1、6.1 概述概述 T元件分类元件分类v线性元件线性元件元件参数与通过元件的电流或施加其上的电压无关元件参数与通过元件的电流或施加其上的电压无关例如：例如：通常大量应用的电阻、电容和空心电感都是通常大量应用的电阻、电容和空心电感都是线性元件。线性元件。v非线性元件非线性元件元件参数与通过元件的电流或施加其上的电压有关元件参数与通过元件的电流或施加其上的电压有关例如：例如：通过二极管的电流大小不同，二极管的内阻通过二极管的电流大小不同，二极管的内阻值便不同；晶体管的放大系数与工作点有关；带磁值便不同；晶体管的放大系数与工作点有关；带磁芯的电感线圈的电感量随通过线圈的电流而变化。芯的电感线圈的电感量
2、随通过线圈的电流而变化。v时变参量元件时变参量元件元件参数按照一定的规律随时间变化，这种变化与元件参数按照一定的规律随时间变化，这种变化与通过元件的电流或施加其上的电压无关通过元件的电流或施加其上的电压无关例如：例如：混频时，可以把晶体管看成一个变跨导的线混频时，可以把晶体管看成一个变跨导的线性参变元件性参变元件电路分类电路分类v线性电路线性电路只由线性元件组成的电路只由线性元件组成的电路谐振电路、无源滤波器、传输线、小信号放大器谐振电路、无源滤波器、传输线、小信号放大器v非线性电路非线性电路至少含有一个非线性元件，且该元件工作于非线性状态至少含有一个非线性元件，且该元件工作于非线性状态振荡器
3、、功率放大器、倍频器、调制解调器振荡器、功率放大器、倍频器、调制解调器v时变参量电路时变参量电路电路中仅有一个参量受外加信号的控制而按一定的规律电路中仅有一个参量受外加信号的控制而按一定的规律随时间变化。外加信号称为控制信号随时间变化。外加信号称为控制信号变频器、模拟相乘器变频器、模拟相乘器n线性电路由线性元件构成n其输出输入关系用线性代数方程或表示n同时满足叠加性和均匀性 tvtvtvftvftvtvfooiiii212121 叠加性 tvtvftvfoii 均匀性v至少一个非线性元件v其输出输入关系用非线性函数方程（非线性代数方程）或表示v不具有叠加性和均匀性也可能不再出现输入信号中的某些
4、也可能不再出现输入信号中的某些频率成分频率成分v由时变参量元件（和线性元件）组成由时变参量元件（和线性元件）组成v用用描述描述v时变参量电路本质上是非线性电路时变参量电路本质上是非线性电路有新的频率成分产生有新的频率成分产生6.2 1、非线性器件非线性器件 一个器件究竟是线性还是非线性是相对的。一个器件究竟是线性还是非线性是相对的。线性和非线性的划分，很大程度上决定于器件静态工作点及线性和非线性的划分，很大程度上决定于器件静态工作点及动态工作范围。例如，当输入信号为小信号时，晶体管可以看动态工作范围。例如，当输入信号为小信号时，晶体管可以看成是线性器件；但是，当输入信号逐渐增大，以至于使其动态
5、成是线性器件；但是，当输入信号逐渐增大，以至于使其动态工作点延伸至饱和区或截止区时，晶体管就表现出与其在小信工作点延伸至饱和区或截止区时，晶体管就表现出与其在小信号状态下号状态下 极不相同的性质，这时就应把晶体管看作非线性器极不相同的性质，这时就应把晶体管看作非线性器件。件。广义地说，器件的非线性是绝对的，而其线性是相对的。广义地说，器件的非线性是绝对的，而其线性是相对的。线性状态只是非线性状态的一种近似或一种特例而已。线性状态只是非线性状态的一种近似或一种特例而已。非线性器件种类很多，归纳起来，可分为非非线性器件种类很多，归纳起来，可分为非线性电阻线性电阻(NR)(NR)、非线性电容、非线性
6、电容(NC)(NC)和非线性电感和非线性电感(NL)(NL)三类。如半导体二极管、变容二极管及铁芯线圈三类。如半导体二极管、变容二极管及铁芯线圈等。等。非线性元件的特性：工作特性的非线性、不满足非线性元件的特性：工作特性的非线性、不满足叠加原理，具有频率变换能力。叠加原理，具有频率变换能力。（1 1）、非线性元件的工作特性）、非线性元件的工作特性线性元件的工作特性符合直线关系。线性元件的工作特性符合直线关系。（a a）线性电阻的伏安特性）线性电阻的伏安特性非线性电阻的伏安特性曲线不是一条直线。如：图（非线性电阻的伏安特性曲线不是一条直线。如：图（b b）（2）.非线性元件的频率变换作用非线性元
