1、6.1 概述概述 T元件分類元件分類v線性元件線性元件元件參數與通過元件的電流或施加其上的電壓無關元件參數與通過元件的電流或施加其上的電壓無關例如：例如：通常大量應用的電阻、電容和空心電感都是通常大量應用的電阻、電容和空心電感都是線性元件。線性元件。v非線性元件非線性元件元件參數與通過元件的電流或施加其上的電壓有關元件參數與通過元件的電流或施加其上的電壓有關例如：例如：通過二極管的電流大小不同，二極管的內阻通過二極管的電流大小不同，二極管的內阻值便不同；晶體管的放大系數與工作點有關；帶磁值便不同；晶體管的放大系數與工作點有關；帶磁芯的電感線圈的電感量隨通過線圈的電流而變化。芯的電感線圈的電感量

2、隨通過線圈的電流而變化。 v時變參量元件時變參量元件元件參數按照一定的規律隨時間變化，這種變化與元件參數按照一定的規律隨時間變化，這種變化與通過元件的電流或施加其上的電壓無關通過元件的電流或施加其上的電壓無關例如：例如：混頻時，可以把晶體管看成一個變跨導的線混頻時，可以把晶體管看成一個變跨導的線性參變元件性參變元件電路分類電路分類v線性電路線性電路只由線性元件組成的電路只由線性元件組成的電路諧振電路、無源濾波器、傳輸線、小信號放大器諧振電路、無源濾波器、傳輸線、小信號放大器v非線性電路非線性電路至少含有一個非線性元件，且該元件工作于非線性狀態至少含有一個非線性元件，且該元件工作于非線性狀態振蕩

3、器、功率放大器、倍頻器、調制解調器振蕩器、功率放大器、倍頻器、調制解調器v時變參量電路時變參量電路電路中僅有一個參量受外加信號的控制而按一定的規律電路中僅有一個參量受外加信號的控制而按一定的規律隨時間變化。外加信號稱為控制信號隨時間變化。外加信號稱為控制信號變頻器、模擬相乘器變頻器、模擬相乘器n線性電路由線性元件構成n其輸出輸入關系用線性代數方程或表示n同時滿足疊加性和均勻性 tvtvtvftvftvtvfooiiii212121 疊加性 tvtvftvfoii 均勻性v至少一個非線性元件v其輸出輸入關系用非線性函數方程（非線性代數方程）或表示v不具有疊加性和均勻性也可能不再出現輸入信號中的某

4、些也可能不再出現輸入信號中的某些頻率成分頻率成分v由時變參量元件（和線性元件）組成由時變參量元件（和線性元件）組成v用用描述描述v時變參量電路本質上是非線性電路時變參量電路本質上是非線性電路有新的頻率成分產生有新的頻率成分產生6.2 1、非線性器件非線性器件 一個器件究竟是線性還是非線性是相對的。一個器件究竟是線性還是非線性是相對的。 線性和非線性的劃分，很大程度上決定于器件靜態工作點及線性和非線性的劃分，很大程度上決定于器件靜態工作點及動態工作范圍。例如，當輸入信號為小信號時，晶體管可以看動態工作范圍。例如，當輸入信號為小信號時，晶體管可以看成是線性器件；但是，當輸入信號逐漸增大，以至于使其

5、動態成是線性器件；但是，當輸入信號逐漸增大，以至于使其動態工作點延伸至飽和區或截止區時，晶體管就表現出與其在小信工作點延伸至飽和區或截止區時，晶體管就表現出與其在小信號狀態下號狀態下 極不相同的性質，這時就應把晶體管看作非線性器極不相同的性質，這時就應把晶體管看作非線性器件。件。 廣義地說，器件的非線性是絕對的，而其線性是相對的。廣義地說，器件的非線性是絕對的，而其線性是相對的。線性狀態只是非線性狀態的一種近似或一種特例而已。線性狀態只是非線性狀態的一種近似或一種特例而已。 非線性器件種類很多，歸納起來，可分為非非線性器件種類很多，歸納起來，可分為非線性電阻線性電阻(NR)(NR)、非線性電容

