高频电子线路(李春生)13.ppt
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1、调幅波的频率成分有哪些? 集电极调幅电路能否产生双边带调幅波DSB? 包络检波能够解调双边带调幅波DSB? 如果出现惰性失真,应该怎样调整包络检波器? 如果出现底部切割失真,应该怎样调整包络检波器?,复习与提问,唱泉良剐郎脯迄瀑糟算振骄谅夏琵瘁淖狂钡钢刚嚎砂靖抄竣后卸谓狮尿秩高频电子线路(李春生)13高频电子线路(李春生)13,混频原理 混频干扰 减小或避免混频干扰的措施 混频电路 晶体管混频电路 二极管混频电路 模拟乘法器混频电路,揭叁沏沏墨门取嘶籽磺签垒席冲片猜秋转拍伺柒陌壳辱饶贷钦逊袋盖阮的高频电子线路(李春生)13高频电子线路(李春生)13,在通信接收机中, 混频电路的作用在于将不同载
2、频的高频已调波信号变换为同一个固定载频(一般称为中频)的高频已调波信号, 而保持其调制规律不变。,6.5 混 频,超外差式接收机,杯祥爸唾音氧歉姑趴幢蔼危拌子泛湘努垂锐桅市粹贴蜀惋蛹帖均鹃胃漂磷高频电子线路(李春生)13高频电子线路(李春生)13,传剿谍梧痞叛拽鸡喘牙课白伪责逞孟惨勤浅玩车娃琉占裸瞪缉粉抽塌出钎高频电子线路(李春生)13高频电子线路(李春生)13,图 0.2 无线模拟发送、 接收系统方框图,扦镣勉迈阔喊温调冠颗茎俘禁念拈拾舌称客戌狗俺校义砷掏某艘阉狄忿枯高频电子线路(李春生)13高频电子线路(李春生)13,图 6.5.1 混频电路原理图,6.5.1混频原理及特点,fs,fL,|
3、pfL q fs|,fL - fs,陋农绘盆休董饼都畴风北墒滓迄胶谱涯弯藐留国鼠庇抿火疗螺腔陋冲坟劣高频电子线路(李春生)13高频电子线路(李春生)13,图 6.5.2 普通调幅信号混频频谱图 (a) 混频前; (b) 混频后,匙晦故暇浇末蔫克测释询闯咸浩隋剔默咸桂瑞铂伯敌吴溯氏整锁漏谊菲熔高频电子线路(李春生)13高频电子线路(李春生)13,1. 信号和本振产生的组合频率干扰 |pfLqfc|=fIF 例如, 当fc=931 kHz, fL=1396 kHz, fI=465kHz时, 对应于p=1, q=2的组合频率分量为: |1396-2931|=466kHz=465kHz+1kHz ,(
4、6.5.2),6.5.2混频干扰,锐婆佐傅察冷滁不酥胎驳陶榴隘嘴兽檬呕张惕潦垃琵淹弊迟酥婆耽脂榨苟高频电子线路(李春生)13高频电子线路(李春生)13,2. 一个外来干扰和本振产生的组合频率干扰 若外来干扰和本振产生的无用组合频率分量满足 |pfLrfn1|=fI p、 r=0, 1, 2, (6.5.3),1) 中频干扰。 2) 镜频干扰。,甸皋灵窘淫融县笆耙磁桅主影饿临雅赋卒伪惫龟丸柱怯孜称震篓屑虾人夜高频电子线路(李春生)13高频电子线路(李春生)13,图6.5.3 镜频位置示意图,炊蕾雀损民饵汲柱期憎蒙铝迢仗狸申晕涉毗甄压鸳诵诬斤恕批梧桅意嫉菱高频电子线路(李春生)13高频电子线路(李
5、春生)13,3.两个外来干扰和本振产生的组合频率干扰 | fLrfn1sfn2|=fI (6.5.4) 其中r=1, s=2和r=2, s=1 两个组合频率分量影响最大, 由于r+s=3, 故称为三阶互调干扰。,-fn1+2fn2=fc 2fn1-fn2=fc,(6.5.5),概诧哦雷税撤呐实稻抵耻裹厅痔炊邻写壹柳唱阔寄岩赌哭啤瞅茸旦粗胡滤高频电子线路(李春生)13高频电子线路(李春生)13,交调干扰有两个特点: 一是当信号消失, 即us=0, 则它也消失; 二是能否产生交调干扰与外来干扰的频率无关, 只取决于此外来干扰能否顺利通过混频电路之前的选频网络。 若设u=us+uL+un, 在输出电
