1、第5章 振幅調制、解調與混頻電路 概述概述 為了有效地傳輸信息，需要對信號進行調制 ，調制是通訊系統中的重要環節,將需要傳送 的基帶信號加到高頻信號上去的過程稱為調 制。 按調制方式，調制分為幅度調制、角度調制 （頻率調制和相位調制）。 按調制信號，調制可分為模擬調制和數字調 制,但就調制的基本原理來說，特別是在載波 調制形式上，模擬調制可以認為是數字調制 的理論基礎。 幅度調制根據信號的不同，分為普通調幅、 抑制載波調幅、單邊帶調幅和殘留邊帶調幅 等類型。 頻譜變換電路 頻譜變換電路：分為頻譜（線性）搬移電路和 頻譜非線性變換電路。 頻譜（線性）搬移電路：能將有用信號的頻譜 沿頻率軸進行不失

2、真搬移的電路，稱為頻譜搬 移電路。振幅調制、解調和混頻電路都屬于頻 譜搬移電路，其頻譜搬移是利用電路中非線性 器件的相乘作用來實現的。 頻譜非線性變換電路：角度調制與解調，將輸 入信號頻譜進行特定的非線性變換。 振幅調制電路的作用是：實現低頻調制信 號對高頻載波振幅進行控制，把調制信號 的頻譜不失真地搬移到載頻的兩側，即實 現將調制信號的信息“裝載”到高頻載波 中，以滿足信息傳輸的需要。 51 振幅調制的基本原理 用待傳輸的低頻信號去改變高頻載波振幅 的過程，稱為振幅調制簡稱調幅， 有普通調幅(AM)、抑制載波雙邊帶調幅 (DSB)和單邊帶調幅(SSD)三種。 1普通調幅波(AM) AM調幅電

3、路組成模型如圖51(a)所示。 調幅信號表達式 a k ：與調幅電路有關的常數 ，即調幅靈敏度。 AM調幅信號的波形及頻譜 調幅系數 普通調幅波的功率普通調幅波的功率 載波頻率 每個邊頻功率 調制信號一個周期內的平均功率 2 . . . . . ( 6 - 8 ) 2 c m o T U P R 2 2 11 () 22 1 .(6-9) 4 cc acm aoT m U PP R mP 2 2 11 () 22 1 .(6-9) 4 cc acm aoT m U PP R mP 2 1 =+.(6 -1 0 ) 2 cc o a vo T o Tao T PPPP PmP 2 1 =+.(6

4、 -1 0 ) 2 cc o a vo T o Tao T PPPP PmP AM調幅波的特點 1、調幅波的振幅在載波振幅上、下按調制信號 的規律變化，即調幅波包絡隨調制信號而變化； 2、調制信號的頻譜不失真地搬移到載頻的兩側 ； 3、調幅波中含有載頻、上邊頻和下邊頻； 4、調幅波頻帶寬BW=2F； 5、調幅發射機發送功率利用率低（小于0.3）。 2雙邊帶調幅波(DSB) DSB調幅電路組成模型如圖所示。 DSB調幅信號表達式 DSB調幅信號的波形及頻譜 DSB調幅波的特點 1、調幅波的振幅在零值上、下按調制信號 規律變化，即調幅波的包絡正比于 2、調制信號通過零值時，調幅波高頻相位 要反相1

5、80度； 3、調幅波中只含有上邊頻和下邊頻而沒 有載頻分量，發送功率利用率高； 4、調幅波頻帶寬BW2F。 3單邊帶調幅波(SSB) SSB調幅電路的組成模型如圖所示， 圖中帶通濾波器中心頻率調諧在 SSB調幅信號的波形及頻譜 或 SSB調幅信號的特點 1、單頻調制時SSB調幅信號為等幅波，其 包絡不直接反映調制信號的變化規律； 2、SSB調幅信號頻譜只含有一個邊頻，帶 寬小，BW=F； 3、發送功率利用率高。 52相乘器電路 1、非線性器件的相乘作用 (1)冪級數分析法 2 0112212 3 31212 12 0 ()() ()() () n n n n n iaa uua uu a uu

