1、收音机中的混频电路收音机中的混频电路 任务任务4 4 收音机中的混频电路收音机中的混频电路.收音机中的混频电路收音机中的混频电路4.1 4.1 任务导入任务导入4.24.2 晶体管混频器的原理晶体管混频器的原理4.54.5 混频器的干扰混频器的干扰 4.34.3 混频器实用电路举例混频器实用电路举例 4.44.4 集成模拟乘法器混频器集成模拟乘法器混频器 .收音机中的混频电路收音机中的混频电路1.了解混频电路在收音机中作用了解混频电路在收音机中作用2.掌握混频器的电路形式和工作原理掌握混频器的电路形式和工作原理3.能识别混频器的电路图，能对混频器进能识别混频器的电路图，能对混频器进行调试行调试
2、4.能对混频干扰进行判断能对混频干扰进行判断5.认识收音机中双联电容的作用，并能认识收音机中双联电容的作用，并能对其故障进行判断及处理对其故障进行判断及处理学习目标：学习目标：.收音机中的混频电路收音机中的混频电路混频器：在全面提升收音机性能方面起着举足轻重的作混频器：在全面提升收音机性能方面起着举足轻重的作用。用。4.1 4.1 任务导入混频器在收音机中有什么作用？任务导入混频器在收音机中有什么作用？高频高频放大放大混频混频本机本机振荡振荡中频中频放大放大检波检波低频低频放大放大.收音机中的混频电路收音机中的混频电路1.什么是什么是混频混频混频也是频谱搬移过程，且搬移后频谱分布的相对情况混频
3、也是频谱搬移过程，且搬移后频谱分布的相对情况仍与搬移前一样，变化的仅仅是载频。仍与搬移前一样，变化的仅仅是载频。降低载频降低载频频谱搬移频谱搬移.收音机中的混频电路收音机中的混频电路高频高频放大放大混频混频本机本机振荡振荡中频中频放大放大检波检波低频低频放大放大2.混频如何改善收音机的其性能混频如何改善收音机的其性能（1 1）提高灵敏度）提高灵敏度-中频放大器增益高中频放大器增益高（2 2）提高选择性混频、中放的选频作用）提高选择性混频、中放的选频作用（3 3）提高稳定性工作频率降低）提高稳定性工作频率降低fsf LOfI本振信号本振信号接收信号接收信号中频信号中频信号.收音机中的混频电路收音
4、机中的混频电路（1 1）将高频已调信号的载频率）将高频已调信号的载频率fS 变为固定频率为变为固定频率为465kHz465kHz的中频的中频fI。3.混频的功能混频的功能（2 2）本机）本机振振荡频率荡频率fLO始终跟随输入高频已调信号载波频始终跟随输入高频已调信号载波频率率fS，通过混频作用，二频率之差始终保持为通过混频作用，二频率之差始终保持为465kHz 465kHz，即即 fLOfS=fI465kHz问题：本振频率如何跟随问题：本振频率如何跟随输入信号频率的变化？输入信号频率的变化？.收音机中的混频电路收音机中的混频电路收音机中的混频电路收音机中的混频电路本机振荡频率本机振荡频率fLO
5、如何跟随外来高频已调信号载波频率如何跟随外来高频已调信号载波频率fS 的变化？采用双连电容。的变化？采用双连电容。双连电容双连电容双连电容双连电容.收音机中的混频电路收音机中的混频电路天线、线圈天线、线圈双连电容双连电容.收音机中的混频电路收音机中的混频电路4.混频器的性能要求混频器的性能要求 (1)混频增益要大，失真要小混频增益要大，失真要小 混频增益是指混频器输出的中频信号功率混频增益是指混频器输出的中频信号功率P PI I与输入与输入的高频信号功率的高频信号功率P PS S之比，即：之比，即：GP10lg P PI I/P PS S(dB)(2)噪声系数要小噪声系数要小 噪声系数定义为输