6、、非線性電容(NC)(NC)和非線性電感和非線性電感(NL)(NL)三類。如半導體二極管、變容二極管及鐵芯線圈三類。如半導體二極管、變容二極管及鐵芯線圈等。等。 非線性元件的特性：工作特性的非線性、不滿足非線性元件的特性：工作特性的非線性、不滿足疊加原理，具有頻率變換能力。疊加原理，具有頻率變換能力。（1 1）、非線性元件的工作特性）、非線性元件的工作特性線性元件的工作特性符合直線關系。線性元件的工作特性符合直線關系。（a a）線性電阻的伏安特性）線性電阻的伏安特性非線性電阻的伏安特性曲線不是一條直線。如：圖（非線性電阻的伏安特性曲線不是一條直線。如：圖（b b）（2）. 非線性元件的頻率變換

7、作用非線性元件的頻率變換作用 顯然，由圖顯然，由圖2知，它已不是正弦波形知，它已不是正弦波形(但它仍然是一個周期但它仍然是一個周期性函數性函數)。所以非線性元件上的電壓和電流的波形是不相同的。所以非線性元件上的電壓和電流的波形是不相同的。 v = Vm sin t 如果將電流如果將電流i (t)用傅里葉級數展開，可以發現，它的頻用傅里葉級數展開，可以發現，它的頻譜中除包含電壓譜中除包含電壓v (t)的頻率成分的頻率成分 (即基波即基波)外，還新產生了外，還新產生了 的各次諧波及直流成分。也就是說，半導體二極管具有頻率的各次諧波及直流成分。也就是說，半導體二極管具有頻率變換的能力。變換的能力。

8、若設非線性電阻的伏安特性曲線具有若設非線性電阻的伏安特性曲線具有拋物線形狀，即拋物線形狀，即 i = K i = K v v2 2 式中，式中，K K為常數。為常數。 當該元件上加有兩個正弦電壓當該元件上加有兩個正弦電壓v1 = Vv1 = V1m1m sin sin 1 1t t和和v2 = Vv2 = V2m2m sin sin 2 2t t時，即時，即v = v1 + v2 = Vv = v1 + v2 = V1m1m sin sin 1 1t + Vt + V2m2m sin sin 2 2t t即可求出通過元件的電流為即可求出通過元件的電流為 ttVKVtKVtKV21m2m1222

9、m2122m1sinsin2sinsinitVKVtVKVVVK)cos()cos()(221m2m121m2m12m22m1itVKtVK22m212m12cos22cos2 上式說明，電流中不僅出現了輸入電壓頻率的二上式說明，電流中不僅出現了輸入電壓頻率的二次諧波次諧波2 2 1 1和和2 2 2 2，而且還出現了由，而且還出現了由 1 1和和 2 2組成的和頻組成的和頻( ( 1 1+ + 2 2) )與差頻與差頻( ( 1 1 2 2) )以及直流成份以及直流成份 。這些都是輸入電壓這些都是輸入電壓V V中所沒包含的。中所沒包含的。221m2m()2KVV（3 ）、非線性電路不滿足疊加

10、原理設：設：2( ) iikv111sinmvVt222sinmvVt222222121122sinsinmmikvkvkVtkVt22121122()(sinsin)mmik vvk VtVt在無線電工程技術中，較多的場合并在無線電工程技術中，較多的場合并不用解非線性微不用解非線性微分方程的方法分方程的方法來分析非線性電路，而是采用工程上適用的一來分析非線性電路，而是采用工程上適用的一些近似分析方法。這些方法大致分為：些近似分析方法。這些方法大致分為：2 2、非線性電路分析法、非線性電路分析法圖解法：圖解法：就是根據非線性元件的特性曲線和輸入信號波形，就是根據非線性元件的特性曲線和輸入信號波

11、形，通過作圖直接求出電路中的電流和電壓波形。通過作圖直接求出電路中的電流和電壓波形。解析法解析法：就是借助于非線性元件：就是借助于非線性元件特性曲線的數學表示特性曲線的數學表示式列出式列出電路方程，從而解得電路中的電流和電壓。電路方程，從而解得電路中的電流和電壓。指數函數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：（注意觀察成分多少，高度不代表分量大小注意觀察成分多少，高度不代表分量大小） 021頻率成分對比頻率成分對比（2）21qpnqp（3）（p和q為包括零在內的正整數）（4）偶次項頻率分量（包括直流、偶次諧波、和p

