第13讲混频电路与倍频器

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1、第十三讲第十三讲 混频电路与倍频器混频电路与倍频器13.1 概述概述13.2 混频电路混频电路13.3 倍频器倍频器混频电路与倍频器混频电路与倍频器 1混频器的功能混频器的功能 混频器是频谱线性搬移电路混频器是频谱线性搬移电路,是一个六端网络。是一个六端网络。它有两个输入电压它有两个输入电压,输入信号输入信号us和本地振荡信号和本地振荡信号uL,其工作频率分别其工作频率分别为为fc和和fL输出信号为输出信号为uI,称为中频信称为中频信号号,其频率是其频率是fc和和fL的差频或和频的差频或和频,称为中频称为中频fI,fI=fLfc(同时也可采用同时也可采用谐波的差频或和频谐波的差频或和频)。 1

2、3.1 概述概述混频电路与倍频器混频电路与倍频器 图13-1 混频器的功能示意图 混频器ffcfLfffIus( fc )uI( fI )uL( fL )tt00000(a )(b )图13-2 三种频谱线性搬移功能 (a)调制(b)解调(c)混频 0000fffcfc00ff(a)(b)ff00(c)ffffcfcfLfI 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和本振电压和本振电压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)cos()c

3、os(cos21coscoscostttUUtttUUuucLcLLsLcLsLs 图13-3 混频器的组成框图 带通滤波器usuouLuI(a)带通滤波器非线性器件uIuouL(b)混频电路与倍频器混频电路与倍频器 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 (Lc)I (Lc)0ILcLc|Fo()|cc0(b)(c)LL0(a)|Fs()|FL()| 3混频器的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 变频电压增益定义为变频器中频输出变频电压增益定义为变频器中频输出电压振幅电压振幅UI与高频输入信号电压振幅与高频输入信号电压振幅Us之之比

4、比,即即1vcsUKU 同样可定义变频功率增益为输出中频信同样可定义变频功率增益为输出中频信号功率号功率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 2) 噪声系数 混频器的噪声系数NF定义为11120lg()10lg()pcsvcspcsPKPUKdBUUKdBU 通常用分贝数表示变频增益,有FN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 3) 失真与干扰失真与干扰 变频器的失真有频率失真和非线性失变频器的失真有频率失真和非线性失真。除此之外，还会产生各种非线性干扰，真。除此之外，还会产生各种非线性干扰，如组

5、合频率、交叉调制和互相调制、阻塞和如组合频率、交叉调制和互相调制、阻塞和倒易混频等干扰。所以，对混频器不仅要求倒易混频等干扰。所以，对混频器不仅要求频率特性好，而且还要求变频器工作在非线频率特性好，而且还要求变频器工作在非线性不太严重的区域，使之既能完成频率变换性不太严重的区域，使之既能完成频率变换,又能抑制各种干扰。又能抑制各种干扰。混频电路与倍频器混频电路与倍频器 4)变频压缩变频压缩(抑制抑制) 在混频器中，输出与输入信号幅度应在混频器中，输出与输入信号幅度应成线性关系。实际上，由于非线性器件的成线性关系。实际上，由于非线性器件的限制，当输入信号增加到一定程度时，中限制，当输入信号增加到

6、一定程度时，中频输出信号的幅度与输入不再成线性频输出信号的幅度与输入不再成线性关系，关系，如图如图115所示。所示。 混频电路与倍频器混频电路与倍频器 图115 混频器输入、输出电平的关系曲线 中频输出电平/dB3dB3dB 压缩电 平输入电平/dB混频电路与倍频器混频电路与倍频器 5) 选择性选择性 混频器的中频输出应该只有所要接收混频器的中频输出应该只有所要接收的有用信号的有用信号(反映为中频反映为中频,即即fI=fL-fc)，而不，而不应该有其它不需要的干扰信号。但在混频应该有其它不需要的干扰信号。但在混频器的输出中，由于各种原因，总会混器的输出中，由于各种原因，总会混杂很杂很多与中频频

7、率接近的干扰信号。多与中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 f0 fIEcEbuLusic混频电路与倍频器混频电路与倍频器00012( )( )( ) (coscos2)CcmscmmLmLsiItg t uItggt gtu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iI111111111cos()cos22coscosmsLcmsCsig Utg Utg UtIt混频电路与倍频器混频电路与倍频器 变频跨导变频跨导gC=gm12,gm1只与晶体管