第七章 变频(或混频)的功能与实现

即：p 1f I f 0.7 q p f c p 1f I f 0.7(7-3-5) 此式说明：只要与的误差在范围内，就会产 生输出干扰。这时有： f p 1 (7-3-6) f qp 误差在： f 0.7 / f I q p (7-3-7) 范围内。其中，fc/fI称为变频比。
其中，v1代表有用输入电压，v2为干扰信号，
vL为本振信号。
7.3

变频（或混频）干扰和失真
此时，输出电流组合频率分量的通式为：
f O ＝ ±pf L ±qf 1 rf 2 ， p、 q、r ＝0，1，2，3, …… (7-3-2) 通常我们称这些无用信号为变频(或混频)干扰 和失真。

二是为了提高局部电路的性能。主要例子有： ①利用变频器可以实现，将波段内的已调信号变为 与输入载波无关的、并具有固定载频的中频信号， 并在此基础上进行高性能的选频放大，最后再检波 的超外差式接收解调方案。

主要例子： ②在发射设备中经常利用变频器来改变载频频率的 大小（参见8.3.2节的“最大线性频偏与频偏扩展的 方法”）

f I f 0.7 pf L qf c f I f 0.7
带入fL＝fc＋fI后，整理可得： p 1 f I f 0.7 q p f c p 1 f I f 0.7 或 p 1 f I f 0.7 q p f c p 1 f I f 0.7
Hale Waihona Puke 7.3 1.变频（或混频）干扰和失真
组合频率干扰 组合频率干扰是在无输入干扰和噪声情况下， 仅由有用信号vs和本振v L 通过频率变换通道 形成的组合频率干扰，信号环境如图7-3-1所 示。
组合频率干扰 组合频率干扰是在无输入干扰和噪声情况下， 仅由有用信号vs和本振v L 通过频率变换通道 形成的组合频率干扰，信号环境如图7-3-1所 示。

3 a 4V 2 M 1mV M 2mV Lm cos[ L (2 M 1 M 2 )]t . 2 3 a 4V 2 M 2mV M 1mV Lm cos[ L (2 M 2 M 1 )]t 2


在 I
L c
条件下，干扰信号频率满足：
和
I L (2M 2 M 1 )
2.
五、选择性
变频器的中频输出信号中可能包含有很 多频率分量，但其中只有一个频率分量是有 用的，在接收机中反映为中频。为了抑制其 它各种不需要的频率分量，要求变频器的输 出选频网络具有较好的选择性，即希望有较 理想的幅频特性，它的矩形系数尽可能接近 于1。 六、失真与干扰 变频失真有频率失真和非线性失真。

5. 例易混频 (相互混频)
6. 邻道干扰 邻道干扰是指与有用信号频率的频差很近的其它 通信信号在发送时，由于滤波电路的不理想，也 送出了不该送出的落于有用频带内的信号分量
7.2.1 变频器的组成和工作原理
此时，输出中频电流调幅波为：

i a 2VmV Lm (1 m cos t ) cos(L c )t
如果 v s (t ) Vm cos(c t m f sin t )
的调频波时，输出
中频电流调频波大小为：
i a 2VmV Lm cos( I t m f sin t )

叠加型混频器的非线性元器件会产生更多的无用频 率分量，因此在讨论变频器失真成因时往往以此模 型为依据。
设加到叠加型混频器中的两个电压信号分别为： v s ( t ) Vsm cos c t 输入信号
本机振荡信号 在不失一般性条件下，将元器件的非线性特性 用幂级数表示，可得非线性元器件的输出电流表 达式： p, q 0,1,2,3, … i a a v a v a 式中， 0 、a 、a 2 分别为各项的常系数。在忽略 三次方及其以上各项后，整理得：
I L (2M 1 M 2 )
例7.3.2
某混频器的中频为0.5MHz，在接收 25MHz信号时，若同时有24.5MHz和24MHz 的两个干扰信号，则四阶产物中，有如下组 合频率 f L －( 2 f M 1 f M 2 )＝（25＋0.5）－(2×24.5－ 24)＝0.5MHz ＝ f I 正好落在中频带内，产生互调失真。
1.
存在其它满足
或

f I f 0.7 f o f I f 0.7 f I f 0.7 f o f I f 0.7
(7-3-3) 范围内的组合频率时，电路输出端存在干扰。
例7.3.1 举例说明干扰哨声的形成过程， 例如调幅广播接收机的中频为465kHz，某电 台的发射频率为fc＝927kHz，△f 0.7 ＝4kHz， fL＝fc＋fI＝1392kHz。这时，干扰可能来至于、 两类组合。式（7-3-3）变为： 或 f I f 0.7 pf L qf c f I f 0.7 (7-3-4)
7.5
电路与信号和系统的关系
7.1 概