12、+q為偶數）只和冪級數偶次項系數有關；奇次項頻率分量只和奇次項系數有關（5）m次諧波（直流成分視作零次、基波視作一次）以及系數之和等于m的各組合頻率成分，其振幅只和冪級數中m次的系數有關),(2121122143 23 2 4 例v這是某個非線性元件的伏安特性，加在該元件上的輸入電壓為 問電流中包含如下給出的哪些頻率分量？55220iivavaaittvi21cos2cos5工程計算工程計算 工程計算所允許的準確度范圍內，盡量選取少量的項數近似v線性近似v二次項近似v三次項近似00VvgIi小信號線性分析2000VvgVvgIi變頻分析302000VvgVvgVvgIi 非線性分析其中：其中：

13、6.3 6.3 頻率變換電路頻率變換電路6.3.1 6.3.1 頻率變換電路的分類頻率變換電路的分類線性頻率變換電路（頻譜搬移電路）線性頻率變換電路（頻譜搬移電路）非線性頻率變換電路非線性頻率變換電路線性頻率變換電路非線性頻率變換電路 由時變參量元件所組成的電路，叫線性時變電路。常用的時變參量元件所組成的電路，叫線性時變電路。常用的線性時變電路有兩種。電阻性和電抗性的。線性時變電路有兩種。電阻性和電抗性的。6.3.2 線性時變電路分析方法線性時變電路分析方法電阻性的電路形式：電阻性的電路形式： 時變跨導電路：通過改變晶體管工作點，從而改變其跨導；時變跨導電路：通過改變晶體管工作點，從而改變其跨

14、導； 線性時變電阻電路：利用模擬開關特性周期性地改變線性電阻參量；線性時變電阻電路：利用模擬開關特性周期性地改變線性電阻參量； 模擬乘法器電路：模擬乘法器電路：由差分對電路所組成的由差分對電路所組成的電抗性的電路形式有：時變電容電路電抗性的電路形式有：時變電容電路+ +- -v vS SC CL L 時變跨導原理電路時變跨導原理電路+ +- -v v0 0時變跨導電路分析時變跨導電路分析V V0m0mV VSmSmtVvm000costVvSSmS cos VBB O O ic t ebe ebe a 2 b2 a b a 1 b1 加電壓后的晶體管轉移特性曲線加電壓后的晶體管轉移特性曲線 因

15、因V0mV0mVSmVSm，這時可認為晶體管的工作點，這時可認為晶體管的工作點由由v v0 0控制，是一個時變的工作點，控制，是一個時變的工作點，v vS S以時變工以時變工作點為參量處于線性工作狀態。作點為參量處于線性工作狀態。由于信號電壓由于信號電壓V Vsmsm很小，無論它工作在特性曲很小，無論它工作在特性曲線的哪個區域，都可以認為特性曲線是線性的線的哪個區域，都可以認為特性曲線是線性的( (如圖上如圖上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，在晶體管混頻器的分析中，我們將晶體因此，在晶體管混頻器的分析中，我們將晶體管視為一個

16、跨導隨管視為一個跨導隨v v0 0信號變化的線性參變元件。信號變化的線性參變元件。該電路具有頻率變換作用，但與非線性電路該電路具有頻率變換作用，但與非線性電路的工作原理不同。主要是，在這種電路中由于的工作原理不同。主要是，在這種電路中由于信號電壓小，其器件參量對信號電壓來說可以信號電壓小，其器件參量對信號電壓來說可以認為是線性的。因此，如果有多個信號同時作認為是線性的。因此，如果有多個信號同時作用時，可以運用疊加定理。用時，可以運用疊加定理。因因V0mV0mVSmVSm，時變的工作點電壓為：，時變的工作點電壓為：tVVvmBBB00cos )()(SBBECvvfvfiSBBEvvv + +-

17、 -v vS SC CL L 時變跨導原理電路時變跨導原理電路+ +- -v v0 0具體推導為具體推導為: :v vB Bv vBEBEv vS S很小，可忽略二次方項及其以上各項，很小，可忽略二次方項及其以上各項，SBBCvvfvfi)()( 2)()()(SBSBBCvvfvvfvfi i iC C在時變工作點在時變工作點v vB B處的泰勒級數展式為：處的泰勒級數展式為：)(|)()()(00tgvvfvVfvfSvSBEBBB 為時變靜態電流，受為時變靜態電流，受v v0 0控制，與控制，與v vS S無關無關。 為時變跨導，受為時變跨導，受v v0 0的控制，但與的控制，但與v v

