Chapter6 振幅调制、解调及混频.ppt

1、第6章 振幅调制、解调及混频,6.1 振幅调制 6.2 调幅信号的解调 6.3 混频 *6.4 混频器的干扰,信号,载波信号：(等幅)高频振荡信号,正弦波,方波,三角波,锯齿波,调制信号：需要传输的信号 (原始信号),语言,图像,密码,已调信号(已调波)：经过调制后的高频信号(射频信号),振幅调制 解调(检波) 混频(变频),属于,频谱线性搬移电路,5 相位调制：调制信号控制载波相位，使已调波的相位随调 制信号线变化。,6 解调方式：,4 频率调制：调制信号控制载波频率，使已调波的频率随调 制信号线性变化。,3 振幅调制：由调制信号去控制载波振幅，使已调信号的振幅 随调制信号线性变化。,1 调

2、制：用调制信号去控制载波信号的某一个参量的过程。,2 解调：调制的逆过程，即从已调波中恢复原调制信号的过程。,振幅检波 振幅调制的逆过程,鉴频 调频的逆过程,鉴相 调相的逆过程,6.1 振幅调制,振幅调制：调制是利用调制信号的大小去控制高频载波的振幅，使其调制信号波形的变化呈线性变化，其他参数（频率与相位）不变。 振幅调制分类：AM DSB SSB,6.1.1 振幅调制信号分析 6.1.2 振幅调制电路,6.1.1振幅调制信号分析 （一）调幅波的分析 （二）双边带信号分析 （三）单边带信号分析,（一）调幅波的分析 1. 调幅波的数学表示式推导 根据振幅调制信号的定义,已调信号的振幅与调制信号u

3、线性变化。,(a)设调制信号为单频余弦信号,式中, ka称为调制灵敏度 m称为调幅度（调制度）,载波信号,则已调信号振幅,已调波,则调幅波表示式为,(b)若调制信号不是单一频率信号，而是一般连 续频谱信号f (t),则调幅波,若将调制信号分解为,2. 普通调幅波的波形图,(a)调制信号为单频余弦波,图中已调波的振幅称为调幅信号的包络，大小为：,包络的最大值,包络的最小值,可以看出：一般m值越大调幅越深：,见书188页图；所以m不能大于1.,波形特点： (1)调幅波的振幅(包络)变化规律与 调制信号波形一致 (2)调幅度m反映了调幅的强弱程度,m=0时，未调幅,m=1时，最大调幅(百分之百),m

4、1时，过调幅，包络失真， 实际电路中必须避免,(b)调制信号为连续频谱信号,可见,调幅波并不是一个简单的正弦波，包含有三个频率分量：,3. 调幅信号频谱及带宽,(a)调制信号为单频余弦波,对于单音信号调制已调幅波，从频谱图上可知其占据的频带宽度: B=2或B=2F (=2F),由图看出调幅过程实际上是一种频谱搬移过程，即将调制信号的频谱搬移到载波附近，成为对称排列在载波频率两侧的上、下边频，幅度均等于(1/2)mUc,同样含有三部分频率成份,(b)调制信号为连续频谱信号,（a）语音信号频谱 （b）已调信号频谱,对于多音频的调制信号，若其频率范围是fmin-fmax，则已调信号的频带宽度等于调制

5、信号最高频率的两倍: B=2fmax,4. 普通调幅波的功率关系,(a)载波功率,(b)每个边频功率（上边频或下边频）,(c)调幅信号一周期内，AM信号的平均输出功率,因为m1,所以边频功率之和最多占总输出功率的1/3,即调幅波中至少有2/3的功率不含信息。,从有效利用发射机功率来看，普通调幅波是很不经济的。,5. 普通调幅波的产生原理框图,6. AM信号主要特点： (a)AM调制信号的包络反映调制信号的变化规律； (b)发射机的功率利用率不高,（二）抑制载波的双边带调幅波（DSB)分析,为了克服普通调幅波效率低的缺点，提高设备的功率利用率，可以不发送载波，而只发送边带信号，这就形成了抑制载波