7、件的频率变换作用 显然，由图显然，由图2知，它已不是正弦波形知，它已不是正弦波形(但它仍然是一个周期但它仍然是一个周期性函数性函数)。所以非线性元件上的电压和电流的波形是不相同的。所以非线性元件上的电压和电流的波形是不相同的。v=Vm sin t 如果将电流如果将电流i(t)用傅里叶级数展开，可以发现，它的频用傅里叶级数展开，可以发现，它的频谱中除包含电压谱中除包含电压v(t)的频率成分的频率成分 (即基波即基波)外，还新产生了外，还新产生了 的各次谐波及直流成分。也就是说，半导体二极管具有频率的各次谐波及直流成分。也就是说，半导体二极管具有频率变换的能力。变换的能力。若设非线性电阻的伏安特性
8、曲线具有若设非线性电阻的伏安特性曲线具有抛物线形状，即抛物线形状，即 i=K i=K v v2 2 式中，式中，K K为常数。为常数。当该元件上加有两个正弦电压当该元件上加有两个正弦电压v1=Vv1=V1m1m sin sin 1 1t t和和v2=Vv2=V2m2m sin sin 2 2t t时，即时，即v=v1+v2=Vv=v1+v2=V1m1m sin sin 1 1t+Vt+V2m2m sin sin 2 2t t即可求出通过元件的电流为即可求出通过元件的电流为 ttVKVtKVtKV21m2m1222m2122m1sinsin2sinsinitVKVtVKVVVK)cos()cos
9、()(221m2m121m2m12m22m1itVKtVK22m212m12cos22cos2 上式说明，电流中不仅出现了输入电压频率的二上式说明，电流中不仅出现了输入电压频率的二次谐波次谐波2 2 1 1和和2 2 2 2，而且还出现了由，而且还出现了由 1 1和和 2 2组成的和频组成的和频(1 1+2 2)与差频与差频(1 1 2 2)以及直流成份以及直流成份 。这些都是输入电压这些都是输入电压V V中所没包含的。中所没包含的。221m2m()2KVV（3）、非线性电路不满足叠加原理设：设：2()iikv111sinmvVt222sinmvVt222222121122sinsinmmik
10、vkvkVtkVt22121122()(sinsin)mmik vvk VtVt在无线电工程技术中，较多的场合并在无线电工程技术中，较多的场合并不用解非线性微不用解非线性微分方程的方法分方程的方法来分析非线性电路，而是采用工程上适用的一来分析非线性电路，而是采用工程上适用的一些近似分析方法。这些方法大致分为：些近似分析方法。这些方法大致分为：2 2、非线性电路分析法、非线性电路分析法图解法：图解法：就是根据非线性元件的特性曲线和输入信号波形，就是根据非线性元件的特性曲线和输入信号波形，通过作图直接求出电路中的电流和电压波形。通过作图直接求出电路中的电流和电压波形。解析法解析法：就是借助于非线性
11、元件：就是借助于非线性元件特性曲线的数学表示特性曲线的数学表示式列出式列出电路方程，从而解得电路中的电流和电压。电路方程，从而解得电路中的电流和电压。指数函数分析法代入前式代入前式 02221221223221221212131直直流流21新成分：新成分：21原成分：原成分：（注意观察成分多少，高度不代表分量大小注意观察成分多少，高度不代表分量大小）021频率成分对比频率成分对比（2）21qpnqp（3）（p和q为包括零在内的正整数）（4）偶次项频率分量（包括直流、偶次谐波、和p+q为偶数）只和幂级数偶次项系数有关；奇次项频率分量只和奇次项系数有关（5）m次谐波（直流成分视作零次、基波视作一次
12、）以及系数之和等于m的各组合频率成分，其振幅只和幂级数中m次的系数有关),(2121122143 23 2 4 例v这是某个非线性元件的伏安特性，加在该元件上的输入电压为 问电流中包含如下给出的哪些频率分量？55220iivavaaittvi21cos2cos5工程计算工程计算 工程计算所允许的准确度范围内，尽量选取少量的项数近似v线性近似v二次项近似v三次项近似00VvgIi小信号线性分析2000VvgVvgIi变频分析302000VvgVvgVvgIi 非线性分析其中：其中：6.3 6.3 频率变换电路频率变换电路6.3.1 6.3.1 频率变换电路的分类频率变换电路的分类线性频率变换电路