18、S S無關。無關。 因此，因此，i iC C的表達式可以寫成：的表達式可以寫成：SCCvtgtii)()(0 )()()(00tivVfvfCBBB 其中：其中：SCCvtgtii)()(0 可以看出可以看出i iC C與與v vS S之間為線性的關系，但它們的系數之間為線性的關系，但它們的系數g(t)g(t)是時變的，故稱是時變的，故稱 為線性時變電路。為線性時變電路。式中的式中的 i iC0C0(t) (t) 和和 g(t) g(t) 仍是非線性的時間函數，受仍是非線性的時間函數，受v v0 0=V=V0m0mcoscos 0 0t t的控制的控制 tItIItiCmCmCC0201002

19、coscos)( tgtggtg020102coscos)()()(00vVftiBBC )()(0vVftgBB 代入代入 i iC C(t) (t) 的表達式可得：的表達式可得：tVtgtggtItIItiSSmCmCmCC cos)2coscos()2coscos()(0201002010利用傅立葉級數展開可得：利用傅立葉級數展開可得：tVtgtggtItIItiSSmCmCmCC cos)2coscos()2coscos()(0201002010i iC C(t)(t)包含的頻率分量為：包含的頻率分量為：Sqq 00）（ 2 , 1 ,0q S S 0 02 2 0 0 0 0- -

20、S S 0 0+ + S S2 2 0 0- - S S2 2 0 0+ + S S相對于非線性電路（滿足前面冪級數分析的條件），該電路輸出電流中相對于非線性電路（滿足前面冪級數分析的條件），該電路輸出電流中的組合頻率分量大大減少，且沒有的組合頻率分量大大減少，且沒有 S S的的諧波分量，使得所需的有用信號能諧波分量，使得所需的有用信號能量集中，損失減少，同時也為濾波提供了方便。量集中，損失減少，同時也為濾波提供了方便。 1 1 2 2非線性電路非線性電路（滿足前面冪級數分析的條件（滿足前面冪級數分析的條件），），輸出電流頻譜輸出電流頻譜 2 2 1 13 3 1 12 2 2 2 2 2-

21、- 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電流的頻譜結構：電流的頻譜結構：結論：結論： 以上分析說明，當兩個不同頻率的信號同時作用于一個以上分析說明，當兩個不同頻率的信號同時作用于一個非線性器件，其中一個振幅很小，處于線性工作狀態，另非線性器件，其中一個振幅很小，處于線性工作狀態，另一個為大信號工作狀態時，可以使這一非線性系統等效為一個為大信號工作狀態時，可以使這一非線性系統等效為一個線性時變系統。一個線性時變系統。V0mVSmtVvm000cos tVvSSmS cos+ +- -v vS SC C

22、L L 時變跨導原理電路時變跨導原理電路+ +- -v v0 06.4.16.4.1模擬乘法器的基本概念模擬乘法器的基本概念v模擬乘法器是完成兩個模擬信號瞬時值相乘功能模擬乘法器是完成兩個模擬信號瞬時值相乘功能的電路或器件的電路或器件n 廣泛應用于通信電路系統，實現調幅，檢波廣泛應用于通信電路系統，實現調幅，檢波和混頻等功能和混頻等功能 Kxy tvtKvtvYXO tvX tvY tvX tvX tvY tvYv吉爾伯特（Gilbert）乘法器單元電路，是大多數集成乘法器的核心部分 模擬乘法器電路有用模擬乘法器電路有用BJTBJT構成的，也有構成的，也有CMOSCMOS四象限模擬相四象限模擬

