第 4章 非线性电路
4.1 非线性电路的基本概念与非线性元件
4.1.1 非线性电路的基本概念
4.1.2 非线性元件
4.2 非线性电路的分析方法
4.2.1 非线性电路与线性电路分析方法的异同点
4.2.2 非线性电阻电路的近似解析分析
4.2.3 非线性动态电路分析简介（ *）
4.3 非线性电路的应用举例
4.3.1 C类谐振功率放大器
4.3.2 倍频器
4.3.3 跨导线性回路与模拟相乘器
4.3.4 时变参量电路与变频器
及其分析方法
2
4.3.4 时变参量电路与变频器
1、参变电路与常用参变电路类型
2、时变参量线性电路
3、变频电路
4、变频干扰
3
1、参变电路与常用参变电路类型
? 定义,若电路中仅有一个参量受外加信号的控制而按一定规律
变化时，称这种电路为参变电路，外加信号为控制信号。
（讲义上册 197 ）
i g
t
t0
0
0
)(1 tv
ig
? 跨导 g 并不是正弦形信号，
而是一个周期性信号。
? 外加信号是正弦形信号。
4
? 分类（由引起参量变化的原因分类）：
? 一类是人们有意识地构成的参变电路，例如，后面将要
讨论的变频电路、调幅电路、直接调频振荡器电路等 。
? 一类是不受人们控制的参变电路。例如：作为移动通信
信道的自由空间，它的延时、衰减等参量不能控制。
? 常用参变电路：电阻性和电容性参变电路。
（ 1）电阻性参变电路
电阻性参变电路的输出输入特性用 I-V平面上的曲线或相应
的数学方程表示。参量选择为曲线的微分斜率，常用跨导
表示。 例如：变频电路 。mg
（ 2）电容性参变电路
电容性参变电路的输出输入特性用 Q-V平面上的曲线或相应
的数学方程式表示。参量选择为微分电容，即 Q-V曲线的微
分斜率。例如，变容二极管的微分电容随加于变容管两端电
压的变化曲线。 用于直接调频振荡器电路。
5
2、时变参量线性电路
? 时变参量线性电路的正常工作状态具有两个输入信号，
一个是控制信号，通常为强信号 ；一个是被处
理信号，通常是弱信号 。
? 对被处理信号 来说,在控制信号为某一瞬时值时，
电路所呈现的微分斜率可以认为是常数,在这种情况下，
参变电路对于 可以看成是一个参量变化的线性电路 。
)(1 tv
? 模拟乘法器电路也可看作是时变参量电路的一种。
yyxo vKvKvv
'?? 则 可视为 的时变电压
放大倍数。
'K
yv
)(tvc
)(1 tv
? 对控制信号 来说，可以看成是一个参量变化的电路。
)(tvc
)(tvc
6
与
同时作用
于电路示
意图
)(1 tv )(tvc
（讲义上册 199）
v
t
)(tv
i
0 B
V
)(tvc
)(1 tv
0
7
3、变频电路
（ 1）变频电路的工作原理
? 变频电路是实现信号频谱线性变换的一种电路，它完成频
谱在频率轴上的搬移 。
? 作为时变参量线性电路，在工作时，除输入信号外，还应
有一控制信号 。在变频电路中，输入信号通常为一窄带信
号。控制信号通常为一单频正弦信号，在接收机中，习惯
将控制信号称为本地振荡信号或简称本振信号。
? 变频电路有两类,一类是电路中自身产生控制信号；一
类需由外部输入控制信号。通常称前者为变频器，后者为
混频器。
? 当输入信号经过时变参量线性电路后，会产生输入信号
频率与控制信号频率的和频与差频 。通常，将输出和频的
变频器称为上变频器，将输出差频的变频器称为下变频器。
两种变频器在通信系统中都有应用。
8
（ 2）变频电路的主要技术指标
? 变频增益,变频增益是指变频器的输出信号功率 和
输入信号功率 之比。
常用分贝表示，即：
oP
iP
)(lg10 dB
P
PG
i
o
P ?