6、a uu a uu 1( )1 () ! Q n n nu EQ n d f u afE ndun 1212 0 () n nmn mm n m uuC uu 12 00 n mn mm nn mm ia C uu 冪級數分析法 由上式可見，器件電流中出現了兩個電壓 的相乘項2a2u1u2：，它由特性中二次方項 產生的，同時也出現了由高次方項產生的 眾多無用相乘項。 一般來說，非線性器件的相乘作用是不理 想的。 22 01122122212 3322 3 1323 123 12 ()(2) (33) iaa uua ua ua u u a ua ua u ua u u 12p q pq 則組合

7、頻率通式： p和q是包括零在內的正整數。 令u1=U1mcos1t， u2=U2mcos2t (p+q)為偶數的組合頻率分量，是由冪級數大于或 等于(p+q)的各偶次方項產生的； (p+q)為奇數的組合頻率分量，是由冪級數中n大 于或等于(p+q)的各奇次方項產生的。 P和q是包括0在內的正整數，其中P=1，q1的 組合頻率分量 是有用相乘項產生的 和頻和差頻，而其他組合頻率分量都是無用相乘 項所產生的。顯然各組合頻率分量的強度都會隨 P+q的增大而趨于減小。 減少非線性器件產生的無用組合頻 率分量的幾種措施 選用具有平方律特性的器件或選擇合適 的工作點，使器件工作在特性接近于平方 律的區段。

8、 采用平衡電路，利用電路的對稱結構來 抵消失真分量。 合理設置輸入信導的大小，使器件土作 在受大信號控制下的時變狀態。 H (j) u 1 u 2 u o V Di D p=1，q=1的組合頻率分量(1,1=12) 是有用相乘項產生的，而其它分量是不需要 的?？赏ㄟ^濾波器取出。 12 2 11212 ( ) 12 () 1 ()()() 2! 1 () ! Q QQQ nn Q if Uuu f Uuf Uu ufUu u fUu u n 2 11 0 1 11 1 22 11 2 (), (), ()2! Qn n n Qn n mn Qnn n f Uua u f Uuna u fUuCa

9、 u （2）線性時變電路分析法 在 上用泰勒級數展開 112 0112 ()() ()() QQ if Uuf Uu u I ug u u 011101121 11101121 ()(cos)coscos2 ()(cos)coscos2 Qmmm Qm I uf UUtIItIt g uf UUtggtgt 0111 1111 0111 1111 1 (cos) 2 1 (cos)cos,1,2,3, 1 (cos) 2 1 (cos)cos,1,2,3, Q kmQ Q kQ If UUt dt If UUtktdtk gf UUt dt gf UUtktdtk 是與U2 無關的系數，但是它

10、們都隨ul變化，即隨時 間變化，因此，稱其為時變系數或稱時變參 量。 是當輸入信號U2 0時的電 流，稱為時變靜態電流(或稱為時變工作點 電流)，用 表示。 是增量電導在U2 0時的數 值，稱為時變增量電導，用 表示。 上式表明，就非線性器件的輸出電流與輸入電壓 之間的關系是線性的，類似于線性器件但它們 的系數卻是時變的因此把這種器件的工作狀態 稱為線性時變工作狀態，具有這種關系的電路稱 為線性時變電路。 可見，在線性時變工作狀態下，非線性器件的作 用不是直接將ul與u2相乘，而是由Ul控制的特定 周期函數 與u2相乘。 p是包括零在內的正整數 輸出頻率分量 其中 (或其中一個分量)為有用分

11、量其他均為無用分量，這些無用分量的 頻率均遠離有用分量的頻率，故很容易用 濾波器將其濾除因此，線性時變工作狀 態適宜于實現頻譜搬移功能。如用于振幅 調制，可令U1為載波，U2為調制信號。 H (j) u 1 u 2 u o V Di D p=1，q=1的組合頻率分量(1,1=12) 是有用相乘項產生的，而其它分量是不需要 的?？赏ㄟ^濾波器取出。 （3）開關分析法 開關工作是線性時變狀態的特例。 0 DDDp D Dp g uuV i uV 1 1 0 00 DD D g uu i u 圖所示二極管電路中，當U2為小信號，U1 足夠大，使得二極管處于受U1控制的半周 導通的開關狀態， 此時二極管