6、双边带信号，简称双边带信号。,1. 数学表达式为,(a)单一正弦信号u=Ucost调制时,或写为,(b)若调制信号不是单一频率信号，而是一般连续频谱 信号f(t),它可以用载波和调制信号直接相乘得到,2. DSB信号波形,注意： (1)DSB波形在调制信号过零点处出现有180的相位变化。 （见下页） (2)双边带调制信号的包络已不再反应调制信号的变化规律。 (3)DSB信号既调幅又调相。,其所占据的频带宽度仍为调制信号频谱中最高频率的两倍，即,3. DSB信号频谱及带宽,其所占据的频带宽度仍为调制信号频谱中最高频率的两倍，即,3. DSB信号频谱及带宽,5. DSB信号的产生原理框图,6. D

7、SB信号主要特点： (a)DSB调制信号的包络已不再反映调制信号的变化规律； (b)由于抑制了载波分量，大大节省了发射机的发射功率。,4. DSB信号的功率,上边带信号,下边带信号,返回,在现代电子通信系统的设计中，为节约频带，提高系统的功率 和带宽效率，常采用单边带（SSB）调制系统单边带(SSB)信号是由双边带调幅信号中取出其中的任一个边带部分，即可成为单边带调幅信号。,（三）单边带调幅波（SSB）,1. 数学表达式为,(a)单一正弦信号u(t)=Ucost调制时,(b)若调制信号不是单一频率信号，而是一般连续频谱 信号f(t),单边带信号或写为,2. SSB信号波形,(a)单音频调制波形

8、,单边带调幅波的频谱,下边频,上边频,为了看清SSB信号波形的特点,下面分析双音调制时产生的SSB信号波形。为分析方便。设双音频振幅相等,即,(b)双音频调制的表达式与波形,双音调制时SSB信号 的波形和频谱,可见SSB信号是调幅调频波,单边带调幅波的频谱,3. 频谱图,4. SSB信号的功率,由DSB信号经过边带滤波器滤除了一个边带而形成，如：,返回,5. 产生单边带信号的方法,一是 滤波法；二是相移法（下一节中介绍）下面简单介绍滤波法,带通滤波器的带宽要大于或等于调制信号的带宽,6. SSB信号主要特点： (a)SSB已调制信号的频谱宽度被压缩一半，带宽利用率高； (b)节省发射机的发射功

9、率。,（一）AM调制电路 1.高电平调制 2.低电平调制 （二）DSB调制电路 （三）SSB调制电路,6.1.2 振幅调制电路,（一）AM调制电路 AM信号的产生可以采用高电平调制和低电平调制两种方式完成。 目前，AM信号大都用于无线电广播，因此多采用高电平调制方式。 1.高电平调制 高电平调制主要用于AM调制，这种调制是在高频功率放大器中进行的。功放和调制同时进行。 通常分为基极调幅、集电极调幅以及集电极基极(或发射极)组合调幅。,(a)集电极调幅电路,集电极调幅的原理分析,(b)基极调幅电路,基极调幅的波形,2. 低电平AM调制 先调制后功放，可用于AM调制，主要用于DSB、SSB以及FM

10、信号 (1)二极管电路 (a)单二极管调制电路 (b)平衡二极管调制电路 (2)利用(单)差分对电路产生普通调幅波 (3)利用模拟乘法器产生AM信号电路,(1)二极管电路,(a)单二极管调制电路,(b)平衡二极管调制电路,输出的频率分量有: (1) c; (2) (2n+1)c, n=0,1,2,由习题5-4的分 析，考虑,(2)利用(单)差分对电路产生普通调幅波,输出频谱图为：,(3) 利用模拟乘法器产生普通调幅波,（二）DSB调制电路 1. 二极管调制电路 (a)二极管平衡调制电路 (b)双平衡(环形)调制电路 2.差分对调制器 (a)(单)差分对电路 (b)双差分对电路,(a)二极管平衡