6、入信噪比与输出信噪比的比值。输噪声系数定义为输入信噪比与输出信噪比的比值。输入信噪比为输入信号功率与输入的噪声功率之比；输出信入信噪比为输入信号功率与输入的噪声功率之比；输出信噪比为输出信号功率与输出的噪声功率之比。混频器的噪噪比为输出信号功率与输出的噪声功率之比。混频器的噪声系数对整机信噪比影响很大，仅次于高频放大级。声系数对整机信噪比影响很大，仅次于高频放大级。(3)选择性要好选择性要好 要求输出选频回路对需要输出的信号（中频信号）要求输出选频回路对需要输出的信号（中频信号）有较好的带通幅频特性。有较好的带通幅频特性。.收音机中的混频电路收音机中的混频电路(4)(4)阻抗匹配阻抗匹配 混频
7、器输入端的阻抗应与高频放大器的输出端的阻抗混频器输入端的阻抗应与高频放大器的输出端的阻抗匹配，而且其输出端的阻抗还应与中频放大电路输入端的匹配，而且其输出端的阻抗还应与中频放大电路输入端的阻抗匹配，以提高传输效率。阻抗匹配，以提高传输效率。(5)(5)失真和干扰失真和干扰 在混频器中会产生幅度失真和非线性失真在混频器中会产生幅度失真和非线性失真,还会有还会有各种组合频率分量产生的干扰（如寄生波道干扰、交叉各种组合频率分量产生的干扰（如寄生波道干扰、交叉调制干扰、互相调制干扰等）。所以调制干扰、互相调制干扰等）。所以,不但要求选频回路不但要求选频回路的幅频特性要好的幅频特性要好,还应尽量改进电路
8、（如选择场效应管还应尽量改进电路（如选择场效应管或模拟乘法器构成的混频器），以尽量少产生不需要的或模拟乘法器构成的混频器），以尽量少产生不需要的频率分量。频率分量。.收音机中的混频电路收音机中的混频电路问题与思考1.混频器提升了收音机的哪些性能？混频器提升了收音机的哪些性能？2.混频与调幅、检波有何共同之处？混频与调幅、检波有何共同之处？3.如果混频器输入的是高频调幅信号，则其输出的是什如果混频器输入的是高频调幅信号，则其输出的是什么信号？么信号？4.混频器的输入信号频率、本振频率和中频频率三者是混频器的输入信号频率、本振频率和中频频率三者是何关系？何关系？5.本振频率如何跟随输入信号频率的变
9、化？本振频率如何跟随输入信号频率的变化？.收音机中的混频电路收音机中的混频电路4.24.2 晶体管混频器的原理晶体管混频器的原理晶体管混频器的几种基本形式 晶体管混频器具有一定的变频增益，可以使后级晶体管混频器具有一定的变频增益，可以使后级中频放大器的噪声影响大大减小，因而在接收机中获中频放大器的噪声影响大大减小，因而在接收机中获得广泛应用。得广泛应用。.收音机中的混频电路收音机中的混频电路图图(a)电路对振荡电压来说是共发电路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，输出阻抗较大，混频时所需本地振荡注入功率较小。但因为信号输入电路与注入功率较小。但因为信号输入电路与振荡
10、电路相互影响较大振荡电路相互影响较大(直接耦合直接耦合)，可，可能产生频率牵引现象。能产生频率牵引现象。图图(b)电路的输入信号与本振电压分别从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，产生牵引现象的基极输入和发射极注入，产生牵引现象的可能性小。对于本振电压来说是共基电路，可能性小。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，因此振荡其输入阻抗较小，不易过激励，因此振荡波形好，失真小。但需要较大的本振注入波形好，失真小。但需要较大的本振注入功率。功率。.收音机中的混频电路收音机中的混频电路图图(c)和和(d)两种电路都是共基混频电路。在较低的频率两种电路都是共基混频电路。
11、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低时一般都不采用。但在较高的频率工作时(几十几十MHz)，因为共基电路的截止频率因为共基电路的截止频率f 比共发电路的比共发电路的f 要大很多，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所以变频增益较大。因此，在较高频率工作时采用这种电路。电路。.收音机中的混频电路收音机中的混频电路1.混频器的工作原理混频器的工作原理 晶体管的基极电压为：晶体管的基极电压为：uBE=UB0+uLO+uS 则晶体管的输出电流则晶体管的输出电流i ic
