1、单元九 变频电路课 题：9.1 变频器 9.2 混频电路9.3 混频干扰和失真教学目的：1.掌握变频器的作用、工作原理及主要性能指标2.了解混频器的类型及其工作原理3.掌握混频干扰和失真的概念教学重点：混频器的类型及其工作原理教学难点：混频干扰和失真教学方法：讲授 课 时：2 学时 教学进程单元九 变频电路9.1 变频器变频（Frequency Conversion）就是将高频已调波经过频率变换，变为固定中频（Intermediate Frequency）已调波。变频的应用十分广泛，它不但用于各种超外差式接收机中，而且还用于频率合成器等电路或电子设备中。一、变频器的作用在变频过程中，信号的频谱
2、内部结构（即各频率分量的相对振幅和相互间隔）和调制类型（调幅、调频还是调相）保持不变，改变的只是信号的载频。具有这种作用的电路称为变频电路或变频器。下面以调幅信号的变频波形和频谱的变化为例说明变频器的作用，见图 9-1由图可以看出，经过变频，输出的中频调幅波与输入的高频调幅波的包络形状完全相同图 9-1 变频器的作用示意图二、变频器的工作原理1. 变频器的组成框图图 9-2 变频器的组成框图变频器工作原理动画演示请点击2.变频器的工作原理输入信号 us(t)和 ul(t)经过非线性器件的作用后；电流 I 中含有多个频率分量，如下表示：fK中含有差频（ fl-fs）经过带通过滤波器后，则选出差频
3、信号，滤出其余频率分量。),210,(cLqpFqp(a) 输入信号 (b) 输出信号可得到可见，输出信号仍为调幅波，只是载波频率发生了改变。三、变频器的主要技术指标（1）变频增益变频电压增益定义为变频器中频输出电压振幅 UI 与高频输入信号电压振幅 Us之比，即：同样可定义变频功率增益为输出中频信号功率 PI 与输入高频信号功率 Ps 之比，即：（2）失真和干扰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,如组合频率、交叉调制和互相调制等干扰。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。9.2
4、混频电路混频电路的种类很多，本节将介绍常用的模拟相乘混频器，二极管环形混频器和三极管混频器。一、模拟相乘混频器图 9-3 模拟相乘混频器分析如下：经中心频率为 fI ，带宽为 2F 的带通滤波器滤波后，得：)(ztu)(LsMtuK ttmUK)cos()1(21cLaLsMs )(Itu ttK)cos()1(21 cLaLmsMUIaIcottmUbti IaLs2I cos)1()( )dB(lg20smIucA1lo()ipcsPK二、二极管环形混频器图 9-4 二极管环形混频器其工作原理与二极管环形调幅电路一致，这里就一再阐述了。三、三极管混频器1.电路形式图 9-5 三极管混频器的
5、电路形式a 基极注入 基极输入 b 射极注入 基极输入c 射极注入 射极输入 d 基极注入 射极输入2.工作原理利用三极管 ic和 uBE的非线性来进行频率变换三极管混频器工作波形动画演示请点击9.3 混频干扰和失真由于混频器件特性的非线性，混频器将产生各种干扰和失真。一、干扰1.组合频率干扰混频器本身的组合频率中无用频率分量所引起的干扰对混频器而言,作用于非线性器件的两个信号为输入信号 us(fc)和本振电压 uL(fL),则非线性器件产生的组合频率分量为fk=pfLqfs (p、 q=0、1、2、3）当有用中频为差频时,即 fI=fL-fc 或 fI=fc-fL,只要存在 pfL-qfc=
6、fI或 qfc-pfL=fI两种情况可能会形成干扰,即pfL-qfc fi(a)usuLL us uLL(b) (c)usuLL(d)us uLLC CCCisus us2us2i1 VD1VD2i2VD4 VD3ui2ui2ii1212ui RL u12121i3 i42.副波道干扰由于接收机前端选择性不好,外界干扰信号窜入而引起的干扰中频干扰最强两个的副波道干扰镜像干扰(1)中频干扰当干扰频率等于或接近于接收机中频时,如果接收机前端电路的选择性不够好,干扰电压一旦漏到混频器的输入端,混频器对这种干扰相当于一级(中频)放大器,放大器的跨导为 gm(t)中的 gm0,从而将干扰放大,并顺利地通
7、过其后各级电路,就会在输出端形成干扰。(2)镜像干扰设混频器中 fLfs,当外来干扰频率 fn=fL+fI时, un与 uL共同作用在混频器输入端,也会产生差频 fn-fL=fI,从而在接收机输出端听到干扰电台的声音。示意图如 9-6图 9-6 镜像干扰二、失真1.交叉调制干扰在有用中频信号的包络上叠加了干扰信号的包络而引起；2.互调干扰干扰信号之间彼此混频而产生接近中频的信号而引起；本课小结：1. 变频器的作用是将高频已调波转换成固定的中频已调波。2. 变频器由非线性器件、本地振荡器、滤波器三部分组成；它的技术指标主要有变频增益、失真和干扰等。3. 混频器的主要类型有模拟相乘混频器、二极管环形混频器、三极管混频器4. 混频器的干扰和失真主要有组合频率干扰、副波道干扰、交调失真和互调失真等。本课作业：1. 有一中频 fg=465KHz 的调幅超外差式接收机，当收听 fc=1396KHz 的电台时，听到哨声干扰，说明这哨声产生原因，且分析哨声的频率。2. 有一中波段调幅超外差收音机，在收听 565KHz 的电台时，听到频率为 1495KHz的强电台干扰，试分析这是何种干扰，并说明这种干扰是如何形成的？fc fL fKfI fI
