混频电路原理与分析.. 共68页
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第六章----混频器PPT课件
2. 现象：
听到的声音：哨叫——干扰哨声
干扰的原因：组合频率干扰
qfs pfL = fI
pfL qfs = fI
pfL + qfs ：恒大于fL
pfL qfs ：无意义 -
25
3. 抑制方法：
组合频率分量电流振幅随 (p + q) 的增加而迅速减小，因 而，只有对应于 p 和 q 为较小值的输入有用信号才会产生明 显的干扰哨声，将产生最强干扰哨声的信号频率移到接收频 段之外，就可大大减小干扰哨声的有害影响。
变频器：
混频器：
优点：电路简单，节省元 件。
缺点：本振信号频率易受 输入信号频率的牵引，电 路工作状态无法使振荡和 混频都处于最佳情况，一 般工作频率不高。
-
优点：由于本振和混频由 不同器件完成，从而便于 同时使振荡和混频都处于 最佳状态，且本振信号频 率不易受牵引。
缺点：元件多，电路较复 杂。
5
为什么要变频？
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。
8
5
9
6
3
1
4
2
(a)
(b)
封装环形混频器- 的外形与电路
21
6.5 混频干扰
混频必须采用非线性器件，在产生所需频率 之外，还有大量的不需要的组合频率分量，一 旦这些组合频率分量的频率接近于中频有用信 号，就会通过中频放大器，经解调后，在输出 级产生串音、哨叫和各种干扰。
优点： 1、动态范围较大
2、组合频率干扰少
3、噪声较小
4、不存在本地辐射
5、电路结构简单
缺点： 无变频增益 -
16
6.4 二极管混频器
一、二极管平衡混频器
听到的声音：哨叫——干扰哨声
干扰的原因：组合频率干扰
qfs pfL = fI
pfL qfs = fI
pfL + qfs ：恒大于fL
pfL qfs ：无意义 -
25
3. 抑制方法：
组合频率分量电流振幅随 (p + q) 的增加而迅速减小，因 而，只有对应于 p 和 q 为较小值的输入有用信号才会产生明 显的干扰哨声，将产生最强干扰哨声的信号频率移到接收频 段之外，就可大大减小干扰哨声的有害影响。
变频器：
混频器：
优点：电路简单，节省元 件。
缺点：本振信号频率易受 输入信号频率的牵引，电 路工作状态无法使振荡和 混频都处于最佳情况，一 般工作频率不高。
-
优点：由于本振和混频由 不同器件完成，从而便于 同时使振荡和混频都处于 最佳状态，且本振信号频 率不易受牵引。
缺点：元件多，电路较复 杂。
5
为什么要变频？
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。
8
5
9
6
3
1
4
2
(a)
(b)
封装环形混频器- 的外形与电路
21
6.5 混频干扰
混频必须采用非线性器件，在产生所需频率 之外，还有大量的不需要的组合频率分量，一 旦这些组合频率分量的频率接近于中频有用信 号，就会通过中频放大器，经解调后，在输出 级产生串音、哨叫和各种干扰。
优点： 1、动态范围较大
2、组合频率干扰少
3、噪声较小
4、不存在本地辐射
5、电路结构简单
缺点： 无变频增益 -
16
6.4 二极管混频器
一、二极管平衡混频器
混频器原理及电路PPT课件
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。 例：调幅广播接收机的中频 fI 465Kz ，某电台发射频率 fc 931Kz
当接收该电台广播时，接收机的本振频率 fL fI fc 1396Kz
由于变频比
fc
fI
931 465
2
可推算出：当 p 1 ，q 2
可gc 构 利U成ICCI用晶第体输 输4管入 出章混高 中所频频 频述器电 电的。压 流时振 振变幅 幅跨导12电g1 路， 由中u如I于频果时输12Ug变出L1R偏电LU置U压cc(电u则t)I为压c集os电：UB极I(tt)电UE流IB(为t )ucLo(ts)It
+ u-c + uL -
VT
fI+F fI fI+F
f
