高频电子线路(通信电子线路 大连理工大学).pdf

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1、通信电子线路大连理工大学电子科学与技术学院夏书峰2012.11.09夏书峰201211混频器的应用降频：电视机、收音机接收45-900M信号，放大器增益与频率有关升频：卫星上行，窗口频率、背景噪声900MHz7~12GHz窗口：宽带仪器（信号分析仪、矢网仪）分析带宽受限3Hz110G1.05THz，带宽160M/1GHz跳频：跳频电台（蓝牙、ZigBee、GSM）避开干扰频段夏书峰2012112Chapter6混频器(Mixer)6.1混频器工作原理6.2晶体管混频器6.3二极管混频器6.4混频器的干扰6.5统一调谐夏书峰2012113混频器是超外差

2、式接收机和很多无线电接收、测量设备的重要组成部分，用于把接收机输入回路接收到的高频信号变成某一固定频率的中频信号，其位置介于高放与中放之间。中频(IF：IntermediateFrequency)频率介于输入高频信号与解调后的低频信号的频率之间，中是相对的AM广播中频：fi465KHzfS535~1605KHzFM广播中频：fi10.7MHzfS88~108MHz电视图像中频：fi37MHzAM伴音中频：fi30.5MHzFM某雷达接收机：fi30MHz夏书峰2012114为何现代接收机要用混频器和中频？直放式接收机谐振增

3、益>250,000倍，需要?级谐振放大器，失谐将严重影响接收机灵敏度，调谐繁琐。此外：夏书峰2012115放大器工作频率高会有一些局限性：(1)晶体管正向传输导纳与工作频率有关：PPy12fefyA灵敏度00feug采用多级调谐放大器级联可提高增益，但频率改变时多级放大器同时调谐很困难。(2)若QL一定，工作在高频率，通频带变大：f0ff200.7QL外界干扰进入带内机会增加，抗干扰性变差。夏书峰2012116EdwinH.Armstrong，1918年发明超外差式接收机SuperheterodyneRadioReceiver

4、固定谐振回路fif0=fS+fi,混频后得到频率恒为fi的中频信号，换台时无需重新调谐各中频回路。f720KHz,f720465KHzf465KHz可调谐振回路Si0f882KHz,f882465KHzf465KHzSi0夏书峰2012117同轴可调电容（双联、四联）－多个可调电容，能同轴联动，广泛用于超外差式接收机。现代数字调谐接收机使用变容二极管代替机械可调电容。中周（中频变压器）－含有多种标准谐振频率的变压器，频率可微调，广泛应用于超外差无线电设备。夏书峰2012118把高频变为固定频率的中频，其好处在于：(1)工作在较低

5、频率：PPy12fefyA00feug更少的级联级数就能获得同样的增益，有利于提高接收机灵敏度和稳定性。(2)接收外部信号频率变化时，中频放大器谐振频率固定，不必重新进行调谐：为获得合适的增益（如160dB），有些接收机采用7级中放级联，并可加入自动增益控制AGC电路，对不同电平的信号采用不同增益。夏书峰20121196.1混频器的工作原理一、波形和频谱uSui载频fS中频fi=f0-fSωStωitUSU1111mUSmUSmUimUi22220ωS-ωSωS+ω0ω0ωuUmtSS1coscosStuU000costuUmi

6、i1cosctosit夏书峰20121110由频谱可见，混频前后：(1)调制规律不变：输入等幅波，输出也为等幅波；输入调幅波，输出也为调幅波；对调频、调相等调制方式同样成立；(2)混频也是频谱搬移过程，将调制信号由高频频谱搬移到中频频谱。夏书峰20121111二、定性分析输入信号uUSSScost本振信号uU000cost要求U0>>US，且ω0>ωS（ω0>ωS称外差）非线性器件两端电压uuuUcostUcostSS00S0将流过非线性器件的电流用麦克劳林级数在原点处展开，取二次三项：夏书峰201211122iaauau

7、0121122aaUaUaUtcosatUcos02S201SS10022直流分量信号基频本振基频1212aUcos2taUcos2t2002SS22本振二次谐波信号二次谐波aU20UScos0Stcos0St和频差频其中的差频信号是关心的频率分量，对应中频信号：夏书峰20121113iaiS20UUcos0StIicosit其中：中频电流振幅I=aUU，中频频率ω=ω-ωi20Si0S·采用LC带通滤波器做混频器负载，对中频频率呈现谐振电阻Rp，则输出中频电压为：uiRaUURco

8、stUcostiip20Spiii其中：中频电