13、（频谱搬移电路）线性频率变换电路（频谱搬移电路）非线性频率变换电路非线性频率变换电路线性频率变换电路非线性频率变换电路 由时变参量元件所组成的电路，叫线性时变电路。常用的时变参量元件所组成的电路，叫线性时变电路。常用的线性时变电路有两种。电阻性和电抗性的。线性时变电路有两种。电阻性和电抗性的。6.3.2 线性时变电路分析方法线性时变电路分析方法电阻性的电路形式：电阻性的电路形式：时变跨导电路：通过改变晶体管工作点，从而改变其跨导；时变跨导电路：通过改变晶体管工作点，从而改变其跨导；线性时变电阻电路：利用模拟开关特性周期性地改变线性电阻参量；线性时变电阻电路：利用模拟开关特性周期性地改变线性电阻
14、参量；模拟乘法器电路：模拟乘法器电路：由差分对电路所组成的由差分对电路所组成的电抗性的电路形式有：时变电容电路电抗性的电路形式有：时变电容电路+-v vS SC CL L 时变跨导原理电路时变跨导原理电路+-v v0 0时变跨导电路分析时变跨导电路分析V V0m0mV VSmSmtVvm000costVvSSmS cos VBB O O ic t ebe ebe a 2 b2 a b a 1 b1 加电压后的晶体管转移特性曲线加电压后的晶体管转移特性曲线 因因V0mV0mVSmVSm，这时可认为晶体管的工作点，这时可认为晶体管的工作点由由v v0 0控制，是一个时变的工作点，控制，是一个时变的
15、工作点，v vS S以时变工以时变工作点为参量处于线性工作状态。作点为参量处于线性工作状态。由于信号电压由于信号电压V Vsmsm很小，无论它工作在特性曲很小，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线的哪个区域，都可以认为特性曲线是线性的(如图上如图上a ab b、a a b b 和和a a b b 三段的斜率是不同的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管视为一个跨导随v v0 0信号变化的线性参变元件。信号变化的线性参变元件。该电路具有频率变换作用，但与非线性电路该电路具有频率变换作用，但与
16、非线性电路的工作原理不同。主要是，在这种电路中由于的工作原理不同。主要是，在这种电路中由于信号电压小，其器件参量对信号电压来说可以信号电压小，其器件参量对信号电压来说可以认为是线性的。因此，如果有多个信号同时作认为是线性的。因此，如果有多个信号同时作用时，可以运用叠加定理。用时，可以运用叠加定理。因因V0mV0mVSmVSm，时变的工作点电压为：，时变的工作点电压为：tVVvmBBB00cos )()(SBBECvvfvfiSBBEvvv +-v vS SC CL L 时变跨导原理电路时变跨导原理电路+-v v0 0具体推导为具体推导为:v vB Bv vBEBEv vS S很小，可忽略二次方
17、项及其以上各项，很小，可忽略二次方项及其以上各项，SBBCvvfvfi)()(2)()()(SBSBBCvvfvvfvfi i iC C在时变工作点在时变工作点v vB B处的泰勒级数展式为：处的泰勒级数展式为：)(|)()()(00tgvvfvVfvfSvSBEBBB 为时变静态电流，受为时变静态电流，受v v0 0控制，与控制，与v vS S无关无关。为时变跨导，受为时变跨导，受v v0 0的控制，但与的控制，但与v vS S无关。无关。因此，因此，i iC C的表达式可以写成：的表达式可以写成：SCCvtgtii)()(0 )()()(00tivVfvfCBBB 其中：其中：SCCvtg
18、tii)()(0 可以看出可以看出i iC C与与v vS S之间为线性的关系，但它们的系数之间为线性的关系，但它们的系数g(t)g(t)是时变的，故称是时变的，故称 为线性时变电路。为线性时变电路。式中的式中的 i iC0C0(t)(t)和和 g(t)g(t)仍是非线性的时间函数，受仍是非线性的时间函数，受v v0 0=V=V0m0mcoscos 0 0t t的控制的控制 tItIItiCmCmCC0201002coscos)(tgtggtg020102coscos)()()(00vVftiBBC )()(0vVftgBB 代入代入 i iC C(t)(t)的表达式可得：的表达式可得：tVt