23、相乘器，此外，還有四個二極管構成的環形乘法器，均能滿足乘器，此外，還有四個二極管構成的環形乘法器，均能滿足輸入兩信號相乘的功能。輸入兩信號相乘的功能。 下面討論雙差分電路構成的模擬乘法器（下面討論雙差分電路構成的模擬乘法器（吉爾伯特（Gilbert）乘法器）。）。基本差分電路基本差分電路v差分對電流關系 1T 2T 1i 2i 0I v TvvthIii2021 mVqkTvT26TVvoeIi 11TVvoeIi 12小信號輸入小信號輸入TXTXvvvv22th5 . 02TXvv TXvvTXTXvvIvvIii22th0021-1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.8

24、1-1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.81TXvv2TXvv2th大信號輸入大信號輸入12thTXvv32TXvv 6TXvv0TX021Iv2vthIii-5-4-3-2-1012345-1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.81TXvv2TXvv2th08787IiiTTCC：構成一個恒流源,TYCCvvthIii2065TXCCCvvthiii2521TXCCCvvthiii2634TXCCCCCCCCOvvthiiRiiiiRv2654321TYTXCOvvthvvthIRv2201T2T3T4T5T6T7T8TXvYvOv1CR2CR3R2

25、R1R1Ci2Ci3Ci4Ci5Ci6Ci7Ci8CiCCVEEV1CV2CVii31CCiii42CCiii11CCCCRiVV22CCCCRiVVCCCORiiVVv12雙差分對乘法器雙差分對乘法器相乘器的輸出電壓為：相乘器的輸出電壓為： 如果 ， ，根據雙曲函數的性質，根據雙曲函數的性質，xTvVyTvV可近似表示為：可近似表示為：yxyx2TC0ovKvvvV41RIv 為了擴大為了擴大 的線性范圍，可用反雙曲正切變換電路。的線性范圍，可用反雙曲正切變換電路。xv 在在 與與 的幅度較小時，相乘器具有近似理想相乘的特的幅度較小時，相乘器具有近似理想相乘的特性，并可在四個象限工作。性，并

26、可在四個象限工作。yvxv 為了擴大為了擴大 的線性范圍，可用負反饋電路。的線性范圍，可用負反饋電路。 (增加增加 )yvyR 模擬乘法器電路也可看作是時變參量電路的一種。模擬乘法器電路也可看作是時變參量電路的一種。則則 可視為可視為 的時變電壓的時變電壓放大倍數。放大倍數。 KyvyyxovkvkvvTYTXCOvvthvvthIRv220MC1496/1596 MC1496/1596 集成模擬相乘器集成模擬相乘器 根據雙差分對模擬相乘器基本原理制成的單片根據雙差分對模擬相乘器基本原理制成的單片集成模擬相乘器集成模擬相乘器 MC1496/1596 MC1496/1596 的內部電路如下圖的內

27、部電路如下圖 （a a）所示，引腳排列如圖）所示，引腳排列如圖 (b)(b)所示，電路內部結所示，電路內部結構與吉爾伯特乘法器單元基本類似。構與吉爾伯特乘法器單元基本類似。4.2.46.5 單片集成模擬乘法器及其典型應用單片集成模擬相乘器 MC1496/1596 的內部電路及其引腳排列 4.2.4yR的作用是擴大輸入電壓的作用是擴大輸入電壓 2的動態范圍，其基本原理的動態范圍，其基本原理如下：如下：2動態范圍的擴展 電路滿足深度負反電路滿足深度負反饋的條件，于是饋的條件，于是256BEeyBEi R其中其中 5656lnBEBETVii且且 56lnTeyViii R所以，上式可以簡化為所以，

28、上式可以簡化為 2eyi R4.2.4 所以所以25622eyiiiR雙差分對模擬相乘器的差值輸雙差分對模擬相乘器的差值輸出電流為出電流為 121562() ()()22TyTiii ththVRV此時此時 2允許的最大動態范圍為允許的最大動態范圍為 02011()()44yTyTI RVI RV4.2.4l在接收機中為什么使用混頻器？在接收機中為什么使用混頻器？l混頻器的組成？混頻器的組成？ l混頻前后，信號波形及頻譜的變化？混頻前后，信號波形及頻譜的變化？l混頻器基本原理（如何實現混頻）？混頻器基本原理（如何實現混頻）？l混頻器主要性能指標混頻器主要性能指標l混頻電路的形式（有哪幾種混頻電

