【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(gòu)成的混頻器以及基于混頻二極管非線性元件構(gòu)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(tài)及其優(yōu)缺點，并講解三極管混頻器的幾個主要的技術指標。
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(fā)射極之間，利用基極與發(fā)射極之間的非線性特性來實現(xiàn)變頻。按照晶體管的組態(tài)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(tài)各有其優(yōu)缺點。
電路（a），信號電壓由基極輸入，本振電壓由基極注入。
優(yōu)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(chǎn)生牽引現(xiàn)象。特別當 Ws 與 Wl 的相對頻差不大時，牽引現(xiàn)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(fā)射極注入。
優(yōu)點：它的輸入信號與本振電壓分別從基極輸入和發(fā)射機注入。互相影響產(chǎn)生牽引現(xiàn)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(yōu)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(fā)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(jié) 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(shù)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(tài)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(zhuǎn)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(shù)盡可能接近于 1。
（五）噪聲系數(shù)
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(shù)。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(shù)小、變頻損耗小或變頻增益大的混頻器。
噪聲系數(shù)是衡量接收機內(nèi)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(shù)為：
式中：F0 表示接收機的總噪聲系數(shù)；FR 表示高頻放大器的噪聲系數(shù)；FC表示混頻器的噪聲系數(shù)；FI 表示中頻放大器的噪聲系數(shù)；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(shù)(kpaC<1 時)。
為了提高接收機的靈敏度，必須使總噪聲系數(shù) F0 要小，而接收機多級電路總噪聲系數(shù)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(shù)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(shù)、額定功率放大量或額定功率傳輸系數(shù)對整機噪聲系數(shù)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(shù)、額定功率放大量或額定功率傳輸系數(shù)及對整機噪聲系數(shù)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(chǎn)生各種非線性干擾，如組合頻率、交叉調(diào)制和互相調(diào)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(chǎn)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(chǎn)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(diào)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(diào)干擾，干擾信號之間彼此混頻而產(chǎn)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(chǎn)生的組合頻率分量為
（1） 干擾哨聲：有用信號和本振產(chǎn)生的組合頻率干擾。
產(chǎn)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(chǎn)生有用的中頻外，還產(chǎn)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(nèi)），則這些成分將和有用中頻同時經(jīng)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(chǎn)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(chǎn)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(jīng)變頻后產(chǎn)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(jīng)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(guī)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(shù)來表示。
相關閱讀：
如何用高輸入IP3混頻器實現(xiàn)VHF接收器設計
http://www.freschetta.cn/rf-art/80020992
如何消除電變頻器對其他設備的干擾
http://www.freschetta.cn/emc-art/80020629
RF混頻器及其在3G無線基站接收器中的應用
http://www.freschetta.cn/rf-art/80000697
