第5章--混频例题

第5章混频学习目的：掌握混频器的原理；了解各种干扰，特别是混频器中的所产生的各种干扰。本章重点：开关函数分析法与二极管混频器；变频器的工作原理；模拟乘法器的基本电路与工作原理混频器中的干扰类型。本章难点：变频器的工作原理例题选讲例1.用晶体管3DG8D组成混频电路。已知工作点发射极电流，本振电压为，信号频率，中频频率，中频负载电导。在工作频率时的输入电导，输出电导。试求变频跨导、变频电压增益和变频功率增益。[解]查表得3DG8D的参数变频增益：例2已知混频器晶体三极管的转移特性为ic=a0+a2u2+a3u3,当u=Us.cosωst+ULcosωLt时，且ULUs，求混频器的中频变频跨导gc为多少？解：根据已知条件，电路符合线性时变条件。则线性时变跨导为mAIE5.0mV150MHzfs40MHzfi5.1mSGL1mSgic430Sgoc10cgcAcpAMHzfT15015'bbrmSrIIgbbETsEC6.915265.0101501040126/5.05.026126/5.02662'6.9101010106.9363LocccGggA)3.23lg10(2141043010)6.9(6322dBAgGAApcicLcpc223232223320121123()232coscos212332coscos222coscos22LmLLLLLLLLLLmmLmLmCLaUgtauauaUttaUaUaUttggtgtggaU因此得到例3某晶体管混频器的的时变跨导为gm(t)=1+2cosωLt+0.5cos2ωLt+……(mS),负载为RL=1kΩ，求出混频跨导gc，并当输入信号分别为以下三种信号时，分别求出输出中频信号uI(t)=?,(1)u1(t)=1.5(1+0.3cosΩt)cosωct(V),(2)u2(t)=cosΩtcosωct(V)(3)u3(t)=2cos(ωct+10cos2πX103t+5cos3πX103t)(V)例4某超外差收音机，其中频fi=465kHz。(1)当收听fs1=550kHz电台节目时，还能听到fn1=1480kHz强电台的声音，分析产生干扰的原因。(2)当收听fs2=1480kHz电台节目时，还能听到fn2=740kHz强电台的声音，分析产生干扰原因。解(1)因为fn1=fs1+2f1=550+2456=1480kHz；根据上述分析，fn1为镜频干扰。(2)因为fs2=1480kHzfi=465kHz所以fo2=fs2+fi=1480+465=1945kHz，而fn2=740kHz,fo2–2fn2=1945–2740=465kHz=fi故这种干扰为组合副波道干扰。例5:当fn1=1.5MHz，fn2=0.9MHz，若接收机在1~3.5MHz波段工作，向在哪几个频率上会产生互调干扰？解若m，n=1则fn1+fn2=1.5+0.9=2.4MHzfn1–fn2=1.5–0.9=0.6MHz(波段外)m=1，n=2fn1+fn2=1.5+1.8=3.3MHz##2fn1–fn2=1.5–1.8=2.4MHz(波段外)m=2，n=12fn1+fn2=3+0.9=3.9MHz(波段外)2fn1–fn2=3–0.9=2.1MHzm=3，n=03fn1=31.5=4.5MHz(波段外)11331212(1)()cos10101.5(10.3cos)cosV1.5(10.3cos)cosVCLmmCICLIIIgmSggmSutgRUtttttI解：设=变频跨导为：332333333333(2)()cos1010coscoscoscosV(3)()cos()10cos2105cos31010102cos()10cos2105cos3102cos10cos2105cos310VICLIIIICLLCLCIutgRUtttttutgRUttttttm=0，n=33fn2=30.9=2.7MHz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6（1）在某地，收音机接收1090kHz电台信号时，可以收到1323kHz的电台信号。（2）接收1080kHz电台信号时，可以收到540kHz的电台信号。（3）接收930kHz电台信号时，可以同时收到690kHz和810KHz的电台信号，但不能单独收到其中一个台。（例如，一个台停播），请分析分别是什么干扰？解：(1)接收到1090kHz信号时，同时可以收到1323kHz的信号；证明1323kHz是副波道干扰信号，它与本振信号混频，产生了接近中频的干扰信号。此时本振频率为fL=1090+465=1555kHz,根据pfL-qfJ=±fI的判断条件，当p=2,q=2时，2fL-2fJ=3110-2646=464≈fI。因此断定这是4阶副波道干扰。(2)接收到1080kHz信号时，同时可以收到540kHz的信号；证明也是副波道干扰信号，此时本振频率为fL=1080+465=1545kHz,当p=1,q=2时，fL-2fJ=1545-1080=465=fI。因此断定这是3阶副波道干扰。(3)当接收有用台信号时，同时又接收到两个另外台的信号，但又不能单独收到一个干扰台，而且这两个电台信号频率都接近有用信号并小于有用信号频率，根据fS-fJ1=fJ1-fJ2的判断条件，930-810=810-690=120kHZ，因此可证明这可是互调干扰,且在混频器中由4次方项产生，在放大器中由3次方项产生，是3阶互调干扰。