11、调制电路,1. 二极管调制电路 单二极管电路只能产生AM信号,不能产生DSB信号。 二极管平衡电路和二极管环形电路可以产生DSB信号。,可见iL中包含频率分量：(1)F;(2)(2n+1)fcF (n=0,1,2,), 若输出滤波器的中心频率为fc,带宽为2F,谐振阻抗为RL,则输出 电压为,为进一步减少组合分量,可采用双平衡(环形)调制器。在第5章已得到双平衡调制器输出电流的表达式,经滤波后,有,在u1=u,u2=uC的情况下,该式可表示为,(b)双平衡（环形）调制电路,2. 差分对调制器,输出频谱图为：,(a)(单)差分对电路,双差分对电路的差动输出电流为,若U、UC均很小,上式可近似为,

12、(b)双差分对电路,(三) SSB调制电路,SSB信号是将双边带信号滤除或抵消一个边带形成的。主要有滤波法和移相法两种。,上/下边带通滤波器：中心频率为：,1. 滤波法,带宽略大于或等于：,由于cmax，上、下边带之间的距离很近，要想通过一个边带而滤除另一个边带，就对滤波器提出了严格的要求。,2.移相法,移相法是利用移相网络,对载波和调制信号进行适当的相移,以便在相加过程中将其中的一个边带抵消而获得SSB信号。,同理有：,可写为：,(2)移相法产生SSB信号调制器,-上边带 +下边带,6.2 调幅信号的解调,6.2.1 调幅解调的方法 6.2.2 二极管峰值包络检波器 6.2.3 同步检波,振

13、幅解调(又称检波)是振幅调制的逆过程。 它的作用是从高频已调波中恢复出原低频调制信号,从频谱上看，检波就是将幅度调制波中的边带信号不失真地从载波频率附近搬移到零频率附近, 因此，检波器也属于频谱线性搬移电路。,6.2.1 调幅解调的方法,解调过程是和调制过程相对应的，不同的调制方式对应于不同的解调。,振幅调制过程：,解调过程：,AM调制,DSB调制,SSB调制,包络检波,同步检波,乘积型同步检波,叠加型同步检波,1. 包络检波: 主要用于普通调幅(AM)信号的解调 主要由二极管和低通滤波器组成,主要用于双边带和单边带信号(DSB/SSB)的解调。 由于DSB和SSB信号的包络不同于调制信号，不

14、能用包络检 波器，只能用同步检波器，但需注意同步检波过程中，为了正常解调，必须恢复载波信号，而所恢复的载波必须与原调制载波同步（即同频同相）。,uAM,解调载波,2.同步检波：分为乘积型和叠加型两类,乘积型,叠加型,频谱图,1. 原理电路图,组成：输入回路、二极管VD RC低通滤波器,6.2.2 二极管峰值包络检波器,(1)VD 起整流作用 (2)C 起高频滤波作用 (3)R 作为检波器的低频负载在其两端输出 已恢复的调制信号,RC低通滤波电路有两个作用：,对低频调制信号u来说，电容C的容抗 ，电容C相当于开路，电阻R就作为检波器的负载，其两端产生输出低频解调电压,对高频载波信号uc来说，电容

15、C的容抗 ，电容C相当于短路，起到对高频电流的旁路作用，即滤除高频信号。,理想情况下，RC低通滤波网络所呈现的阻抗为:,2. 工作原理分析,+ uD -,uD= ui- uo,R,当输入信号ui(t)为调幅波时， 那么载波正半周时二极管导通，输入 高频电压通过二极管对电容C充电，充电时间常数为rdC。因为rdC较小，充电很快，电容上电压建立的很快,输出电压uo(t) 很快增长 。,作用在二极管VD两端上的电压为ui(t)与uo(t)之差，即uD= ui- uo。所以二极管的导通与否取决于uD,当uD= ui- uo0，二极管导通； 当uD= ui- uo0 ，二极管截止。,ui(t)达到峰值开