12、c可可表示为：表示为：ic=f(uBE)=f(UB0+uLO+uS)若把振幅较大的本振电压看作变化的偏置电压，则晶体若把振幅较大的本振电压看作变化的偏置电压，则晶体管的偏置电压为：管的偏置电压为：UB（t）=UB0+uLO 此偏置电压此偏置电压UB（t）为时变的，它使工作点）为时变的，它使工作点Q沿转移沿转移特性曲线上下移动特性曲线上下移动 UB(t).收音机中的混频电路收音机中的混频电路混频器工作点的变化及时变跨导.收音机中的混频电路收音机中的混频电路而另一电压而另一电压us幅度较小，在其变化范围内，可以近似地幅度较小，在其变化范围内，可以近似地认为晶体管处于线性工作状态，即晶体管混频器工作
13、于认为晶体管处于线性工作状态，即晶体管混频器工作于线性时变工作状态线性时变工作状态。晶体管混频器的输出电流为：晶体管混频器的输出电流为：i ic c=f(=f(U UB0B0+u uLOLO)+f)+f(U UB0B0+u uLOLO)u uS S =I IO O+g gm m(t)u(t)uS S设输入信号电压设输入信号电压u uS S为为 uS(t)=Usmcos st.收音机中的混频电路收音机中的混频电路ttmUtgggIisasLOmLOmmccos)cos1()2coscos(2100则输出中频电流的振幅与输入信号电压的振幅则输出中频电流的振幅与输入信号电压的振幅Usm成正成正比，即
14、混频后只改变了信号的载频，而其包络不变。比，即混频后只改变了信号的载频，而其包络不变。利用带通滤波器，滤除无用的谐波及组合频率分量，利用带通滤波器，滤除无用的谐波及组合频率分量，取出中频信号，即实现了混频。取出中频信号，即实现了混频。则ttmUgttmUgisLasmsLasm)cos()cos1(21)cos()cos1(2111ttmUgisLasmI)cos()cos1(211.收音机中的混频电路收音机中的混频电路4.34.3 晶体管混频器的实际电路举例晶体管混频器的实际电路举例 高频输入信号由高频放大器双调谐回路的次极加到混频管高频输入信号由高频放大器双调谐回路的次极加到混频管VT的的
15、基极，本机振荡信号基极，本机振荡信号uLO是由本机振荡电路经电容是由本机振荡电路经电容C3耦合加到混频管耦合加到混频管V的基极。的基极。高频电视信号与本振信号同时加到混频管高频电视信号与本振信号同时加到混频管VT的基极，利用其发的基极，利用其发射结进行混频。混频后的各种频率的信号被混频管射结进行混频。混频后的各种频率的信号被混频管VT放大，再由混放大，再由混频管输出端的选频回路（频管输出端的选频回路（L3、C6、R4、L4、C7、C8组成）选出差频组成）选出差频（中频）信号，经过同轴电缆送到中放电路输入端。（中频）信号，经过同轴电缆送到中放电路输入端。.收音机中的混频电路收音机中的混频电路 输
16、入信号经输入信号经LA耦合到耦合到L1、C1a、C2组成的输入调谐回路，由它选取组成的输入调谐回路，由它选取某一电台的调幅信号，再经某一电台的调幅信号，再经L1与与L2的互感耦合到晶体管的互感耦合到晶体管VT的基极。的基极。由同一晶体管由同一晶体管VT组成的本机振荡器是互感反馈振荡电路，组成的本机振荡器是互感反馈振荡电路，L4、C5、C7、C1b构成振荡回路，本振信号通过构成振荡回路，本振信号通过C4注入变频管注入变频管VT的射极，的射极，从从VT管集电极负载管集电极负载L5、C6调谐回路选出中频信号，由中频变压器调谐回路选出中频信号，由中频变压器T2的的次级输出，送到中放级。次级输出，送到中