19、gtggtItIItiSSmCmCmCC cos)2coscos()2coscos()(0201002010利用傅立叶级数展开可得：利用傅立叶级数展开可得：tVtgtggtItIItiSSmCmCmCC cos)2coscos()2coscos()(0201002010i iC C(t)(t)包含的频率分量为：包含的频率分量为：Sqq 00）（2,1,0q S S 0 02 2 0 0 0 0-S S 0 0+S S2 2 0 0-S S2 2 0 0+S S相对于非线性电路（满足前面幂级数分析的条件），该电路输出电流中相对于非线性电路（满足前面幂级数分析的条件），该电路输出电流中的组合频率分
20、量大大减少，且没有的组合频率分量大大减少，且没有 S S的的谐波分量，使得所需的有用信号能谐波分量，使得所需的有用信号能量集中，损失减少，同时也为滤波提供了方便。量集中，损失减少，同时也为滤波提供了方便。1 1 2 2非线性电路非线性电路（满足前面幂级数分析的条件（满足前面幂级数分析的条件），），输出电流频谱输出电流频谱 2 2 1 13 3 1 12 2 2 2 2 2-1 1 2 2+1 12 2 2 2-1 1 2 2-2-2 1 1 2 2+2+2 1 12 2 2 2+1 1电流的频谱结构：电流的频谱结构：结论：结论：以上分析说明，当两个不同频率的信号同时作用于一个以上分析说明，当两
21、个不同频率的信号同时作用于一个非线性器件，其中一个振幅很小，处于线性工作状态，另非线性器件，其中一个振幅很小，处于线性工作状态，另一个为大信号工作状态时，可以使这一非线性系统等效为一个为大信号工作状态时，可以使这一非线性系统等效为一个线性时变系统。一个线性时变系统。V0mVSmtVvm000cos tVvSSmS cos+-v vS SC CL L 时变跨导原理电路时变跨导原理电路+-v v0 06.4.16.4.1模拟乘法器的基本概念模拟乘法器的基本概念v模拟乘法器是完成两个模拟信号瞬时值相乘功能模拟乘法器是完成两个模拟信号瞬时值相乘功能的电路或器件的电路或器件n 广泛应用于通信电路系统，实
22、现调幅，检波广泛应用于通信电路系统，实现调幅，检波和混频等功能和混频等功能 Kxy tvtKvtvYXO tvX tvY tvX tvX tvY tvYv吉尔伯特（Gilbert）乘法器单元电路，是大多数集成乘法器的核心部分 模拟乘法器电路有用模拟乘法器电路有用BJTBJT构成的，也有构成的，也有CMOSCMOS四象限模拟相四象限模拟相乘器，此外，还有四个二极管构成的环形乘法器，均能满足乘器，此外，还有四个二极管构成的环形乘法器，均能满足输入两信号相乘的功能。输入两信号相乘的功能。下面讨论双差分电路构成的模拟乘法器（下面讨论双差分电路构成的模拟乘法器（吉尔伯特（Gilbert）乘法器）。）。基
23、本差分电路基本差分电路v差分对电流关系 1T 2T 1i 2i 0I v TvvthIii2021 mVqkTvT26TVvoeIi 11TVvoeIi 12小信号输入小信号输入TXTXvvvv22th5.02TXvv TXvvTXTXvvIvvIii22th0021-1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.81-1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.81TXvv2TXvv2th大信号输入大信号输入12thTXvv32TXvv 6TXvv0TX021Iv2vthIii-5-4-3-2-1012345-1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60
24、.81TXvv2TXvv2th08787IiiTTCC：构成一个恒流源,TYCCvvthIii2065TXCCCvvthiii2521TXCCCvvthiii2634TXCCCCCCCCOvvthiiRiiiiRv2654321TYTXCOvvthvvthIRv2201T2T3T4T5T6T7T8TXvYvOv1CR2CR3R2R1R1Ci2Ci3Ci4Ci5Ci6Ci7Ci8CiCCVEEV1CV2CVii31CCiii42CCiii11CCCCRiVV22CCCCRiVVCCCORiiVVv12双差分对乘法器双差分对乘法器相乘器的输出电压为：相乘器的输出电压为：如果 ，根据双曲函数的性质，
