos21coscoscos 三、三、混频器的基本工作原理混频器的基本工作原理LuLL-cL+cuI 本振信号本振信号:u

6、cc如果带通滤波器的中心频率为如果带通滤波器的中心频率为 cLI ,带宽带宽 max2 B则经带通滤波器的输出为：则经带通滤波器的输出为：ttUttUUttUUuIILccLLcI coscoscoscos21)cos(cos21I uIucuLuLuc非线性非线性元件元件带通滤带通滤波器波器9高频电子线路高频电子线路第九章变频电路第九章变频电路 FP FP u乘法器乘法器带通滤波器带通滤波器uDSBuo2max o uDSB乘法器乘法器低通滤波器低通滤波器uou max四、四、振幅调制、检波与混频器的相互关系振幅调制、检波与混频器的相互关系(DSB为例为例)uDSB=uc乘法器乘法器uL带通

7、滤波器带通滤波器uII=L-c L c I=L-C2max调幅调幅检波检波 混频混频 10高频电子线路高频电子线路第九章变频电路第九章变频电路 FP FP因为混频器常作为超外差接收系统的前级，对接收机整机的噪声系数因为混频器常作为超外差接收系统的前级，对接收机整机的噪声系数影响大。影响大。所以希望混频级的所以希望混频级的 Fn 越小越好。越小越好。1、变频增益：、变频增益：变频电压增益变频电压增益:sIuUUA输输入入高高频频电电压压振振幅幅输输出出中中频频电电压压振振幅幅变频功率增益变频功率增益:cIPPGP 2、噪声系数、噪声系数:噪噪声声功功率率比比输输出出端端中中频频信信号号噪噪声声功

8、功率率比比输输入入端端高高频频信信号号/0nInicnPPPPF3、失真与干扰、失真与干扰变频器的失真主要有变频器的失真主要有:频率失真频率失真 非线性失真非线性失真4、选择性、选择性 在混频器中，由于各种原因总会混入很多与中频频率接近的干扰信在混频器中，由于各种原因总会混入很多与中频频率接近的干扰信号，为了抑制不需要的干扰，要求中频输出回路具有良好的选择性，矩号，为了抑制不需要的干扰，要求中频输出回路具有良好的选择性，矩形系数趋近于形系数趋近于1。五、变频器的技术指标五、变频器的技术指标11高频电子线路高频电子线路第九章变频电路第九章变频电路 FP FP第二节第二节 晶体三极管混频器晶体三极

9、管混频器 一、晶体三极管混频器的工作原理一、晶体三极管混频器的工作原理 Vbb为直流偏置电压，为直流偏置电压，us为输入信号，为输入信号，uL为本振信号。集电极回为本振信号。集电极回路调谐于中频路调谐于中频I。晶体三极管混频器的原理电路晶体三极管混频器的原理电路12高频电子线路高频电子线路第九章变频电路第九章变频电路 FP FP 一个大信号和一个小信号同时作用一个大信号和一个小信号同时作用于非线性元件于非线性元件u晶体三极管在晶体三极管在 Vbb，uL和和us的作用的作用下工作于非线性状态。下工作于非线性状态。u由于由于 us很小，可以认为晶体管的很小，可以认为晶体管的工作点工作点在在Vbb+

10、uL的作用下发生变化的作用下发生变化u在每一个工作点，对在每一个工作点，对us来说都是工来说都是工作于线性状态，只不过不同的工作作于线性状态，只不过不同的工作点其线性参量不同。这种随时间变点其线性参量不同。这种随时间变化的参量称为化的参量称为时变参量。时变参量。电路的输入条件是：电路的输入条件是：us=Usm cosst 为为小小信号信号uL=ULm cosLt 为为大大信号信号ULm Usmu三级管的集电极电流三级管的集电极电流 ic 是在是在Vbb，uL和和us的共同作用下产生的。的共同作用下产生的。13高频电子线路高频电子线路第九章变频电路第九章变频电路 FP FP二、二、晶体三极管混频