12、可用如圖(b)所示的開關電路等 效，圖中時變電導等于 輸出電流中各頻率分量 控制信號U1和輸入信號U2的頻率分量。 控制信號U1頻率的偶次諧波分量。 （3）控制信號U1頻率的奇次諧波與輸入信 號U2頻率的組合頻率分量。 可見，無用組合頻率分量進一步減少。 2二極管雙平衡相乘器 (1)二極管平衡相乘器 二極管平衡相乘器電路如圖所示。 二極管平衡相乘器電路如圖所示，圖中二 極管性能一致，變壓器Tr1、Tr2均有中心 抽頭，令N1=N2。U2為小信號，U1為大信 號，可使二極管工作在開關狀態，略去負 載的反作用，可得 可見，輸出電流中只含有 的 奇次諧波的組合分量，其他組合頻分量均被 抑制掉了。 (

13、2)二極管雙平衡相乘器 二極管雙平衡相乘器由兩個二極管平衡相乘 器組成，如圖所示。 四只二極管特性相同，變壓器Tr1、Tr2均 有中心抽頭。U1為大信號，使二極管工作 在開關狀態，U2為小信號。 當U1為正半周時V1、V2導通，V3、V4截 止；當U1為負半周時， V3、V4導通V1、 V2截止。略去負載的反作用，可得： 可見二極管雙平衡相乘器輸出電流中只 含有 各奇次諧波與 的組合頻率分量 ，即只含有 為奇數的組合頻 率分量，若 較高，則 及以 上等組合頻率分量很容易被濾除，所以二 極管雙平衡相乘器具有接近理想的相乘功 能。 53 振幅調制電路 振幅調制電路可分為低電平和高電平調幅電 路兩大

14、類。 在低功率級完成調幅的稱為低電平調幅，它 通常用來實現雙邊帶和單邊帶調幅。廣泛采 用的有二極管環形相乘器和雙差分對集成模 擬相乘器。 在功放級完成調幅的稱為高電平調幅，用于 產生普通調幅波，通常在丙類諧振功放中進 行。 1、低電平調幅電路 （1）雙差分對模擬相乘器調幅電路 (2)二極管平衡與環形調幅電路 只要令二極管平衡相乘器和二極管雙平衡相乘 器的U1為載波信號，U2為低頻調制信號，它 們就構成雙邊帶調幅電路。 一般要求載波信號Ucm大于低頻調制信號10 倍以上并使二極管工作在開關狀態。為了減小 載調，應很好地設計和制作變壓器，挑選特性 相同的二極管以及采取一些補償措施，以改善 電路的對

15、稱性。 環形混頻器 若采用成品環形混頻器，考慮到混頻組件變壓器的 低頻特性較差，調制信號一般都加到兩變壓器的中 心抽頭上，即加到I端口，載波信號加到L端口，雙 邊帶調幅信號由R端口輸出。 1357 2468 (a) T1 V D4 V D1 V D2 V D3 5 6 7 8 LO 1F 3 4 RF 1 2 (b) T2 1 3 5 7 2 4 6 8 (a) T 1 V D4 V D1 V D2 V D3 5 6 7 8 LO 1F 3 4 RF 1 2 (b) T 2 (3)單邊帶調幅電路 單邊帶調幅信號由雙邊帶調幅信導去掉一個 邊帶后獲得，可采用濾波法和移相法。 濾波法 濾波法電路組成

16、模型如圖所示。 由于雙邊帶調幅信號上、下邊帶銜接處頻率間 隔很小，對帶通濾波器要求很高，使得制作困 難。實用中常采用先降低載頻，再進行多級調 制和濾波，最后獲得所需的單邊帶信號，從而 降低了帶通濾波器的制作難度。 移相法 移相法實現電路模型如圖所示。 它采用兩只相乘器，一只用于直接對 相乘，另一只用于對移相90后兩 者相乘，兩只相乘器輸出信號相加或相減。 就可以消去一個邊帶，而另一邊帶檀加后輸 出。 移相法的優點是省掉了濾波器，但這種方法 要求在很寬的音頻范圍準確地移相90。是很 困難的。為了克服這一缺點，可將濾波法和 移相法結合使用，形成了改進型移相濾波法 高電平調幅通常在丙類諧振功率放大器