25、根据双曲函数的性质，xTvVyTvV可近似表示为：可近似表示为：yxyx2TC0ovKvvvV41RIv 为了扩大为了扩大 的线性范围，可用反双曲正切变换电路。的线性范围，可用反双曲正切变换电路。xv 在在 与与 的幅度较小时，相乘器具有近似理想相乘的特的幅度较小时，相乘器具有近似理想相乘的特性，并可在四个象限工作。性，并可在四个象限工作。yvxv 为了扩大为了扩大 的线性范围，可用负反馈电路。的线性范围，可用负反馈电路。(增加增加 )yvyR 模拟乘法器电路也可看作是时变参量电路的一种。模拟乘法器电路也可看作是时变参量电路的一种。则则 可视为可视为 的时变电压的时变电压放大倍数。放大倍数。K
26、yvyyxovkvkvvTYTXCOvvthvvthIRv220MC1496/1596 MC1496/1596 集成模拟相乘器集成模拟相乘器 根据双差分对模拟相乘器基本原理制成的单片根据双差分对模拟相乘器基本原理制成的单片集成模拟相乘器集成模拟相乘器 MC1496/1596 MC1496/1596 的内部电路如下图的内部电路如下图 （a a）所示，引脚排列如图）所示，引脚排列如图 (b)(b)所示，电路内部结所示，电路内部结构与吉尔伯特乘法器单元基本类似。构与吉尔伯特乘法器单元基本类似。4.2.46.5 单片集成模拟乘法器及其典型应用单片集成模拟相乘器 MC1496/1596 的内部电路及其引
27、脚排列 4.2.4yR的作用是扩大输入电压的作用是扩大输入电压 2的动态范围，其基本原理的动态范围，其基本原理如下：如下：2动态范围的扩展 电路满足深度负反电路满足深度负反馈的条件，于是馈的条件，于是256BEeyBEi R其中其中 5656lnBEBETVii且且 56lnTeyViii R所以，上式可以简化为所以，上式可以简化为 2eyi R4.2.4 所以所以25622eyiiiR双差分对模拟相乘器的差值输双差分对模拟相乘器的差值输出电流为出电流为 121562()()()22TyTiii ththVRV此时此时 2允许的最大动态范围为允许的最大动态范围为 02011()()44yTyT
28、I RVI RV4.2.4l在接收机中为什么使用混频器？在接收机中为什么使用混频器？l混频器的组成？混频器的组成？l混频前后，信号波形及频谱的变化？混频前后，信号波形及频谱的变化？l混频器基本原理（如何实现混频）？混频器基本原理（如何实现混频）？l混频器主要性能指标混频器主要性能指标l混频电路的形式（有哪几种混频电路、其混频电路的形式（有哪几种混频电路、其结构特点）结构特点）l混频干扰（种类、频率特征等）混频干扰（种类、频率特征等）问题：问题：一、混频器在超外差接收机中的位置混频，也称变频，是将两个不同信号加到非线性器混频，也称变频，是将两个不同信号加到非线性器件上进行频率变换，取出其差频或和
29、频件上进行频率变换，取出其差频或和频 中频。中频。是超外差式接收机的重要组成部分。是超外差式接收机的重要组成部分。二、混频器的分类 自激式混频器自激式混频器:他激式混频器他激式混频器:本振与混频由一个非线性元件承担。本振与混频由一个非线性元件承担。（变频器）（变频器）本地振荡信号由单独的振荡器产生。本地振荡信号由单独的振荡器产生。（混频器）（混频器）三、为什么要进行混频三、为什么要进行混频1.1.中频放大器增益可以做得很高而不自激。中频放大器增益可以做得很高而不自激。2.2.中频频率固定，使电路结构简化。中频频率固定，使电路结构简化。3.3.有利于选频。有利于选频。频率固定，选择性可以做得很好
30、。频率固定，选择性可以做得很好。四、日常应用四、日常应用超外差式广播接收机中超外差式广播接收机中AM:535 kHzAM:535 kHz1605kHz 465kHz1605kHz 465kHzFM:88 MHzFM:88 MHz108MHz 10.7MHz108MHz 10.7MHz视频信号视频信号四十几兆赫近千兆赫四十几兆赫近千兆赫 38 MHz38 MHz频谱无失真的搬移频谱无失真的搬移c1Iccccc六、混频器六、混频器一般要求混频增益大些，这样有利于提高接受机的灵敏度。一般要求混频增益大些，这样有利于提高接受机的灵敏度。噪声系数：噪声系数：为了提高接受机的灵敏度，必须降低变频噪声。为了
