高频电子线路第五章.ppt

5.1 概述,5.2 振幅调制原理及特性,5.4 调幅信号的解调,第5章 振幅调制、解调及混频,5.5 混频器原理及电路,5.3 振幅调制电路,调制的必要性,可实现有效地发射，可实现有选择地接收,调制的方式和分类,按载波的不同可分为脉冲调制、正弦调制和对光波进行的 光强度调制等,按调制信号的形式可以分为模拟调制和数字调制。调制信 号为模拟信号的称为模拟调制，调制信号为数字信号的称 为数字调制,正弦波调制有幅度调制、频率调制和相位调制三种基本方 式，后两者合称为角度调制,调制是一种非线性过程。载波被调制后将产生新的频率分量，通常它们分布在载波频率的两边，并占有一定的频带,5.1 概述,频谱搬移电路的特性,非线性电路具有频率变换的功能，即通过非线性器件相乘的作用产生与输入信号波形的频谱不同的信号,当频率变换前后，信号的频谱结构不变，只是将信号频谱无失真在频率轴上搬移，则称之为线性频率变换，具有这种特性的电路称之为频谱搬移电路。如下图所示,2 从频谱结构看，上述频率 变换电路都只是对输入信号频谱实行横向搬移而不改变原来的谱结构，因而都属于所谓的线性频率变换,1 它们的实现框图几乎是相同的，都是利用非线性器件对输入信号频谱实行变换以产生新的有用频率成分后，滤除无用频率分量,3 频谱的横向平移从时域角度看相当于输入信号与一个参考正弦信号相乘，而平移的距离由此参考信号的频率决定，它们可以用乘法电路实现,混频原理,1 调制用调制信号去控制载波信号的某一个参量的过程,定义,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,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,6振幅调制分三种方式,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,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,5.2 振幅调制原理及特性,一、振幅调制信号分析,二、双边带信号,三 、单边带信号,一、振幅调制信号分析,1） 设载波信号,调制信号,那么调 幅信号（已调波）可表达为,由于调 幅信号的振幅与调制信号成线性关系，即有,即,式中ma为调制度,常用百分比数表示,一般，实际中传送的调制信号并非单一频率的信号，常为一个连续频谱的限带信号,则,1 调 幅 波 的 分 析,则有,其中,2、调幅信号波形,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ma反映了调幅的强弱程度， 可以看出,一般m值越大调幅越深,1）由单一频率信号调 幅,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、调幅波的频谱,同样含有三部分频率成份,信号带宽,2 限带信号的调幅波,调制信号,载波,由于,4、AM信号的产生原理框图,可见要完成AM调制，其核心部分是实现调制信号与载波相乘,仿真,仿真,2 上、下边带的平均功率,3 在调制信号一周期内，调幅信号输出的平均总功率,4边带功率，载波功率与平均功率之间的关系,5、调制波的功率,讨论标准调幅波的性质,已调信号的幅度随调制信号而变化。因此，调幅信号幅度的 包络线近似为调制信号的波形。只要能取出这个包络信号就可 实现解调,调幅波的频谱由两部分组成。一部分是未调载波的频谱，另 一部分是分别平移至 处的调制信号的频谱，幅度减半。 标准调幅信号所占的频带宽度为 ，即它是调制信号频带 宽度的两倍。但从传递信息的角度看，标准调幅信号所占的频 带宽度中有一半是多余的，因此，这种调幅方式在频率资源利 用上是有缺点的,幅度调制是一种非线性过程，因为它将调制信号的各频率分 量变换为载波频率与这些频率的和频和差频分量。但都是将信 号的频谱在频率轴上平移。因此，又称幅度调制为线性调制,在调幅波中，欲传送的信息包含在边带内，载波分量并不包 含欲传送的信息。而它所占有的功率却为总功率的一半以上。 因此，从有效地利用发射机功率的角度考虑，标准幅度调制是 有缺点的,在AM调制过程中，如果将载波分量抑制就形成抑制载波的双边带信号，简称双边带信号，它可以用载波和调制信号直接相乘得到，即,调制信号为单一频率信号,调制信号为限带信号的调制,二、双边带信号 double sidebond DSB,数学表达式,2. 