17、中進行 ，用來產生AM調幅波。它有基極調幅、集電 極調幅等。 2高電平調幅電路 基極調幅 基極調幅是利用基極偏壓隨調制信號變化而實 現的調幅。 由諧振功放靜態基極調制特性可知受調放大 器只有工作在欠壓狀態時，輸出電壓才隨基極 偏壓有近似線性變化，所以基極調幅時應選擇 載波狀態在調制特性欠壓區線性段的中點，才 可獲得失真比較小的調幅信號。 故基極調幅放大器效率比較低。 集電極調幅 集電極調幅是將調制信號加到諧振勸放三極 管酌集電極回路，使得放大器集電極電源電 壓隨調制信號變化，而實現的調幅。 由集電極調制特性可知，當c c較大時，放 大器工作在欠壓狀態，輸出電壓c m隨c c 的變化很??；當c

18、c較小時，放大器工作在 過壓狀態，輸出電壓c m隨c c有近似線性 的變化，所以集電極調幅受調放大器必須工 作在過壓狀態。故集電極調幅放大器效率高 ，但需要較大的調制信號功率。 54 振幅檢波電路 解調是調制的逆過程，從高頻調幅信號中 取出原調制信號的過程稱為振幅解調，也 稱振幅檢波，簡稱檢波。 1振幅檢波的基本原理 振幅檢波電路也是一種頻譜搬移電路，它 的作用是將振幅調制信號頻譜不失真地搬 回到零頻率附近。 同步檢波電路模型 工作原理 相乘器：用以實現頻譜的線性搬移 低通濾波器：用以濾除不需要的高頻分量。 同步信號：與被解調的調幅波載頻同頻同相 的高頻等幅余弦波電壓稱為同步信號。 調幅波與同

19、步信號相乘后的輸出信號的頻譜 被不失真地搬移到載頻的兩邊，一邊搬到2倍 載頻上，一邊搬到零頻率上。 經低通濾波器濾除載頻為2倍載頻上的調幅信 號，即可得到解調電壓輸出。 特點：可以解調任何調幅信號。 包絡檢波電路 由于普通調幅信號中含有載頻分量，而且調幅 波的包絡與調制信號成正比，所以可以利用調 幅波自身的載波分量作為同步信號，通過非線 性器件的相乘作用直接進行解調，稱為包絡檢 波電路。 特點：電路簡單，使用廣泛。 2二極管峰值包絡檢波電路 峰值包絡檢波要求高頻輸入信號的振幅大于 0.5伏，所以又稱為大信號峰值包絡檢波器。 電路組成 組成：由輸入回路、二極管v和RC低通濾波器組成 。 v為檢波

20、二極管，采用高頻二極管，要求其正向導通 電阻及正向壓降越小越好。 RC為低通濾波器，用以濾除高頻信號，取出直流和 低頻信號，要求 RL為檢波器實際負載電阻，要求RL R。 Cc為檢波器輸出耦合電容，用來隔除直流耦合低頻交 流，以便在RI上產生解調低頻信號。 1 1 c R C R C 5.5 混混 頻頻 混頻電路又稱變頻電路，它的作用是將已調信號的 載頻變換成另一載頻，而其調制類型及調制參數均 保持不變。它也是頻譜搬移電路，在頻域中起著頻 率的加、減作用。 常用的混頻電路有晶體管混頻、二極管混頻和雙差 分對混頻電路等。 例如, 在超外差式廣播接收機中, 把載頻位于535 kHz 1605kHz

21、中波波段各電臺的普通調幅信號變換為 中頻為465kHz的普通調幅信號。 把載頻位于88 MHz10.8MHz的各調頻臺信號變 換為中頻為10.7MHz的調頻信號。 把載頻位于四十幾兆赫至近千兆赫頻段內各電視臺 信號變換為中頻為38 MHz的視頻信號。 5.5.1 混頻的基本原理混頻的基本原理 混頻電路也是一種頻譜搬移電路，因而在電路組成 上與振幅調制和解調電路相似，同樣也是由具有相 乘功能的非線性器件(或模擬相乘器)和帶通濾波器組 成。 混頻電路的輸入是載頻為fc的高頻已調波信號us(t)和 頻率為fL的本地正弦波信號(稱為本振信號)uL(t), 輸 出是中頻為fI的已調波信號uI(t)。通常