? 噪声系数：
率比输出端中频信号噪声功
率比输入端高频信号噪声功??
oo
ii
n NS
NSF
/
/
由于接收机整机噪声系数主要取决于前级电路的噪声性
能，特别是在没有高频放大器的情况下,变频电路的噪
声系数对整机影响较大。
? 变频失真,变频电路的输出信号频率和输入信号频率是不
相同的。在变频过程中还可能产生失真，后面分析。
? 工作稳定性,是指控制信号 （本振信号） 频率稳定度。
思考题：增益和工作稳定性在变频器和放大器中有何不同？
9
（ 3）常用变频电路举例
①三极管混频器
? 下图所示是常用三极管混频器的几种基本形式。电路的共
同特点是利用三极管转移特性的非线性实现频率变换的。
cv
1v
if
cv 1v
if
cv
1v
if
cv 1v
if
(a) (b)
(c) (d)
10
? 变频跨导示意图
i g
t
t0
0
0
)(1 tv
ig
11
? 一般情况下，虽然本振电压 为正弦电压，但受其控制
的变频跨导 g 并不是正弦形信号，而是一个周期性信号。
? 变频跨导周期为本振信号的周期 。则 g(t)可展开
成傅立叶级数，即 11
/1 fT ?
tngtgtggtg
n
n 1
0
12110 c o s2c o sc o s)( ??? ?
?
?
????? ?
? 变频器的输出信号（中频信号） 将表示为：)(ti
i
? ? ? ? ? ? ? ??
?
?
???
0
1c o s
n
mcci tngtvtvtgti ?
)(1 tv
12
? 在变频器输出信号中：
? 含有频率 的输入信号频率成分 。
cf )(0 tvg c
? 需要的中频频率为 的信号。
ci fff ?? 1
? 输入信号频率 与本振信号频率的各次谐波之间的组
合频率。这些组合频率可能对变频器输出信号形成干扰。 cf
? 理想变频电路性能,
? 变频器传输函数中只有 项，不含其它各项。tg
11 c o s?
?为了得到这个结果，要求 曲线为直线。BEvg ~
也即 曲线为一平方曲线。BEc vi ~
? 工作在饱和区的 MOSFET基本上具有这样的特性，所以在
混频电路中采用 MOSFET是有利的。
? ? ? ? ? ? ? ??
?
?
???
0
1c o s
n
mcci tngtvtvtgti ?
13
②二极管混频器 （讲义上册 203） 习题 4-30
1Tr 2Tr
1D
2D
)(1 tv
)(tvc
)(tvc
)(tvc
2i
ii
2Tr
)(1 tv)(tvc
2i
ii
)(tvc
1i
LR
)(1 tvD
)(2 tvD
? 常用的二极管混频器是由两个特性相同的二极管构成的平衡
混频器，其原理电路如下图所示。
14
?
?
?
N
n
n
Dn tvati
1
11 )()( ?
?
?
N
n
n
Dn tvati
1
22 )()(
? ? ? ? ? ?tititi 21 ??
若两个二极管特性相同并可用 N阶幂级数表示，则它们的电流
可分别表示为：
输入信号电压：
tVtv ccmc ?c o s)( ?
本振电压：
tVtv m 111 co s)( ??
则二极管 两端的
电压分别为,? ? ? ? ? ?
? ? ? ? ? ?tvtvtv
tvtvtv
cD
cD
??
??
12
11
? 电路分析：
15
? ? ? ? ? ?
? ? ????
????
3
113
2
1121111
c o sc o s
c o sc o sc o sc o s
tVtVa
tVtVatVtVati
ccmm
ccmmccmm
??
????
? ? ? ?? ? ? ?? ?
? ?? ? ?????
??????
3
113
2
1121112
c o sc o s
c o sc o sc o sc o s
tVtVa
tVtVatVtVati
ccmm
ccmmccmm
??
????