29、路、其混頻電路的形式（有哪幾種混頻電路、其結構特點）結構特點）l混頻干擾（種類、頻率特征等）混頻干擾（種類、頻率特征等）問題：問題：一、混頻器在超外差接收機中的位置混頻，也稱變頻，是將兩個不同信號加到非線性器混頻，也稱變頻，是將兩個不同信號加到非線性器件上進行頻率變換，取出其差頻或和頻件上進行頻率變換，取出其差頻或和頻 中頻。中頻。是超外差式接收機的重要組成部分。是超外差式接收機的重要組成部分。二、混頻器的分類 自激式混頻器自激式混頻器: :他激式混頻器他激式混頻器: :本振與混頻由一個非線性元件承擔。本振與混頻由一個非線性元件承擔。（變頻器）（變頻器）本地振蕩信號由單獨的振蕩器產生。本地振蕩

30、信號由單獨的振蕩器產生。（混頻器）（混頻器）三、為什么要進行混頻三、為什么要進行混頻1.1.中頻放大器增益可以做得很高而不自激。中頻放大器增益可以做得很高而不自激。2.2.中頻頻率固定，使電路結構簡化。中頻頻率固定，使電路結構簡化。3.3.有利于選頻。有利于選頻。 頻率固定，選擇性可以做得很好。頻率固定，選擇性可以做得很好。四、日常應用四、日常應用超外差式廣播接收機中超外差式廣播接收機中AM :535 kHzAM :535 kHz1605kHz 465kHz1605kHz 465kHzFM :88 MHzFM :88 MHz108MHz 10.7MHz108MHz 10.7MHz視頻信號視頻信

31、號四十幾兆赫近千兆赫四十幾兆赫近千兆赫 38 MHz38 MHz頻譜無失真的搬移頻譜無失真的搬移c1Iccccc六、混頻器六、混頻器一般要求混頻增益大些，這樣有利于提高接受機的靈敏度。一般要求混頻增益大些，這樣有利于提高接受機的靈敏度。 噪聲系數：噪聲系數：為了提高接受機的靈敏度，必須降低變頻噪聲。為了提高接受機的靈敏度，必須降低變頻噪聲。(/)(/)SNiFSNoPPNPP輸入端高頻信號噪聲功率比輸出端中頻信號噪聲功率比 混頻增益：混頻增益：Im20lgsmVAV（dBdB）或）或10lgIPsPAP(dB) (dB) 失真和干擾：混頻電路除了有失真和干擾：混頻電路除了有頻率失真頻率失真和和

32、非線性失真非線性失真外，外，還會產生各種非線性干擾，如組合頻率干擾、交叉調制和還會產生各種非線性干擾，如組合頻率干擾、交叉調制和互相調制等干擾。互相調制等干擾。混頻失真的存在，將影響通信質量。混頻失真的存在，將影響通信質量。隔離度：理論上要求混頻器的各端口之間是隔離的，隔離度：理論上要求混頻器的各端口之間是隔離的，任一端口上的功率不會竄通到其它端口。但在實際電路任一端口上的功率不會竄通到其它端口。但在實際電路中，總有極少量功率在各端口之間竄通，隔離度就是用中，總有極少量功率在各端口之間竄通，隔離度就是用來評價這種竄通大小的一個性能指標，定義為本端口功來評價這種竄通大小的一個性能指標，定義為本端

33、口功率與竄通到其它端口的功率之比，用分貝數表示。率與竄通到其它端口的功率之比，用分貝數表示。選擇性：混頻器的有用成分為中頻，輸出應該只有中頻選擇性：混頻器的有用成分為中頻，輸出應該只有中頻信號，實際上由于各種因素會混雜很多干擾信號。因此為信號，實際上由于各種因素會混雜很多干擾信號。因此為了抑制中頻以外的不需要的干擾，就要求混頻器的高頻輸了抑制中頻以外的不需要的干擾，就要求混頻器的高頻輸入、中頻輸出回路有良好的選擇性，即回路應有較理想的入、中頻輸出回路有良好的選擇性，即回路應有較理想的諧振曲線。諧振曲線。利用三極管轉移特性的非線性實現頻率變換利用三極管轉移特性的非線性實現頻率變換七、實用七、實用