波形与频谱,1 DSB信号的包络正比于调制信号,2 DSB信号载波的相位反映了调制信号的极性，即在调制信号负半周时，已调波高频与原载波反相。因此严格地说，DSB信号已非单纯的振幅调制信号，而是既调幅又调相的信号,3 DSB波的频谱成份中抑制了载波分量，全部功率为边带占有，功率利用率高于AM波,4 占用频带,仿真,单边带SSB信号是由DSB信号经过边带滤波器滤除了一个边带或在调制过程中直接将一个边带抵消而形成，如,上边带信号,下边带信号,三 单边带信号,另外由三角公式,利用上三角公式的实现电路如下图所示,这种方法原则上能把相距很近的两个边频带分开，而不需要多次重复调制和复杂的滤波器,但这种方法要求调制信号的移相网络和载波的移相网络在整个频带范围内，都要准确地移相90。这一点在实际上是很难做到的,仿真,修正的移相滤波法,这种方法所用的90移相网络工作于固定频率，因而克服了实际的移频网络在很宽的音频范围内不能准确地移相90的缺点,这种方法所需要的移相网络工作于固定频率1与2，因此制造和维护都比较简单。它特别适用于小型轻便设备，是一种有发展前途的方法,例1 已知载波电压为u0U0cos0t,调制信号如图所示，f01/T。分别画出m0.5及m1两种情况下的AM波形以及DSB波形,题意分析AM信号是其振幅随调制信号变化的一种振幅调制信号，确切地讲，其振幅与调制信号u成线性关系。调幅信号的表达式为uAMtU01mftcos0t，式中ft为归一化信号，即|ft|max1的调制信号。由AM信号的表达式可以看出，调幅信号的振幅，是在原载波振幅的基础上，将ft信号乘以mU0后，叠加到载波振幅U0之上，再与cos0t相乘后，就可得到AM信号的波形。对双边带信号，直接将调制信号u与载波u0相乘，就可得到DSB信号的波形。应注意的是，DSB信号在调制信号u的过零点处，载波相位有180的突跳,解下图为AM波在m0.5和m1的波形和DSB信号的波形,讨论对AM信号，当m0.5时，其振幅可以看成是将调制信号叠加到载波振幅U0上，其振幅的最大值对应调制信号的最大值为U010.5，最小值对应调制信号的最小值为U01-0.5，包络的峰一峰值为U0。当m1时，其振幅可以看成是将调制信号叠加到载波振幅U0上，其最大值与最小值分别为2U0和0，峰一峰值为2U0。由此可见，m越大，振幅的起伏变化越大，有用的边带功率越大，功率的利用率越高。 对DSB信号，是在AM信号的基础上将载波抑制而得到的，反映在波形上，是将包络中的U0分量去掉，将u与u0直接相乘就可得到DSB信号。应注意的是，DSB信号的包络与调制信号的绝对值成正比，在调制信号的过零点载波要反相。特别要指出的是，DSB信号是在AM信号的基础上将载波抑制后得到的，但不可用滤波的方法将载波分量滤出，而是采用如平衡电路等方法将载波分量抵消，从而得到DSB信号的。在画波形时，包络不能用实线，只能用虚线，因为它只是反映了包络的变化趋势，而不是信号的瞬时值,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ma反映了调幅的强弱程度，可以看出ma1,0、0,占用频带,功率在普通调幅波信号中，有用信息只携带在边频带内，而载波本身并不携带信息，但它的功率却占了整个调幅波功率的绝大部分，因而调幅波的功率浪费大，效率低,占用频带,0,1 DSB信号的包络正比于调制信号绝对值,2 DSB信号载波的相位反映了调制信号的极性，即在调制信号负半周时，已调波高频与原载波反相。因此严格地说，DSB信号已非单纯的振幅调制信号，而是既调幅又调相的信号,3 DSB波的频谱成份中抑制了载波分量，全部功率为边带占有，功率利用率高于AM波,占用频带,0,SSB信号非单纯的振幅调制信号，而是既调幅又调频的信号,功率和频带利用率都高,设,5.3 振幅调制电路,1 高电平调制,2 低电平调制,3 二极管平衡电路,4 二极管环形电路实现DSB信号,5 利用模拟乘法器实现DSB信号（MC1596,这种调制是在高频功率放大器中进行的，通常分为,三种信号都有一个调制信号和载波的乘积项，所以振幅调制 