16、始下降以后，随着ui(t)的下降，当ui(t)= uo(t)， 即uD= ui-uo=0时，二极管VD截止。C把导通期间储存的电荷通过R放电。因放电时常数RC较大，放电较缓慢。,+ -,+ -,检波器的实际输出电压为：uo(t)+uc= u(t)+UDC+uc 当电路元件选择正确时，高频纹波电压uc很小，可以忽略，输出电压为：uo(t)=u(t)+UDC 包含了直流及低频调制分量。,检波器的有用输出电压： uo(t)=u(t)+UDC,图(a)：电容Cd的隔直作用，直流分量UDC被隔离，输出信号为解调恢复后的原调制信号u，一般常作为接收机的检波电路。,图(b)：电容C的旁路作用，交流分量u(t

17、)被电容C旁路，输出信号为直流分量UDC，一般作为自动增益控制信号（AGC信号）的检测电路。,3. 峰值包络检波器的应用型输出电路,(1) 电压传输系数Kd,4. 性能分析,是指检波电路的输出电压和输入高频电压振幅之比。,当检波电路的输入信号为高频等幅波,即ui(t)=Uimcosct 时, Kd定义为输出直流电压Uo与输入高频电压振幅Uim的比值，即,当输入高频调幅波ui(t)=Uim(1+macost)cosct时，Kd定义为输出低频信号分量的振幅Um与输入高频调幅波包络变化的振幅maUim的比值，即,检波器传输系数Kd或称为检波系数、检波效率,是用来描述检波器对输入已调信号的解调能力或效

18、率的一个物理量。,若设输入信号,如果以右图所示的折线表示二极管的伏安特征曲线(注意在大信号输入情况下是允许的)，则有：,低频调制分量：,其中：,直流分量：,讨论： 当VD和R确定后,即为恒定值,与输入信号大小无关,亦即检波效率恒定,与输入信号的值无关。表明输入已调波的包络与输出信号之间为线性关系,故称为线性检波,则输出信号为：,当,一般计算方法为：,当输入信号为：,有,电流通角(二极管导通角度),峰值检波器常作为超外差接收机中放末级的负载，故其输入阻抗对前级的有载Q值及回路阻抗有直接影响，这也是峰值检波器的主要缺点。,检波器的输入电阻Rid是为研究检波器对其输入谐振回路影响的大小而定义的，因而

19、，Rid是对载波频率信号呈现的参量。,(2)检波的等效输入电阻,忽略二极管导通电阻rd上的损耗功率，由能量守恒的原则检波器输入端口的高频功率,全部转换为输出端负载电阻R上消耗的功率,又因Kd=cos 1,若设输入信号为等幅载波信号,补充：信号源内阻和负载电阻对并联谐振回路的影响,一般为了提高检波效率和滤波效果,(C越大,高频波纹越小),总希望选取较大的R,C值，但如果取值过大，使R,C的放电时间常数 所对应的放电速度小于输入信号(AM)包络下降速度时，会造成输出波形不随输入信号包络而变化，从而产生失真，这种失真是由于电容放电惰性引起的，故称为惰性失真。,5. 检波器的失真,惰性失真 负峰切割失

20、真,1)惰性失真,得出不失真条件,改进措施：为避免产生惰性失真,必须在任何一个高频周期内,使电容C通过R放电的速度大于或等于包络下降速度。,原因:由于负载电阻R与负载电容C的时间常数RC太大 所引起的。这时电容 C上的电荷不能很快地随调幅波 包络变化,从而产生失真。 （电容C两端电压通过R放电的速度太慢）,输入AM信号包络的变化率RC放电的速率,避免产生惰性失真的条件：,在任何时刻，电容C上电压的变化率应大于或等于包络信号的变化率，即,(2)底部切割失真,原因：一般为了取出低频调制信号，检波器与后级低频放大器的连接如图所示，为能有效地传输检波后的低频调制信号，要求：,二极管截止，检波输出信号不

