高频-第6章--混频器原理与组合频率干扰(4)优秀PPT.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,1,高频电子线路重点课程,无线电信号的发射,2,高频电子线路重点课程,无线电信号的接收,3,6.4,混 频,一、混频电路的组成,由混频器和本地振荡器两部分组成，是一种,差频,器件。,把接收到的,高频,信号经过变为一个固定的,中频,f,I,，并保持原,高频信号的特性（如调幅规律）不变。一般地：,例如，,AM,调幅收音机中，变频就是将,载波频率,为,535,1605KHz,的高频已调信号变成中频为,465KHz,的已调幅信号。,已调幅波,本地振荡,4,混频后得到固定的中频，可降低接收机的成本。理由：,一个接收机，,需能,接收,多个,不同,载频,、不同,距离,的无线电信号；,它,必须,做成,多波段,接收机，每个,波段,覆盖一个小的频率范围，,所以，接收机,覆盖,的频谱范围,应该,很宽。,在宽的频带内，放大器很难做到增益的平坦性。,若将不同频道的信号变频到一个固定的频点（中频）上，增,益,好,控制；接收机在接收不同频率的信号时，可使用相同的,器件，降低成本。,中频处理技术相当成熟，有利于电路的标准化，适应大规模,生产。注：调幅收音机中频：,465KHZ,调频收音机中频：,10.7MHZ,电视机第一伴音中频：,31.5MHZ,第二伴音中频：,6.5MHZ,图像中频：,38MHZ,中频的使用，可使不同波段内的,微弱,信号,得到足够的增益，,并提高对有用信号的选择性。,5,二、混频电路的工作原理,任何含有,平方项,特性的非线性器件，都可以完成变频作用。,为简单，,设,输入到混频器的两个信号都是正弦波，且混频器,的,伏安,特性为,：,将,代入上式，则有：,经中心频率为,的,带通滤波器,后，就能取出,中频,成分：,电流,i,与已调波电压,u,的调制规律是完全相同的，不同的只是载波频率，从而完成了变频作用。,6,三、混频器的主要技术指标（,P207,）,混频增益,（包括,电压增益,和,功率增益,）,电压增益：输出中频电压振幅,U,I,与输入高频电压振幅,U,s,之比。,功率增益：输出中频信号功率,P,I,与输入高频信号功率,P,S,之比。,7,选择性：,接收有用信号，排除干扰信号的能力。,主要是指：在满足,通频带,要求的前提下，排除,邻近,信道,干扰,的,能力，取决于中频,滤波,网络的,选频,特性。,噪声系数：,混频器位处接收机前端电路，其噪声系数对整,机的噪声系数影响极大；因此，要尽量降低混频器的噪声,系数。措施：使用低噪声器件；采用模拟乘法器或具,有平方律特性的非线性器件。,失真：,代表混频器非线性的,伏安特性,的,幂级数,项数越高，干扰,就越多，非线性失真就越严重，可采用平方律器件或模拟乘法,器。,8,四、混频、振幅调制、解调的相互关系,都是,三端口网络,，,两个输入,端，,一个输出端,，使用同样的电,子器件（高电平调幅与包络检波除外）。,同属频谱的线性,搬移电,路,，但并不改变已调波的频谱结构，,只是改变了中心频率（注意，变频前后，上、下边频的位置,交换了,）。,但,由于频谱,搬移,的位置不同,，,其功能,也,就完全不同。,9,10,6.4,混频器中的干扰,混频器是接收机的各级电路中产生干扰最多的一级。,输入混频器的信号有：有用信号,f,s,（载波频率为,f,C,）、,本振信号,f,L,、干扰信号,f,n,。这些信号中，两两之间，,或三者之间组合，会产生各种干扰信号。这些干扰相当,严重，必须克服它们。,11,一、组合频率干扰,（仅与本身电台有关）,现象：,有用信号与,自身,本振的组合频率接近中频，该频率与,中频,差拍,检波，形成音频，产生干扰哨声。,注意：,该干扰只与,本身,电台有关，是自己对自己造成的干扰。,1.,有用信号与本振的组合频率,设有用信号频率为 （对应载波频率为,f,c,），本振频率为 ，则其组合频率可表示为：,2.,造成干扰的条件：,称为二阶组合频率干扰，,称为三阶组合频率干扰，类推。,12,即：,当有用信号的频率接近中频的整数倍时，可产生干扰哨声,。,在设计发射电台时，要防止使用满足该式的有用信号频率。,式包括四种情况：,所以只两种情况成立，又,将此式代入上两式，有：,13,例,1,：,设,，。