6.4.2 混频电路在线视频

您好

欢迎您继续学习本课程

一般来说

凡是具有相乘功能的器件都可作为

混频器中的非线性器件

目前

高质量的通信接收机广泛采用

二极管平衡或环形相乘器

以及双差分对

模拟相乘器构成混频器

为了简化电路并具有

较高的混频增益

在普通接收机中也会采用

晶体管混频器

本讲先介绍晶体管混频器

从变频器组成框图我们知道

混频器有输入信号us

和本振信号uL两个信号

对于输入信号us而言

晶体管可构成共射和共基两种组态

对于本振电压uL

可从基极或发射极注入

为此晶体管混频器有四种组态

集电极所接的

LC并联调谐回路为带通滤波器

用于选出所需的中频信号

图a和图c为两信号同极注入

会使信号和本振回路互相影响较大

当fs与fL的相对频差不大时

频率牵引现象比较严重

为此常采用图b

和图d所示的

两信号分极注入的方式

此外

在较高频率工作时也采用

图c和图d的共基混频器

下面我们以同极注入的

共射混频原理电路为例

说明晶体管混频器的工作原理

由电路可知

晶体管发射结电压uBE

是VBB uL和us之和

假设振幅很小

并把振幅较大的本振

与直流电源VBB共同看作

时变偏置电压

则依据第二章介绍的

线性时变电路分析法可得到

在该时变工作点处

晶体管集电极电流的表达式

时变跨导

式中的基波分量

与输入信号相乘可得

当通过带通滤波器取差频

即中频

则变频后的中频电流

定义变频跨导gc为输出中频电流

振幅

与输入高频电压振幅

此式表明

变频跨导在数值上等于

时变跨导基波分量的一半

显见 只有时变跨导

基波分量g1才是

混频后的有用成分

变频跨导gc是计算变频增益

Auc的基本参数

式中

goe为晶体管的输出电导

gL为负载电导

下面我们结合一个练习题

来说明如何计算晶体管混频器的

变频跨导

题中已知了晶体管的转移特性

首先依据这一特性求出跨导

将UQ+uL看做时变偏置电压

可得在该时变偏压处的

时变跨导

根据变频跨导的定义

求得

上面我们只是结合原理图

分析了变频器的组成以及特点

下面我们结合两个实际的

变频器作进一步的分析

对于多数调幅收音机而言

变频级既包含混频器

又含有振荡器

电路中的晶体管T1既完成频率变换

又自身构成振荡器

所以该变频器属于

自激式变频器

对于混频器而言

输入信号us与本振信号uL

加到T1的发射结上

产生多组合频率的分量

调节Tr3磁芯

使并联谐振回路谐振在

465kHz的中频频率上

也就是只有频率为

465kHz的电流

在Tr3

初级线圈两端转换成很高的谐振电压

后经Tr3

次级线圈耦合至下一级

由于本振频率和信号频率相距较近

只有465kHz

为此采用了分极注入方式

以减小两信号间的频率牵引

本机振荡器属于互感耦合式振荡器

本振电压uL通过耦合电容C3

加到晶体管发射极上

在已知1 3两端为同名端的条件下

可通过瞬时极性法判断出

该振荡器满足相位平衡条件

其谐振频率可由L1b C1b回路决定

对于混频管

应使静态工作点偏低

使其工作在非线性区

以完成频率的变换

而振荡管为了满足起振条件

应工作在甲类状态

这对于同一个晶体管而言

是无法兼顾混频管

和振荡管同时处于最佳工作状态的

这也是该电路的缺点

下面我们再看一个电视接收机中的

混频器

其电路特点是

高频放大器输出的

高频信号us经双调谐耦合回路

加到晶体管的基极

由单独振荡器产生的本振信号uL

通过小容值的电容C1

耦合到晶体管的基极

显然该变频器属于它激式变频器

可以同时将混频管和振荡管

调到最佳工作状态

由于电视图像信号频率

与本振频率相差较大

为38MHz

频率牵引较小

可采用同极注入方式

图中L2 C3 C4采用部分接入方式

谐振在某一电视频道上

R1 R2为基极偏置电阻

R3为发射极直流偏置电阻

起直流负反馈作用

R4为集电极直流负载电阻

C6 C7均为交流旁路电容

L3 C5谐振在中频38MHz上

电阻R5起降低回路Q值

扩展频带的作用

在高质量通信设备

以及工作频率较高时

常采用二极管平衡混频器

或环形混频器

其优点是电路结构简单

噪声低 组合频率少等

缺点是混频增益小于1

下面

我们介绍这两种二极管混频器

二极管混频器实质上是

由二极管平衡相乘器

和双平衡即环形相乘器演变而来

当两个相乘器中的

并且

由第二章我们学过的内容可知

平衡相乘器和双平衡相乘器

输出电压的表达式

若u1用输入信号代替

u2用本振信号代替

并且ULm>>Usm时

此时相乘器中的各参数分别用

输入信号和本振信号替代

并且带通滤波器选出差频信号

便构成了二极管平衡

和双平衡混频器

随着双差分对集成模拟相乘器

产品性能的不断改善和提高

其应用也越来越多

为了实现理想相乘

只要条件允许

应首先选用双差分对

模拟相乘器构成的混频器

利用MC1596构成的混频器如图所示

本振信号uL由10脚输入

信号电压us由1脚输入

混频后信号由6脚输出

经π型带通滤波器后得到中频信号

输出端用两个电感代替负载电阻

作为直流通路

调节50kΩ电位器

使1 4两脚直流电位差为零

2 3两脚短路

可提高混频增益

该电路具有输出信号中

组合频率分量少

变频增益较高

线性动态范围大等优点

本讲我们重点学习了三种混频器

希望您能在理解混频原理的基础上

掌握上述混频器的组成以及特点

以便更好地应用于实践