11、器的时变参量分析晶体三极管混频器的时变参量分析因为：因为：coscosbebbLmLsmsuVUtUt()cbeceif uu、因为因为us的值很小，在的值很小，在us的变化范围内正向传输特性是线性的。所以，的变化范围内正向传输特性是线性的。所以，可以将函数可以将函数 ic=f(ube)在时变偏压在时变偏压 Vbb+uL(t)上展开成泰勒级数，则上展开成泰勒级数，则 21()()()()()2cbbLbbLsbbLsif VutfVutu tfVutu t()cbeif u因为因为uce对对ic的影响远小于的影响远小于 ube对对ic的影响，于是：的影响，于是：正向传输特性正向传输特性1、混频

12、器的时变参量表示式、混频器的时变参量表示式14高频电子线路高频电子线路第九章变频电路第九章变频电路 FP FP对于小信号对于小信号us，其高阶导数很小，可近似为：，其高阶导数很小，可近似为：()()()cbbLbbLsif VutfVutu t式中：式中：f Vbb+uL(t)为为 ube=Vbb+uL(t)时集电极电流；时集电极电流；()bebbLuVut()cbbLbeifVutgu为为 ube=Vbb+uL(t)时晶体三极管的跨导。时晶体三极管的跨导。由于本振电压为大信号，工作于非线性状态，由于本振电压为大信号，工作于非线性状态，f Vbb+uL(t)和和g均随均随 uL(t)变化呈非线

13、性，则：变化呈非线性，则：012()coscos2bbLcc mLc mLf VutIItIt012()()coscos2bbLLLfVutg tggtgt式中，式中，Ic0、Ic1m、Ic2m、g0、g1、g2分别为分别为ube=Vbb+uL(t)时集电极电流中的时集电极电流中的直流、基波、二次谐波分量的幅值及跨导的平均分量、基波和二次谐直流、基波、二次谐波分量的幅值及跨导的平均分量、基波和二次谐波分量的幅值。波分量的幅值。15高频电子线路高频电子线路第九章变频电路第九章变频电路 FP FP2、输入、输入us后产生的混频电流后产生的混频电流 在输入信号在输入信号 us(t)=Usmcosst

14、 作用下，集电极电流为：作用下，集电极电流为：01201210120122()()()(coscos2)(coscos2)coscoscos2coscos()2cos()cos(2)cos(2222cbbLbbLscc mLc mLLLsmscc mLc mLsmsLsLsLsLsif Vu tf Vu t u tIItItggtgtUtgIItItUgttgggtt)t16高频电子线路高频电子线路第九章变频电路第九章变频电路 FP FP3、通过带通滤波器取出中频、通过带通滤波器取出中频 若中频频率取差频若中频频率取差频I=L-S，则混频后通过带通滤波器输出中频电流为：，则混频后通过带通滤波器

15、输出中频电流为：1cos()2IsmLsgiUt其振幅为其振幅为I1m=g1Usm/2。表明中频电流振幅与高频输入信号振幅。表明中频电流振幅与高频输入信号振幅Usm成正比。成正比。若输入信号为调幅波，若输入信号为调幅波，Usm(1+macost)cosst，则输出中频电流为：，则输出中频电流为：11(1cos)cos2IsmaIigUmtt17高频电子线路高频电子线路第九章变频电路第九章变频电路 FP FP4、混频器的变频跨导、混频器的变频跨导gc 变频跨导是输出中频电流振幅变频跨导是输出中频电流振幅IIm与输入高频信号振幅与输入高频信号振幅 Usm之比，即：之比，即：Im112smIcUgg

16、在数值上变频跨导是时变跨导在数值上变频跨导是时变跨导g(t)的基波分量的一半，可以通过的基波分量的一半，可以通过 g(t)的的基波分量基波分量g1来求变频跨导：来求变频跨导：11()cosdLLgg ttt111()cosd22cLLggg ttt18高频电子线路高频电子线路第九章变频电路第九章变频电路 FP FP混频器等效电路混频器等效电路三、三、晶体三极管混频器的等效电路晶体三极管混频器的等效电路 由于本振电压为大信号，对于输由于本振电压为大信号，对于输入信号入信号us为小信号来说可以等效为时为小信号来说可以等效为时变参量的线性电路。变参量的线性电路。输入回路调谐于输入回路调谐于s，输出回