述
实现变频的电路有混频器和变频器两
类。 根据调幅电路和同步解调的频率搬移特性 的实现机理，我们可以想到实现变频时应 该有两个不同的输入信号。其中，一个是 单一频率的等幅正弦波，也称为本振信号， 它不携带信息，仅作为一个参考标准；另 一个是需要进行中心频率位移的频带输入 信号。
c I
组合频率干扰由有用信号产生，与外界干扰信号无 关，它不能靠提高前端电路的选择性来减少干扰。 具体方法有： 1）合理进行中频和本振频率的安排，提高最低干 扰点的阶数（q+p的值） 2）优化混频电路，使有用信号强度增强，无用信 号强度减弱、分量减少。 对前者，可考虑选用中频大于输入信号载频的高中 频方案； 后者的具体情况可参见7.4节的混频电路分析。
7.2.2 变频器的技术指标
1. 变频增益 变频增益是表征变频器将输入信号转化成输出中频 有用信号的能力的技术指标，如电压或功率增益： V （中频电压振幅） 变频电压增益定义为： Avc ＝V （输入高频电压振幅） P（中频信号功率） I 功率增益定义为： A pc ＝ P（输入高频信号功率） s 若输出有用信号为电流波，我们可以采用电导 增益（或变频跨导）来表征变频器将输入信号转化 成输出中频信号的能力。

变频电路在本质上应实现输入信号频
谱与本振频率的加或减的数学功能。如果
本振信号由外部其它电路提供，则称变频
电路为它激式混频器，或简称为混频器；
如果所用本振信号是变频电路自身产生，
则称为自激式混频器，或简称为变频器。
7.2
变频（或混频）器的构成和技 术指标
常常为了两种需求而采用变频器。

一是为了系统工作中的信号频率范围的设定。


互相调制干扰 互相调制干扰，也称互调干扰。它是指两个 或两个以上干扰信号和本振信号通过混频器 形成的组合频率干扰。
4.
在表7-3-1中，设 v 1 = v M 1 VM 1m cos M 1t ， t v 2 = v M 2 V M 2m cos M 2。则四阶产物中，有两项 可能成为互调干扰，即：
7.2.1 变频器的组成和工作原理
设输入两个正弦电压的频率分别为信号载频fc
和本振频率fL，在不失一般性条件下，可假定 经非线性电路的变频输出组合频率包含： f p ,q p , q ＝0，1，2，3, …… ＝± pf L ±qf c
乘积型混频器的非线性元器件部分应完成相
乘运算功能。若相乘运算和输入信号都是理 想的，则io (t)中的无用频率分量较少，并且也 容易被中频滤波器滤除。
通信电子电路
何丰 主编 重庆邮电学院 人民邮电出版社
第七章 变频（或混频）的功 能与实现

变频或混频的基本功能是将输入频带信号
的频谱位移到新的频率范围内，即频谱的线性 搬移，这类似于调制信号经调幅变换前后的频 谱变换关系。
7.1
概 述
7.2 7.3 7.4
变频（或混频）器的构成和技术指标 变频（或混频）干扰和失真 变频（或混频）电路与干扰抑制

Im sm
动态范围 动态范围是指变频器能正常工作，而性能 未显著下降所允许的输入信号电平范围。要 求动态范围尽可能大些。 3. 噪声系数 变频器的噪声系数定义为： 输入信噪比（信号频率 ） NF 输出信噪比（中频频率 ） 四、隔离度 隔离度是指变频器的信号端口，本振端口 和中频输出端口之间的信号通过变频器电路 空间进行的相互直接泄漏的程度。

主要例子有： ③在频率合成器中，也常用变频器来完成频率加减 运算，从而由基本频率信号得到各种不同于原频率 的新信号（参见9章的的图9-3-1和习题9-9）
在混频器的两个输入电压中，一个是载频为fc
的已调波，另一个是频率为 fL的本振信号， 其输出中频信号的载波频率为fi。
所谓中频是指解调结果的信号频率与系 统输入已调波的信号频率之间的过度频率， 它在大小上不一定小于已调波的信号频率。
7.3
变频（或混频）干扰和失真
2
设非线性器件输出电流的通式为：
i a1v a 2v a 3v a 4v
3
式中，
a1、a 2、a 3、a 4
+… (7-3-1) 为电路变换常数。
4
v v 1 v 2 v L V1m cos1t V 2m cos 2t V Lm cos L t
3a 4V 22 V1mV Lm cosL 1 t m
=
3a 4V 22 V1mV Lm cos I（7-3-9） t m

就是交调失真项。若干扰信号为调幅型，则：
7-3-10）
t v M 令 v 2 V Mm 1 m M cos M t cos M t 记 V 2m (t ) cos M（