高频调制波 uc ( fc ) 本地振荡信号 uL( fL )
fc
fL f
一个中频输出信号：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：其中 fI fL fc
fI
f
L
fL
cos
t
cos I t
ICI cos t cos I t
第6页/共18页
双极型晶体三极管混频器基本电路的交流通道 : 共射极混频电路 ：本振信号由基极串联方式注入 本振信号由射极注入
共基极混频电路：
VT +-uc +-uL
(a) VT
+-uc +-uL
(c)
CL C
L
VT
+-uc u+-L (b) VT
当接收该电台广播时，接收机的本振频率 fL fI fc 1396Kz
由于变频比
fc
fI
931 465
2
可推算出：当 p 1 ，q 2
可gc 构 利U成ICCI用晶第体输 输4管入 出章混高 中所频频 频述器电 电的。压 流时振 振变幅 幅跨导12电g1 路， 由中u如I于频果时输12Ug变出L1R偏电LU置U压cc(电u则t)I为压c集os电：UB极I(tt)电UE流IB(为t )ucLo(ts)It
+ u-c + uL -
VT
fI+F fI fI+F
f
高频调制波 uc ( fc ) 本地振荡信号 uL( fL )
fc
fL f
一个中频输出信号：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：其中 fI fL fc
fI
f
L
fL
cos
t
cos I t
ICI cos t cos I t
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双极型晶体三极管混频器基本电路的交流通道 : 共射极混频电路 ：本振信号由基极串联方式注入 本振信号由射极注入
共基极混频电路：
VT +-uc +-uL
(a) VT
+-uc +-uL
(c)
CL C
L
VT
+-uc u+-L (b) VT
第六章混频
若输入信号us是普通调幅波，
(6.2―8)
us=Usmo(1+macosΩt)cosωCt。只要带通滤波器的带宽足够， 即B=>>2Ω，带内阻抗可近似认为等于有载谐振阻抗RL。 输出的中频电压近似等于ui=gcRLUsmo(1+macosΩt)cosωit。
第6章 混频
仿照集电极回路的分析方法，三极管混频器的输 入回路基极电流iB与输入电压us的关系也可近似写成
第6章 混频
3. 混频失真与干扰
混频器的失真有频率失真和非线性失真。此外， 由于器件的非线性还存在着组合频率干扰。这些组合 频率干扰往往是伴随有用信号而存在的，严重地影响 混频器的正常工作。因此，如何减小失真与干扰是混 频器研究中的一个重要问题。
第6章 混频
4. 选择性
所谓选择性是指混频器选取出有用的中频信号而 滤除其他干扰信号的能力。选择性越好输出信号的频 谱纯度越高。选择性主要取决于混频器输出端的中频 带通滤波器的性能。此外，对混频器的要求还有动态 范围、稳定性等等。
(6.2―5)
(6.2―6)
称其为混频跨导，其值等于基波跨导的一半。在 忽略晶体管输出阻抗的情况下，经集电极回路带通滤 波器的滤波，取出的中频电压
ui gc RLUsm cosit
(6.2―7)
第6章 混频
Re 为 LC 并联谐振回路的有载谐振阻抗。中频输出
电压的幅度
Uim gc RLU sm
第6章 混频
在无线电技术中，混频的应用非常普遍。在超外
差式接收机中，所有输入信号的频率都要变成中频， 广播收音机的中频等于 465kHz ，电视接收机的中频等
于 38MHz 。在发射机中，为了提高发射信号的频率稳
(6.2―8)
us=Usmo(1+macosΩt)cosωCt。只要带通滤波器的带宽足够， 即B=>>2Ω，带内阻抗可近似认为等于有载谐振阻抗RL。 输出的中频电压近似等于ui=gcRLUsmo(1+macosΩt)cosωit。
第6章 混频
仿照集电极回路的分析方法，三极管混频器的输 入回路基极电流iB与输入电压us的关系也可近似写成
第6章 混频
3. 混频失真与干扰