22、取fI=fL-fc。 以輸入是普通調幅信號為例,若us(t)=Ucm1+ku(t) cos2fct, 本振信號為uL(t)=ULmcos 2fLt, 則輸 出中頻調幅信號為uI(t)=UIm1+ku(t)cos 2fIt 。 可見, 調幅信號頻譜從中心頻率為fc處平移到中心頻 率為fI處, 頻譜寬度不變, 包絡形狀不變。 特點: 混頻電路的輸入輸出均為高頻已調波信號。 調幅電路是將低頻調制信號搬移到高頻段, 檢波電路 是將高頻已調波信號搬移到低頻段, 而混頻電路則是 將已調波信號從一個高頻段搬移到另一個高頻段。 混頻電路通常位于接收機前端, 不但輸入已調波信號 很小, 而且若外來高頻干擾信號能

23、夠通過混頻電路之 前的選頻網絡, 則也可能進入混頻電路。 選頻網絡的中心頻率通常是輸入已調波信號的載頻。 混頻電路是廣播外差式接收機的重要組成部分當在 接收不同頻道信號時使本振頻率也跟隨輸入信號載頻 而變化，始終保持中頻的恒定，從而使后級中頻放大 器增益選擇性和穩定性得到很大的改善，提高了接收 機的接收靈敏度和選擇性。 5.5.2混頻電路 采用二極管、晶體管及雙差分對模擬相乘器可以構 成混頻電路。 在高質量通信設備中以及工作頻率較高時(微波波段 )常使用二極管平衡混頻器或環形調頻器，其優點 是電路簡單、工作頻帶寬、組合頻率分量少、噪聲 低，但它沒有混頻增益。使用中要求本振信號足夠 大，以保證二

24、極管工作在開關狀態。 隨著雙差分對集成模擬相乘器產品性能的不斷改善 和提高，雙差分對混頻器應用也越來越多。它的優 點是輸出信號頻譜純凈、混頻干擾小，對本振信號 大小無嚴格的限制，主要缺點是噪聲較大。 晶體管混頻電路也是常用的一種混頻電路， 在廣播、電視、通信設備的接收機以及測旦 儀器巾有較廣泛的應用。它的特點是電路簡 單要求的本振信號幅度較小，并有一定的 混頻增益。 實際電路中，晶體管通常工作在線性時變狀 態，由于場效品體管的轉移特性具有二次特 性，所以場效晶體管混頻電路有增益高、噪 聲低、組合頻率分量少、動態范圍大、工作 頻率高等優點。 二極管環型混頻器的原理電路 晶體三極管混頻器晶體三極管

25、混頻器 中波AM收音機的變頻電路 FM收音機變頻電路 5.5.4混頻干擾 混頻電路中的非線性器件對于實現頻譜搬移 這一功能是必不可少的。 但是另一方面, 其 非線性特性不但會產生許多無用的組合頻率 分量, 給接收機帶來干擾, 而且會使中頻分量 的振幅受到干擾, 這兩類干擾統稱為混頻干擾 。它們都會使有用信號產生失真。 由于以上兩個特點, 混頻電路的干擾來源比 其它非線性電路要多一些。 分析這些干擾產 生的具體原因, 提出減小或避免干擾的措施, 是混頻電路討論中的一個關鍵問題。 混頻器產生的混頻干擾主要有信號與本振的組 合頻率干擾、外來干擾與本振的組合頻率干擾 、交調干擾和互調干擾等。 (1)信