17、放级。变频器：变频器：.收音机中的混频电路收音机中的混频电路问题与思考1.混频器的电路模型是怎样的？混频器的电路模型是怎样的？2.混频器采用的是哪种非线性电路分析方法？混频器采用的是哪种非线性电路分析方法？3.什么是变频器？什么是变频器？.收音机中的混频电路收音机中的混频电路4.44.4 集成模拟乘法器混频器集成模拟乘法器混频器 相乘后的输出电压为相乘后的输出电压为 tUttMkUtuLOLOmsasmocoscos)cos1()(1)cos()cos(cos1(21tttMUkUsLOsLOaLOmsm若带通滤波器的中心角频率为若带通滤波器的中心角频率为 LO-S,且且 LO S,则输则输出
18、电压出电压uo为载频为为载频为 I=LO-S的调幅波。的调幅波。.收音机中的混频电路收音机中的混频电路用集成模拟乘法器用集成模拟乘法器MC1496构成的混频器构成的混频器 带通滤波器带通滤波器.收音机中的混频电路收音机中的混频电路 4.54.5 混频器的干扰混频器的干扰 在超外差式接收机中，混频器能使其性能得到改善的同在超外差式接收机中，混频器能使其性能得到改善的同时，又会给接收机带来一些特有的干扰，称为混频干扰。时，又会给接收机带来一些特有的干扰，称为混频干扰。混频器的输出信号频率为输入信号与本振信号混频并通混频器的输出信号频率为输入信号与本振信号混频并通过选频网络选出的有用的中频分量过选频
19、网络选出的有用的中频分量fI=fL O-fs，但实际上，但实际上，还有许多其它无用信号或干扰信号也会经过混频器的非线还有许多其它无用信号或干扰信号也会经过混频器的非线性作用而产生另一些中频分量，或频率接近于中频分量的性作用而产生另一些中频分量，或频率接近于中频分量的输出。我们把这些无用信号或干扰信号所产生的中频称为输出。我们把这些无用信号或干扰信号所产生的中频称为无用中频。无用中频。中频放大器对这些无用中频分量没有抑制能力，因此，中频放大器对这些无用中频分量没有抑制能力，因此，无用中频和有用中频同时送到放大器得到放大。同时进入无用中频和有用中频同时送到放大器得到放大。同时进入检波器进行检波。在
20、收听到有用信号的同时，也就听到了检波器进行检波。在收听到有用信号的同时，也就听到了干扰信号；或者在检波器中发生差拍检波，在收听时所听干扰信号；或者在检波器中发生差拍检波，在收听时所听到的是哨叫声。到的是哨叫声。.收音机中的混频电路收音机中的混频电路1、干扰原因、干扰原因有用信号有用信号无用信号无用信号混频器混频器中频分量中频分量或接近于中频分量或接近于中频分量中频放大器中频放大器检波器检波器产生差拍检波形成尖叫产生差拍检波形成尖叫在实际电路中，能否形成干扰取决于以下两个条件：在实际电路中，能否形成干扰取决于以下两个条件：（1）是否满足一定的频率关系；）是否满足一定的频率关系；（2）满足一定频率
21、关系的分量的振幅是否足够大。）满足一定频率关系的分量的振幅是否足够大。.收音机中的混频电路收音机中的混频电路2.组合频率干扰组合频率干扰 非线性器件所产生的组合频率分量为非线性器件所产生的组合频率分量为 qpf.sLOqfpf其中其中p=q=1时，时，fI=fL O-fs，为有用的中频分量。其余的，为有用的中频分量。其余的组合频率都是无用的，甚至是有害的。因为这些多余的组合频率都是无用的，甚至是有害的。因为这些多余的分量可能对有用信号产生干扰，我们称无用组合频率对分量可能对有用信号产生干扰，我们称无用组合频率对有用信号的干扰为组合频率干扰。有用信号的干扰为组合频率干扰。组合频率干扰是由有用信号