17、路调谐，输出回路调谐于于I，等效电路各参量可根据定义和等效电路各参量可根据定义和混合混合等效电路求出。等效电路求出。变频电压增益变频电压增益Im0cucsmcLgUAUgg变频功率增益变频功率增益 20cILpcScLicgPgAPggg当当gL=goc时，输出回路匹配，变频功率增益最大。时，输出回路匹配，变频功率增益最大。2max04cpciccgAg g19高频电子线路高频电子线路第九章变频电路第九章变频电路 FP FP四、具体电路和工作状态的选择四、具体电路和工作状态的选择 根据输入信号根据输入信号us可构成共可构成共射和共基两组态。而对本射和共基两组态。而对本振电压的注入可分从基极振电

18、压的注入可分从基极注入和发射极注入两种组注入和发射极注入两种组态，因此有四种组态。态，因此有四种组态。混频器的四种组态混频器的四种组态 1、晶体三极管混频器的四、晶体三极管混频器的四种组态种组态us为共射组态为共射组态(uL基极注入基极注入)u us s为共射组态为共射组态(u uL L射极注入射极注入)us为共基组态为共基组态(uL射极注入射极注入)us为共基组态为共基组态(uL基极注入基极注入)20高频电子线路高频电子线路第九章变频电路第九章变频电路 FP FP混频器的四种组态混频器的四种组态(a)us为共射组态，输入阻抗为共射组态，输入阻抗高，变频增益大。高，变频增益大。uL是基极注是基

19、极注入，输入电抗大，易于起振。入，输入电抗大，易于起振。但两者相互影响大，可能产生但两者相互影响大，可能产生频率牵引。频率牵引。（b）对对uL相当于共基，起振相当于共基，起振不易，但两者相互影响小。不易，但两者相互影响小。（c）、（）、（d）us为共基组态输为共基组态输入阻抗小，变频增益小；但高入阻抗小，变频增益小；但高频特性好，上限频率高。频特性好，上限频率高。us为共射组态为共射组态(uL基极注入基极注入)u us s为共射组态为共射组态(u uL L射极注入射极注入)us为共基组态为共基组态(uL射极注入射极注入)us为共基组态为共基组态(uL基极注入基极注入)21高频电子线路高频电子线

20、路第九章变频电路第九章变频电路 FP FP2、具体电路、具体电路 收音机变频电路收音机变频电路晶体管除了完成混频任务外，还兼作本机振荡器的振荡管，为互感耦晶体管除了完成混频任务外，还兼作本机振荡器的振荡管，为互感耦合的自激振荡器。本振电压由电容耦合到晶体管的发射极。合的自激振荡器。本振电压由电容耦合到晶体管的发射极。22高频电子线路高频电子线路第九章变频电路第九章变频电路 FP FPu晶体三极管混频器的参数随着管子的工作状态变化而变化。工作状晶体三极管混频器的参数随着管子的工作状态变化而变化。工作状态是由态是由直流偏压和本振电压的幅值直流偏压和本振电压的幅值来决定。来决定。u选择晶体三极管混频

21、器的选择晶体三极管混频器的原则原则：变频功率增益大和噪声系数小。：变频功率增益大和噪声系数小。变频功率增益变频功率增益 Apc和噪声系数和噪声系数 NF与与ULm和和IEQ的关系的实验结果如图所示。的关系的实验结果如图所示。ULm在在100mV左右，左右，IEQ在在0.30.7mA为宜。为宜。3、工作状态的选择、工作状态的选择eQIEApc和和NF与与ULm、IEQ的关系的关系 23高频电子线路高频电子线路第九章变频电路第九章变频电路 FP FP第四节第四节 二极管混频电路二极管混频电路一、概述一、概述二极管混频器的优点二极管混频器的优点l电路结构简单电路结构简单l噪声低噪声低l动态范围大动态

22、范围大l组合频率分量少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。频段，因而应用广泛。二极管混频器的分类二极管混频器的分类l平衡型混频器平衡型混频器l环形混频器环形混频器24高频电子线路高频电子线路第九章变频电路第九章变频电路 FP FP二、二极管平衡混频器二、二极管平衡混频器 电路条件电路条件(1)本振电压本振电压uL足够大，晶体二极管工作在受足够大，晶体二极管工作在受uL控制的开关状态。控制的开关状态。(2)输入回路的次级调谐于输入回路的次级调谐于s；输出回路的初级调谐于；输出回路的初级调谐于I。相当于。

