i1?1111S(t)(v0?vs),i2?S(t)(v0?vs)
rd?RL2rd?RL21i?i1?i2?S(t)vs
rd?RL1222(?1)n?1S(t)??cosω0t?cos3ω0t?......?cos(2n?1)ω0t?......
2π3π(2n?1)π输出频率组合分量大为减少,没有本振频率及其谐波分量电压。
5.7.2 二极管环形混频器
11S(t)vs,i ''?i4?i2??S*(t)vs,
rd?RLrd?RL1i?i '?i ''?[S(t)?S*(t)]vs
rd?RL444(?1)n?1*S(t)?S(t)?cosω0t?cos3ω0t?????cos(2n?1)ω0t????
π3π(2n?1)πi '?i1?i3?
提供混频增益的同时,进一步减小输入信号频率成分。
许多从短波到微波波段的整体封装二极管环形混频器已作为系列产品。 0.5~500MHz的典型环形混频器(SRA-1双平衡混频器):
8,9端外接信号电压?s,3,4端相连,5,6端相连,3,5端间加本振电压,中频信号由1,2端输出。 此电路除用作混频器外,还可以用作相位检波器、电调衰减器、调制器等。
8 9 (a) 3 5 6 4 2 1 (b)
26
5.8 差分对模拟乘法器混频电路
5.9 混频器中的干扰
5.9.1 混频器干扰的种类
混频器输入信号、本振、外界干扰信号、内部噪声两两之间相互作用,影响混频器工作。 (信号、噪声幅度均很小,两者之间相互作用可忽略。)
信号 组合频率 本振
交调 本振噪声干扰 副波道
干扰 相互混频 噪声 互调
1. 组合频率干扰
当接收机接收某一电台音频信号时,除了能听到有用信号外,还同时能听到音频哨叫声。
?pfo?qfs?fi?F,(p,q?0,1,2?),音频频率F落在中频放大器通频带内。 某些组合频率接近中频频率时,通过检波器的非线性效应,与中频
fi差拍检波,产生音频哨叫。fp?1s?q?pfi 2. 副波道(寄生通道)干扰
干扰信号进入中频放大器,经检波后使可听到这一干扰电台的信号。
?pf?qf?F(p,q?0,1,2?),f1on?fin?q(pf0?fi)。
某些组合频率接近中频频率时,产生音频哨叫。 中频干扰:fn?fi,混频电路起放大作用。 镜像频率干扰:fn?fi?fo,
fs(fo?fi) fo fn(fo?fi)
27
3. 交叉调制(交调)
有用信号和干扰信号同时进入接收机,且两者都受音频调制,如果接收机调谐于信号频率,可以清楚地收到干扰信号电台的调制信号,若接收机对接收信号频率失谐,干扰信号电台的调制信号也消失。
若有用信号和干扰信号均为调幅波,混频器的非理想相乘特性会使有用信号的各频率分量的幅度受干扰信号的幅度影响,其包络发生变化。
iC?f(vBE)?f(vB?vs?vn)f\(vB)f'''(vB)(vs?vn)2?(vs?vn)3??? 26g'g\ ?f(vB)?g(vs?vn)?(vs?vn)2?(vs?vn)3???26设vs?Vsm(1?m1cos?1t)cos?st,vn?Vnm(1?m2cos?2t)cos?nt
g\2则iC基波电流iC1?(gVsm???gVsmm1cos?1t???VsmVnmm2cos?2t??)cos?st
2 ?f(vB)?f'(vB)(vs?vn)?