26、號與本振的組合頻率干擾 有用信號與本振信號在混領器中由于非線性器 件的作用，除了產生了有用的中頻信號外，還 產生了許多無用但接近于中頻頻率的組合頻率 分量而形成的干擾，在接收機輸出端產生哨叫 聲，故又稱為干擾哨聲。 (2)外來干擾與本振的組合頻率干擾 外來干擾信導與本振信導加入混頻器后，由 于非線性器件的作用，產生了接近于中頻頻 率的組合頻率分量而形成干擾。這種干擾表 現為中臺和哨叫聲，其中員嚴重的干擾是中 頻干擾和鏡像干擾。 頻率等于或接近于中頻的干擾信導加入混 頻器后所產生的于擾稱為中頻干擾；頻率以 人為鈾與允相對稱的干擾信導，加入混頻器 后所產生的干擾，稱為鏡像干擾。 (3)交叉調制干擾

27、 有用信號和干擾信號同時加入混頻器，由混頻器 非線性特性的高階項形成的干擾。 其現象是接收有用信號電臺時，同時聽到干擾臺聲音 ，若對信號臺頻率失諧，干擾臺聲音隨之減弱，并隨 信號臺聲音的消失而消失。 (4)互調干擾 兩個(或多個)干擾信號同時加到混領器，它們同時 與本振信號相互混領產生的組合頻率分量接近于中領 ，在接收機輸出端產生哨叫聲或雜亂的干擾聲，這種 干擾稱為互調干擾o (5)減小或避免混頻干擾的措施 選擇合適的中頻，提高混頻級前端電路的選擇性， 以減小進入混頻器的外來干擾采用具有平方律特性 的混頻器件。 混頻電路的輸入除了載頻為fc的已調波信號 us和頻率為fL的本振信號uL之外, 還

28、可能有從 天線進來的外來干擾信號。 外來干擾信號包括其它發射機發出的已調波 信號和各種噪聲。 假定有兩個外來干擾信號 un1和un2, 設其頻率分別為fn1和fn2。 us、 uL和un1、un2以下分別簡稱為信號、本振和 外來干擾。 假定混頻電路中的非線性器件為晶體管, 其轉 移特性為: i=a0+a1u+a2u2+a3u3+a4u4+ u=us+uL+un1+un2=Uscos2fct+ULcos2fL t +Un1cos2fn1t+Un2cos 2fn2t 晶體管輸出的所有組合頻率分量為: f=|pfLqfcrfn1sfn2|, p、 q、 r、 s=0, 1, 2, 在這些組合頻率分量

29、中, 只有p=q=1, r=s=0對 應的頻率分量fI=fL-fc才是有用的中頻, 其余均 是無用分量。 若其中某些無用組合頻率分量剛好位于中頻附近, 能 夠順利通過混頻器內中心頻率為fI的帶通濾波器, 就 可以經中放、檢波后對有用解調信號進行干擾, 產生 失真。 另外, 由冪級數分析法可知, p、q、r、 s值越小所對 應的組合頻率分量的振幅越大, 相應的無用組合頻率 分量產生的干擾就越大。p、q、 r、 s值較大所對應 的組合頻率分量的干擾可忽略。 那么, 滿足這兩個條件的無用組合頻率分量有哪些呢 ?它們的來源又是什么呢? 下面以音頻調幅信號為例, 對混頻干擾的幾種不同形 式和來源進行討論

30、, 最后給出了解決措施。 1. 信號和本振產生的組合頻率干擾信號和本振產生的組合頻率干擾 有用信號與本振信號在混領器中由于非線性器 件的作用，除了產生了有用的中頻信號外，還 產生了許多無用但接近于中頻頻率的組合頻率 分量而形成的干擾，在接收機輸出端產生哨叫 聲，故又稱為干擾哨聲。 先不考慮外來干擾的影響。 若信號和本振產 生的組合頻率分量滿足 |pfLqfc|=fIF 式中F為音頻, 則此組合頻率分量能夠產生 干擾。 例如, 當fc=931 kHz, fL=1396 kHz, fI=465kHz時, 對 應于p=1, q=2的組合頻率分量為: |1396-2931|=466(kHz)=465(

