《高频电路——非线性电子线路》课程教学资源（PPT课件）第四章 振幅调制、解调与混频电路（4.3）混频电路

今4章振幅调制、解调与混频电路 第4章振幅调制、解调 与混频电路 43混频电路 43.1通信接收机中的混频电路 4.3.2三极管混频电路 43.3混频失真

第 4 章 振幅调制、解调 与混频电路 4.3 混频电路 4.3.1 通信接收机中的混频电路 4.3.2 三极管混频电路 4.3.3 混频失真

今第4章振幅调制、解调与混频电路岭 43混频电路 混频 地位:超外差接收机的重要组成部分。 作用:将天线上感生的输入高频信号变换为固定的中频 信号。 重要性:靠近天线,直接影响接收音机的性能。 种类: ①一般接收机中:三极管混频器 ②高质量通信接收机:二极管环形混频器、双差分对 平衡调制器混频器

4.3 混频电路 混 频 地位：超外差接收机的重要组成部分。 作用：将天线上感生的输入高频信号变换为固定的中频 信号。 重要性：靠近天线，直接影响接收音机的性能。 种类： ① 一般接收机中：三极管混频器。 ② 高质量通信接收机：二极管环形混频器、双差分对 平衡调制器混频器

今第4章振幅调制、解调与混频电路岭 4.3.1通信接收机中的混频电路 主要性能指标 1.混频增益 定义:混频器的输出中频信号电压V(或功率P)对输 入信号电压V(或功率P)的比值,用分贝表示(与混频损 耗L类似 G=10g或A=20lg 2.噪声系数 定义:输入信号噪声功率比(PP1对输出中频信号 噪声功率比(PPn)的比值,即 NF=0le(PS/P) (P/P)

4.3.1 通信接收机中的混频电路 一、主要性能指标 1．混频增益 定义：混频器的输出中频信号电压 Vi (或功率PI )对输 入信号电压 Vs (或功率 PS )的比值，用分贝表示(与混频损 耗 Lc 类似) S I c 10lg P P G = 或 s i c 20lg V V A = 2．噪声系数 定义：输入信号噪声功率比 (PS /Pn ) i 对输出中频信号 噪声功率比 (PI /Pn ) o的比值，即 I n o S n i ( / ) ( / ) 10lg P P P P NF =

》第4章振幅调制、解调与混频电路 接收机的噪声系数主要取决于它的前端电路,若无高频 放大器,主要由混频电路决定。 3.1dB压缩电平(PudB 当Ps较小时,P随P线性增大,混频增益为定值; 当Ps较大时,P1随P增大趋于缓慢 定义:比线性增长低1dB时 dB 所对应的输出中频功率电平,称 1dB压缩电平,用P1dB表示。 意义:P1所对应的Ps是 混频器动态范围的上限电平 Ps/dBm 图4-3-11dB压缩电平

接收机的噪声系数主要取决于它的前端电路，若无高频 放大器，主要由混频电路决定。 3．1 dB 压缩电平(PI1dB ) 图 4-3-1 1 dB 压缩电平 当 PS 较小时， PI 随 PS 线性增大，混频增益为定值； 当 PS 较大时， PI 随 PS 增大趋于缓慢。 定义：比线性增长低 1 dB 时 所对应的输出中频功率电平，称 1dB 压缩电平，用PI1dB 表示。 意义：PI1dB 所对应的 PS 是 混频器动态范围的上限电平

第4章振幅调制、鼹调与混频电路心 4.混频失真 来源: ①接收机输入端存在的干扰信号: ②混频器件非线性,使输出电流包含众多无用组合频 率分量,若某些靠近中频,则中频滤波器无法将它们滤除, 叠加在有用中频信号上,引起的失真称为混频失真。 5.隔离度 混频器各端口之间在理论上应相互隔离,确保任一端 口上的功率不会窜到其他端口上。 实际上,总有极少量功率在各端口之间窜通

4．混频失真 来源： ① 接收机输入端存在的干扰信号； ② 混频器件非线性，使输出电流包含众多无用组合频 率分量，若某些靠近中频，则中频滤波器无法将它们滤除， 叠加在有用中频信号上，引起的失真称为混频失真。 5．隔离度 混频器各端口之间在理论上应相互隔离，确保任一端 口上的功率不会窜到其他端口上。 实际上，总有极少量功率在各端口之间窜通

→第4章振幅调制、解调与混频电路 定义:本端口功率与其窜通到另一端口的功率之比(用 分贝表示)。 意义:用来评价窜通大小的性能指标。 危害:在接收机中,本振端口功率向输入端口的窜通 危害最大。为保证混频性能,加在本振端口的本振功率都 比较大,当它窜通到输入信号端口时,就会通过输入信号 回路回到天线上,产生本振功率的反向辐射,严重干扰邻 近接收机