例7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fI=0.5MHZ，fLfs.解：（1）从给定的题可以看出，7.5MHz信号最强，说明发射频率就是7.5MHz。而调谐到在6.5MHz和7.25MHz时听到的信号是7.5MHz信号对其形成的干扰（2）在调谐到6.5MHz时此时，fS=6.5MHz，本振频率fL=fS+fI=6.5+0.5=7MHz,干扰信号频率fJ=7.5MHz，且fJ-fL=7.5-7=0.5MHz=fI,所以7.5MHz信号正好是6.5MHz信号的镜像干扰信号。（3）在调谐到7.25MHz时此时，fS=7.25MHz,本振频率fL=fS+fI=7.25+0.5=7.75MHz,干扰信号频率fJ=7.5MHz，且有2fL-2fJ=15.5-15=0.5MHz=fI,显然，这是干扰信号与本振信号的组合频率产生的4阶副波道干扰。例8如图所示为某调频设备的组成框图，已知间接调频电路输出的调频信号中心频率fc1=100kHz，最大频偏Δfm1=97.64Hz，混频器的本振信号频率fL=14.8MHz，取下边频输出，试求输出调频信号uo(t)的中心频率fc和最大频偏Δfm。解：fc2=4×4×3×fc1=48×100kHz=4.8MHzΔfm2=4×4×3×Δfm1=48×97.64Hz=4.687kHzfc3=fL-fc2=(14.8-4.8)MHz=10MHzΔfm3=Δfm2=4.687kHzfc=4×4×fc3=16×10MHz=160MHzΔfm=4×4×Δfm3=16×4.687kHz=75kHz例9下图是一二极管平衡电路，二极管的伏-安特性如图所示，已知gd=10mS,R=500Ω,U1(t)=0.2cos3140tV,U2(t)=2cos2π106tV,谐振电路的谐振频率为1MHz，带宽为2500Hz，求输出电压Uo(t)1234ABCD4321DCBATitleNumberRevisionSizeA4Date:4-Dec-2003SheetofFile:D:\protel99\Library\Sch\bai.ddbDrawnBy:D1D2CRiL+_U1(t)+_Tr11:1Tr11:1Tr21:1Tr21:1U2(t)+_Uo(t)idUd0gd例10如图所示为一个二极管平衡电路，两二极管完全一致，输入信号u1=U1cosω1t,u2=U2cosω2t,而且ω2ω1，U2U1。输出回路对ω2谐振，而且带宽为BW=2ω1，谐振阻抗为R0。在不考虑输出电压的反作用的情况下，求(1)负载电流io表达式（2）输出电压的uo(t).212122112113621331222()2(coscos3....)cos2322coscos40010104coscoscos210cos3140()22cos199810cos200210(LddodUUi=gKtugttUtu(t)RgtUtttttVttV解：根据已知条件，忽略负载反馈的影响，通过滤波器后，)解：5.1二极管平衡混频器与二极管环形混频器1.平衡混频器二极管可以工作在小信号非线性状态，也可以工作在受大信号v0控制的开关状态。小信号时平衡混频器的分析采用幂级数分析法，混频时输入信号，输出回路则谐振在中频i上。平衡混频器原理电路二极管的伏安特性可用幂级数表示：为简化分析，忽略输出电压对二极管的反作用，则当很小时，级数可只取前四项，得利用三角公式展开，并分类整理，可得12221221211221121121()()()()2()1222(coscos3....)cos232()2coscos4coscosoDDDDoooDoDoiiigKtuugKtuugKtugUtttutRigRUttgRUtt0VVVSDD1vsi1i2vs(s)vs/2vs/2VcviVc/2Vc/2D2v0(0)332210DDDvavavaaitVtVsssDcoscos0001vvvDv300320020010)coscos()coscos()coscos(tVstVtVstVtVtVssssaaaai1}coscos{0010tVstVsaai1i]2cos212cos21[cos23]2cos212cos21[cos233coscos3412cos121coscos2cos12100022000020030320000202tttVVtttVVttVtVttVsVtVsssssssssssaa由上式可见，经过二极管非线性变换后，出现了许多新频率，但其中只有才是我们所需要的。这是由平方项产生的。其它频率分量都是无用的产物，必须将它们抑制掉。i1、i2以相反方向流过输出端变压器初级，使变压器次级负载电流il1,=i1–i2由于元器件的非线性作用，单管输出电流中产生了输入电压中不曾有的新频率成分，如输入频率的谐波20和2s、30和3s；输入频率及其谐波所形成的各种组合频率0+s、0–s、0+2s、0–2s、20+s、20–s。平衡混频器输出电流的频率成份为：s、0+s、0–s、20+s、20–s、3s二极管平衡混频器电路是由两个性能一致的二极管及中心抽头变压器T1、T2接成平衡电路的。与单二极管电路的条件相同，二极管处于大信号工作状态,即o＞0.5V。这样,二极管主要工作在截止区和线性区,二极管的伏安特性可用折线