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【導讀】第一講中我們分析了混頻器的工作原理，而混頻器一般可以分為三極管混頻器、場效應管混頻器、模擬乘法器構成的混頻器以及基于混頻二極管非線性元件構成的混頻器。接下來我們將對比分析三極管混頻器的幾種電路組態及其優缺點，并講解三極管混頻器的幾個主要的技術指標。

往期回顧：第一講：混頻器的工作原理分析

第一節 三極管混頻器的電路組態及其優缺點

圖2-1（a）中，本振電壓 Vo 和信號電壓 Vs 都加載晶體管的基極與發射極之間，利用基極與發射極之間的非線性特性來實現變頻。按照晶體管的組態和本振電壓注入點的不同，有如下四種基本電路。其中（a）、（b）為共射混頻電路；（c）、（d）為共基混頻電路。這四種組態各有其優缺點。

電路（a），信號電壓由基極輸入，本振電壓由基極注入。
優點：因為它的輸入阻抗較大，因此用做混頻時，本振電路容易起振，需要注入的本振功率也比較小。
缺點：因為信號輸入電路與振蕩電路相互影響比較大（直接耦合），可能產生牽引現象。特別當 Ws 與 Wl 的相對頻差不大時，牽引現象比較嚴重，不宜采用此種電路。

電路（b），信號電壓由基極輸入，本振電壓由發射極注入。
優點：它的輸入信號與本振電壓分別從基極輸入和發射機注入。互相影響產生牽引現象的可能性小。同時，對于本振電壓來說是共基電路，起輸入阻抗較小，不易過激勵，因此振蕩波形好，失真小。
缺點：需要較大的本振功率輸入。

電路（c）和（d）都是共基極混頻器，分別為同極注入式和分極注入式。
優點：在較高的頻率工作時（幾十兆赫），因為共基電路的 fa比共發電路的 fβ要大很多，所以變頻增益較大。因此在較高頻率工作時也采用這種電路。
缺點：在較低的頻率工作時，變頻增益低，輸入阻抗也低，因此在頻率較低時不宜采用此電路。

第二節 三極管混頻器的技術指標

（一） 混頻跨導

混頻跨導 gc 的定義為輸出中頻電流振幅 IIm 與輸入高頻信號電壓振幅 Usm 之比，可得


這說明混頻器變頻跨導 gc 等于時變跨導 g（t）的傅里葉展開式中基波振幅 g1 的一半。在數值上，變頻跨導是時變跨導 gt的基波分量的一半，可以通過求 gt的基波分量 g1 來求得變頻跨導。


由此可以看出在三極管工作在線性范圍是混頻增益與跨導成正比。
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晶體管跨導與晶體管的靜態工作點也存在一定的關系，下面為他們的關系曲線，其中

（二）混頻增益

上面介紹了如何求混頻跨導 g，得到圖 2-2 加電壓后的晶體管轉移特性曲線.也可以求出混頻電壓增益和混頻功率增益。下面畫出混頻電路的等效電路，如圖 2-3 所示。

圖2-3 中，gic 為輸入電跨導，goc 為輸出電導，gc 為混頻跨導；gL 為負載電導。由圖2-3 可得：


（三）變頻壓縮（抑制）

在混頻器中，輸出與輸入信號幅度應成線性關系。實際上，由于非線性器件的限制，當輸入信號增加到一定程度時，中頻輸出信號的幅度與輸入不再成線性關系！

（四）選擇性

變頻器的輸出電流中包含很多頻率分量，但其中只有中頻分量是有用的。為了抑制其他各種不需要的頻率分量，要求輸出端的帶通濾波器有較好的選擇性，即希望有較理想的幅頻特性，它的矩形系數盡可能接近于 1。

（五）噪聲系數

因為變頻器在接收機的最前端，主要是變頻器的噪聲決定接收機的噪聲系數。因此，為了提高接收機的靈敏度，必須降低變頻器噪聲，即盡量選擇噪聲系數小、變頻損耗小或變頻增益大的混頻器。