31、kHz)+1(kHz) 466 kHz的無用頻率分量在通過中放后, 與中頻為 465 kHz的調幅信號一起進入檢波器中的非線性器件, 會產生1kHz的差拍干擾, 經揚聲器輸出后類似于哨 聲, 故稱這種干擾為干擾哨聲。 2 一個外來干擾和本振產生的組合頻率干擾一個外來干擾和本振產生的組合頻率干擾 外來干擾信導與本振信導加入混頻器后，由于非線性器件的 作用，產生了接近于中頻頻率的組合頻率分量而形成干擾。 這種干擾表現為中臺和哨叫聲，其中員嚴重的干擾是中頻干 擾和鏡像干擾。 頻率等于或接近于中頻的干擾信導加入混頻器后所產生 的于擾稱為中頻干擾；頻率以人為鈾與允相對稱的干擾信導 ，加入混頻器后所產生的

32、干擾，稱為鏡像干擾。 若外來干擾和本振產生的無用組合頻率分量滿足 |pfLrfn1|=fI, p、 r=0, 1, 2, 則也會產生干擾作用 。 通常將這類組合頻率干擾稱為寄生通道干擾, 其中中頻干擾 和鏡頻干擾兩種寄生通道干擾由于對應的p、 r值很小, 故造 成的影響很大, 需要特別引起重視。 1) 中頻干擾。 當p=0, r=1時, fn1=fI, 即外來干擾頻率與中頻相同。例如中 頻為465kHz, 則同樣頻率的外來干擾即為中頻干擾的來源。 2) 鏡頻干擾。 當p=r=1時, fn1=fL+fI。因為fc=fL-fI, 所以fn1與fc在頻率軸上 對稱分列于fL的兩旁, 互為鏡像, 故稱

33、fn1為鏡像頻率(簡稱鏡頻)。 例如fI=465 kHz, fc=1MHz,則鏡頻為1930kHz。若外來干擾 中含有1930kHz的鏡頻, 就會產生鏡頻干擾。 3 兩個外來干擾和本振產生的互相調制干擾兩個外來干擾和本振產生的互相調制干擾 若兩個外來干擾能夠進入混頻電路, 并且和本 振共同產生的組合頻率分量滿足 |fLrfn1sfn2|=fI 則也會產生干擾作用, 通常稱為互相調制干擾( 簡稱互調干擾)。 其中r=1, s=2和r=2, s=1 兩個組合頻率分量影 響最大, 由于r+s=3, 故稱為三階互調干擾。顯 然, 其中兩個外來干擾頻率與載頻的關系分別 為: -fn1+2fn2=fc 2

34、fn1-fn2=fc 經分析可知, 這兩個組合頻率分量均是從四次方 項a4u4中產生, 振幅分別是 a4Un1U2n2UL和 a4U2n1Un2UL。 例如fI=465kHz, 若在接收fc=16 MHz的調幅信 號時, 如果有兩個頻率分別為159MHz和 158MHz的外來干擾也能通過選頻網絡進入混頻 電路, 就會產生三階互調干擾。 實際上, 互調干擾的產生與有沒有信號無關, 只 取決于滿足式的外來干擾能否進入混頻電路。 4 外來干擾和信號、外來干擾和信號、 本振產生的交叉調制干擾本振產生的交叉調制干擾 若設u=us+uL+un, 在輸出電流表達式中, 偶次 方項均會產生中頻分量, 其中四次

35、方項a4u4產 生的中頻分量為3a4UsU2nULcos 2(fL-fc)t。 顯然, 這個中頻分量與二次方項a2u2產生的有 用中頻分量a2UsULcos2(fL-fc)t不同, 因為它 的振幅是受外來干擾un的振幅Un控制的。 若Un是交變信號, 則此中頻分量就會如同一個 干擾迭加在有用中頻分量上。通常稱這種干擾 為交叉調制干擾(簡稱交調干擾)。 其中由四次方項產生的稱為三階交調干擾。雖 然四次以上偶次方項也會產生交調干擾, 但影 響較弱。 交調干擾的特點 一是當信號消失, 即us=0, 則它也消失； 二是能否產生交調干擾與外來干擾的頻率無 關, 只取決于此外來干擾能否順利通過混頻電 路之

