什么是混频器?

[拼音]：hunpinqi

[外文]：mixer

输出信号频率等于两输入信号频率之和、差或为两者其他组合的电路。混频器通常由非线性元件和选频回路构成（图1）。输入频率 f


和来自本地振荡器的本振频率f₁经混频器作用后，输出频率变为f_i（见超外差）。它们的关系可用f_i=│±pf₁±qf


│表示，其中p和q是任意正整数。若混频和本地振荡由同一装置完成，则称为变频器。

混频器的输出信号除中心频率有所改变外，其余参数，如包络波形和所含频谱成分的相对关系均不改变。输出信号频率高于输入信号频率的称为上混(变)频，反之，则称为下混（变）频。图2表示某调幅信号下混（变）频前后的波形和频谱。

混频器最早用于等幅电报信号的接收，称为差拍检波器，后来已是超外差接收机、载波电话（见有线载波通信）和许多电子设备的基本组成单元。

若非线性元件的特性用下式描述：

i(t)＝ɑ₀+ɑ₁u(t)+ɑ₂u²(t)+ɑ₃u³(t)+… (1)

当两不同频率的信号电压u₁(t)=U₁cos2πf₁t和u₂(t)＝U₂cos2πf_it同时作用于非线性元件时，则元件中的电流i(t)将含有丰富的谐波和组合频率成分，它们与f₁及f_i的关系为

(2)

式中p＝0，1，2，…，n，q =1，2…，m。要使输出信号频率变为f_i＝f₁-f


，只须使i(t)通过一调谐于f_i的选择性回路便可取出f_i而滤掉其他频率成分。

典型电路如图3。调整偏置电压E₀，使二极管工作特性呈非线性，而输出回路则调谐在f_i即可实现两输入信号的混频。这种混频器结构简单，可以工作在较高频段，但变频增益较低，各回路之间相互影响较严重，组合频率干扰也较大。

典型电路如图4。由于采用平衡电路结构，输出的谐波及其组合干扰成分较少，本振电路产生的噪声也不会出现在它的输出端。

兼具振荡和混频两种功能的电路(图5）。图中晶体管T、电感线圈L₄、L₃和电容器C₃、


构成一互感耦合振荡器。经输入回路(L₁，


)引入的信号电压与加到电阻器R_e两端的本振电压在晶体管中进行混频，并由中频变压器


取出其中的差频，即可将高频输入信号变换为中频输出信号。


、


为一同轴双连电容器，可使本振频率同步地随输入频率变化，保证全波段的中频频率不变。晶体管变频器的优点是变频增益较高，输出与输入电路的隔离度好，常用于各种超外差电路中。

利用非线性电抗特性将输入信号变换为中频信号的电路。电抗元件在理想情况下既不消耗功率也不产生噪声，所以参量混频器具有变换效率高、噪声小的优点。雷达和微波系统常用参量混频来实现低噪声接收。图6为并联电流型参量混频电路。用高Q滤波器F


、F₁和F_i隔开的三个回路，分别只允许信号电流i


、本振电流i₁和差频电流i_i流过。非线性电抗元件一般由变容二极管构成，它在本振电压(又称泵电压)的控制下，在输入与输出信号间起非线性变换作用。

工作于非线性状态的变频器除了能把有用输入信号变换为规定的输出频率外，其他频率不同的输入信号（或其谐波）在满足某种条件时也能被变换到该输出频段，形成对有用信号的干扰，称为变频干扰。对于超外差接收机所用的变频器，主要的变频干扰有以下5种。

（1）像频干扰：频率为f_n=f₁+f_i的输入信号与本振信号混频后形成的对有用中频的干扰。

（2）中频干扰：频率等于中频的信号通过混频器后，在其输出端形成的对有用中频的干扰。

（3）组合频率干扰：由于混频管有非线性特性，某些输入频率(或其谐波)与本地振荡（或其谐波）的混频结果恰好也为中频频率，从而形成对有用中频的干扰。

（4）交叉干扰：由于混频管或高频放大管具有三阶以上非线性特性，使干扰信号能量转移到有用输入频率f


上形成对有用中频的干扰。

（5）互调干扰：两个不同频率的强干扰信号经高阶非线性元件作用，产生与有用输入信号频率相同的成分。这一成分再与本振信号混频而形成对有用中频的干扰。

抑制或消除各种干扰的办法有：提高混频前各放大级的选择性，接入预选器或陷波电路，选择合适的混频管、高放管，控制本振输出幅度和采用二次乃至三次变频技术等。