23、相当于两个带通滤波器。两个带通滤波器。平衡混频器原理电路平衡混频器原理电路25高频电子线路高频电子线路第九章变频电路第九章变频电路 FP FP原理分析原理分析1开关工作状态下，流过二极管开关工作状态下，流过二极管D1、D2的电流的电流 12;22sIsIdLLdLLuuuuig ktuig ktu2在无带通滤波的条件下，流过输出回路的电流为在无带通滤波的条件下，流过输出回路的电流为 12()()dLsIiiig ktuu设设 ，则，则 Imcos,cosssmsIIuUt uUtImImImImIm122coscos3coscos231cos1cos1cos13311cos 3cos 3331

24、co21s21coscosdLLsmsIdsmLsdLIdsmLsdsmLsdLddsmIdsmLsdIsLgigttUtUtg Utg Utg Ug Utg UUtg Uttg Utg UtIm1cos 33IdLItg Ut26高频电子线路高频电子线路第九章变频电路第九章变频电路 FP FP3当输出回路调谐于当输出回路调谐于 I=L-s时，则输出中频电流为时，则输出中频电流为Im11coscos2IdsmIdIig Utg Ut是是 us和和uL正向混频产生的中频电流正向混频产生的中频电流和和中频输出电压反作用产生中频输出电压反作用产生的中频电流之差。的中频电流之差。4当输入回路调谐于当输

25、入回路调谐于s s时，流过输入回路初级的电流是：时，流过输入回路初级的电流是：Im11coscos2sdsmsdsig Utg Ut是由是由 us在输入回路中产生输入电流在输入回路中产生输入电流和和 us与与uL经反向混频产生经反向混频产生输入电流之差。输入电流之差。27高频电子线路高频电子线路第九章变频电路第九章变频电路 FP FP混频器等效电路混频器等效电路二极管开关混频器等效电路二极管开关混频器等效电路 由由is和和iI的关系式得出，其中：的关系式得出，其中：21/,(1/2 1/)ddggggisiIIm11coscos2IdsmIdIig Utg UtIm11coscos2sdsms

26、dsig Utg Ut28高频电子线路高频电子线路第九章变频电路第九章变频电路 FP FP二极管开关混频器等效电路二极管开关混频器等效电路 由于混频器等效电路是对称的由于混频器等效电路是对称的型双口网络，其特性电导型双口网络，其特性电导g0的定义是的定义是在输出端接入在输出端接入gL=g0时，从输入端看输入电导为时，从输入端看输入电导为g0。同样，当在输入端接。同样，当在输入端接入入 gs=g0时，从输出端向里看的输出电导为时，从输出端向里看的输出电导为g0。因而。因而201122ggg g全匹配条件全匹配条件 gL=g0 且且 gs=g0，此时能获得最大的功率传输。此时能获得最大的功率传输。

27、u全匹配条件全匹配条件F的变频功率增益的变频功率增益 2222120IILpcucSssucPU gAAPU ggAgggu混频器工作于全匹配的条件混频器工作于全匹配的条件isiI29高频电子线路高频电子线路第九章变频电路第九章变频电路 FP FP 三、二极管环形混频器三、二极管环形混频器本振电压本振电压uL足够大，使足够大，使 D1、D2、D3、D4处于开关工作状态。处于开关工作状态。本振电压本振电压正半周正半周，D1、D2导通，导通，D3、D4截止，开关函数为截止，开关函数为k(Lt)。本振电压本振电压负半周负半周，D1、D2截止，截止，D3、D4导通，开关函数为导通，开关函数为 k(Lt

28、-)。输入回路的次级调谐于输入回路的次级调谐于 s输出回路的初级调谐于输出回路的初级调谐于 I 相当于两个带通滤波器相当于两个带通滤波器30高频电子线路高频电子线路第九章变频电路第九章变频电路 FP FP原理分析原理分析(1)在本振信号正半周，在本振信号正半周，D1和和D2组成平衡混频器组成平衡混频器 12()()dLsIiiig kt uu(2)在本振信号负半周，在本振信号负半周，D3和和D4组成平衡混频器组成平衡混频器 34()()dLsIiiig ktuu(3)无带通滤波条件下，输出电流无带通滤波条件下，输出电流 0Im()()44co()()()()coscos33()()scosdL