电路的实现是以乘法器为核心的频谱线性搬移电路,具体的说调制可分为,高电平调制功放和调制同时进行，主要用于AM信号,低电平调制先调制后功放，主要用于DSB、SSB以及FM信号,一）AM调制电路,AM信号大都用于无线电广播，因此多用于高电平调制,1 高电平调制,基极调幅Base AM,集电极调幅电路Collector AM,在集电极调幅电路中Cb,C1为高频旁路电容，Rb为基极自给偏压电阻，放大器工作在丙类状态，集电极电路中除直流电压ECC外，还串有调制信号,集电极调幅的特点工作在过压区，效率较高，但所用调制信号功率大,即集电极有效动态电源为,ECC,ic,uAM（t,ECC,EBO,在基极调幅电路中LC高频扼流圈，LB低频扼流圈，C1, Ce1, Ce2 ,C2 ,C3，CC 高频旁路电容， Re射极偏置电阻，基极偏压随调制信号而变化，即基极有效动态偏压为,基极调幅的特点工作在欠压区，效率越低，输出波形较差，但所用调制信号功率越小,1 二极管电路,如图所示的电路, 设,1单二极管电路,且,则回路电流,低电平调制,uL t _,而,开关函数,uL t _,为一个AM信号,的频谱成份,仿真,u L _,u o1 _,u o2,上半部分与下半部分电路对称其等效电路如右图所示,1 电路结构,2 二极管平衡电路,2 工作原理分析 设,式中,而,的频谱成份,uot,输出调制电路的乘积项，并抑制了载波项,的频谱成份,仿真,在平衡电路的基础上，再增加两个二极管D3,D4使电路中四个二极管首尾相接,i.电路结构,构成环形,设,ii.工作原理分析,而其中,3）二极管环形电路实现DSB信号,则有,那么在一个周期内平衡电路I，II在负载RL上产生的电压为,式中,称为双向开关函数,有,的频率成份只有组合频率,性能更接近理想乘法器,经滤波后的输出电压,仿真,利用模拟乘法器实现AM、DSB信号（MC1596,1. 单差分对电路,载波电压u0加到线性通道，即u1u0，调制信号u加到非线性通道，即u2u，则双端输出为,2、模拟乘法器电路,载波电压u0加到线性通道，即uxu0，调制信号u加到非线性通道，即uyu，则双端输出为,例2 在下图所示的各电路中，调制信号uUcost，载波电压ucUccosct，且c，二极管VD1、VD2的伏安特性相同，均为从原点出发，斜率为gD的直线。试问哪些电路能实现双边带调制在能够实现双边带调制的电路中，试分析其输出电流的频率分量,题意分析从图中可以看出，这四个电路为二极管电路的交流等效电路，和二极管平衡调制器的结构相似，与之不同的是信号的输入位置和二极管的连结方式。其分析思路可以按照二极管平衡调制器的分析方法进行分析。分析思路如下 标定二极管两端的电压和流过它的电流的正方向，一般可按实际方向标定当然也可以不按实际方向标，但分析时难度较前者大，易出错； 求出加在二极管两端的电压uD； 求出流过二极管的电流iDgDStuD，此时二极管电导有两种情况,若uc正向加到二极管两端,二极管在uc的正半周导通，为gDSct；若uc反向加到二极管两端，为gDSct-； 根据同名端判断各二极管电流对总的输出电流i的贡献，流入同名端为正，流出同名端为负； 分析i中的频率分量，若有fcF分量，无fc分量，则可产生DSB信号滤波后；若有fcF和fc分量，不能产生DSB，只能产生AM信号,a uD1uD2ucu, uc正向加到两个二极管上,故,因此，a所示电路没有输出，不能完成双边带调制,b） uDucu, uD2-uc- u-uD1 ,uc正向加到VD1 ，反向加到VD2 ，故 g1tgDSct, g2tgDSct-, i1与i2流向一致，在输出变压器中产生的磁通相加，输出电流i为,将上式展开可见，i中的频率分量包括直流、2nfc、2n-1fcF, n1,2,3,，其频谱如图所示。由此可见，图b所示电路经滤波后可得到双边带信号,c uD1ucu ，uD2-ucu , uc正向加到VD1 ,反向加到VD2 , 故g1tgDSct, g2tgDSct-, i1与i2流动方向相反，有,可以看出，i中的频率分量有fc, 2n-1fcF, n1,2,3, ,其频谱如图 所示。由此可见，图 c所示电路可以完成AM调制，不能得到DSB信号,d）uD1ucu ，uD2uc-u ，uc正向加到两个二极管上，故 g1tgDSctg2t , i1与i2流动方向相同，有,由上式可以看出，图d所示电路的输出电流i中只有fc 和2nfc，不存在fcF分量，故不能完成调制功能,讨论二极管平衡调制器可以产生双边带信号，但产生双边带信号时两个输入信号uc与u所加位置是确定的。