噪聲系數是衡量接收機內部噪聲對靈敏度影響程度的一個指標。接收機的總噪聲系數為：


式中：F0 表示接收機的總噪聲系數；FR 表示高頻放大器的噪聲系數；FC表示混頻器的噪聲系數；FI 表示中頻放大器的噪聲系數；kpaR 表示高頻放大器額定功率放大量；kpaC 表示混頻器額定功率放大量(kpaC>1 時)或額定功率傳輸系數(kpaC<1 時)。

為了提高接收機的靈敏度，必須使總噪聲系數 F0 要小，而接收機多級電路總噪聲系數主要由第一級高頻放大器決定，也就是說，要保證高放噪聲系數小和額定功率放大量大的要求。混頻器位于接收機的第二級，其噪聲系數、額定功率放大量或額定功率傳輸系數對整機噪聲系數也存在一定的影響，特別是對于無高放的接收機，混頻器噪聲系數、額定功率放大量或額定功率傳輸系數及對整機噪聲系數的影響更大。
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（六）失真和干擾

混頻器除了有頻率失真和非線性失真外，還會產生各種非線性干擾，如組合頻率、交叉調制和互相調制、阻塞等干擾。所以對混頻器不僅要求頻率特性好，而且還要求非線性器件盡可能少產生一些不需要的頻率分量，以減小造成干擾的可能。

副波道干擾：由于接收機前端選擇性不好外界干擾信號竄入而引起的干擾。
最強兩個的副波道干擾：中頻干擾、鏡像干擾

（1） 中頻干擾

當干擾頻率等于或接近于接收機中頻時，如果接收機前端電路的選擇性不夠好，干擾電壓一旦漏到混頻器的輸入端，混頻器對這種干擾相當于一級（中頻）放大器，放大器的跨導為 gm（t）中的 gm0，從而將干擾放大，并順利地通過其后各級電路就會在輸出端形成干擾。

（2） 鏡像干擾

設混頻器中 fL>fs當外來干擾頻率 fn=fL+fI時，un與uL 共同作用在混頻器輸入端也會產生差頻 fn-fL=fI，從而在接收機輸出端聽到干擾電臺的聲音，示意如下圖：

交叉調制干擾：在有用中頻信號的包絡上疊加了干擾信號的包絡而引起互調干擾，干擾信號之間彼此混頻而產生接近中頻的信號而引起。

組合頻率的干擾：混頻器本身的組合頻率中無用頻率分量所引起的干擾。對混頻器而言，作用于非線性器件的兩個信號為輸入信號 us（fc）和本振電壓 uL（fL）則非線性器件產生的組合頻率分量為


（1） 干擾哨聲：有用信號和本振產生的組合頻率干擾。

產生原因：輸入到混頻器的有用信號與本振信號，由于非線性作用，除了產生有用的中頻外，還產生許多無用的組合頻率分量，如果它們中的有些頻率分量正好接近中頻（或落在中頻通帶內），則這些成分將和有用中頻同時經過中放加到檢波器上。通過檢波器的非線性特性，這些接近中頻的組合頻率與有用中頻差拍檢波，產生差拍信號（可聽音頻），形成干擾哨聲。

（2） 寄生通道干擾：外來干擾與本振的組合頻率干擾。

產生原因：混頻器輸入回路選擇性差，使f n信號輸入，與本振頻率f L經變頻后產生許多頻譜率分量，且滿足時，該干擾將通過混頻后由f n→f I并經中放，在檢波器中檢波后在輸出端聽到干擾的聲音。

（七）混頻器的隔離度

從理論上來看，混頻器各個端口之間是互相隔離的，任意一個端口上的功率都不會泄露到其他端口上。但實際上，總有部分功率在各個端口之間相互泄露。利用隔離度就可以評價這種泄露的程度。由于本振端口的功率最大，如果泄露到信號端口會形成向外的輻射損耗，嚴重地干擾附近的接收機，這種影響最壞，因此一般情況下只規定本振端口到其他端口的隔離度。具體的定義有兩個，一個是本振功率與其泄露到信號端口的功率之比；另外一個是本振功率與其泄露到中頻輸出端口的功率之比，兩者都用分貝數來表示。