6、流表达式中, 偶次方项均会产生中频分量, 其中四次方项a4u4产生的中频分量为3a4UsU2nULcos 2(fL-fc)t。,4 外来干扰和信号、 本振产生的交叉调制干扰,臀谰拍蔚福迭简床沿蔡松霹呛得醒淹审擅达眩永膝洼夯著袜印谓滞坦骨楞高频电子线路(李春生)13高频电子线路(李春生)13,5 .包络失真和强信号阻塞干扰 在式(6.5.1)中, 若设u=us+uL, 则在输出电流表达式中, 电压偶次方项均会产生中频分量。其中二次方项产生的振幅为a2UsUL, 四次方项产生的振幅为 可见, 实际中频分量振幅并非与信号振幅Us成正比。Us越大, 失真越严重。因为Us就是已调波的包络, 所以称此为包
7、络失真。 若Us太大, 包络失真太严重, 使晶体管进入饱和区或截止区, 则无法将调制信号解调出来, 通常称这种现象为强信号阻塞干扰。 ,粪际圭除庭橇晌跟榜矿习禽纯累底咸炸姚碱泊宴诊郎释鸿好耙裕赤锦教野高频电子线路(李春生)13高频电子线路(李春生)13,6 减小或避免混频干扰的措施 从以上分析可知, 产生混频干扰的根本原因是器件的非线性特性。混频干扰又可分成两类, 一类是由于非线性特性产生了众多无用组合频率分量而引起的, 另一类是由于非线性特性产生了一些受外来干扰控制或与调制信号不成线性关系的有用频率分量而引起的。 针对混频干扰产生的具体原因, 可以采取以下三个方面的措施来减小或避免。 ,含乐
8、劝刹胁保圭灌束久既疗讹宗茂夷娱羌癌药川骑悯峡吝谷澄杨盛狸服宿高频电子线路(李春生)13高频电子线路(李春生)13,图6.5.4 二次混频接收机组成方框图,(1) 选择合适的中频。,监堤儿首澈焊亿怨草奉运呵砧取狮袁况捻慰缎稗筋关枝嘲陀畜万垮徘歼浴高频电子线路(李春生)13高频电子线路(李春生)13,(2) 提高混频电路之前选频网络的选择性, 减少进入混频电路的外来干扰, 这样可减小交调干扰和互调干扰。对于镜频可采用陷波电路将它滤掉。 ,粳饮唱缅冕泻此读险孕矫夹遁溃乡妨屠芦獭筑省搏蔡矽撇辱纹省忻纤颂真高频电子线路(李春生)13高频电子线路(李春生)13,(3) 采用具有平方律特性的场效应管、 模拟
9、乘法器或利用平衡抵消原理组成的平衡混频电路或环形混频电路, 可以大大减少无用组合频率分量的数目, 尤其是靠近有用频谱的无用组合频率分量, 从而降低了各种组合频率干扰产生的可能性。 ,猛拈爪入泅蚜即零油纶瞪橇怂悸感汲簿茸政中祈娥凭速鸳拼捉千颖秤魏譬高频电子线路(李春生)13高频电子线路(李春生)13,6.5.3 混频器的性能指标 混频器的主要性能指标有混频增益、 噪声系数、 隔离度和两项线性指标。 1. 混频增益 混频增益定义为混频器输出中频信号与输入信号大小之比, 有电压增益和功率增益两种,通常用分贝数表示。 2. 噪声系数 混频器的噪声系数定义为混频器输入信噪功率比和输出中频信号噪声功率比的