21、跟随输入调幅波包络的变化而产生失真。,当 UR Uim(1-ma),或,通常Cd取值较大(一般为510F)，在Cd两端的直流电压UDC，大小近似等于载波电压振幅UDC=KdUim,UDC经R和RL分压后在R上产生的直流电压为：,由于UR对检波二极管VD来说相当于一个反向偏置电压，会影响二极管的工作状态。,在输入调幅波包络的负半周峰值处可能会低于UR ,+UDC -,+ u(t) -,显然,RL越小,UR分压值越大, 底部切割失真越容易产生；另外, ma值越大,调幅波包络的振幅maUim越大,调幅波包络的负峰值Uim(1-ma)越小,底部切割失真也越易产生。,+UDC -,+ u(t) -,要防

22、止这种失真，必须要求调幅波包络的负峰值Uim(1-ma) 大于直流电压UR。即,避免底部切割失真的条件为：,式中，R=RL/R为检波器输出端的交流负载电阻， 而R为直流负载电阻。,改进的措施:,6.2.3 同步检波 1. 乘积型,经低通滤波器的输出,且考虑r-c=c在低通滤波器频带内,有,设输入信号为DSB信号,即us=Uscostcosct, 本地恢复载波ur=Urcos(rt+), 这两个信号相乘,输出的频谱为：,(1)若当恢复载波与发射载波同频同相时,即 r=c,=0,则uo=Uocost -无失真地将调制信号恢复出来 (2)若恢复载波与发射载频有一定的频差,即 r=c+c则uo=Uoc

23、osctcost -引起振幅失真 (3)若有一定的相差,则uo=Uocoscost -引起振幅衰减,讨论：,注意点： (1)同步解调的关键是乘积项，即以前介绍的具有乘积项的线性频谱搬移电路，只要后接低通滤波器都可实现乘积型同步检波。 (2)同步检波无失真的关键是同步。,2.叠加型,uAM,对DSB信号而言,只要加入的恢复载波电压在数值上满足一定的关系,就可得到一个不失真的AM波。,叠加型同步检波是将DSB或SSB信号插入恢复载波,使之成为或近似为AM信号,再利用包络检波器将调制信号恢复出来。,叠加型同步检波器原理电路,恢复载波:,设单频调制的单边带信号(上边带)为,式中,式中, m=Us/Ur

24、。当mUs时,上式可近似为,采用下图所示的叠加型平衡同步检波电路,可以减小解调器输出电压的非线性失真。它由两个检波器构成平衡电路。,则总的输出,下检波器的输出,上检波器的输出,6.3 混频,6.3.1 混频的概述 6.3.2 混频电路,6.3.1 混频的概述 1. 混频器的概念 混频也称为变频（严格的变频与混频有区别），是一种频谱线性搬移过程，是指将原信号的各频率分量搬移到新的频率上。,(1)混频的频谱变换关系及波形,混频器有两个输入电压：输入信号us和本地振荡信号uL, 其工作频率分别为c和L 混频器的输出信号：中频信号uI, 其频率I是s与L的差频或和频，称为中频。,混频器是频谱的线性搬移

25、电路，是一个三端口(六端)网络,us(fc),uL (fL),uI (fI),两个输入信号与输出信号之间的关系：,输入信号us与输出信号uI的包络形状相同，频谱结构相同，只是填充频谱不同，即，其中心频率：,us (fc),uL (fL),uI (fI),带通滤波器,混频器,(2)混频的类型,(3)超外差接收的作用,变频的优点：由于设计和制作增益高，选择性好，工作频率较原载频低的固定中频放大器比较容易，所以采用混频方式可大大提高接收机的灵敏度、选择性、工作稳定性。 例如：在调幅广播的超外差接收机中，把载频位于535kHz-1605kHz中波波段各电台的普通调幅信号变换为中频为465kHz的普通调

26、幅信号； 在调频广播的超外差接收机中，把载频位于88MHz-108MkHz的各调频台信号变换为中频为10.7MHz的调频信号； 在电视的超外差接收机中，把载频位于四十几兆赫至近千兆赫频段内各电视台信号变换为中频为中频为38MHz的视频信号。 变频的缺点：容易产生镜像干扰、中频干扰等干扰,(a)将不同载频的已调波信号变换为同一个固定载频已调波 (b)将高频已调波信号变换为中频载频已调波,(4) 混频器的实现方法,(a) 调制(DSB为例),u,乘法器,带通滤波器,uDSB,uo,(b)检波,(c)混频,(5)三种频谱线性搬移功能频谱变换关系对比图,(a)调制 (b)解调 (c)混频,(5)三种频