混频器的失真有频率失真和非线性失真。此外， 由于器件的非线性还存在着组合频率干扰。这些组合 频率干扰往往是伴随有用信号而存在的，严重地影响 混频器的正常工作。因此，如何减小失真与干扰是混 频器研究中的一个重要问题。
第6章 混频
4. 选择性
所谓选择性是指混频器选取出有用的中频信号而 滤除其他干扰信号的能力。选择性越好输出信号的频 谱纯度越高。选择性主要取决于混频器输出端的中频 带通滤波器的性能。此外，对混频器的要求还有动态 范围、稳定性等等。
(6.2―5)
(6.2―6)
称其为混频跨导，其值等于基波跨导的一半。在 忽略晶体管输出阻抗的情况下，经集电极回路带通滤 波器的滤波，取出的中频电压
ui gc RLUsm cosit
(6.2―7)
第6章 混频
Re 为 LC 并联谐振回路的有载谐振阻抗。中频输出
电压的幅度
Uim gc RLU sm
第6章 混频
在无线电技术中，混频的应用非常普遍。在超外
差式接收机中，所有输入信号的频率都要变成中频， 广播收音机的中频等于 465kHz ，电视接收机的中频等
于 38MHz 。在发射机中，为了提高发射信号的频率稳
第七章 混频电路
第3节 晶体三极管混频器
1. 工作原理——利用线性电路时变分析法
混频器原理性电路
Vbb 为直流偏置电压，
us 为输入信号， uL 为本振信号。
集电极回路调谐于中频 ωI 。
电路的输入条件是：
us = Usm cosωst uL = ULm cosωLt ULm>> Usm 三级管的集电极电流 ic 是在Vbb， uL和us的共同作用下产生的。 晶体三极管在 Vbb，uL和us的作用 下工作于非线性状态。 由于 us很小，可以认为晶体管的 工作点在Vbb+uL的作用下发生变化。 在每一个工作点，对us来说都是工作 于线性状态，只不过不同的工作点其 线性参量不同。这种随时间变化的参 量称为时变参量。 为小信号 为大信号
第2节 二极管混频电路
1. 二极管混频器的优点
平衡型混频器 环形混频器
电路结构简单、噪声低、动态范围大、组合频率分量少。如果采用肖 特基表面势垒二极管，工作频率可高达微波频段，因而应用广泛。
2. 二极管平衡混频器
电路条件
(1) 本振电压uL足够大， 晶体二极管工作在受uL控 制的开关状态。 (2) 输入回路的次级调谐 于ωs；输出回路的初级调 谐于ωI。相当于两个带通 滤波器。
i IQ Q Di Dv
0
v VQ
3.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。
us c (t) t
us (fs)
混频器 uL (fL)
uI (fI)
uI (t) t
us的频谱 fs-F fs fs+F f
uL (t) t uI的频谱 fI-F fI fI+F fs fL f f
是由 us在输入回路中产生输入电流和 us与uL经反向混频产生输入电流之差。
混频电路原理与分析PPT课件
(3) 混频跨导 gc
在混频中，由于输入是高频信 号，而输出是中频信号，二者频 率相差较远，所以输出中频信号 通常不会在输入端造成反馈，电 容Cbc的作用可忽略。另外，gce一 般远小于负载电导GL，其作用也 可以忽略。由此可得到晶体管混 频器的转移等效电路如图所示
bb
b
C
+
+
vs
vbe gbe
Cbe
所用非线性器件的不同，叠加型混频器有下列几种：
1. 晶体三极管混频器 它有一定的混频增益
2. 场效应管混频器 它交调、互调干扰少
3. 二极管平衡混频器和环形混频器 它们具有动态范围大 组合频率干扰少的优点
2)乘积型混频器
乘积型混频器由模拟乘法器 和带通滤波器组成 其实现模型如图所示 设输入信号为普通调幅波
函数表达式用幂级数函数近似，使问题简化。用这种方法 来分析非线性电路可突出说明频率变换作用，不便于作定 量分析。
i = a0+a1v+a2v2+a3v3+……
2.变跨导分析法 在混频时，混频管可看着一个参数(跨导)在改变的线
性元件，即变跨导线件元件。
时变电导
变跨导分析法
v0 vs
由于信号电压Vsm很小，无论 它工作在特性曲线的哪个区域，都 可以认为特性曲线是线性的(如图上 ab、ab和ab三段的斜率是不同 的)。因此，在晶体管混频器的分析 中，我们将晶体管视为一个跨导随 本振信号变化的线性参变元件。