若将uc与u的位置互换，如图c所示，则将不能得到双边带信号，产生的是AM波。若将两个二极管中的一个反接，如图d所示，得到的只是输入信号中的一个uc或u的频率的谐波分量,另外，对二极管环形调制器，无论将uc和u加到何位置，均可产生双边带信号，也就是说，二极管环形调制器产生双边带信号与信号所加位置无关,解调是调制的逆过程，是从高频已调波中恢复出原低频调制信号的过程。从频谱上看，解调也是一种信号频谱的线性搬移过程，是将高频端的信号频谱搬移到低频端，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,非相干解调 包络检波,相干解调 同步检波,峰值包络检波,平均包络检波,乘积型同步检波,叠加型同步检波,5.4 调幅信号的解调检波,一、检波器的技术要求,检波效率检波效率是指检波器输出信号的幅度与输入调幅信号中包络的幅度之比,输入阻抗检波电路是前级放大器的负载，它的输入阻抗将影响前级的工作，需合理设计,检波失真要求检波器的输出信号波形与输入调幅信号的包络之间只有时间延迟或幅度比例上的变化，而不出现新的频率成分或改变原有各频率分量间的相互关系，也即不出现非线性失真或线性失真,二 调幅解调的方法,1 非相干解调 包络检波,从已调波中检出包络信息，只适用于AM信号（或幅度包含调制信号信息的复合信号,输入 AM信号,检出包络信息,利用某些元件的非线性特性对调幅信号进行非线性变换，实现调幅波的解调检波,非相干解调方法有小信号平方律解调、平均包络解调 和大信号峰值包络解调等,由于DSB和SSB信号的包络不同于调制信号，不能用包络检 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,2 相干解调（同步检波,uAM,解调载波,一 小信号平方律检波,1 检波器电路,二极管有偏置电压。 二极管电流全流通。 输入信号 很小,2 电路的技术指标,检波效率,输入阻抗,检波失真（非线性失真系数,平方律检波,用于功率指示,二 二极管峰值型包络检波器,峰值检波器的工作条件检波器一般工作在大信号状态，输入信号要求大于0.5V，通常在1V左右,1 基本电路结构,RC网络的基本功能,对高频载波信号短路，即滤除高频信号，即,即在理想情况下，RC网络的阻抗为,输入回路相当于末级中放的输出回路, 输入AM 信号,二极管D相当于一个非线性元件,输出回路低通RC滤波网络,2 工作原理分析,uo,检波过程,iD,即,而电容上的电压不能突变， C通过R放电,RCT0,u D,峰值检波器检波过程的波形如图所示，输出电压,ui, -,由于放电时间常数,二极管D截止,而峰值检波器的应用型输出电路如下图所示,仿真,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），则有,有,1 传输系数（也称为检波系数或检波效率,定义,ui,uo,u d,3 电路性能分析,有,另外，还可以证明导通角的表达式,代入上式可得,ui,uo,u d,低频调制分量,其中,直流分量,则输出信号为,当,输入与输出之间为线性关系，故称为线性检波,一般计算方法为,当输入信号为,设RLC具有理想的滤波能力，若输入是等幅波，二极管上的电流为脉冲，电容上的电压为直流电压。二极管工作在大信号，如图所示，折线的线率为gd。采用折线近似分析法分析,2） 检波的等效输入电阻,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，如下图所示，这也是峰值检波器的主要缺点,检波器的输入电阻R i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，R i是对载波频率信号呈现的参量。