27、谱线性搬移功能频谱变换关系对比图,2. 混频器的工作原理 (1)乘积型混频器 (a)若输入已调信号us为DSB波,采用中心频率不同的带通滤波器 或 则可完成低中频混频或高中频混频。,(b)若输入已调信号us为AM波,本振电压为：,可见io中含有无限多个组合频率分量：,若用带通滤波器取出所需的中频成分：和频(L+c)或差频(L-c)，可达到混频的目的。,(2)叠加型混频器,混频电路中的非线性器件的转移特性的幂级数展开式：,设混频器的输入信号为(SSB)高频等幅波,混频器的分类：,6.3.2 混频电路,按器件分：,二极管混频器 三极管混频器 场效应管混频器 模拟乘法器混频器,按工作特点分：,单管混

28、频 平衡混频 环型混频,从两个输入信号在时域上的处理过程看：,叠加型混频器 乘积型混频器,利用第5章所述的时变跨导电路，可构成晶体管混频器。,由于时变偏置电压,输出回路的谐振频率为,中频输出电压uI为 ：,1. 晶体三极管混频器,(1)晶体三极管混频器的电路模型,输入信号为:,共射极混频电路：本振信号由基极串联方式注入或由射极注入,共基极混频电路：本振信号由射极串联方式注入或由基极注入,(2)晶体管混频器的其它形式,图(b)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，因此，相互干扰产生牵引现象的可能性小。同时，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，因此振荡波形好，失真

29、小，但需要较大的本振注入功率。,图(a)电路对振荡电压来说是 共发电路，输入阻抗较大，混频时 所需本地振荡注入功率较小，这是它的优点。但因为信号输入电路与振荡电路相互影响较大(直接耦合)，可能产生频率牵引现象，这是它的缺点。,图(c)和(d)两种电路都是共基混频电路。在较低的频率工作时，变频增益低，输入阻抗也较低，因此在频率较低时一般都不采用。但在较高的频率工作时(几十MHz)，因为共基电路的截止频率f比共发电路的f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电路。,(a)电视机的混频电路,(3)晶体三极管混频器的实际电路,由高频放大器输入的信号，经双调谐电路耦合加到混频管的基极

30、，本振电压通过耦合电容C1也加到基极上。本振信号的频率要比信号的图像载频高38MHz，为了减小两个信号之间的相互影响，耦合电容C1的值取得很小。,为使输出电路在保证带宽下具有良好的选择性，常采用双调谐耦合回路，并在初级回路中并联电阻R，用以降低回路Q值，满足通带的要求。次级回路用C2，C3分压，目的是与75电缆特性阻抗相匹配。,下图为晶体管混频器实用电路的交流通路。 图中的V1管用作混频器，输入信号(即来自高放的高频 电视信号，频率为fs)由电容C1耦合到基极；本振信号由电容C2也耦合到基极，构成共射混频方式，其特点是所需要的信号功率小，功率增益较大。 混频器的负载是共基式中频放大器(V2构成

31、)的输入阻抗。,应用在日立CTP-236D型彩色电视机ET-533型VHF高频头内。,(b)中波AM收音机的变频电路,下图是晶体管中波调幅收音机常用的的变频电路， 其中本地振荡和混频都由同一个三极管完成。,图中，R1，R2，R3是偏置电阻，L4，C4，C1B，C6组成振荡回路，L3是反馈线圈。中频回路L5C5的并联阻抗对本振频率而言可视为短路，因此，3AG1D构成共基极变压器耦合振荡器。由磁性天线接收到的无线电信号经过L1，C1A，C2组成的输入回路，选出所需频率的目标信号，再经L1与L2的变压器耦合，送到晶体管的基极。本振信号经C7注入晶体管的发射极，混频后由集电极输出。L3对中频可视为短路