34、混頻電路混頻電路成混頻的作用。，其余濾除。這樣就完選頻網絡選擇中頻電壓的頻，因而通過輸出回路路調諧的中頻一般為差頻率分量。由于輸出回一系列組合、差頻諧波分量，還有和頻、的分量及、中含有直流流的非線性，使集電極電性的轉移特發射結上，利用晶體管一起加到混頻晶體管的和本機振蕩信號兩端的載波信號混頻過程是：輸入回路ICLCLCLCLCLCBECLLmLCcmcv3322i)v(fitcosV) t (vtcosV) t (vc tvtgtItvtvVftvtvVftvVftvtvVfvfticBBBBBBBBBECc2cLcLLcL .21 在在 上展開冪級數上展開冪級數 tvVLBB該電路：本振信號

35、該電路：本振信號vL(t)為大信號，為大信號， 輸入信號輸入信號vc(t)為小信號。為小信號。n電路等效為：輸入信號為電路等效為：輸入信號為vc(t) ，工作點為，工作點為(VBB+vL(t) 的小信號放的小信號放大器。大器。n 因為本振電壓為大信號，且工作與非線性狀態，因而集電極因為本振電壓為大信號，且工作與非線性狀態，因而集電極電流電流 和跨導和跨導 均隨均隨 的變化呈非線性變化。的變化呈非線性變化。)t (Ic)t (g)t (VLtncosI.tcosItcosII)t(ILnncLmcLmccc02102tncosg.tcosgtcosgg)t(gLnnLL02102 00002nc

36、LcLnmcnLCncmcnLnnLCncCCtncostncosgVtncosI tcosVtncosgtncosItvtgtIti顯然，集電極電流顯然，集電極電流 ( )Cit中包含頻率為中包含頻率為 Ln和和Lcn的分量；的分量； ( )Cit中的中頻電流為中的中頻電流為 11( )cos()cos2IcmLcImIi tgVtIt若集電極回路諧振在若集電極回路諧振在 ILc( )(1cos)cosccmactVMtt當輸入信號為已調波時，如當輸入信號為已調波時，如 則則11( )(1cos)cos2IcmaIi tgVMtt 上式說明，電路在將高頻信號變換為中頻信號的過程中，上式說明，

37、電路在將高頻信號變換為中頻信號的過程中，并沒有改變高頻信號的原調制規律，實現了頻譜的線性搬移并沒有改變高頻信號的原調制規律，實現了頻譜的線性搬移即混頻功能。即混頻功能。2）電路類型）電路類型 下圖所示是常用三極管混頻器的幾種基本形式。電路的共下圖所示是常用三極管混頻器的幾種基本形式。電路的共同特點是利用三極管轉移特性的非線性實現頻率變換的。同特點是利用三極管轉移特性的非線性實現頻率變換的。cvLvifcvLvifcvLvifcvLvif(a)(b)(c)(d)1Tr2Tr1D)t (vL)(tvc)(tvc)(tvc2iii2Dn二極管混頻器與三極管混頻器相比，具有電路結構簡單、噪聲低、動態范

38、圍大、組合頻率分量少等優點。在通信設備中得到廣泛的應用。LR 混頻必須采用非線性器件，在產生所混頻必須采用非線性器件，在產生所需頻率之外，還有大量不需要的組合頻需頻率之外，還有大量不需要的組合頻率分量，一旦這些組合頻率分量的頻率率分量，一旦這些組合頻率分量的頻率接近于中頻有用信號，就會順利通過中接近于中頻有用信號，就會順利通過中頻放大器，經解調后在輸出級產生各種頻放大器，經解調后在輸出級產生各種干擾，稱其為變頻干擾。干擾，稱其為變頻干擾。（三）交叉調制干擾（三）交叉調制干擾（一）外來干擾與本振的組合頻率干擾（寄生通道干擾）（一）外來干擾與本振的組合頻率干擾（寄生通道干擾）(1).(1).產生的