31、提高接受机的灵敏度，必须降低变频噪声。(/)(/)SNiFSNoPPNPP输入端高频信号噪声功率比输出端中频信号噪声功率比 混频增益：混频增益：Im20lgsmVAV（dBdB）或）或10lgIPsPAP(dB)(dB)失真和干扰：混频电路除了有失真和干扰：混频电路除了有频率失真频率失真和和非线性失真非线性失真外，外，还会产生各种非线性干扰，如组合频率干扰、交叉调制和还会产生各种非线性干扰，如组合频率干扰、交叉调制和互相调制等干扰。互相调制等干扰。混频失真的存在，将影响通信质量。混频失真的存在，将影响通信质量。隔离度：理论上要求混频器的各端口之间是隔离的，隔离度：理论上要求混频器的各端口之间是
32、隔离的，任一端口上的功率不会窜通到其它端口。但在实际电路任一端口上的功率不会窜通到其它端口。但在实际电路中，总有极少量功率在各端口之间窜通，隔离度就是用中，总有极少量功率在各端口之间窜通，隔离度就是用来评价这种窜通大小的一个性能指标，定义为本端口功来评价这种窜通大小的一个性能指标，定义为本端口功率与窜通到其它端口的功率之比，用分贝数表示。率与窜通到其它端口的功率之比，用分贝数表示。选择性：混频器的有用成分为中频，输出应该只有中频选择性：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
33、要的干扰，就要求混频器的高频输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。谐振曲线。利用三极管转移特性的非线性实现频率变换利用三极管转移特性的非线性实现频率变换七、实用七、实用混频电路混频电路成混频的作用。，其余滤除。这样就完选频网络选择中频电压的频，因而通过输出回路路调谐的中频一般为差频率分量。由于输出回一系列组合、差频谐波分量，还有和频、的分量及、中含有直流流的非线性，使集电极电性的转移特发射结上，利用晶体管一起加到混频晶体管的和本机振荡信号两端的载波信号混频过程是：输入回路
34、ICLCLCLCLCLCBECLLmLCcmcv3322i)v(fitcosV)t(vtcosV)t(vc tvtgtItvtvVftvtvVftvVftvtvVfvfticBBBBBBBBBECc2cLcLLcL .21 在在 上展开幂级数上展开幂级数 tvVLBB该电路：本振信号该电路：本振信号vL(t)为大信号，为大信号，输入信号输入信号vc(t)为小信号。为小信号。n电路等效为：输入信号为电路等效为：输入信号为vc(t)，工作点为，工作点为(VBB+vL(t)的小信号放的小信号放大器。大器。n 因为本振电压为大信号，且工作与非线性状态，因而集电极因为本振电压为大信号，且工作与非线性状态
35、，因而集电极电流电流 和跨导和跨导 均随均随 的变化呈非线性变化。的变化呈非线性变化。)t(Ic)t(g)t(VLtncosI.tcosItcosII)t(ILnncLmcLmccc02102tncosg.tcosgtcosgg)t(gLnnLL02102 00002ncLcLnmcnLCncmcnLnnLCncCCtncostncosgVtncosI tcosVtncosgtncosItvtgtIti显然，集电极电流显然，集电极电流 ()Cit中包含频率为中包含频率为 Ln和和Lcn的分量；的分量；()Cit中的中频电流为中的中频电流为 11()cos()cos2IcmLcImIi tgVt
36、It若集电极回路谐振在若集电极回路谐振在 ILc()(1cos)cosccmactVMtt当输入信号为已调波时，如当输入信号为已调波时，如 则则11()(1cos)cos2IcmaIi tgVMtt 上式说明，电路在将高频信号变换为中频信号的过程中，上式说明，电路在将高频信号变换为中频信号的过程中，并没有改变高频信号的原调制规律，实现了频谱的线性搬移并没有改变高频信号的原调制规律，实现了频谱的线性搬移即混频功能。即混频功能。2）电路类型）电路类型 下图所示是常用三极管混频器的几种基本形式。电路的共下图所示是常用三极管混频器的几种基本形式。电路的共同特点是利用三极管转移特性的非线性实现频率变换的