按器件分： 二极管混频器、 三极管混频器、 三极管变频器、 模拟乘法器混频器、 场效应管混频器、 场效应管变频器
按工作特点分： 单管混频、 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
第六章混频
式中
gc
1 2
g1
集电极电流中频电流幅度 输入信号电压幅度
(6.2―6)
称其为混频跨导，其值等于基波跨导的一半。在
忽略晶体管输出阻抗的情况下，经集电极回路带通滤 波器的滤波，取出的中频电压
ui gcRLUsmcosit
(6.2―7)
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Re为LC并联谐振回路的有载谐振阻抗。中频输出 电压的幅度
当前您浏览到是第二十七页，共四十六页。
K Pc , N F /d B
30
E C = 6 V IE Q = 1 m A
25
K Pc
20
15
10
5
NF
0 10 20 50 100 200 300 U1m / m V
图6.9 KPc、NF与U1m的关系
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K Pc , N F /dB
由于混频器输入回路调谐于fs，因此分析混频器
时仅考虑基极电流iB中的信号频率电流
is gi0us gi0Usmcosst
Ism gi0Usm
(6.2―11)
(6.2―12)
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us
准线 性
ui
s
放大 器
i
Is ＋
Ii －
Ism
gs
Usm gio
gc Usm goc gL Uim
L3 2.2 k
混频(或变频)是将信号的频率由一个数值变换成另 一个数值的过程。完成这种功能的电路叫混频器(或变 频器)。如广播收音机，中波波段信号载波的频率为 535kHz~1.6MHz，接收机中本地振荡的频率相应为 1~2.065MHz，在混频器中这两个信号的频率相减，输 出信号的频率等于中频频率465kHz。
gc
1 2
g1
集电极电流中频电流幅度 输入信号电压幅度
(6.2―6)
称其为混频跨导，其值等于基波跨导的一半。在
忽略晶体管输出阻抗的情况下，经集电极回路带通滤 波器的滤波，取出的中频电压
ui gcRLUsmcosit
(6.2―7)
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Re为LC并联谐振回路的有载谐振阻抗。中频输出 电压的幅度
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K Pc , N F /d B
30
E C = 6 V IE Q = 1 m A
25
K Pc
20
15
10
5
NF
0 10 20 50 100 200 300 U1m / m V
图6.9 KPc、NF与U1m的关系
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K Pc , N F /dB
由于混频器输入回路调谐于fs，因此分析混频器
时仅考虑基极电流iB中的信号频率电流
is gi0us gi0Usmcosst
Ism gi0Usm
(6.2―11)
(6.2―12)
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us
准线 性
ui
s
放大 器
i
Is ＋
Ii －
Ism
gs
Usm gio
gc Usm goc gL Uim
L3 2.2 k
混频(或变频)是将信号的频率由一个数值变换成另 一个数值的过程。完成这种功能的电路叫混频器(或变 频器)。如广播收音机，中波波段信号载波的频率为 535kHz~1.6MHz，接收机中本地振荡的频率相应为 1~2.065MHz，在混频器中这两个信号的频率相减，输 出信号的频率等于中频频率465kHz。