若设输入信号为等幅载波信号,中放末级,u i _,即有,而,3 非线性失真,4 频率失真,这种失真是由检波二极管伏安特性曲线的非线性所引起的,这种失真是由于耦合电容Cc和滤波电容C所引起的,Cg的存在主要影响检波的下限频率min,为使频率为min时，Cg上的电压降不大，不产生频率失真， 必须满足下列条件,或,电容C的容抗应在上限频率max时，不产生旁路作用，即它 应满足下列条件,或,一般Cg约为几F，C约为0.01F,1 惰性失真,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,在二极管峰值型检波器中，存在着两种特有失真,惰性失真,底部切割失真,4 检波器的失真,1 产生惰性失真的原因,输入AM信号包络的变化率RC放电的速率,2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,不产生惰性失真的条件为,仿真,2底部切割失真,后级,UC g,UR,或,二极管截止，使检波输出信号不跟随输入调幅波包络的变化而产生失真,U R U i m1-m,ui,um,即,其中,为检波器输出端的交流电阻，而R为直流电阻,一般,为高频载波周期,2 为发保证输出的高频 纹波小，要求,即,检波器设计及元件参数选择的原则,3 为了减少低频输出信号的频率失真（一般低频信号为一个限带信号,要求,4 为了避免惰性失真要求,u i _,5.17例已知回路,RS12k RL6k,uo,rD50 C0.01uF,求u0的表达式，并检查是否会产生惰性失真,解,检波器输入电阻,谐振电路有载等效电阻,不会惰性失真的条件,不会产生惰性失真,叠加型,乘积型,同步检波器可分为,三同步检波Synchronous Detection,注意两种检波器都需要接收端恢复载波,1. 乘积型,设输入已调波,而恢复的本地载波为,则相乘器输出为,作用主要解调DSB,SSB波,也可调解AM波,讨论 1当恢复的本地载波与发射端的调制载波同步,（同频，同相,则有,即无失真将调制信号恢复出来,2若本地载波与调制载波有一 定的频差，即,即引起振幅失真,3 若本地载波与调制载波有一 定的相位差，即,则,仿真,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,uAM,2. 叠加型同步检波器,采用包络检波器构成同步检波电路，它的实现模型如图所示,同步检波原理电路,设输入信号为抑制载波的双边带,本地振荡信号,则它们的合成信号,因此，通过包络检波器便可检出所需的调制信号,仿真,实际应用电路常采用平衡调制器构成同步检波电路,平衡滤波检波器,如图,实际应用电路一,实际应用电路二,u0,ur,二极管环形同步检波,例 下图为一平衡同步检波器电路，usUscosct , urUrcosct, UrUs。求输出电压表达式，并证明二次谐波的失真系数为零,题意分析这是一个用二极管平衡电路构成的同步检波器，由于振幅调制、解调（同步检波）和混频都是频谱的线性搬移，故电路的基本形式是相同的，不同的是输入、输出回路和滤波器参数的不同。由题意可知，输入信号为一单边带信号，恢复载波ur与载波频率同频同相，且有UrUs。由题图可以看出，是将输入信号us与恢复载波ur叠加后，送到由二极管和C与RL组成的包络检波器中进行检波，故ur与us的叠加应近似为一AM信号，且其包络应与调制信号成线性关系。电路采用平衡电路，可以抵消掉一些不必要的频率分量。本题的关键是ur与us的合成,解对于上支路，加在包络检波器的电压uD1urus，则,Um1t和,分别为合成信号uD1的振幅和附加相位，其值分别为,由于是包络检波器，只对振幅有关，由此有,且UrUs，故上式可近似为,上式表明，合成信号的振幅与调制信号cost成线性关系,对下支路，uD2ur us，按上面的分析思路，可得,输出电压u0u01u02, u01和u02为上、下支路包络检波器的输出，有,下面证明二次谐波的失真系数为零。对Um1t和Um2t，利用展开式,可得,由上式可以看出，输出u0中有调制信号分量2KdUscost和调制信号频率F的奇次谐波项，没有偶次谐波项，而二次谐波的失真系数定义为二次谐波的振幅U2与基波分量U1的振幅之比，即,因U20，故Kf20,讨论这是SSB信号的同步检波，采用的是叠加电路。在叠加型电路中，要求恢复载波ur与SSB信号载波同频同相，且UrUs，这样ur与us相加后，其包络才可以近似与调制信号成线性关系。由ur与us合成的信号实际上并不是一个严格意义上的AM信号，除了包络有一定的失真（F的谐波，与UrUs有关，UrUs的条件越满足，失真越小），其频率或相位也随调制信号变化，实际上是一AM一PFFM信号。