混频器输出包络
g\2VsmVnmm2干扰信号转移的调制1m2g\2 交调系数kf??2?V有用信号的调制gVsmm12m1gnm
交调由晶体管转移特性的3次及以上非线性引起,与有用信号和干扰信号频率无关,与干扰幅度有关。
4. 互相调制(互调)干扰
两个或两个以上的干扰进入到混频器,接收机调谐于信号频率,可以收到干扰信号电台的声音,若接收机对接收信号频率失谐,干扰电台的声音仍然存在。
两个干扰信号与本振信号的组合就有可能产生两个干扰信号间的互相调制,从而产生寄生中频分量。 产生的原因:由非线性器件二次方以上的特性引起,存在二阶互调、三阶互调和高阶互调。
iC?f(vBE)?f(vB?vs?v1?v2) g'g\2 ???gVsmcos?st???V1mV2mcos(?1??2)t???V1mV2mcos(2?1??2)t??28 线性放大 二阶互调 三阶互调
若?mf1?nf2?fs,则产生互调。
5. 阻塞
强干扰作用: 改变前端放大器或混频器晶体管工作点,进入非线性区,输出信噪比下降。
破坏晶体管的工作状态,产生击穿。
6. 相互混频
强干扰与本振边带噪声混频,产生的频率分量落在中频通带内。fon?fn?fi,fn相当于本振。
5.9.2 干扰混频器的措施
提高混频级前端电路(天线回路和高放)的选择性:外部干扰↓,可采用倍频程滤波器抑制二阶互调。 合理选择中频:组合频率、副波道干扰↓。(采用高中频,fi?fs)
合理选用器件和工作点:避免高阶非线性。选择合适静态工作点和工作状态(vs采用场效应管,转移特性为平方律,无三次项。
vo幅度),
28
6 高频功率放大器
6.1 概述
谐振功率放大器:放大窄带高频信号(信号的通带宽度只有其中心频率的1%或更小),
工作状态通常为丙类,负载是谐振回路。属于非线性电路。
非谐振功率放大器:低频功率放大器和宽带高频功率放大器。
低频功率放大器的负载为无调谐负载,工作在甲类或乙类。 宽带高频功率放大器以宽带传输线为负载。
高频功率放大器指标:高效率、高功率、谐波辐射。
工作状态 流通角2?c 理想效率? 负载 应用 甲类 360 50% 电阻 低频 乙类 180 78.5% 推挽,回路 低频,高频 甲乙类 推挽 低频 丙类 <180 >78.5% 选频回路 高频 丁类、戊类 开关状态 90%~100% 选频回路 高频
甲类 class-A amplifier 乙类 class-B amplifier
甲乙类 class-AB amplifier 丙类 class-C amplifier
6.2 谐振功率放大器的工作原理
iCiB+vvCE_Lb++v_vc+_BE_CVBBVCC
29
ic ic 转移 特性
ic max
理想化 –VBB ?t
o VBZ +?c o –?c vBE +?c o –?vb c
Vbm
Vbm
或电Vcm 流电压 vc ic vCE ic VCC
ic max vBE max vCE max ?t VBZ ?o ?c 3? ? 5?2? –VBB 222
vB
Vbm vb
晶体管工作区域:低频 f?0.5f?
?t VBE vb VBZ –VBB ib ?t ?t ic ?t VCE Vcm Vcm VCC ?t 中频 外电路特性:vBE晶体管转移特性(放大区):iC→Vbmcos?cVBB?VBZ
Vbm集电极耗散功率Pc?iCvCE小(iC大时vCE小,vCE大时iC?0)。
集电极电流虽然是脉冲状,但由于谐振回路的滤波,输出电压仍为正弦波形。
(Zp)??Rp?p2回路对高次谐波成容性,阻抗极小可视为短路。
晶体管由截止转入导电时,回路中电感电流不能突变,因此,输出脉冲电流大部分流过电容,充电电压下正上负,直流电源能量储存在电容中。当电容电压增大到(接近电源电压,晶体管截止。由于这种周期性的能量补充,振荡回路能维持振荡。当补充与消耗的能量相等时,电路建立起动态平衡,维持等幅正弦波振荡。
集电极余弦电流脉冲可分解为傅里叶级数: iC?IC0?Icm1cos?t?Icm2cos2?t???
21121VcmPo?VcmIcm1?Icm1Rp??,P??VCCIC0,P??Po?Pc
222RpP1VIVI?c?o??cm?cm1,集电极电压利用系数??cm,波形系数g1(?c)?cm1
P?2VCCIC0VCCIC0 0.5f?~0.2fT,结电容。
1?fT,引线电感。 高频 0.2~??VBB?Vbmcos?t , vCE?VCC?Vcmcos?t
?gc(vBE?VBZ),截止偏压VBZ,跨导gc??iC?vBE(见6.3)。
vCE?const?VBB?VBZ,cos?c?(Zp)?Ln??j2,
CR(Zp)n?(n?1)Q 30