29、sIdLsIdsdIdsLLLLmsILLdiiig kt uug ktuug ug ug Utg Utktkttttkkt(4)有带通滤波器时，选出中频电流有带通滤波器时，选出中频电流 Im2coscosIdsmIdIig Utg Ut31高频电子线路高频电子线路第九章变频电路第九章变频电路 FP FP(5)无带通滤波条件下，输入电流无带通滤波条件下，输入电流 Im44coscoscoscos33sdLsIdLsIdsmsdILLiiig ktuug ktuug Utg Uttt(6)有带通滤波器时，选出输入电流有带通滤波器时，选出输入电流Im2coscossdsmsdsig Utg Ut结

30、论：结论：环形混频器与平衡混频器相比，增加了两个二极管，其输出中频电环形混频器与平衡混频器相比，增加了两个二极管，其输出中频电流和输入电流都增大二倍。同时在输出电流中进一步抵消了流和输入电流都增大二倍。同时在输出电流中进一步抵消了s、LI、3LI等分量。因而其应用较为广泛。等分量。因而其应用较为广泛。32高频电子线路高频电子线路第九章变频电路第九章变频电路 FP FP第五节第五节 模拟乘法器混频器模拟乘法器混频器 MC1596构成混频器构成混频器 cosLLmLuUt外来输入信号外来输入信号(1cos)cosssmasuUmtt本振信号本振信号33高频电子线路高频电子线路第九章变频电路第九章变

31、频电路 FP FP MC1596构成混频器构成混频器 u 输入信号输入信号Usm约为约为1.5mV，本振电压本振电压ULm 约为约为100mV。u 6、9端分别接端分别接100uH 电感到电源，对于工作频率电感到电源，对于工作频率fI=9MHz 等效为等效为 5.6K欧姆电阻。欧姆电阻。u 混频器的中频滤波器的中心频率为混频器的中频滤波器的中心频率为9MHz。34高频电子线路高频电子线路第九章变频电路第九章变频电路 FP FP 由于混频器是依靠非线性元件来实现变频，而通过非线性元件由于混频器是依靠非线性元件来实现变频，而通过非线性元件的信号将含有许多频率成份的信号将含有许多频率成份 cLqfp

32、f ,(p,q=0,1,2,3,.)uc(f c)uL(f L)uI(f I)un(f n)非线形元件非线形元件中频滤波器中频滤波器uo()cLqfpf 如果设输入信号为如果设输入信号为)(ccfu,本振频率信号为本振频率信号为)(LLfu则通过则通过 非线性元件的信号非线性元件的信号 cLoqfpfu，其中，其中 2,1,0,qp而这些组合频率的信号中只要和中频频率而这些组合频率的信号中只要和中频频率 fI=fL-fc相同或接近，都会和有相同或接近，都会和有用信号一起被选出，并送到后级中放，经放大后解调输出而引起串音，用信号一起被选出，并送到后级中放，经放大后解调输出而引起串音，啸叫和各种干

33、扰，从而影响有用信号的正常工作。啸叫和各种干扰，从而影响有用信号的正常工作。BfI第六节第六节 混频器的干扰与失真混频器的干扰与失真 35高频电子线路高频电子线路第九章变频电路第九章变频电路 FP FP如果设输入信号为如果设输入信号为)(ccfu,本振频率信号为本振频率信号为)(LLfu一般混频器存在下列干扰：一般混频器存在下列干扰：(1)干扰哨声：干扰哨声：接收的射频信号接收的射频信号)(ccfu与本振信号与本振信号)(LLfu的自身组合干扰，即的自身组合干扰，即 BfqfpfcL21I )(nnfu(2)副波道干扰：副波道干扰：外来干扰信号外来干扰信号 与本振信号与本振信号)(LLfu的组