混频器原理分析
郑州轻工业学院课程设计任务书题目三极管混频器工作原理分析专业、班级学号姓名主要内容、基本要求、主要参考资料等：一、主要内容分析三极管混频器工作原理。
二、基本要求1：混频器工作原理，组成框图，工作波形，变频前后频谱图。
2：晶体管混频器的电路组态和优缺点。
3：自激式变频器电路工作原理分析。
4：完成课程设计说明书，说明书应含有课程设计任务书，设计原理说明，设计原理图，要求字迹工整，叙述清楚，图纸齐备。
5：设计时间为一周。
三、主要参考资料1、李银华电子线路设计指导北京航天航空大学出版社2005.62、谢自美电子线路设计·实验·测试华中科技大学出版社2003.103、张肃文高频电子线路高等教育出版社 2004.11完成期限：2010.6.24-2010.6.27指导教师签名：课程负责人签名：2010年6月20日目录第一章混频器工作原理------------------------------------------4第一节混频器概述------------------------------------------------4第二节晶体三极管混频器的工作原理和组成框图---------5第三节三极管混频器的工作波形和变频前后频谱图------8第二章晶体管混频器的电路组态和优缺点------10第一节三极管混频器的电路组态和优缺点-------第二节三极管混频器的技术指标------第三章自激式变频器电路工作原理分析--------------------12第一节自激式变频器工作原理分析---------------------12第二节自激式变频器与他激式变频器的比较------------------------13 第四章心得体会---------------------------------------14第五章参考文献---------------------------------------15第一章混频器工作原理第一节混频器概述1.1.1混频器简介变频（或混频），是将信号频率由一个量值变换为另一个量值的过程。
第6章 混频
式中，g0是时变电导的平均分量；g1是基波分量 的幅度，称为基波跨导；g2是二次谐波分量的幅度， 称为二次谐波跨导。因此，式(6.2―1)中的第二项可以 写成
f ( E B u 1 ) u s g 0 u s g 1 u s c o s 1 t g 2 u s c o s 2 1 t
第4页，本讲稿共72页
us
混频 器
uo
f
(a )
t
fi t
(b )
f
f
fs
fi
图6.1 混频器功能图
第5页，本讲稿共72页
混频器电路是由信号相乘电路，本地振荡器和带 通滤波器组成，如图6.2所示。信号相乘电路的输入一 个是外来的已调波us，另一个是由本地振荡器产生的等 幅正弦波u1。us与u1相乘产生和、差频信号，再经过带 通滤波器取出差频(或和频)信号ui。
时仅考虑基极电流iB中的信号频率电流
is gi0us gi0Usmcosst
Ism gi0Usm
(6.2―11) (6.2―12)
第21页，本讲稿共72页
根据图6.6可导出三极管混频器的电压增益为
K Vc
功率增益
gc g oc g L
gc gL
K Pc
g
2 c
g L gi0
(6.2―13) (6.2―14)
第12页，本讲稿共72页
6.2 混频电路
6.2.1 三极管混频器 三极管混频器电路如图6.3所示。设外加的信号
us=Usmcosωst，本振电压u1=U1mcosω1t，基极直流偏置 电压为EB，集电极负载为谐振频率等于中频fi=f1-fs的 带通滤波器。忽略基调效应时，集电极电流iC可近似 表示为uBE的函数，iC=f(uBE),uBE=EB+u1+us。
f ( E B u 1 ) u s g 0 u s g 1 u s c o s 1 t g 2 u s c o s 2 1 t
第4页，本讲稿共72页
us
混频 器
uo
f
(a )
t
fi t
(b )
f
f
fs
fi
图6.1 混频器功能图
第5页，本讲稿共72页