37、。同特点是利用三极管转移特性的非线性实现频率变换的。cvLvifcvLvifcvLvifcvLvif(a)(b)(c)(d)1Tr2Tr1D)t(vL)(tvc)(tvc)(tvc2iii2Dn二极管混频器与三极管混频器相比，具有电路结构简单、噪声低、动态范围大、组合频率分量少等优点。在通信设备中得到广泛的应用。LR 混频必须采用非线性器件，在产生所混频必须采用非线性器件，在产生所需频率之外，还有大量不需要的组合频需频率之外，还有大量不需要的组合频率分量，一旦这些组合频率分量的频率率分量，一旦这些组合频率分量的频率接近于中频有用信号，就会顺利通过中接近于中频有用信号，就会顺利通过中频放大器，经
38、解调后在输出级产生各种频放大器，经解调后在输出级产生各种干扰，称其为变频干扰。干扰，称其为变频干扰。（三）交叉调制干扰（三）交叉调制干扰（一）外来干扰与本振的组合频率干扰（寄生通道干扰）（一）外来干扰与本振的组合频率干扰（寄生通道干扰）(1).(1).产生的原因：产生的原因：混频器输入回路选择性差，使混频器输入回路选择性差，使 nf信号输入，与信号输入，与本振本振Lf经变频后产生许多频谱分量，且满足经变频后产生许多频谱分量，且满足 LnIpfqff时，该干扰将通过混频后时，该干扰将通过混频后并经中放，在检波器中检波后在输出端听到干扰的声并经中放，在检波器中检波后在输出端听到干扰的声音。如图（音
39、。如图（a a）所示。）所示。4.5.5在上式干扰中，最强的两个干扰是：在上式干扰中，最强的两个干扰是：中频干扰（）（Intermediate Frequency Interference）01pq、nIff克服办法：提高输入回路的选择性，加中波陷波电路。中频干扰一旦进入混频器输入端，混频器无法将其削弱或抑制，它具有比有用信号更强的传输能力。因为对于中频干扰来讲，混频器实际上起到了中频放大器的作用。镜像干扰镜像干扰（、）（）（Image Frequency Interference）4.5.51p 1q nLIfff 镜像干扰只要能进入输入回路到达混频器输入端，就具有与有用中频通道相同的变换力
40、，混频器无法将其削弱或抑制。（2）克服办法：Q Q和和 LmV的大小，使的大小，使 ()()Lg tt提高输入回路选择性，加陷波器。提高输入回路选择性，加陷波器。提高提高 If，使，使 nf与与cf间距加大。间距加大。例例1 1某超外差接收机，中频某超外差接收机，中频 ；（1）当收听）当收听 电台时，还听到电台时，还听到 强电台的声音强电台的声音，分析产生干，分析产生干扰的类型；扰的类型；465IfkHz1550cfkHz11480nfkHz （2）当收听）当收听 电台时，还听电台时，还听到到 强电台的声音强电台的声音，分析产生，分析产生干扰的类型。干扰的类型。21480cfkHz2740nf
41、kHz 输入到混频器的有用信号与本振信号，由于非线性作用，除了产生有用的中频外，还产生许多无用的组合频率分量，如果它们中的有些频率分量正好接近中频（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。1 1、产生的原因：、产生的原因：如二极管电路如二极管电路 230123iaaaacL 当当 时，代入即可得到电流中包含的频率时，代入即可得到电流中包含的频率分量为：分量为：当当LcIpfqffF（可听音频）时（可听音频）时 他们将和有用信号他们将和有用信号 If同时经过中放到
42、达检波器，检同时经过中放到达检波器，检波器的非线性作用产生差拍信号波器的非线性作用产生差拍信号 ()F形成干扰哨声。形成干扰哨声。2.2.形成的条件：形成的条件：1cIpFffqpqp一般一般 IfF，所以上式可为：，所以上式可为：1cIpffqp4.5.5Lcpfqf 例如，当 时，本振频率 这时 、所对应的组合频率分量为它与有用中频频率只差1kHz，显然可以通过中频放大器进入检波器，与有用中频 信号作用后产生 的差拍信号，在输出端产生 的干扰哨叫声。所以为了避免干扰，应合理选择电台的发射载波频率，使组合频率在中放通带以外。931kHzcf(931+465)=1396kHzLf 1p 2q2