由于是用包络检波器进行检波，包络检波器对相位或频率的小变化时不敏感，只对包络反映，因而可以将包络检测出来。采用平衡电路，可以抵消掉一些调制信号的谐波分量（如偶次谐波分量），改善解调性能,也就是说，负峰切割失真本质上是由于检波器交、直 流负载不等而引起，为此可采用如图的措施来减小交 直流负载的差别,4.3 检波器,5、克服负峰切割失真的方法,为了避免负峰切割失真，必须,因而,5.5 混频器原理及电路,一 混频概述,二 混频电路,三 混频器的干扰,一 . 混频概述,1.混频器的功能,混频器是频谱的线性搬移电路，是一个三端口（六端）网络,有两个输入信号,高频调制波,本地振荡信号,一个中频输出信号,两个输入信号与输出信号之间的关系,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,其中,1 调幅DSB为例,2）检波,3）混频,调幅，检波与混频之间的频谱变换关系,混频器是频谱的线性搬移电路，完成频谱线性搬移功能的关键是获得两个输入信号的乘积项，具有这个乘积项，就可以实现所需的频谱线性搬移功能,右图为混频器的一般结构框图,如果设输入信号,已调波信号,那么两信号的乘积项为,2. 混频器的基本工作原理,本振信号,则经带通滤波器的输出为,uI,因为混频器常作为超外差接收系统的前级，对接收机整机的噪声系数影响大。 所以希望混频级的 越小越好,1变频增益,变频电压增益,变频功率增益,2噪声系数,3. 混频器的主要性能指标,3 失真与干扰,变频器的失真主要有,频率失真,非线性失真,二 混频电路,2.晶体三极管混频电路,如右图所示，为晶体管混频器,由于时变偏置电压,利用付里叶级数可将展开成,在数值上等于时变跨导 的一半,晶体管混频器实际电路,基本组态,us t为信号电压， uL t为本地振荡电压,电路,共发射极混频电路,共基混频电路,对us、uL分别加在不同的电极上，电路工作稳定（经常被采用,l,对us、uL均加在同一电极上，对本振呈现较大阻抗，使本地振荡负载轻，易自激振荡，相互牵制大,l,上图为典型的收音机自激式变频电路,是一个把本振器与混频器两部分合并在一起的变频电路,在电路中由于输出端中频回路对本振信号来说阻抗很小，相当于短路，所以对本振信号来说晶体管， 共同构成变压器互感耦合反馈振荡器,晶体管混频器的电路举例,3.二极管混频电路,在高质量通信设备中以及工作频率较高时，常使用,优点噪声低，电路简单，组合分量少,例. 二极管平衡混频器,设输入信号,本振信号,若,则输出电压,如果输出中频滤波器的中心频率为,而环形混频器的输出是平衡混频器输出的2倍。且减少了输出信号频谱中组合频率分量,即减少了混频器所特有的组合频率干扰,uI,uL,仿真,例MC1596相乘器组成的混频电路中，如果输出回路的谐振电阻为,则输出电压,4.其它混频电路,仿真,uSf S,u Lf L,u If I,u nf n,都会和有用信号一起被选出，并送到后级中放，经放大后解调输出而引起串音，啸叫和各种干扰，从而影响有用信号的正常工作,三 混频器的干扰,一般混频器存在下列干扰,1.信号与本振信号的自身组合干扰（干扰哨声,所以有,显然当变频比一定时，并能找到对应的整数p, q时，就会形成自身组合干扰,由于组合频率与中频差 1kHz，经检波后可产生1kHz的哨声。三阶干扰,注意点,1自身组合干扰与外来干扰无关，不能靠提高前级电路的选择性来抑制,2减少这种干扰的方法,例 某超外差接收机工作频段为0.5525MHz，中频fI455KHz，本振fLfs。试问波段内哪些频率上可能出现较大的组合干扰6阶以下,题意分析由题中可以看出，除有用信号以外，无其它的干扰信号存在，故这里的组合干扰应是由信号fs和本振fL组合产生的干扰哨声。接收信号的频率范围为0.5525MHz，中频fI455KHz，故在接收信号频率范围内的变频比fs/fI是确定的，fs/fI1.255，只要能找到一对p和q，满足,就可能产生一干扰哨声，对有用信号形成干扰。由教材都给出fs/fI与p、q的关系表，可以找到对应于变频比fs/fI的p与q值,解由题目可知，变频比为 fs/fI1.255, 则只要找到一对p和q，满足p1/q-p，就会形成一个干扰点。