混频器电路是由信号相乘电路，本地振荡器和带 通滤波器组成，如图6.2所示。信号相乘电路的输入一 个是外来的已调波us，另一个是由本地振荡器产生的等 幅正弦波u1。us与u1相乘产生和、差频信号，再经过带 通滤波器取出差频(或和频)信号ui。
时仅考虑基极电流iB中的信号频率电流
is gi0us gi0Usmcosst
Ism gi0Usm
(6.2―11) (6.2―12)
第21页，本讲稿共72页
根据图6.6可导出三极管混频器的电压增益为
K Vc
功率增益
gc g oc g L
gc gL
K Pc
g
2 c
g L gi0
(6.2―13) (6.2―14)
第12页，本讲稿共72页
6.2 混频电路
6.2.1 三极管混频器 三极管混频器电路如图6.3所示。设外加的信号
us=Usmcosωst，本振电压u1=U1mcosω1t，基极直流偏置 电压为EB，集电极负载为谐振频率等于中频fi=f1-fs的 带通滤波器。忽略基调效应时，集电极电流iC可近似 表示为uBE的函数，iC=f(uBE),uBE=EB+u1+us。
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函数表达式用幂级数函数近似，使问题简化。用这种方法 来分析非线性电路可突出说明频率变换作用，不便于作定 量分析。
i = a0+a1v+a2v2+a3v3+……
2.变跨导分析法 在混频时，混频管可看着一个参数(跨导)在改变的线
性元件，即变跨导线件元件。
时变电导
iC
a'
b'
a
b
b" a"
0 0
v0 v B E v BE
vo(t) 带通 vI(t)
其实现模型如图所示
设输入信号为普通调幅波
vL(t) 乘积型混频器实现模型
v s(t) V s( m 1 m ac o t)c s o stsvo(t)V om co ost
V 0 ( t ) k v s v 0 ( t ) K 2 V sV m o ( 1 m m a c t o )[ s 0 c s ) o t cs o 0 (s s ) t ](
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。
晶体管混频器的分析方法
1.幂级数分析法 在小信号运用的条件下，也可以将某些非线性元器件
态电流ic(t)和跨导gm(t)均随 v o 作周 期性变化。
V BB
t
加电压后的晶体管转移特性曲线
由于信号vs远小于v0，可以近似认为对器件的工作状态 变化没有影响。此时流过器件的电流为
i(t) = f(v)= f(v0+ vs+ vBB)
可将v0+ vBB看成器件的交变工作点，则i(t)可在其工作 点(v0+ vBB)处展开为泰勒级数
6.5 混频器原理与电路
6.5.1 概述 6.5.2 晶体三极管混频器 6.5.3 混频器的干扰
6.5.1 概 述
1. 混频器的作用与组成 混频即对信号进行频率变换，将其载频变换到某一
固定的频率上(常称为中频)，而保持原信号的特征(如调 幅规律)不变。
混频器的电路组成如图所示
vs t
混频器
非线性器件
采用中心频率不同的带通滤波器(0–s)或(0+s)则可 完成低中频混频或高中频混频。
6.5.2 晶体三极管混频器
1. 基本电路和工作原理
+
ic
T +
+
v ce
vbe – –
L1 C1
vs
L2 C2
vi
+–
+–
v0
V BB
–+ V CC
上图为晶体三极管混频器的原理电路。图中，VBB为基 极偏置电压，VCC为集电极直流电压，L1C1组成输入回路， 它谐振于输入信号频率s。L2C2组成输出中频回路，它谐振 于中频i=o–s。
频)，可达到混频的目的。
所用非线性器件的不同，叠加型混频器有下列几种：
1. 晶体三极管混频器 它有一定的混频增益
2. 场效应管混频器 它交调、互调干扰少
3. 二极管平衡混频器和环形混频器 它们具有动态范围大 组合频率干扰少的优点
2)乘积型混频器
乘积型混频器由模拟乘法器 vs(t) 和带通滤波器组成
设输入信号vsV sm co ss(t)，本振电压 voVocosot 实际上，发射结上作用有三个电压 vbeVBB vovs
晶体管混频原理电路，其电路组态可归为4种电路形式