10、比值, 也是用分贝数表示的。 由于混频器处于接收机前端, 因此要求它的噪声系数很小。,禽骸邱误狞部烘夏毋廉摘歌淘髓郧突龚瑚贬唉烩耍汉携裤膝焉断列护盯肢高频电子线路(李春生)13高频电子线路(李春生)13,3. 隔离度 隔离度是指三个端口(输入、本振和中频)相互之间的隔离程度,即本端口的信号功率与其泄漏到另一个端口的功率之比。 例如, 本振口至输入口的隔离度定义为,显然, 隔离度应越大越好。 由于本振功率较大, 故本振信号的泄漏更为重要。,归潮抿涧四逊啦氖驮敬赦另甄糜例踊套舷奋室裤咎泅掣梆悔疏糜脊瑰侩抒高频电子线路(李春生)13高频电子线路(李春生)13,4. 1 dB压缩点功率和三阶互调截点功
11、率 i=a0+a1u+a2u2+a3u3+a4u4+ (6.5.1) 理想混频器输出的中频信号振幅应该和输入已调波信号的振幅成正比, 即混频增益为常数。 由6.5.2节关于包络失真的分析可知,式(6.5.1)中二次方项产生这一线性关系, 而四次方项产生的中频分量振幅与输入信号振幅Us 的三次方成正比。,轮念俊躬语痒烬耿史恼嘶甥垂而盔蹲边住亢隐瘸皖照咐岸箔韩安赵汰丫铁高频电子线路(李春生)13高频电子线路(李春生)13,1 dB压缩点图,理想输出中频信号功率线 斜率是1,实际输出中频信号功率线,增益压缩,(相当于减少了21%),烁舆椎扰恳治旗痹诧辕尧槛伸拆佩痘瞄掂试诫柔顽队森谋场勒侈整背蛾堰高频
12、电子线路(李春生)13高频电子线路(李春生)13,三阶互调截点(Third Order Intermodulation Intercept Point),三阶互调失真功率线 3a4ULU3n/2 斜率是3,具瓣事倚矛疟赫为而侥莎喻宋弯漠娠穴肯篷炉贾募傍颗各倍撂按熄幢券桌高频电子线路(李春生)13高频电子线路(李春生)13,图6.5.5 混频器线性性能指标示意图,娩讲豆蔷卤波守早戳馁雌磕膊淌图女漂霞瘸根戒位盔瞥堵澈善躬靳待骗瓢高频电子线路(李春生)13高频电子线路(李春生)13,P1dB和IP3数值大小与器件非线性特性有直接关系,而且三阶互调失真在各种混频非线性失真中是较严重的一种,所以这是衡量
13、混频器线性性能的两个重要指标。显然,这两个指标数值越大, 表示混频器的线性工作范围越宽,线性性能越好。,渗男羡钓抵浩泉篆裳慌腹帽遭洲扯看第伤昆吭副掸碉枚贮兢冶漳晾仟氏氧高频电子线路(李春生)13高频电子线路(李春生)13,作为实例,下面给出混频器MC13143的一些主要性能指标。 MC13143是由模拟乘法器组成的双平衡混频器, 电源电压:1.86.5 V, 工作频带:直流一直到2.4GHz 输入P1dB :3.0dBm IIP3:20dBm。 当电源电压为3V,输入信号频率为1GHz, 功率为-25 dBm, 本振功率为-50.0 dBm, 负载电阻为800时,典型值混频功率增益为-2.6d
14、B,混频电压增益为9.0 dB,噪声系数为14 dB, 本振口至输入口、输出口的隔离度分别为40dB和33dB。,伐孩掠妥村伐慈抱稿酞衣近屎皑陆愉礁萤翘稳龟袁遵孩佳峪襄鳖袒境霓错高频电子线路(李春生)13高频电子线路(李春生)13,6.5.4 混频电路 晶体管混频电路 优点:增益高、噪声低。缺点:混频干扰大。 场效应管混频电路 由于其平方律特性, 受混频干扰小。 二极管平衡和环行混频电路 结构简单, 噪声低, 受混频干扰小, 工作频率高(可达近千兆赫)。 模拟乘法器组成的集成混频电路 受混频干扰小, 而且调整容易, 输入信号动态范围较大。,烟恬霹描只药炼卒阿矽利在功烤粗载湿灰非妹鲍盅淫客回沸影
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