39、原因：產生的原因：混頻器輸入回路選擇性差，使混頻器輸入回路選擇性差，使 nf信號輸入，與信號輸入，與本振本振Lf經變頻后產生許多頻譜分量，且滿足經變頻后產生許多頻譜分量，且滿足 LnIpfqff時，該干擾將通過混頻后時，該干擾將通過混頻后并經中放，在檢波器中檢波后在輸出端聽到干擾的聲并經中放，在檢波器中檢波后在輸出端聽到干擾的聲音。如圖（音。如圖（a a）所示。）所示。 4.5.5在上式干擾中，最強的兩個干擾是：在上式干擾中，最強的兩個干擾是： 中頻干擾（ ）（Intermediate Frequency Interference） 01pq、nIff克服辦法：提高輸入回路的選擇性，加中波陷波

40、電路。 中頻干擾一旦進入混頻器輸入端，混頻器無法將其削弱或抑制，它具有比有用信號更強的傳輸能力。因為對于中頻干擾來講，混頻器實際上起到了中頻放大器的作用。 鏡像干擾鏡像干擾（ 、 ）（）（Image Frequency Interference ） 4.5.51p 1q nLIfff 鏡像干擾只要能進入輸入回路到達混頻器輸入端，就具有與有用中頻通道相同的變換力，混頻器無法將其削弱或抑制。（2）克服辦法： Q Q和和 LmV的大小，使的大小，使 ( )( )Lg tt提高輸入回路選擇性，加陷波器。提高輸入回路選擇性，加陷波器。提高提高 If，使，使 nf與與cf間距加大。間距加大。 n例例1 1

41、某超外差接收機，中頻某超外差接收機，中頻 ；（1）當收聽）當收聽 電臺時，還聽到電臺時，還聽到 強電臺的聲音強電臺的聲音 ，分析產生干，分析產生干擾的類型；擾的類型； 465IfkHz1550cfkHz11480nfkHz （2）當收聽）當收聽 電臺時，還聽電臺時，還聽到到 強電臺的聲音強電臺的聲音 ，分析產生，分析產生干擾的類型。干擾的類型。 21480cfkHz2740nfkHz 輸入到混頻器的有用信號與本振信號，由于非線性作用，除了產生有用的中頻外，還產生許多無用的組合頻率分量，如果它們中的有些頻率分量正好接近中頻（或落在中頻通帶內），則這些成分將和有用中頻同時經過中放加到檢波器上。通過

42、檢波器的非線性特性，這些接近中頻的組合頻率與有用中頻差拍檢波，產生差拍信號（可聽音頻），形成干擾哨聲。 1 1、產生的原因：、產生的原因：如二極管電路如二極管電路 230123iaaaacL 當當 時，代入即可得到電流中包含的頻率時，代入即可得到電流中包含的頻率分量為：分量為： 當當LcIpfqffF（可聽音頻）時（可聽音頻）時 他們將和有用信號他們將和有用信號 If同時經過中放到達檢波器，檢同時經過中放到達檢波器，檢波器的非線性作用產生差拍信號波器的非線性作用產生差拍信號 ( )F形成干擾哨聲。形成干擾哨聲。 2.2.形成的條件：形成的條件：1cIpFffqpqp一般一般 IfF，所以上式可

43、為：，所以上式可為： 1cIpffqp4.5.5Lcpfqf 例如，當 時，本振頻率 這時 、 所對應的組合頻率分量為它與有用中頻頻率只差1kHz，顯然可以通過中頻放大器進入檢波器，與有用中頻 信號作用后產生 的差拍信號，在輸出端產生 的干擾哨叫聲。 所以為了避免干擾，應合理選擇電臺的發射載波頻率，使組合頻率在中放通帶以外。 931kHzcf (931+465)=1396kHzLf 1p 2q22 931-1396=466kHzpqcLfff465kHzIf 4664651kHzF 1kHz3 3、 克服方法：克服方法：a a、選定合理的、選定合理的Q Q點，減少濾波分量。點，減少濾波分量。 b b、限制、限制 ( )ct的幅度。的幅度。 c c 、選合理的選合理的 If4.5.5 （三）交叉調制干擾（三）交叉調制干擾交調干擾：交調干擾：所需電臺信號和其他電臺的信號同所需電臺信號和其他電臺的信號同時作用于接收機的輸入端時時作用于接收機的輸入端時, ,由于器件的非線由于器件的非線性性, ,所產生的一種現象。所產生的一種現象。提高前端電路的選擇性，減弱干擾信號提高前端電路的選擇性，減弱干擾信號電壓的振幅。電壓的振幅。抑制交調干擾的方法：