? 则在二极管平衡混频器的输出电流中：
? 没有本振信号频率的基波和各次谐波。
? 没有输入信号频率的偶次谐波分量，也没有含信号频率偶
次谐波成分的组合频率分量。
? 含有输入信号频率的基波，奇次谐波和这些信号与本振频
率各次谐波之间的组合频率分量。
? 若在负载处接入选频电路，仅使频率为
的信号通过，即可完成混频的作用。 ic ??? ??1
16
4、变频干扰
理想的变频过程只是将输入信号的频谱在频率轴上平移，
信号频谱结构不应发生变化。但由于实际电路的非理想工
作状态，往往在变频输出信号中出现干扰信号，称其为变
频干扰。下面以接收机变频电路为例，说明变频干扰产生
的原因及其表现。
高频
放大 混频器
中频
放大
本地
振荡器
输入信号电
压 )(tv
c
本振
电压
)(1 tv
中频信号电压
)(tvi )(tv
o)(1 tvc
干扰信
号电压
)(tvn
)( cf
)( nf
)( cf )( if
)( 1f
)( if 检波器
)(tv?
输入信号电压
返回 1 返回 2 返回 3
返回 4 返回 5 返回 6
17
? 在变频器输出信号中（ 时变跨导线性电路 ）：
? 含有频率 的输入信号频率成分 。
cf )(0 tvg c
? 需要的中频频率为 的信号。
ci fff ?? 1
? 输入信号频率 与本振信号频率的各次谐波之间的组
合频率。这些组合频率可能对变频器输出信号形成干扰。 cf
? 若变频器输入信号 较大,则对于 而言不可以看
成是一个参量变化的线性电路 。)(tvc )(tvc
? 含有输入信号的各次谐波与本振信号的各次谐波之间的
组合频率。这些组合频率可能对变频器输出信号形成干扰。
? 变频干扰产生原因：高频放大器的频率特性不理想；
高频放大器具有非线性特性； 本振信号的各次谐波；
变频器的非线性（ 不能看作为时变参量线性电路 ）。
? ? ? ? ? ? ? ??
?
?
???
0
1c o s
n
mcci tngtvtvtgti ?
18
（ 1）中频干扰
? 产生的原因,
? 高频放大器的频率特性不理想。 不能将频率等于中频频
率的干扰信号滤除而使其到达变频器的输入端。
? 变频器的变频特性中的 项使变频器相当于放大器。
从而使中频干扰信号经变频器而到达中频放大器输入端，
经中频放大器放大后输出，形成中频干扰。
0g
上图
? 减小中频干扰的主要方法是：
? 减小三极管变频特性中的 项 。这就需要适当选择变
频三极管的静态工作点和本振电压的幅度，使变频跨导与
本振电压近似为线性关系。
0g
? 提高变频器前面各级电路的选择性，抑制中频信号通过 。
有时在高频放大器输入回路中接入中频陷波器或高通滤波
器，以抑制中频干扰。
? 举例,466KHz和 465KHz信号在检波器差拍检波后，产
生哨叫声。
19
（ 2）象频干扰
? 产生的原因,
? 正常输入信号频率 和干扰信号频率 将分列于
本振信号频率 两侧, 并距 的距离相等（均为中
频频率 ），两者互为镜象, 这种干扰为象频干扰 。
cf nf
1f 1f
if
? 干扰信号能经过高频放大器而到达变频器的输入端 。
? 减小象频干扰的主要方法是：
? 提高变频器前面各级的选择性。 当变频器前加有高频放
大器时，其优良的频率选择性可提高对象频干扰信号的
抑制作用。
? 提高中频频率 。 由于有用信号与干扰信号频率之间
的距离是 2,因此，提高中频频率可以使这两个信号
的频率差加大，这也有利于对象频干扰信号的抑制。采用
二次变频电路（例如,27MHz和 455KHz）。
if
if
上图
20
（ 3）组合副波道干扰
? 产生的原因,
? 高频放大器具有非线性特性。 则当频率为 的干扰
信号 通过高频放大器时，将产生 的各次谐波。
nf
nf
)(tvn
? 本振信号频率的各次谐波 。凡满足下列关系式所确定频率
的干扰信号，均可与本振信号的
某次谐波分量相作用，得到中频
频率信号而形成干扰。 n
fmff i
n
?1?
