通信电子线路:第七章 变频器_图文

本章内容 返回总目录 7.1 概述 7.2 变频器的基本原理 7.3 变频器的主要技术指标 7.4 晶体三极管混频电路 7.5 超外差接收机的统调与跟踪 7.6 用模拟乘法器构成的混频电路 7.7 变频干扰 本章重点和难点 (一) 本章重点 1. 为什么要进行变频; 2. 变频器的基本原理及数学分析; 3. 晶体三极管混频电路基本原理、工作状 态选择及应用举例; 4. 变频干扰。 (二) 本章难点 1. 三点统调; 2. 变频干扰。 7.1 概述 一、什么是变频器——频率变换电路 把一个已调的高频信号变成另一个较 低频率的同类已调信号。完成这种频率变 换的电路称变频器。 由于设计和制作工作频率较原载频低 的固定中频放大器比较容易,增益高,选 择性好,所以采用变频器后,接收机的性 能将得到提高。 例如:超外差广播接收机 ? AM调制:将载频位于535 kHz~1605kHz中波波段 各电台的普通调幅信号 465kHz的中频信号; ? FM调制:把载频位于88 MHz~108MHz的各调 频台信号 中频为10.7MHz的调频信号; 又如:超外差电视接收机 ? 把载频位于四十几兆赫至近千兆赫频段内各电视 台信号 中频为38MHz的视频信号。 超外差收音机接收系统及各点波形 二、为什么要进行变频 1. 变频器将信号频率变换成中频,在中频上 放大信号,放大器的增益可做得很高而不 自激,电路工作稳定(有利于放大); 2. 接收机在频率很宽的范围内选择性好有困 难,而对于某一固定频率选择性可以做得 很好(有利于选频); 3. 由于变频后所得的中频频率是固定的, 这样可以使电路结构简化。 三、信号载波频率变换成中频频率波形图 ? uI 与 uS 载波振幅的包络形状完全相同, 惟一的差别是信号载波频率 fS 变换成 中频频率 fI 。 ? 本地振荡器本振信号------ 下标为L ? 输入调幅信号-------------下标为S ? 中频调幅信号-------------下标为I 四、变频器的组成 1. 变频电路框图 它是将输入调幅信号与本振信号(高频等幅信 号),同时加到混频器,经频率变换后通过滤波器, 输出中频调幅信号。 2.变频电路的组成 1) 非线性元件,如二极管、三极管和场效应管和 模拟乘法器等; 2)中频滤波器; 3)产生uL的振荡器。通常称为本地振荡器,振荡 角频率为 ωL 。 本机振荡器可以由变频晶体管兼(叫自激式变频 器)。也可以由另一晶体管组成(称为他激式变 频器,也叫混频器)。两种电路中,前一种简单, 但统调困难。因此一般工作频率较高的接收机采 用混频器。 7.2 变频器的基本原理 变频的作用是将信号频率自高频搬移 到中频,也是信号频谱搬移过程。 变频后,原来输入的高频AM(FM)信 号,在输出端变化为中频AM(FM)信号, 两者相比只是把调制信号的位置从高频搬 移到中频,各频率成分的相对位置和相对 大小并未发生改变。 一、 变频前后的频谱图 fI 分析: fI ? fL ? fS fL ? ( fS ? F) ? fL ? fS ? F ? fI ? F fL ? ( fS ? F) ? fL ? fS ? F ? fI ? F 高频调幅信号的上边频 中频调幅信号的下边频, 高频调幅信号的下边频 中频调幅信号的上边频 二、变频原理的数学分析:幂级数 ? 如果在非线性元件上同时加上输入信号电压 和等幅的高频信号电压,则就会产生具有新 频率的电流成分。由于变频管工作于输入特 性曲线的弯曲段,其电流可采用幂级数来表 示,即 i ? a0 ? a1(uS ? uL ) ? a2 (uS ? uL )2 ? us ? USm cos?St uL ? ULm cos?Lt 对上式近似取前三项, i ? a0 ? a1?u ? a1(?u)2 ? ... (7-1) 其中 ?u ? uS (t ) ? uL (t ) ? USm cos ?St ? ULm cos ?Lt 对(7-1)式近似取前三项 则 i ? a0 ? a1[uS (t ) ? uL (t )] ? a2[uS (t ) ? uL (t )]2 ? a0 ? a1[uS (t ) ? uL (t )] ? a2[USm cos ?St ? ULm cos ?Lt]2 i ? a0 ? a2 2 (US2m ? U 2 Lm ) ? ? ? ? ? ? ? ?直流 ?a1(USm cos?St ?ULm cos?Lt) ? a2 2 (US2m cos 2?St ? U 2 Lm cos 2?Lt) ?a2USmULm ?cos(?S ? ?L )t ? cos(?S ??L )t? ?L ? ?S 差频分量——中频成分 ?L ? ?S 和频分量 2?S 2?L 谐波分量 总结:由于电路元件的伏安特性包含有平方项 1.在 uS ,uL 同时作用下,电流便产生 了新的频率成分,它包含: 差频分量: ?S ??L 和频分量: ?S ??L 谐波分量: 2?S 2?L 其中差频分量 ?S ??L 就是我们所要求的 中频成分 ?I 。 2.通过中频滤波器就可将差频分量取出。 而将其他频率成分滤除。这种变频器称 为下变频器。 若用选择性电路将和频分量选择出来, 则这种变频器称为上变频器。 7.3 变频器的主要技术指标 1.变频器增益大 通常用电压增益 K VC 和功率增益 K PC 表示。 2.选择性 要求输出回路具有良好的选择性。可采用品 质因数Q高的选频网络或滤波器。 3.工作稳定性要好 要求本振信号频率稳定度高,则应采用稳频 等措施。 4.非线性失真要小 5.噪声系数要小 噪声系数要小的分析 噪声系数的定义为 输入端载频信号噪声功率比 NF ? 输出端中频信号噪

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