32、，C5，L5调谐于中频，以便抑制混频输出电流中的无用频率分量(如fs, f0, f0+fs, 2f0fs 等)。输出中频分量fi=f0-fs，经L6耦合至后级中频放大器。,(c)FM收音机变频电路,2. 二极管混频电路 (1)二极管平衡混频器原理电路,在高质量通信设备中以及工作频率较高时,常用二极管平衡混频器或环形混频器。优点是噪声低、电路简单、组合分量少。,输入信号us为已调信号； 本振电压为uL, 有ULUs,大信号工作, 由第5章可得输出电流io为,输出端接中频滤波器,则输出中频电压uI为,平衡混频器输出电流的频率分量有: c、(2n+1)LC,(2)二极管环型混频器,环型混频器由两个平

33、衡混频器构成，其主要优点是输出中频信号是平衡混频器的两倍，而且抵消了输出电流中的某些组合频率分量，从而减小混频器输出的组合频率干扰。,输出端接中频滤波器,则输出中频电压uI为,环形混频器输出电流的频率分量有: c、(2n+1)LC,目前，许多从短波到微波波段的整体封装二极管环形混频器已作为系列产品，一个用于0.5-500MHz的典型环形混频器(SRA-1双平衡混频器)的外形及电路示于下图。 使用时：8,9端外接信号电压us,3,4端相连,5,6端相连,然后在3,5端间加本振电压uL，中频信号由1,2端输出。此电路除用作混频器外，还可以用作相位检波器、电调衰减器、调制器等。,封装环形混频器的外形

34、与电路,两信号相乘可以得到其和、差频分量，因此两信号相乘实现混频是最直观的方法，利用模拟相乘器可构成乘积型混频器,由其构成的混频电路，可大大减小由组合频率分量产生的各种干扰。 (1)差分对混频器线路 (2)集成模拟相乘器混频电路,3.模拟相乘器混频电路,由MCI596集成化模拟乘法器芯片构成的混频电路可大大减小由组合频率分量产生的各种干扰，另外还具有体积小、重量轻、调整容易、稳定可靠等优点。,*6.4 混频器的干扰,6.4.1 信号与本振的自身组合干扰 6.4.2 外来干扰与本振的组合干扰 6.4.3 交叉调制干扰(交调干扰) 6.4.4 互调干扰 6.4.5 包络失真和阻塞干扰 6.4.6

35、倒易混频,6.4.1 信号与本振的自身组合干扰 -组合频率干扰(干扰哨声),混频器的输出信号中所包含的各种频率分量为：,p，q为任意正整数，分别代表本振频率和信号频率的谐波次数。,只有p=q=1对应的频率为 f0-fs 的分量是所需要的中频信号。,如果某些组合频率落在谐振回路的通频带内，这些组合频率分量就和有用的中频分量一样，通过中放进入检波器，并在检波电路中与有用信号产生差拍，这时在接收机的输出端将产生哨叫声，形成有害的干扰。这种干扰又称为干扰哨叫。,减小这种干扰的措施: 1. 输入信号Vs,本振电压Vo都不宜过大。 2.适当选择晶体管的静态工作点，使混频器既能 产生有用频率变换，而又不致产

36、生无用的组合 频率干扰。 3.选择合适的中频，将接收机的中频选在接收机 频段外,例如，设加给混频器输入端的有用信号频率fs=931kHz，本振频率fo=1396kHz。 经过混频器的频率变换产生出众多组合频率分量，其中的fi=fo-fs=465kHz是有用的中频信号。而其它分量是无用或有害的。 如当q=2，p=-1时， fi =2fs fo=2931-1396=466kHz=fi+F (此处F=1kHz)。 若中频放大器的通频带2f0.7=4kHz，则频率fi =466kHz的分量落在中放通带内，与465kHz的中频信号一起被中频放大并加给检波器。因为检波器由非线性元器件组成，也有频率变换作用