称这种干扰为组合副波道干扰。显然，象频干扰和中频干
扰是它的特例。象频干扰相应于 m=1,n=1的情况；中频干
扰相应于 m=0,n=1的情况。
? 减小组合副波道干扰的主要方法是：
? 提高高频放大器的频率选择性，减小高频放大器非线性 。
? 减少变频器传输特性中的谐波分量 。
上图
21
（ 4）组合频率干扰
? 产生的原因,
? 变频器的非线性。 不能将变频器看作为时变参量 线性
电路，对 是非线性。)(tv
c
? 变频器输出信号中将包含 输入信号的各次谐波分量,
本振信号的各次谐波分量以及二者各次谐波分量之间的
组合频率。
? 凡是满足右式的 m和 n所确定的组合
频率，恰为中频频率。这些组合频率
分量通过中频放大器而形成干扰。 ci
nfmff ?? 1
? 减小组合频率干扰的主要方法是：
? 合理选择变频器工作状态，减小传输特性的谐波分量。
? 限制输入信号 的幅度。)(tv
c
? 选择中频频率，避开变频过程可能产生的组合频率。
上图
22
这里需要说明：
? 在分析组合副波道干扰时，对输入信号来说，认为变频电
路是线性的。（输入信号 的幅度较小） 产生组合副波
道干扰的输入信号的各次谐波是由高频放大器的非线性产生
的，均可与本振信号的某次谐波分量相作用，得到中频频率
信号而形成干扰。 （,,, ）。
? 组合频率干扰是由于变频电路本身的非线性产生的。 变频
器输出信号中将包含 输入信号的各次谐波分量, 本振信号的
各次谐波分量以及二者各次谐波分量之间的组合频率。
)(tvc
0g 1g 2g,..3g
23
（ 5）交叉调制干扰
? 交叉调制干扰的现象是：
? 如果接收机对欲接收信号频率调谐，则可清楚地收到干扰
信号电台的声音。
? 接收机对接收信号频率失谐，则干扰电台的声音减弱。
? 如果欲接收电台的信号消失，则干扰电台的声音也消失。
这种现象好象干扰电台的声音调制在欲接收电台信号的载波
上，故称其为 交叉调制干扰 。
? 产生的原因,
? 交叉调制干扰是由于变频电路和高频放大器的非线性输
出输入特性产生的 。
)1()( )( ?? tvkT
q
sC
BEeIti
上图
24
? 数学分析：
? 从晶体管正向转移特性 关系入手，将 展
开成 的泰勒幂级数，得,BEc vi ~ civ?
??????
??????
32 )('"
6
1
)("
2
1
)(')()(
vVfvVf
vVfVfvVfi
BB
BBBc
????????? 32 "61'21)( vgvgvgVfi Bc
? 设作用在输入端（基极 ─发射极间）的电压有：
信号电压,ttmVv
ssms ?co s)co s1( 11 ???
干扰电压,ttmVv
nnmn ?c o s)c o s1( 22 ???
则合成电压：
ttmVttmVv nnmssm ?? c o s)c o s1(c o s)c o s1( 2211 ???????
25
? 将 代入 式，即得：v?
ci
3
2211
''
2
2211
'
2211
]c o s)c o s1(c o s)c o s1([
6
1
]c o s)c o s1(c o s)c o s1([
2
1
]c o s)c o s1(c o s)c o s1([)(
ttmVttmVg
ttmVttmVg
ttmVttmVgVfi
nnmssm
nnmssm
nnmssmBc
??
??
??
??????
??????
???????
? 把信号基波电流取出，即得：
ttmVVg
tmgVgVi
snmsm
smsmC
?c o s)c o s"
2
1
c o s(
22
2
111
?
??
???
?????
注意信号电压是,ttmVv
ssms ?co s)co s1( 11 ???
26
? 讨论：
ttmVVg
tmgVgVi
snmsm
smsmC
?c o s)c o s"
2
1
c o s(
22
2
111
?
??
???
?????