题中要求找出阶数6的组合干扰则应是p0,1,6和q0,1,6 且pq6的组合,在fs/fI的变化范围内，则有fs/fI2 ，即fs2 fI 0.91MHz, fL1.365MHz ,组合干扰 qfs-pfI20.91-1.3650.455MHz fI,当 p1, q2 时,当p2, q3 时,在fs/fI的变化范围内，则有fs/fI3 ，即fs3fI 1.365MHz, fL1.82MHz , 组合干扰 qfspfI31.65-21.820.455MHz fI,当p2, q4 时,在fs/fI的变化范围内，则有fs/fI3/2 ，即fs3fI /20.6825MHz, fL1.1375MHz , 组合干扰 qfspfI40.6825-21.13750.455MHz fI,以上分析表明，当接收信号频率范围和中频频率确定后，在接收频率范围内形成干扰哨声的频率点就确定了。本题中，比较严重的是0.931MHz3阶、1.365MHz5阶和0.6825MHz（6阶,其中 p,q0,1,2,3. 。如果选频器所选择的正常中频信号为,2.外干扰信号与本振的组合频率干扰（副波道干扰,则可能形成的副波道干扰为,可见，凡是能满足上式的串台信号都可能形成干扰，在这类干扰中主要有中频干扰，镜频干扰，及其它副波道干扰,1中频干扰,当 p0 , q1时,即表明当一种接近中频的干扰信号一旦进入混频器，可以直接通过混频器进入中放电路，并被放大、解调后在输出端形成干扰,抑制中频干扰的方法,当 p1 , q1时，则有,2镜像频率干扰,f s f n1 f L f n2,3组合频率干扰,的情况，则有,交叉调制干扰的形成与本振无关。它是有用信号与干扰信号一起作用于混频器时，由混频器的非线性作用，将干扰的调制信号调制到了中频载波上，即将干扰的调制信号转移到有用信号的载波上而形成的一种干扰,例由非线性元件,而,3.交叉调制干扰（交调干扰,将信号代入此项，并经中频滤波后可得,交调干扰的特点,3混频器中，除了非线性特性的4次方项以外，更高的偶次方项也可以产生交调干扰，但一般由于幅值较小，可以不考虑,抑制交调干扰的措施,提高前级电路的选择性,选择合适的器件，合适的工作点，使不需要的非线性项（4次方项）尽可能小，以减少组合分量,互调干扰是指两个或多个干扰信号同时作用于混频器的输入端，由混频器的非线性作用，两个干扰信号之间产生混频，当混频后，产生的信号接近于有用信号的频率 时，将与有用信号一起进入后级电路输出而产生干扰,4.互调干扰,互调干扰的特点设混频器输入的两个干扰为,而本振信号,则三个信号同时作用于非线元件上，则混频输出的电流为,即,其中有,其组合频率为,可见，两个干扰频率都小于（或大于）工作信号频率，且三者等距时，就可形成互调干扰,3）互调干扰的大小主要决定于,减少互调干扰的方法,提高前级电路的选择性,选择合适的电路和工作状态,例 有一超外差收音机，中频为465kHz，当出现下列现象时，指出这些是什么干扰及形成原因。 1 当调谐到580kHz时，可听到频率为1510kHz的电台播音； 2 当调谐到1165kHz时，可听到频率为1047.5kHz的电台播音； 3 当调谐到930.5kHz时，约有0.5kHz的哨叫声,解（1）为镜频干扰,当p1、q1，可得 fnfSfIfI5802465kHz1510kHz,2,当p1,q2,可知在调谐到1165kHz时，可听到1047.5kHz的电台干扰声, 所以为三阶组合频率干扰,3）为干扰哨声 fS930.5kHz, fI465kHz fL930.5465kHz1395.5kHz 当p1, q2时，组合频率分量的频率 fI 2fS-fL2930.5-1395.5kHz465.5kHz fI与fI产生的差拍频率FfI-fI 465.5-465kHz0.5 kHz 在输出端会产生干扰哨叫声,例 某发射机发出某一频率的信号。现打开接收机在全波段寻找设无任何其它信号，发现在接收机度盘的三个频率6.5MHz、7.25MHz、7.5MHz上均能听到对方的信号，其中以7.5MHz的信号最强。问接收机是如何收到的设接收机fI0.5MHz, fLfs,题意分析本题中，只有一个频率的信号存在，但在接收机中在三个频率上都收到了该频率的信号，问题是如何收到的。首先必须确定某发射机发射信号的频率，由于在7.5MHz上听到的频率最强，可以判断发射机发送的是7.5MHz的频率，在6.5MHz和7.25MHz上听到信号应视为干扰，即是7.5MHz的信号对6.5MHz和7.25MHz信号的干扰。