+ vs –
+ vo
–
+
vs
fi
+
+ fi
–
vs
vo
–
–
+ vo
–
fi
++
vs
vo
fi
––
(a)
(b)混频器实现模型
i f(v ) a 0 a 1 v a 2 v 2 a 3 v 3
对其2次方进行分析：a 2 v 2 a 2 ( v s v o ) 2 a 2 v s 2 a 2 v o 2 2 a 2 v s v o
在二次方项中出现了和的相乘项，因而可以得到(0+s)和 (0-s)。若用带通滤波器取出所需的中频成分(和频或差
(d)
图(a)电路对振荡电压来说是共发电路，输出阻抗较大，混频时所需本 地振荡注入功率较小，这是它的优点。，可能产生频率牵引现象，这是它的缺点。
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，失真小。这是它的优点。
5)工作稳定性：主要指振荡器的频率稳定度 上述的几个质量指标是相互关联的，应该正确选择管子的工 作点、合理选择本振电路和中频频率的高低，使得几个质量 指标相互兼顾，整机取得良好的效果。
5. 混频器电路类型
1)叠加型混频器
图示中的非线 vs(t) 性器件具有
v 非线性 i 器件
带通
vI(t)
如下特性：
滤波器
vi
v0
本机
t
fo
f
振荡器
t
fi
f
f0
f
混频前后的频谱关系
vS
vo
ωS
vI
ωo
ωo-ωS
ωo+ωS
2. 为什么要变频？
变频的优点： 1)变频可提高接收机的灵敏度 2)提高接收机的选择性 3)工作稳定性好 4)波段工作时其质量指标一致性好
变频的缺点： 容易产生镜像干扰、中频干扰等干扰
3. 变频器的分类
按器件分： 二极管混频器、 三极管混频器、 三极管变频器、 模拟乘法器混频器、 场效应管混频器、 场效应管变频器
按工作特点分： 单管混频、 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
4. 混频器的性能指标
1)变频(混频)增益： 混频器输出中频电压Vim与输入信号电压Vsm的 幅值之比。 2)噪声系数： 高频输入端信噪比与中频输出端信噪比的比值。 3)选择性： 抑制中频信号以外的干扰的能力。 4)非线性干扰： 抑制组合频率干扰、交调、互调干扰等干扰的能力。
变跨导分析法
由 于 信 号 电 压 Vsm 很 小 ， 无 论 它工作在特性曲线的哪个区域，都 可以认为特性曲线是线性的(如图上 ab 、 ab 和 ab 三 段 的 斜 率 是 不 同 的)。因此，在晶体管混频器的分析 中，我们将晶体管视为一个跨导随 本振信号变化的线性参变元件。
vs
因Vo>>Vsm使晶体管工作在线 性时变状态，所以晶体管集电极静
i = a0+a1v+a2v2+a3v3+……
2.变跨导分析法 在混频时，混频管可看着一个参数(跨导)在改变的线
性元件，即变跨导线件元件。
时变电导
iC
a'
b'
a
b
b" a"
0 0
v0 v B E v BE
vo(t) 带通 vI(t)
其实现模型如图所示
设输入信号为普通调幅波
vL(t) 乘积型混频器实现模型
v s(t) V s( m 1 m ac o t)c s o stsvo(t)V om co ost
V 0 ( t ) k v s v 0 ( t ) K 2 V sV m o ( 1 m m a c t o )[ s 0 c s ) o t cs o 0 (s s ) t ](
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。
晶体管混频器的分析方法
1.幂级数分析法 在小信号运用的条件下，也可以将某些非线性元器件
态电流ic(t)和跨导gm(t)均随 v o 作周 期性变化。
V BB
t
加电压后的晶体管转移特性曲线
由于信号vs远小于v0，可以近似认为对器件的工作状态 变化没有影响。此时流过器件的电流为
i(t) = f(v)= f(v0+ vs+ vBB)
可将v0+ vBB看成器件的交变工作点，则i(t)可在其工作 点(v0+ vBB)处展开为泰勒级数
6.5 混频器原理与电路