22、和本振信号的组合频组合频率干扰是由有用信号和本振信号的组合频率所产生的干扰，与外来干扰信号无关。率所产生的干扰，与外来干扰信号无关。.收音机中的混频电路收音机中的混频电路例例1 收音机的中频收音机的中频fI为为465kHz，收到频率，收到频率fs=931kHz电台电台信号，这时本振频率信号，这时本振频率fLO=fs+fI O=931+465=1396kHz。由于混频管的非线性就产生了许多组合频率分量。由于混频管的非线性就产生了许多组合频率分量。其中之一就是其中之一就是 2 fs-fLO=2931-1396=466kHz。它与中频它与中频465kHz很接近，并落在中频放大的通频带内，很接近，并落
23、在中频放大的通频带内，中频谐振回路无法将它滤除。因此，经中频放大器加到中频谐振回路无法将它滤除。因此，经中频放大器加到检波器上去以后，在检波器中与中频率检波器上去以后，在检波器中与中频率465kHz的有用中的有用中频信号产生差拍检波，产生频信号产生差拍检波，产生466-465=1kHz的哨声。的哨声。.收音机中的混频电路收音机中的混频电路qpf.sLOqfpfsLOqfpfIfIfIfIfISLOfff.收音机中的混频电路收音机中的混频电路当中频一定时，凡是满足这个关系式的输入信号的频率当中频一定时，凡是满足这个关系式的输入信号的频率fs，只要落在混频器的工作频段内，就会产生干扰哨声。只要落在
24、混频器的工作频段内，就会产生干扰哨声。Isfpqpf1pqpffIs1或或抑制方法：抑制方法：（1）合理选择载频，避开干扰点；）合理选择载频，避开干扰点；（2）合理选择混频器件的静态工作点以及本振电压；）合理选择混频器件的静态工作点以及本振电压；（3）采用合理的电路形式，如平衡电路等。）采用合理的电路形式，如平衡电路等。2f I3f I2/3f IkHzffIs9302kHzffIs13953例如例如.收音机中的混频电路收音机中的混频电路3、副波道干扰、副波道干扰产生原因：产生原因：外来干扰信号频率外来干扰信号频率fN与本振频率与本振频率fL的组合频率正的组合频率正好接近中频，此干扰信号能够通
25、过寄生通道形成干扰。好接近中频，此干扰信号能够通过寄生通道形成干扰。其关系式为：其关系式为：p fLO q fN=fI，表现为窜台，还，表现为窜台，还有可能伴随着哨叫声。有可能伴随着哨叫声。副波道干扰主要有副波道干扰主要有中频干扰中频干扰和和镜像干扰镜像干扰。.收音机中的混频电路收音机中的混频电路若干扰信号频率为若干扰信号频率为fN，则外来干扰信号能够成为副波道干，则外来干扰信号能够成为副波道干扰频率的条件为扰频率的条件为INLOfqfpf 只有两个频率关系式才有实际意义，即只有两个频率关系式才有实际意义，即INLOfqfpfINLOfqfpfILONfqfqpf1即即.收音机中的混频电路收音
26、机中的混频电路（1）中频干扰（）中频干扰（p=0,q=1）产生原因：产生原因：干扰信号频率等于或接近于中频的干扰，由于干扰信号频率等于或接近于中频的干扰，由于前端电路的选择性不好，送入到混频器之后会形成前端电路的选择性不好，送入到混频器之后会形成中频干扰。中频干扰。对应于对应于p p=0=0、q q=1=1时的通道，此时时的通道，此时fN=fI，即干扰频率等于中频频率。即干扰频率等于中频频率。.收音机中的混频电路收音机中的混频电路抑制方法：抑制方法：1.提高前端电路的选择性，以降低加在混频器上的干提高前端电路的选择性，以降低加在混频器上的干扰信号的电压值；扰信号的电压值；2.加中频陷波电路；加
27、中频陷波电路；3.合理选择中频，采用高中频。合理选择中频，采用高中频。.收音机中的混频电路收音机中的混频电路（2）镜像干扰（）镜像干扰（p1，q1）产生原因：产生原因：干扰信号的频率干扰信号的频率fN比信号频率比信号频率fs高两倍中频而产生高两倍中频而产生的干扰，从频谱图上看，干扰信号频率的干扰，从频谱图上看，干扰信号频率fN是信号频率是信号频率fs相对本振频率的镜像。相对本振频率的镜像。.收音机中的混频电路收音机中的混频电路抑制方法：抑制方法：提高前端电路的选择性，以降低加到混频器上的镜像提高前端电路的选择性，以降低加到混频器上的镜像干扰信号电压；干扰信号电压；采用高中频，高中频一般为信号频