,3.,抑制措施：,将接收机的中频选在接收机频段外。,如：中频段广播收音机的接收频率为,550,1605KHz,，,而中频为,465KHz,。,并进入检波器，,差拍,检波后，产生,2KHz,干扰哨声。,组合频率：进入中放进行放大,显然，可推得：为了防止,有用信号,与中频的,n,次谐波,产生,20,20KHz,的干扰哨声，在,n,次,谐波,的附近，有用信号,的,频率,应满足：,和,因为,2465,930KHz 930KHz,，所以会产生组合频率干扰。,其本振频率,f,L,=932+465=1397KHz,。根据造成本振频率干扰的,条件：，当,p,1,，,q,2,时：,14,二、组合副波道干扰,（与两个电台有关）,数学表达式为：,可分解成四个方程，但仅两个有效。,现象：,干扰信号,与有用信号,本振,频率的组合频率接近中频，,该频率与中频,差拍,检波，形成音频，产生干扰哨声。,两个有效方程为：,根据,当两个电台的组合频率接近中频的整数倍时，会产生组合副波道干扰。,如：两个电台，两载波分别为,f,C,550KHz,，,f,n,1566KHz,；由于,1566,2,550,465,1,所以两电台之间存在副波道干扰。,其包含两种特殊情况：,15,1.,中频干扰,例如：为避免中频干扰，需使得中频落在接收波段之外。如中波调幅收音机的波段为,5351605KHz,，,而固定中频 ；调频接收机波段为,88108MHz,，,而,。,当,时，,干扰,信号频率本身等于,或接近中频；它与中频信号一道进入中频放大器，在检波电路中差拍，形成音频，产生哨声。,16,2.,镜像频率干扰,若 则 。根据 有：,若两电台的频率之差为两倍的中频，会产生镜像干扰,。,在,军事,通信中，常采用,高中频,，可避免,镜像干扰,。,f,L,位于,f,s,和,f,n,的正中,间，即：,f,s,和,f,n,关于,f,L,对称,。,17,三、交叉调制干扰,原因,：,由晶体管特性中的,三次方,或,更高次,非线性项引起。,注意：,从数学分析的过程中可以看到，交叉调制与本振频率、,干扰频率都没有关系，完全,由非线性器件的,三次方,以上,高阶项,造成的。因此，加强,前端,滤波性能，选择合适的,器件,或合适的,工作状态,，可大大减少交调干扰。,克服措施：,提高混频器前级电路的选择性，以减小干扰信号的幅值。,合理选择工作点和本振信号的幅值，使混频器工作在弱,非线性，使器件转移特性的三次以上项处于最小区域，,最好使之工作在平方区域，或模拟乘法器构成混频器。,现象,：收音机同时收到两个电台的节目。,一台与二台载波是不同的；收一台（有用信号）时，二台,（干扰）进入一台，并且一台清晰时二台也清晰，一台不清,晰时二台也不清晰。即：好像干扰电台的调制转移到了有,用信号的载波上。（是危害性较大的一种电台干扰形式）,18,四、互调干扰,称为二阶互调，,称为三阶互调，类推。,原因,：由高放、混频级中的二次、三次或更高次项产生。,互调干扰在通信组网中值得重视、关注。,现象,：,与三个电台的信号有关。,接收一台时，二台与三台的组合频率之差正好落在一台,（或与一台载波接近），与一台有用信号一道进入接收机,的中频系统，在检波器中差拍检波后，产生哨叫声。,原理：,设有用信号频率,f,s,，干扰信号频率为,f,n1,、,f,n2,，当满足下式时：,或：三个信号频率组合满足：,时，也会产生互调干扰。,会产生互调干扰。,19,例,6.3,：如果混频器的转移特性关系式为：,问会不会受到中频干扰和镜像干扰？会不会产生干扰电台所引起的交调和互调干扰，为什么？,答：,（,1,）可能受到中频干扰，因为中频干扰与转移特性无关。,（,2),可能受到镜像干扰，因为镜像干扰与转移特性无关。,（,3,）不会产生交调。因为交调干扰由晶体管的三次或更高,非线性项产生，而表达式中无三次项。,（,4),会产生互调。因为互调干扰由晶体管的二次、三次或,更高非线性项产生。,20,例,6.4,：湖北台频率,f,1,774KHz,，武汉台,f,2,1035KHz,，问它们对某短波（,f,s,2,12MHz,，,f,I,465KHz,）收音机的哪些频率将产生互调干扰？,解：若满足,，则产生互调。,不落在,2,12M,区域，不产生互调。,落在,2,12M,区域，产生互调。,落在,2,12M,区域，产生互调。