36、前的選頻網絡。 顯然, 能產生交調干擾和互調干擾的外來干擾 頻率都靠近信號載頻。 例如, 混頻電路之前的選頻網絡帶寬為10 kHz, 若fc=560 kHz, 則位于555 kHz 565kHz范圍內的外來干擾都可能產生三階交 調干擾。 5 包絡失真和強信號阻塞干擾包絡失真和強信號阻塞干擾 若設u=us+uL, 則在輸出電流表達式中, 電壓 偶次方項均會產生中頻分量。 其中二次方項 產生的振幅為a2UsUL, 四次方項產生的振 幅為 a4(U3LUs+ULU3s)。 可見, 實際中頻分量振幅并非與信號振幅Us成 正比。Us越大, 失真越嚴重。因為Us就是已 調波的包絡, 所以稱此為包絡失真。

37、若Us太大, 包絡失真太嚴重, 使晶體管進入飽 和區或截止區, 則無法將調制信號解調出來, 通常稱這種現象為強信號阻塞干擾。 6 減小或避免混頻干擾的措施減小或避免混頻干擾的措施 從以上分析可知, 產生混頻干擾的根本原因是 器件的非線性特性。 混頻干擾又可分成兩類, 一類是由于非線性 特性產生了眾多無用組合頻率分量而引起的, 另一類是由于非線性特性產生了一些受外來 干擾控制或與調制信號不成線性關系的有用 頻率分量而引起的。 針對混頻干擾產生的具體原因, 可以采取以 下三個方面的措施來減小或避免。 (1) 選擇合適的中頻。如果將中頻選在接收信號頻段 之外, 可以避免中頻干擾和最強的干擾哨聲。比如

38、 對于535kHz1605kHz的中波波段, 中頻選為 465kHz, 則產生中頻干擾的465 kHz外來干擾無法 通過混頻電路之前的選頻網絡。 (2) 來源于p=0, q=1分量最強的干擾哨聲要求fc與fI的 差值在音頻范圍內, 這個條件在整個中波波段都不 會滿足。尤其是采用高中頻(中頻高于接收信號頻 段), 還可以避免鏡頻干擾和其它一些寄生通道干 擾。 (3)提高混頻電路之前選頻網絡的選擇性, 減少 進入混頻電路的外來干擾, 這樣可減小交調干 擾和互調干擾。對于鏡頻可采用陷波電路將 它濾掉。 (4) 采用具有平方律特性的場效應管、 模擬乘 法器或利用平衡抵消原理組成的平衡混頻電 路或環形混

39、頻電路, 可以大大減少無用組合頻 率分量的數目, 尤其是靠近有用頻譜的無用組 合頻率分量, 從而降低了各種組合頻率干擾產 生的可能性。 6.7 實例介紹實例介紹 6.7.1HA11440內部的視頻檢波器內部的視頻檢波器 HA11440是日本日立公司生產的彩色電視機圖像中放 集成電路, 主要包括三級圖像中頻放大、同步視頻檢波、視頻 放大、AFT鑒相等幾個模塊。 其中視頻檢波器模塊如圖6.7.1 所示。 視頻檢波器模塊組成和工作原理如下： V58V61和R78R83組成射隨式恒壓源電路, 分別為 V49、V50和V44V46提供一個基極偏壓。 V44V46組成三個恒流源, 分別由每管的集電極輸出。

40、 V54V57和V41、V43、V45共七個管子組成雙差分模擬乘 法器同步檢波電路, R61和R62是負反饋電阻。V46V51六個管 子組成差分放大限幅電路, 其中V47、 V49和V48、V50是一個共 射共基電路對, V51是射隨式恒壓源。 自圖像中放輸出的圖像中頻調幅信號分成兩路, 一路經 V42、V43射隨后從V47、V48的基極輸入差分放大限幅電路, 、 腳之間外接的LC諧振回路從輸出等幅信號中提取38 MHz中 頻信號后, 分別經V52、V53射隨后從V54V57的基極輸入檢波 電路； 另一路分別經V40、V42射隨后, 從V41、V43的基極輸入檢波 電路。 視頻檢波負載電阻是R76、R77, 從檢波電路中V54、V55集 電極輸出的視頻信號經HA11440內部的視頻放大器放大后, 再由外接的低通濾波器取出。 6.7.2MC3361B中的混頻電路中的