37、，则会产生fi fi=466-465=1kHz的差拍信号送到接收机终端，形成被人耳听到的哨叫。,6.4.2 外来干扰信号和本振产生的干扰,1. 组合副波道干扰,如果混频器之前的输入回路和高频放大器的选择性不够好，除了要接收的有用信号外，干扰信号也会进入混频器。,当干扰频率fn与本振频率fo满足,会产生组合副波道干扰。,时，,2. 副波道干扰,在组合副波道干扰中，某些特定频率形成的干扰称为副波道干扰。这种干扰主要有中频干扰和镜像干扰。,1)中频干扰,当干扰信号的频率等于或接近fi 时的干扰。,2)镜像频率干扰,fn=fo+fi=fs+2fi,提高前端输入回路的选择性，将干扰抑制在通带外，可在混频

38、器的输入端加中频陷波电路，滤除外来的中频干扰。如图所示。,(a) 串联LC陷波电路 (b) 并联LC陷波电路,抑制中频干扰的主要方法,如果把fo当作镜子，则,相当于fs的象， 所以称,为镜像干扰频率，即,抑制镜频干扰的方法: 1.提高混频器前各级电 路的选择性 2.提高接收机的中频频 率fi，以使镜像频率与 信号频率fs的频率间距 (2fi)加大，有利于选 频回路对 抑制。,镜像频率干扰,6.4.3 交叉调制(交调)干扰,产生的原因：,当所接收电台的信号和干扰电台同时进入接收机输入端时，如果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，干扰台的声音也消失。

39、 将干扰的调制信号转移到有用信号的载频上。,由混频器4次方以上的非线性传输特性产生的(对放大器为3次方以上)。,其现象为：,设混频器的转移特性用幂级数表示,作用在混频器上的,将此式代入上式并经三角变换后，可得s的电流成分为,为无失真包络项，,为失真包络项，,也就是说交调是由转移特性曲线的三次方项产生，,这在听觉上就表现为听到有用信号的声音同时，可以听到干扰信号的声音，而一但有用信号停止播音，干扰台声音也随之消失。,以上分析表明，交调是由非线性特性中的 三次或更高次非线性项产生的，因此克服交调干扰的主要方法为: 1.提高混频电路前级的选择性抑制干扰； 2.选择合适的器件和合适的工作状态，使混频器

40、的非线性高次方项尽可能小； 3.采用抗干扰能力较强的平衡混频器和模拟乘法器混频电路。,6.4.4 互相调制(互调)干扰,当两个或两个以上的干扰进入到混频器的输入端时，它们与本振电压v0一起加到混频管的发射结。由于器件的非线性作用，它们将产生一系列组合频率分量。如果某些分量的频率等于或接近于中频时，就会形成干扰，称为互调干扰。,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，干扰台的声音仍然存在。,由非线性器件二次方以上的特性引起，因此存在二阶互调和三阶互调及高阶互调。,现象：,产生的原因：,若有两个干扰信号进入到混频器，它们分别为,这时,所得的ic中包含一系

41、列组合频率分量，其频率可表示为,若两干扰信号形成的新的组合频率,即组合频率与本振频率f0之差落在中频范围,那么，它就会和接收信号所产生的中频一样通过中放、检波，造成强烈干扰。,与信号频率fs相近，,因此，考虑三次以下谐波fn1和fn2在1-3.5MHz波段内对2.4MHz，3.3MHz 2.1MHz，2.7MHz等4个频率会产生干扰。,例:当fn1=1.5MHz，fn2=0.9MHz，若接收机在1-3.5MHz波段工作， 在哪几个频率上会产生互调干扰？,抑制互调的方法与抑制交调的方法相同，除此外，还可采用亚倍频程前置带通滤波器防止二阶互调干扰的产生。,6.4.5 阻塞干扰,当一个强干扰信号进入接收机输入端后，由于输入电路抑制不良，会使前端电路内放大器或混频器的晶体管处于严重的非线性区域，使输出信噪比大大下降。这种现象称为阻塞干扰。,产生阻塞观象的原因有两种， 一种是强干扰作用下晶体管特性曲线非线性所引起的阻塞(管子进入