,落在,2,12M,区域，产生互调。,落在,2,12M,区域，产生互调。,落在,2,12M,区域，产生互调。,落在,2,12M,区域，产生互调。,以下谐波较小，可不考虑。,以上频率落在,2,12MHz,波段内，故产生互调干扰。,不落在,2,12M,区域，不产生互调。,21,例,6.5,一超外差广播接收机，中频,f,I,465KHz,。在收听,931,KHz,的,电台时，发现除了正常信号外，还伴有音调约,1KHz,的哨叫声。,而且如果转动收音机的调谐旋钮，此哨叫声还会变化。试分析：,（,1,）此现象是如何引起的，属于哪种干扰？,（,2,）在,535,1605KHz,波段内，在哪些频率刻度上还会,出现这种现象？,（,3,）如何减小这种干扰？,解,（,1,）,根据题目给定数据，,f,s,2,f,I,，,符合,组合频率干扰,表达式。,此时，有用信号与本振频率的频率组合接近中频，其与,中频信号一起进入中放电路，再加到检波器上，与中频,差拍，形成音频，出现哨叫声（,注,1396,2931,466,）。,（,2,）,显然，当频率为,929,KHz,时，也会出现,1KH,在的哨叫声。,来源：,2465,KHz,929,KHz,1KHz,。,3465KHz,1395K,，落在,535,1605,波段内，则在,1394,KHz,和,1396,KHz,处，也会出现,1KH,在哨叫声。,来源：,3465KHz,1394KHz,1KHz,（注：,f,S,=1394,f,L,=1859,-1859+21394,929,）,1396KHz,3465KHz,1KHz,（,3,）将,接收机的中频选在接收机频段外。,22,例,6.6,超外差收音机中频,f,I,f,L,-,f,s,=465KHz,。试分析下列现象：,（,1,）,当收听频率为,550KHz,的电台时，还能听到,1480KHz,电台的干扰。,（,2,）,接收,1945KHz,时，还能听到,740KHz,电台的干扰和哨叫声。,（,3,）,收听,1395KHz,时，可同时收到,690KHz,和,810KHz,信号，但不,能单独收到其中一个台（如另外一台停播）的信号。,解,（,1,）依题意，两电台频率之差,1480,550,2465KHz,为,镜像干扰,，是,组合副波道干扰,的一种特殊情况。,550KHz,1480KHz,23,（,2,）,两个电台的组合频率接近中频的整数倍，所以是,副波道干扰,。,（,3,）,由于不能单独听到其中一个电台，所以是两个干扰信号,产生的互调干扰。,原因,：由高放、混频级中的二次、三次或更高次项产生。,互调干扰在通信组网中值得重视、关注。,24,例,6.7,：某短波接收机在接收,12MHz,电台时，镜像干扰为,15.2MHz,，,则中频频率为多少？,解：根据概念，当两电台的频率之差为两倍的中频时，出现,镜像干扰，所以有：,25,25,6,26,某超外差接收机中频,f,I,=500 kHz,，本振频率,f,L,f,s,.,解（,1,）依题意，,7.5MHz,信号最强，说明发射频率就是,7.5MHz,。,而调谐到在,6.5 MHz,和,7.25 MHz,时，听到的信号是,7.5MHz,信号对其形成的干扰。,（,2,）当调谐到,6.5 MHz,时，有用信号频率,f,S,=6.5 MHz,，干扰,信号频率,f,n,=7.5MHz,。显然，,f,n,-f,S,=0.5 MHz=2f,I,所以,7.5MHz,正好是,6.5 MHz,的,镜像干扰信号,。,32,32,（,3,）在调谐到,7.25 MHz,时，,f,S,=7.25 MHz,，干扰信号频率,f,n,=7.5MHz,。由于,2f,n,-2f,S,=15-14.5=10.5 MHz,，显然，,这是,4,阶,组合副波道干扰,。,33,33,6,30,设变频器的输入端除有用信号（,f,S,=20 MHz,）外，还作用着两个频率分别为,f,N1,=19.6 MHz,，,f,N2,=19.2 MHz,的电压。已知中频,f,I,=3 MHz,，问是否会产生干扰？干扰的性质如何？,解：由于有两个干扰信号，而且这两个干扰信号的频率都,接近,并,小于,有用的信号频率。所以,可能,会产生,互调干扰,。因为,2f,N1,-f,N2,=19.62,19.2=20MHz,，因此将产生,3,阶互调干扰。,