第12章混频与倍频-福建信息职业技术学院.ppt

1、第12章 混频与倍频,12.1 变频器概述,12.2 混频电路,12.3 自动增益控制（AGC）,12.1 变频器概述,变频就是将高频已调波经过频率变换，变为固定中频已调波。,12.1.1 变频器的作用,在变频过程中，信号的频谱结构和调制类型保持不变，改变的只是信号的载频。因此，变频器也是频谱变换电路（或频谱搬移电路）。为了实现变频，变频器应包括产生高频等幅波ul的本机（或本地）振荡器，ul称为本振信号，其频率用fl表示。,12.1.2 变频器的工作原理,变频器它由非线性器件、本地振荡器和带通滤波器组成,带通滤波器则用来从各种频率成分中提取出中频信号。,本地振荡器产生本振信号ul(t)；,非线

2、性器件将输入的高频信号us(t)与本振信号ul(t)进行混频，产生新的频率,通常非线性器件与带通滤波器合在一起称为混频器，而本振信号由另一电路产生。,如果混频器和本地振荡器共用一个器件，即非线性元件既产生本振信号，又起频率变换作用，则称之为变频器。,12.2 混频电路,12.2.1 实现混频的基本方法,1. 二极管混频,二极管混频电路,设加在二极管上的两个信号分别是载波频率为fc的调幅波us(t)和频率为fl的本振信号ul(t)。,经过二极管的非线性作用，二极管中电流的频率成分包括fk=|pflqfs|。若使谐振回路调谐在p=q=1的差频分量上，则变频器输出电压uO(t)的载波频率为fg=fl

3、fc。,2. 三极管混频,三极管混频电路,三极管混频是利用集电极电流ic与ube之间的非线性关系进行的,输入信号、本振信号及基极偏压VBB叠加后加在三极管发射结上，利用发射结的非线性，从而产生许多频率分量。这些组合频率电流分量经过三极管放大，接在集电极回路中的LC谐振回路上。谐振回路谐振在中频fg上，完成取出集电极电流中的有用中频分量的任务,12.2.2 混频电路介绍,三极管混频器的基本形式,12.2.3 倍频器,倍频器是一种频率变换电路。倍频器的输出信号频率fo是输入信号频率fi的整数倍，如fo=2fi, fo=3fi。,倍频器的主要用途如下：（1）将频率较低但稳定度较高的石英晶体振荡器所产

4、生的稳定振荡信号进行倍频，以得到频率较高的稳定的振荡信号。（2）扩展仪表设备的工作频段，如对扫频仪中的扫频振荡源信号进行倍频，可使扫频仪的工作频率范围扩大几倍。（3）使用一个振荡器得到两个或多个成整数比的频率，如某些仪表中的频标振荡器。（4）有时在超高频段难以获得足够功率的信号，就可以用倍频器将频率较低、功率较大的信号转变为频率较高、功率也能满足要求的超高频输出信号。（5）对于调频发射机来说，还可以利用倍频器加深调制深度，以获得较大的频偏。,实现倍频的电路很多，主要有丙类倍频器和参量倍频器。参量倍频器是利用变容管的结电容与外加电压的非线性关系对输入信号进行非线性变换，再由谐振回路从中选取所需的

5、n次谐波分量，从而实现n倍信频的，其工作频率可达100MHz以上,丙类倍频器的电路形式丙类谐振功放的电路相同，不同之处仅在于倍频器的输出谐振回路不是调谐在基频上，而是调谐在所需的n次谐波频率上。于是，输出谐振回路将从谐波丰富的集电极电流脉冲中获得n次谐波电压，而其他分量产生的电压均可忽略。因此，在负载上得到频率为输入信号频率n倍的输出信号，即实现了n倍信频。,12.3 自动增益控制（AGC）,自动增益控制，简称AGC，是接收机的重要辅助电路之一,12.3.1 AGC电路的作用,AGC电路的作用是：当输入信号变化很大时，保持接收机的输出信号基本上稳定（变化不大），即当输入信号较强时，接收机增益较

6、低；当输入信号较弱时，接收机增益较高。为了实现这一控制，必须有一个随输入信号改变的电流（或电压），然后利用这一电流（或电压）去控制接收机各级的增益。,具有AGC作用的调幅接收机的方框图,12.3.2 实现AGC的方法,1. 改变射极电流IE,Ui,|UAGC|IE|Au|,晶体管IE曲线,利用曲线的上升部分或下降部分都可以实现增益控制，前者称为反向AGC，后者称为正向AGC。在反向AGC中，IE必须随|UAGC|的增加而减小，才能使下降，增益降低，,控制电压+UAGC加在晶体管的发射极，当+UAGC增加时，晶体管的偏置电压UBE减小，发射极电流IE减小，结果使下降，放大器增益降低；相反，如果控

7、制电压+UAGC减小，则UBE升高，IE与均增大，放大器增益升高。,2. 改变放大器的负载,这是在集成电路组成的接收机中常用的实现AGC的方法。由于放大器的增益与负载密切相关，因此，通过改变负载就可以控制放大器的增益。在集成电路中，受控放大器的部分负载通常是三极管的发射极输入电阻（发射结电阻）。若用AGC电压控制三极管的偏流，则该电阻也随着改变，从而达到控制放大器增益的目的。,12.3.3 AGC电压的产生,平均值AGC电路,平均值AGC电路是利用检波器输出电压中的平均直流分量作为AGC电压，图中V, CL, RL1, C1, RL2构成检波器，中频信号uI(t)经检波后得到含有直流分量与调制

8、频率分量的信号，,其中调制信号经过RL2输出，而直流分量经Rp，Cp组成的低通滤波器输出，该平均直流分量作为AGC电压，根据V的极性判断，不难判断该AGC电压为+UAGC。,延迟式AGC电路。当输入信号小于某一给定的值时，AGC电路不起作用，接收机增益不变，接收机灵敏度不受影响，只有当输入信号大于该给定值时，AGC电路才开始产生AGC电压，而且电路增益随AGC电压而减小的程度，恰好与输入信号电压的增大相抵消，使输出电压基本保持不变。由于这种电路是当输入信号延迟到大于给定值之后才开始工作的，故称为延迟AGC。,本章小结,（1）变频器仅改变信号的载频，而不改变信号频谱的内部结构，因此是频谱搬移电路。混频电路有多种形式，有二极管环形混频、三极管混频等。由于混频电路中存在特有的干扰和非线性失真，因此必须采取措施减小这些干扰和失真。（2）倍频器是一种频率变换电路，用途也比较广泛，主要有丙类倍频器和参量倍频器。（3）AGC电路是接收机的重要辅助电路之一，它使接收机的输出信号在输入信号变化很大时能基本稳定，故得到广泛的应用。,