43、2 931-1396=466kHzpqcLfff465kHzIf 4664651kHzF 1kHz3 3、克服方法：克服方法：a a、选定合理的、选定合理的Q Q点，减少滤波分量。点，减少滤波分量。b b、限制、限制 ()ct的幅度。的幅度。c c、选合理的选合理的 If4.5.5 （三）交叉调制干扰（三）交叉调制干扰交调干扰：交调干扰：所需电台信号和其他电台的信号同所需电台信号和其他电台的信号同时作用于接收机的输入端时时作用于接收机的输入端时,由于器件的非线由于器件的非线性性,所产生的一种现象。所产生的一种现象。提高前端电路的选择性，减弱干扰信号提高前端电路的选择性，减弱干扰信号电压的振幅。
44、电压的振幅。抑制交调干扰的方法：抑制交调干扰的方法：v互调干扰是指两个或多个干扰电压同时作用在混频器互调干扰是指两个或多个干扰电压同时作用在混频器输入端，经混频器，产生近似中频的组合频率，进入输入端，经混频器，产生近似中频的组合频率，进入中放通带内形成干扰。中放通带内形成干扰。2n1ncqfpffL12Innfpfqffn二阶互调二阶互调p=1,q=1n三阶互调三阶互调pq=3n产生互调干扰应满足：v例例1 中频频率为中频频率为0.5MHz的接收机，当接收的接收机，当接收2.4MHz的有用信号时，如果混频器输入回路的有用信号时，如果混频器输入回路选择性不好，有两个干扰信号选择性不好，有两个干扰
45、信号fn1=1.5MHz、fn2=0.9MHz也进入混频器，则当也进入混频器，则当fi=fL-fc时，时，fL=2.9MHz,混频器三次方项产生有如下组合频混频器三次方项产生有如下组合频率率5MHz.0)9.05.1(9.2)ff(fn2n1L它也正好落入中频通带内，产生二阶互调干扰。它也正好落入中频通带内，产生二阶互调干扰。v例例2 中频频率为中频频率为0.5MHz的接收机，当接收的接收机，当接收2.4MHz的有用信号时，如果混频器输入回路的有用信号时，如果混频器输入回路选择性不好，有两个干扰信号选择性不好，有两个干扰信号fn1=2MHz、fn2=1.6MHz也进入混频器，则当也进入混频器，
46、则当fI=fL-fc时，时，fL=2.9MHz,混频器四次方项产生有如下组合频混频器四次方项产生有如下组合频率率5MHz.0)6.14(9.2)f2f(fn2n1L它也正好落入中频通带内，产生三阶互调干扰。它也正好落入中频通带内，产生三阶互调干扰。v互调干扰是由放大器或混频器特性的二次、三互调干扰是由放大器或混频器特性的二次、三次和更高次非线性项产生的次和更高次非线性项产生的v互调干扰分量的强度同输入干扰信号振幅有关，互调干扰分量的强度同输入干扰信号振幅有关，干扰信号振幅愈大，则互调干扰分量愈大干扰信号振幅愈大，则互调干扰分量愈大v产生互调干扰的两个干扰信号频率之间必须满产生互调干扰的两个干扰
47、信号频率之间必须满足一定的关系，所以它不同于交调足一定的关系，所以它不同于交调L12Innfpfqff练习练习465IfkHz ，工作频段，工作频段535-1605kHz535-1605kHz，分析下列情况属于何种干扰？分析下列情况属于何种干扰？（1 1）当调谐到）当调谐到929kHz929kHz时，可听到哨叫声；时，可听到哨叫声；（2 2）收听）收听 电台信号，还听到电台信号，还听到1530kHz1530kHz电台播音；电台播音；（3 3）调谐到）调谐到 ，进入混频器的，进入混频器的还有频率为还有频率为798kHz798kHz和和894kHz894kHz两电台的信两电台的信号，问它们会产生干扰吗？号，问它们会产生干扰吗？600cfkHz702cfkHz练习答案练习答案解解：（：（1 1）由于由于 与与 接近，能进入检波器接近，能进入检波器所以它为信号与本振组合产生的干扰哨声所以它为信号与本振组合产生的干扰哨声（2 2）为镜频干扰为镜频干扰9294651394LIcfffkHz22 929 1394464cLffkHzIf1FkHz6004651065LIcfffkHznLIfff练习答案练习答案解解：产生三阶互调干扰产生三阶互调干扰 1167LcIfffkHz122465LnnIfffkHzf
