您的位置 首页 工程机械公司

混频器原理

混频器原理

详细推导⊿了开关混频?的数混频器原理学过程,并在此×基础上给出了其具体实现方式。?理论和实践表明,基于模拟开关的混频方式可以克服传统非?线性元件或者乘法器混频方式的?缺陷,消除本振信号的影响∷,最大限度地保留输入信号的参数信息。

∟*基金?项目:国家自然科学基金∷项目(1160230℉0)

通常混频采用非线<性元件或㎝者专用的乘法∣器来实现,这?种混频方式∏不可避免地?会在输出信号中引入本振信号的幅?度㏒和相位信息,这往往是所不¥希望的。并且不论?非线性?元件或者专?用的乘法器都会产生很多干扰和失真,包括干扰£哨声﹢、寄生通道干扰、交叉调制失真*、互相调制失真?,这些均会对接收机性能产⊥生不良影响?。开关?混频方式可以有效抑制以上因素的影响。

1混频原理

混频?电路也叫变频电路(Mixer, Co≒nve§rtor),是超外差接收机的重要组成部分,它可实现-不失真的频谱搬移[1]?。

≧通常实现混频可以采用多种方式,最常用的是相乘电路,它可以?采用非线性器件或者专用的集成电路乘法器来实现。?假设乘法1器的两个输入信号分别为:

v1=Ac¥os(ω1t+φ1),?v2‖=Acos(ω2t+φ2)?,

则其输?出′为:

vo=AB2{co?s ﹢[(?ω1+ω2)3t+(≮♂φ1+φ2mol)]+co?s[(ω1-ω2)t+(φ1-φ2?)?](@1)

对于接收机来说?,通?常?只关心信号的低频分量℃,因此可通过一级低通滤波器∈取其低?频分量[2],则其输出可写为:

vo=AB2cos㎜[(ω1-ω?2)t+(?φ1-φ2)](2)

显然乘法器输出信号幅?值、相位?和频率与?两个输入信号均相关。

而°对于接收机来说℅,只关心接收的回波信号参数变化对接收机输出的影响,而不希望过多引入本?振信?号的参数?%。″同时由于乘法器属于非线性器件,因此会产生?很多干扰和失真?,包♀括干扰哨∵声、寄?生通道干扰、交?叉调?制失真、互相调制失真等,而且当输入信?号幅值增大£时㈱,由于幅度相?乘的作用,输出信号〒很有可能会o出现限幅,因而发生失真[3]。这些因素都会极大∫地影响接收机的性能℡,因此乘法器并不是实现接√收?机混频电路的最佳选择。开关混频可以有效克服模拟≯乘法?器缺陷。

2开关?混频原理

同样假设输入信号和本振信号分别÷为:

v1=Aco?s(ω1?t+φ1),

v2=Acos(ω2t+φ2),

现在取与v2同?频的方波信号v′2则有:

将其展开%成傅里叶?级数可得:

??

显然v′2∧是以ω2为基波的多>次谐波的集合[≈4㏄],?因此同样?可以?采用v1与v′2混频,然后取其基波的方?式获得v1与v2混频的结果。

于是信号v1?=和方≤波信号v′2的∩混频可以写⊙成:

m

则经过低通滤波器,滤除和频以及差频高次谐波可得:?

由式(6?)可以看出,混频后的?最终结果是?幅值和相∶位㎏都只和输?入信号有关,频率为?输入信号与本?㏑振≠信号∞差值的信号。显然以这≡ml样的方式混频可以最大程度№保持信﹤号的原始信息∽,而尽量※减小本振信号的影响。

3开关混频器实现

基于以上的开关混频原理,v1与v3′2混频可表示?为:

@T?3VI}N_7@?×(07]N1}R8`(AH.p∴ng?

由式(?7)可以?看出,v1与v′2混频相当于在v′2的正≥电?平期㎎间输⊕出v?1,在v′2的负电平期间输出-v1,因?此可以∠采2用模拟开关来实现?混频[5]。具?体实现方法如图1?所示/。

输入信?号v◎1分成两路∝,一路为?v1,另一路为-v1,分别输入两个模拟开关$,模拟开?关的通断?受信号v′2控制,正电平μ时?上面的⌒模拟开关导通,相应地?输?出v1,?负电平时下面的模拟开关导通,相应地?输出-v?1,显然这样的结果与式(7)吻合。如此就实现了㎡v1与方波信号v﹥′2的乘法,㏕完成了信号混频。显然这种 ?方式输∑出信号幅度和相?位只取决于输入信∮号v1,?而与?方波信号v′2无关。其波形?如图2所示。

?

混频后¢的输出结果含有高次谐波≦,因此需要后续采用低通∥滤波处理才能得到v1与v2的差频?信号。?

4结论

?

由以上分?析可知,开关混频同样也可以实现两信号乘法,并且输出信号的相位和幅度仅和输入信号相关,而与本振信号无关,因此更加有利﹣于后续电路对输入信号m的检测?以及相关﹣参数的识别处*理。

?对于多路输入的接收=机系统?来说?,开关混频方式更加有利于?消除±由于∨本振信+号的不一?致而引入的参数畸变,㎞提高接收机对有?效¤目标信号的识别处理能力。

? ·? ? ‰
关于更多混频器原理内容,可以收藏本网页。李娜微博 开关混频器的工作原理及实现简析

混频器原理混频器原理

关于作者: ycltcj

热门文章