因为在接收6.5MHz或7.25MHz信号时，接收机是将接收机前端电路调谐到6.5MHz或7.25MHz，真正的信号应是6.5MHz或7.25MHz的信号（本题中没有6.5MHz和7.25Mhz的信号存在，即没有发射机发射该频率的信号），但在该频率上听到了7.5MHz的信号。由此可见，虽然在三个频率上听到了7.5MHz的信号，只有在接收机调谐到7.5MHz时，它才是真正的信号，而在其它频率上听到7.5MHz的信号时，它是干扰信号。清楚这一点后，就较容易分析在不同的频率上收听到同一信号的原因,解由于只有一个发射机发射某一频率的信号，且在7.5MHz频率上信号最强，则可以判定发射机发送的信号频率为7.5MHz，它是将接收机调谐到7.5MHz时正常接收到的信号。由于发射机发射的信号频谱是7.5MHz，但在6.5MHz和7.25MHz收到7.5MHz的信号，这是7.5MHz信号对6.5MHz和7.25MHz信号形成了干扰,当接收机调谐到6.5MHz时，fs6.5MHz，则fLfsfI6.50.57MHz, 7.5MHz为干扰信号频率，即fn7.5MHz，由于fnfL7.5-70.5MHzfI，这是由干扰与本振组合形成的干扰，为副波道干扰，确切地讲，是镜频干扰,当接收机调谐到7.25MHz时，fs7.25MHz，则 fLfsfI7.250.57.75MHz。 由于2fL2fn27.7527.515.5150.5MHz fI， 这也是由干扰与本振组合形成的干扰，为副波道干扰，pq2，是四阶组合频率干扰,对20kHz信号进行的AM调制,1000,1020,980,4V,1.2V,1.2V,例 由下面的频谱图写出其表达式,0.8V,对50kHz信号进行的DSB调制,f kHz,950,1050,对20kHz信号进行的AM调制,20,1.2V,对50kHz信号进行的DSB调制,f kHz,50,例 二极管平衡电路如图所示，现有以下几种可能的输入信号,问该电路能否得到下列输出信号若能，此时电路中uI u Hj应为什么滤波器，中心频率f0、带宽B为何（不需要推导计算，直接给出结论,题意分析由题中可以看出，有七个可能的输入信号，七个输出信号。输入信号中有调制信号u1、已调信号u3、u4、u7 载波u2、恢复载波u5和本振u6。从输入信号来看，可能完成的功能应有调制、解调与混频因为有u0、ur和uL。由输出信号看，可能完成的功能也是调制、解调和混频。由于图示电路均可以完成这些功能，因此可根据输出信号，分析完成的何种功能，再从可能的输入信号中找出正确的输入信号，并分析滤波器Hj为何种滤波器，中心频率和带宽。由于对二极管平衡电路的分析已有结果，可以直接利用结果，不必再进行推导。这样的分析一定要概念清楚,u01是一AM信号，载波为c，调制信号为cost，可以判定这是完成AM调制，输入信号应为u和u0。因为是AM调制，uIu2,uu1。滤波器为带通滤波器，中心频率fc，带宽B2FF2,解,u02为一双边带信号，故完成DSB调制功能。则有uIuu1, uu0u2, Hj为带通滤波器，中心频率fc ，B2F,u03为单边带信号（上边带），故完成SSB调制功能。则有uIuu1, uu0u2, Hj为带通滤波器，中心频率fCF/2, BF,u04为一调制信号，从电路完成的功能看，应是从已调信号中解调出来的调制信号，在输入信号中有DSB信号u7，故完成DSB信号的同步检波功能。则有uIu7, uuru5, Hj应为低通滤波器，BF,u05是一调频信号，与输入信号u4相似，不同的是载频，故应是对u4信号的混频。则有uIu4, uuLu6, Hj为带通滤波器，中心频率fIfL fC, B2mf 1F，这里2mf 1F是调频信号（u4）的带宽,u06是一个调幅信号，与u3相似，不同的是其载频，故应是对u3的混频。则有uIu3, uuLu6, Hj为带通滤波器，中心频率 fI fLfc, B 2F,u07是一DSB信号，与u7相似，不同的是其载频，故应是对u7的混频。则有uIu7, uuLu6, H（j）为带通滤波器，中心频率fIfLf0, B2F,例 下图为单边带上边带发射机方框图。调制信号为3003000Hz的音频信号，其频谱分布如图所示。