34、合频率产生的干扰的组合频率产生的干扰 BfqfpfnL21I )(ccfu(3)交叉调制干扰：交叉调制干扰：有用信号有用信号 与干扰信号与干扰信号)(nnfu混频产生的干扰。混频产生的干扰。(4)互调干扰：互调干扰：指两个或多个信号同时作用在混频器指两个或多个信号同时作用在混频器输入端，经混频产生的组合分量而形成的干扰。输入端，经混频产生的组合分量而形成的干扰。(5)阻塞干扰阻塞干扰(6)倒易混频倒易混频 36高频电子线路高频电子线路第九章变频电路第九章变频电路 FP FP一、一、信号与本振信号的自身组合干扰（干扰哨声）信号与本振信号的自身组合干扰（干扰哨声）如果中频如果中频 cLIfff ，

35、则除，则除 cLff 的中频被选出外，还的中频被选出外，还有可能选出其它的组合频率：即有可能选出其它的组合频率：即 IcLILcIcLfqfpffpfqffqfpf IcIcIILcfqpfqpfqffqpfqfqpf11)(1 所以有所以有 Icfpqpf1pqpffIc 1其中其中 Icff称为称为变频比变频比。显然当变频比一定时，并能找到对应的整数显然当变频比一定时，并能找到对应的整数p,q时，就会形成自身组合干扰。时，就会形成自身组合干扰。设输入高频信号的载频为设输入高频信号的载频为)(ccfu，本振信号，本振信号)(LLfu，则则 经过混频器后产生的频率为经过混频器后产生的频率为，其

36、中，其中 p,q=0,1,2,cLqfpf 37高频电子线路高频电子线路第九章变频电路第九章变频电路 FP FP例：调幅广播接收机的中频例：调幅广播接收机的中频 fI=465KHz，某电台发射频率，某电台发射频率 fc=931KHz，当接收，当接收该电台广播时接收机的本振频率该电台广播时接收机的本振频率，由于变频比由于变频比 fc/fI=931/4652，可推算出：可推算出：KHzffLc466139693122 由于组合频率与中频差由于组合频率与中频差 1KHz，经检波后可产生经检波后可产生1KHz的哨声的哨声.（三阶干扰）（三阶干扰）.另外，当另外，当 p=3,q=5时，可得：时，可得：K

37、HzffLc46735 ,也可以通过中频也可以通过中频通道而形成干扰。（通道而形成干扰。（8阶干扰）。阶干扰）。注意点注意点:(1)自身组合干扰与外来干扰无关，不能靠提高前级电路的选择性来抑制。自身组合干扰与外来干扰无关，不能靠提高前级电路的选择性来抑制。(2)减少这种干扰的方法：减少这种干扰的方法：正确选择中频，尽量减少阶数较低的干扰正确选择中频，尽量减少阶数较低的干扰 正确选择混频器的工作点，减少组合频率分量正确选择混频器的工作点，减少组合频率分量 采用合理的电路形式，从电路上抵消一些组合频率，采用合理的电路形式，从电路上抵消一些组合频率，如平衡电路，如平衡电路，环形电路，乘法器环形电路，

38、乘法器当当p=1，q=2,fL=fI+fc=1396KHz。38高频电子线路高频电子线路第九章变频电路第九章变频电路 FP FP设串台干扰信号为设串台干扰信号为)(nnfu，它与本振信号的组合频率为：，它与本振信号的组合频率为：nLqfpf 其中其中 p,q=0,1,2,3.。如果选频器所选择的正常中频信号为如果选频器所选择的正常中频信号为:二、二、外干扰信号与本振的组合频率干扰（副波道干扰）外干扰信号与本振的组合频率干扰（副波道干扰）cLIfff 则可能形成的副波道干扰为：则可能形成的副波道干扰为：ILnInLfpfqffqfpf IcILnfppfqfpfqf)1(11 凡是能满足上式的串

39、台信号都可能形成干扰，在这类干扰中主要有：凡是能满足上式的串台信号都可能形成干扰，在这类干扰中主要有：中频干扰中频干扰镜频干扰镜频干扰其它副波道干扰其它副波道干扰 39高频电子线路高频电子线路第九章变频电路第九章变频电路 FP FP1、中频干扰、中频干扰当当 p=0,q=1时，时，Inff 即表明当一种接近中频的干扰信号一旦进入混频器，可以直接通即表明当一种接近中频的干扰信号一旦进入混频器，可以直接通过混频器进入中放电路，并被放大、解调后在输出端形成干扰。过混频器进入中放电路，并被放大、解调后在输出端形成干扰。抑制中频干扰的方法：抑制中频干扰的方法：提高混频器前级的选择性提高混频器前级的选择性