定义：本端口功率与其窜通到另一端口的功率之比(用 分贝表示)。 意义：用来评价窜通大小的性能指标。 危害：在接收机中，本振端口功率向输入端口的窜通 危害最大。为保证混频性能，加在本振端口的本振功率都 比较大，当它窜通到输入信号端口时，就会通过输入信号 回路回到天线上，产生本振功率的反向辐射，严重干扰邻 近接收机

第4章振幅调制、解调与混频电路 二、二极管环形混频器和双差分对混频器 高性能接收机∫二极管环型混频器 混频器种类双差分对平衡混频器 1.二极管环形混频器 已有系列产品,以二极管开关工作所需本振功率电平 的高低分类:L7、La17、Lag23,所需的本振功率分 别为7dBm(5mw),17dBm(50mw),23dBm(200mW) 本振功率电平越高,相应的1dB压缩电平也就越高, 混频器的动态范围就越大。 优点:频带宽、噪声低、混频失真小、动态范围大。 缺点:无混频增益、端口间的隔离度较低

二、二极管环形混频器和双差分对混频器 高性能接收机 混频器种类    双差分对平衡混频器 二极管环型混频器 1．二极管环形混频器 已有系列产品，以二极管开关工作所需本振功率电平 的高低分类： Level7、Level17、Level23 ，所需的本振功率分 别为 7 dBm(5 mW)，17 dBm(50 mW)，23 dBm(200 mW)。 本振功率电平越高，相应的 1 dB 压缩电平也就越高， 混频器的动态范围就越大。 优点：频带宽、噪声低、混频失真小、动态范围大。 缺点：无混频增益、端口间的隔离度较低

》第4章振幅调制、解调与混频电路 2.双差分对平衡混频器(AD831) 组成:双差分对平衡调制器、输出低噪声放大器、本 振驱动。 82pF +51 2?@ sy-⑤ s() R 51.1 双差分对 Rn 平衡调制器 110中频 滤波器 输出低噪 本振 声放大器 放大器AD831 O1ul OIHF +5v9v( P=-l0dBm 图4-3-2AD831的内部组成及构成混频器的外接电路

2．双差分对平衡混频器(AD831) 图 4-3-2 AD831 的内部组成及构成混频器的外接电路 组成：双差分对平衡调制器、输出低噪声放大器、本 振驱动

今第4章振幅调制、解调与混频电路岭 82p 特点:工作频 82pF 率达500MH以上; 混频增益高;输入 端只需电压激励, R 51.1Q 双差分对 不需匹配网络,使 平衡调制器 1用方便;设有本振 10g 本振 放大器 51驱动放大器,为保 放大器AD831 证开关工作所需的 9⑩J①① 本振功率小;且端 0.1uF 0.1uF +5vv() 口间隔离度高。反 P=-10dBm 向辐射小。 缺点:噪声系数较大,动态范围小

特点：工作频 率达 500 MHz 以上； 混频增益高；输入 端只需电压激励， 不需匹配网络，使 用方便；设有本振 驱动放大器，为保 证开关工作所需的 本振功率小；且端 口间隔离度高。反 向辐射小。 缺点：噪声系数较大，动态范围小

→第4章振幅调制、解调与混频电路 4.3.2三极管混频电路 、作用原理 c vI(n) Vs() 1.原理电路 L1G1:输入信号回路,调谐在0 L2C2:输出中频回路,调谐在f图4-3-3三极管混频器 本振电压v= Vr.cosa1t接在基极回路中,VB0为基极 静态偏置电压。 BE BBO t vrt v 2.工作原理 将VB+v作为T的等效基极偏置电压,用v3()表示, 称为时变基极偏置电压,当输入信号电压v= y.cosa?t很 小,满足线性时变条件时,三极管集电极电流为 ic≈f(vB)≈lco(v1)+gm(v1)vs

4.3.2 三极管混频电路 一、作用原理 1．原理电路 图 4-3-3 三极管混频器 L1C1 ： 输入信号回路，调谐在 fc L2C2 ：输出中频回路，调谐在 fI 本振电压 vL = VLmcosL t 接在基极回路中，VBB0 为基极 静态偏置电压。 vBE = VBB0 + vL + vS 2．工作原理 将 VBB0 + vL作为T的等效基极偏置电压，用 vBB(t) 表示， 称为时变基极偏置电压，当输入信号电压 vS = Vsmcosc t 很 小，满足线性时变条件时，三极管集电极电流为 iC  f(vBE)  IC0(vL ) + gm(vL ) vS