28、率的采用高中频，高中频一般为信号频率的2 23 3倍。倍。.收音机中的混频电路收音机中的混频电路产生的原因：产生的原因：由混频器由混频器3次方以上的非线性传输特性产生的。次方以上的非线性传输特性产生的。4、交叉调制干扰、交叉调制干扰.收音机中的混频电路收音机中的混频电路干扰信号的边频转移到有用信号的载频上干扰信号的边频转移到有用信号的载频上.收音机中的混频电路收音机中的混频电路抑制方法：抑制方法：1.提高前端电路的选择性；提高前端电路的选择性；2.选择合适的器件，如平方律器件；选择合适的器件，如平方律器件；3.选择合适的工作状态使非线性项尽可能少。选择合适的工作状态使非线性项尽可能少。.收音机
29、中的混频电路收音机中的混频电路解决的方法：在混频器前要采取有效的滤波措施。解决的方法：在混频器前要采取有效的滤波措施。接收机调谐于信号频率，可以清楚地收到干扰信号接收机调谐于信号频率，可以清楚地收到干扰信号电台的声音，若接收机对接收信号频率失谐，干扰台的电台的声音，若接收机对接收信号频率失谐，干扰台的声音仍然存在。声音仍然存在。现象：现象：5、互相调制干扰、互相调制干扰.收音机中的混频电路收音机中的混频电路.收音机中的混频电路收音机中的混频电路6、阻塞干扰、阻塞干扰产生原因：产生原因：强信号和强干扰进入混频器时，中频信号的振强信号和强干扰进入混频器时，中频信号的振幅不随输入高频信号的幅度变化，
30、因而收听不到有幅不随输入高频信号的幅度变化，因而收听不到有用信号。用信号。抑制方法：抑制方法：扩大动态范围，加扩大动态范围，加AGC电路。电路。.收音机中的混频电路收音机中的混频电路综上所述，减小各种干扰的措施可归纳为：综上所述，减小各种干扰的措施可归纳为：(1)提高混频级前端电路提高混频级前端电路(天线回路和高放天线回路和高放)的选择性。的选择性。(2)合理地选择中频，能有效地减小组合频率干扰。合理地选择中频，能有效地减小组合频率干扰。(4)合理地选择混频管的静态工作点。合理地选择混频管的静态工作点。(3)采用各种平衡电路。采用各种平衡电路。(5)采用倍频程滤波器抑制二阶互调。采用倍频程滤波
31、器抑制二阶互调。.收音机中的混频电路收音机中的混频电路!本章小结1.1.混频器的引入，有效地提高了收音机的灵敏混频器的引入，有效地提高了收音机的灵敏度、选择性和稳定性度、选择性和稳定性。2.2.混频器是频谱的线性搬移电路，其基本电路混频器是频谱的线性搬移电路，其基本电路结构是非线性元件加低通滤波器。结构是非线性元件加低通滤波器。3.3.混频器的功能是将高频已调信号变为中频已调混频器的功能是将高频已调信号变为中频已调信号，输出信号的载频为本振频率和输入频率的信号，输出信号的载频为本振频率和输入频率的差频。差频。4.4.本振频率始终跟随输入频率的变化，采用的本振频率始终跟随输入频率的变化，采用的方
32、法是双连电容。方法是双连电容。5.5.晶体管混频器常用于调幅收音机中，它具有晶体管混频器常用于调幅收音机中，它具有一定的混频增益，可以采用线性时变电路的分一定的混频增益，可以采用线性时变电路的分析方法进行分析。析方法进行分析。.收音机中的混频电路收音机中的混频电路!本章小结7.7.混频器的主要干扰有组合频率干扰和副波道混频器的主要干扰有组合频率干扰和副波道干扰干扰。8.8.组合频率干扰是由有用信号和本振信号的组合组合频率干扰是由有用信号和本振信号的组合频率所产生的干扰，当这个组合频率接近中频频频率所产生的干扰，当这个组合频率接近中频频率时，就会对有用信号形成干扰率时，就会对有用信号形成干扰 。9.9.副波道干扰是由外来干扰信号形成的干扰，副波道干扰是由外来干扰信号形成的干扰，主要干扰有中频干扰和镜像干扰。主要干扰有中频干扰和镜像干扰。.