6.5.1 概述 6.5.2 晶体三极管混频器 6.5.3 混频器的干扰
6.5.1 概 述
1. 混频器的作用与组成 混频即对信号进行频率变换，将其载频变换到某一
固定的频率上(常称为中频)，而保持原信号的特征(如调 幅规律)不变。
混频器的电路组成如图所示
vs t
混频器
非线性器件
采用中心频率不同的带通滤波器(0–s)或(0+s)则可 完成低中频混频或高中频混频。
6.5.2 晶体三极管混频器
1. 基本电路和工作原理
+
ic
T +
+
v ce
vbe – –
L1 C1
vs
L2 C2
vi
+–
+–
v0
V BB
–+ V CC
上图为晶体三极管混频器的原理电路。图中，VBB为基 极偏置电压，VCC为集电极直流电压，L1C1组成输入回路， 它谐振于输入信号频率s。L2C2组成输出中频回路，它谐振 于中频i=o–s。
频)，可达到混频的目的。
所用非线性器件的不同，叠加型混频器有下列几种：
1. 晶体三极管混频器 它有一定的混频增益
2. 场效应管混频器 它交调、互调干扰少
3. 二极管平衡混频器和环形混频器 它们具有动态范围大 组合频率干扰少的优点
2)乘积型混频器
乘积型混频器由模拟乘法器 vs(t) 和带通滤波器组成
设输入信号vsV sm co ss(t)，本振电压 voVocosot 实际上，发射结上作用有三个电压 vbeVBB vovs
晶体管混频原理电路，其电路组态可归为4种电路形式
+ vs –
+ vo
–
+
vs
fi
+
+ fi
–
vs
vo
–
–
+ vo
–
fi
++
vs
vo
fi
––
(a)
(b)混频器实现模型
i f(v ) a 0 a 1 v a 2 v 2 a 3 v 3
对其2次方进行分析：a 2 v 2 a 2 ( v s v o ) 2 a 2 v s 2 a 2 v o 2 2 a 2 v s v o
在二次方项中出现了和的相乘项，因而可以得到(0+s)和 (0-s)。若用带通滤波器取出所需的中频成分(和频或差
(d)
图(a)电路对振荡电压来说是共发电路，输出阻抗较大，混频时所需本 地振荡注入功率较小，这是它的优点。，可能产生频率牵引现象，这是它的缺点。
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，失真小。这是它的优点。
5)工作稳定性：主要指振荡器的频率稳定度 上述的几个质量指标是相互关联的，应该正确选择管子的工 作点、合理选择本振电路和中频频率的高低，使得几个质量 指标相互兼顾，整机取得良好的效果。
5. 混频器电路类型
1)叠加型混频器
图示中的非线 vs(t) 性器件具有
v 非线性 i 器件
带通
vI(t)
如下特性：
滤波器
vi
v0
本机
t
fo
f
振荡器
t
fi
f
f0
f
混频前后的频谱关系
vS
vo
ωS
vI
ωo
ωo-ωS
ωo+ωS
2. 为什么要变频？
变频的优点： 1)变频可提高接收机的灵敏度 2)提高接收机的选择性 3)工作稳定性好 4)波段工作时其质量指标一致性好
变频的缺点： 容易产生镜像干扰、中频干扰等干扰
3. 变频器的分类
按器件分： 二极管混频器、 三极管混频器、 三极管变频器、 模拟乘法器混频器、 场效应管混频器、 场效应管变频器
按工作特点分： 单管混频、 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
4. 混频器的性能指标
1)变频(混频)增益： 混频器输出中频电压Vim与输入信号电压Vsm的 幅值之比。 2)噪声系数： 高频输入端信噪比与中频输出端信噪比的比值。 3)选择性： 抑制中频信号以外的干扰的能力。 4)非线性干扰： 抑制组合频率干扰、交调、互调干扰等干扰的能力。
变跨导分析法
由 于 信 号 电 压 Vsm 很 小 ， 无 论 它工作在特性曲线的哪个区域，都 可以认为特性曲线是线性的(如图上 ab 、 ab 和 ab 三 段 的 斜 率 是 不 同 的)。因此，在晶体管混频器的分析 中，我们将晶体管视为一个跨导随 本振信号变化的线性参变元件。
vs
因Vo>>Vsm使晶体管工作在线 性时变状态，所以晶体管集电极静