40、在混频器前级增加中频吸收电路在混频器前级增加中频吸收电路 合理选择中频数值，中频选在工作波段之外合理选择中频数值，中频选在工作波段之外40高频电子线路高频电子线路第九章变频电路第九章变频电路 FP FP当当 p=1,q=1时，则有：时，则有：)()(cLILncLILnffffffffff或或f c f L f nf I虽然这种干扰信号频率虽然这种干扰信号频率 nf与输入信号频率与输入信号频率 cf以本振频率以本振频率 Lf为对称轴形成镜像对称的关系。为对称轴形成镜像对称的关系。2、镜像频率干扰、镜像频率干扰f I抑制镜像干扰的方法：抑制镜像干扰的方法：提高混频前级的选择性提高混频前级的选择性

41、 提高中频频率，使镜像干扰频率提高中频频率，使镜像干扰频率 nf远离远离 cf例：中央台第一套节目的载波为例：中央台第一套节目的载波为 KHzfc639,那么收音机在接收此那么收音机在接收此节目时的本振频率节目时的本振频率 KHzKHzfffcL1104465639I,如果有一外来如果有一外来 电台的频率电台的频率 KHzKHzfffLn15694651104I,在混频级之前没有被在混频级之前没有被 抑制，则这个电台进入混频器后，混频可得抑制，则这个电台进入混频器后，混频可得 KHzffLn465的中频将被选出进入后级输出而形成镜像干扰，产生串台及啸叫。的中频将被选出进入后级输出而形成镜像干扰

42、，产生串台及啸叫。41高频电子线路高频电子线路第九章变频电路第九章变频电路 FP FP当当 1 p,1q 时形，成组合频率干扰，其中最主要的一类干扰为：时形，成组合频率干扰，其中最主要的一类干扰为：f c f n1 f L f n2 212321221)2(21nIcnIcIIcILnffffffffffff可见可见 1nf与与 2nf对称分布在本振频率对称分布在本振频率 Lf的两边，其中的两边，其中 1nf离离 cf最近最近,经混频器前的滤波后进入混频器的可能性最大。经混频器前的滤波后进入混频器的可能性最大。3、组合频率干扰、组合频率干扰2 qp的情况，则有：的情况，则有：抑制这类干扰的方法

43、：抑制这类干扰的方法：提高混频器前级的选择性提高混频器前级的选择性提高中频提高中频 选择合适的混频电路，合理选择混频器的工作点选择合适的混频电路，合理选择混频器的工作点 f I42高频电子线路高频电子线路第九章变频电路第九章变频电路 FP FP交叉调制干扰的形成与本振无关交叉调制干扰的形成与本振无关。它是有用信号与干扰信号一起作用于混频器它是有用信号与干扰信号一起作用于混频器时，由于混频器的非线性作用，将时，由于混频器的非线性作用，将干扰的调制信号调制到了中频载波上，干扰的调制信号调制到了中频载波上，即将即将干扰的调制信号转移到有用信号的载波上而形成的一种干扰。干扰的调制信号转移到有用信号的载

44、波上而形成的一种干扰。例：例：由非线性元件：由非线性元件：2210)(uauaaufi其中四阶项为其中四阶项为 44ua若设若设 Lncuuuu 而而 tUuttmUuttUuLLLnnnnnccc coscos)cos1(cos)(则则 4444)(Lncuuuaua 展开后其中可分解出展开后其中可分解出)(624Lcnuuua项项 三、交叉调制干扰（交调干扰）三、交叉调制干扰（交调干扰）将信号代入此项，并经中频滤波后可得：将信号代入此项，并经中频滤波后可得：ttmUtUUUtmaInILcnnn cos)cos1(cos)cos21(2324 其中其中 nLcnmmUUUaU22324 可

45、以看出可以看出干扰信号中的调制信号转移到中频载波上，与有用信号一同输干扰信号中的调制信号转移到中频载波上，与有用信号一同输出而形成干扰。出而形成干扰。43高频电子线路高频电子线路第九章变频电路第九章变频电路 FP FP交调干扰的特点：交调干扰的特点：(2)干扰与载频无关，任何频率的强干扰都可能形成交调干扰，所以干扰与载频无关，任何频率的强干扰都可能形成交调干扰，所以交调干扰是危害较大的一种干扰。交调干扰是危害较大的一种干扰。只有当只有当 fn 和和 fc 相差很大，受前级电路的抑制很彻底时，形成的干扰相差很大，受前级电路的抑制很彻底时，形成的干扰较小。较小。(1)交调干扰与有用信号并存，通过有

46、用信号而作用，一旦有用信交调干扰与有用信号并存，通过有用信号而作用，一旦有用信号号uc=0，交调干扰也消失。，交调干扰也消失。(3)混频器中，除了非线性特性的混频器中，除了非线性特性的4次方项以外，更高的偶次方项也次方项以外，更高的偶次方项也可以产生交调干扰，但一般由于幅值较小，可以不考虑。可以产生交调干扰，但一般由于幅值较小，可以不考虑。抑制交调干扰的措施：抑制交调干扰的措施：提高前级电路的选择性提高前级电路的选择性选择合适的器件，合适的工作点，使不需要的非线性项（选择合适的器件，合适的工作点，使不需要的非线性项（4次方次方项）尽可能小，以减少组合分量。项）尽可能小，以减少组合分量。44高频

47、电子线路高频电子线路第九章变频电路第九章变频电路 FP FP 互调干扰是指两个或多个干扰信号同时作用于混频器的输入端，由互调干扰是指两个或多个干扰信号同时作用于混频器的输入端，由混频器的非线性作用，混频器的非线性作用，两个干扰信号之间产生混频两个干扰信号之间产生混频，当混频后，产生的，当混频后，产生的信号接近于有用信号的频率信号接近于有用信号的频率 时，将与有用信号一起进入后级电路输时，将与有用信号一起进入后级电路输出而产生干扰。出而产生干扰。cf四、互调干扰四、互调干扰互调干扰的特点：互调干扰的特点：tUutUunnnnnn222111coscos 而本振信号而本振信号 tUuLLL cos

48、 设混频器输入的两个干扰为：设混频器输入的两个干扰为：45高频电子线路高频电子线路第九章变频电路第九章变频电路 FP FP 非线形非线形 元件元件 中频滤中频滤 波器波器un1（fn1）uL（fo）i ouI（fI）un2（fn2）tUutUunnnnnn222111coscos tUuLLL cos 则三个信号同时作用于非线元件上，混频输出的电流为则三个信号同时作用于非线元件上，混频输出的电流为:.22100 uauaai由由4次方项次方项 4021444)(uuuauann 中展开可得中展开可得 Lnnuuu221项，项，即：即：tttUUUtUtUtULnnLnnLLnnnn cosco

49、s)2cos1(21coscoscos21221221221 其中有：其中有：LnnLnnttUUU coscos2cos2121221 其组合频率为：其组合频率为：LnnLnnfff 212122或或 46高频电子线路高频电子线路第九章变频电路第九章变频电路 FP FP如果当如果当 ILnncnncnn 212121222形成互调干扰形成互调干扰.（注意：注意：IcL ）讨论：讨论：(1)当当 cnn 212时，时，1n 或或 2n 必有一个远离必有一个远离 c 容易被滤除，可能产生的干扰不严重。容易被滤除，可能产生的干扰不严重。(2)当当 cnn 212时，时，1n 或或 2n 均可能离均可能离 c 较近较近,滤除比较困难，可能会产生比较严重的干扰。即由于滤除比较困难，可能会产生比较严重的干扰。即由于121ncnn 可见，可见，两个干扰频率都小于（或大于）工作信号频率两个干扰频率都小于（或大于）工作信号频率，且且三者等距时三者等距时，就可形成互调干扰。就可形成互调干扰。n2 n1 c（3）互调干扰的大小主要决定于：）互调干扰的大小主要决定于：)(4122221四四次次方方项项系系数数或或aUUUUnnnn减少互调干扰的方法减少互调干扰的方法：提高前级电路的选择性提高前级电路的选择性 选择合适的电路和工作状态选择合适的电路和工作状态