括号内的项代表放大器或混频器的输出信号的包络变化，其
中第二项为有用信号的调制，第三项为干扰信号所转移的调
制。 可见交叉调制是由晶体管特性中的三次或更高次非线性
项产生的，它与 成正比。"g
? 减小交叉调制干扰的主要方法是：
? 提高高频放大器和变频器输入电路的选择性，尽可能使干扰
信号不进入变频电路或高频放大器。
? 限制高频放大器输入信号幅度，以使高频放大器和变频器
基本工作于线性状态。 （交叉调制是由晶体管特性中的三次
或更高次非线性项产生的）。
27
（ 6）互相调制（互调） 上图
? 产生的原因,
? 接收机前端电路的选择性不够好。 致使两个或更多个干
扰信号一起加到接收机的输入端。
? 由于放大器的非线性作用。 使干扰信号彼此混频，可能
产生频率接近有用信号频率的互调干扰分量。
? 与有用信号一道进入接收机中频系统。 在检波器差拍检
波后，产生哨叫声。
根据上面讨论可以得出以下结论：
①互调干扰是由放大器或混频器特性的二次、三次和更高次
非线性（即二阶、三阶失真项）产生的。
②互调干扰分量的强度同输入干扰信号振幅有关，干扰信号
振幅愈大，则互调干扰分量愈大。，在短波范围内为数甚多，
排除也较困难。
③产生互调干扰的两个干扰信号频率之间必须满足一定的关
系，所以它不同于交调。
28
变频干扰及其产生原因
产生原因干扰名称
高频放大器 变频器
非线性 频率特性 本振谐波 非线性
中频干扰
象频干扰
组合副波道干扰
组合频率干扰
交叉调制干扰
互调干扰
? ?
?
? ?
?
?
?
?
?
举例,4-33
29
习题九,4-26,4-27,4-30,4-33
4.1 非线性电路的基本概念与非线性元件
4.1.1 非线性电路的基本概念
4.1.2 非线性元件
4.2 非线性电路的分析方法
4.2.1 非线性电路与线性电路分析方法的异同点
4.2.2 非线性电阻电路的近似解析分析
4.2.3 非线性动态电路分析简介（ *）
4.3 非线性电路的应用举例
4.3.1 C类谐振功率放大器
4.3.2 倍频器
4.3.3 跨导线性回路与模拟相乘器
4.3.4 时变参量电路与变频器
及其分析方法
2
4.3.4 时变参量电路与变频器
1、参变电路与常用参变电路类型
2、时变参量线性电路
3、变频电路
4、变频干扰
3
1、参变电路与常用参变电路类型
? 定义,若电路中仅有一个参量受外加信号的控制而按一定规律
变化时，称这种电路为参变电路，外加信号为控制信号。
（讲义上册 197 ）
i g
t
t0
0
0
)(1 tv
ig
? 跨导 g 并不是正弦形信号，
而是一个周期性信号。
? 外加信号是正弦形信号。
4
? 分类（由引起参量变化的原因分类）：
? 一类是人们有意识地构成的参变电路，例如，后面将要
讨论的变频电路、调幅电路、直接调频振荡器电路等 。
? 一类是不受人们控制的参变电路。例如：作为移动通信
信道的自由空间，它的延时、衰减等参量不能控制。
? 常用参变电路：电阻性和电容性参变电路。
（ 1）电阻性参变电路
电阻性参变电路的输出输入特性用 I-V平面上的曲线或相应
的数学方程表示。参量选择为曲线的微分斜率，常用跨导
表示。 例如：变频电路 。mg
（ 2）电容性参变电路
电容性参变电路的输出输入特性用 Q-V平面上的曲线或相应
的数学方程式表示。参量选择为微分电容，即 Q-V曲线的微
分斜率。例如，变容二极管的微分电容随加于变容管两端电
压的变化曲线。 用于直接调频振荡器电路。
5
2、时变参量线性电路
? 时变参量线性电路的正常工作状态具有两个输入信号，
一个是控制信号，通常为强信号 ；一个是被处
理信号，通常是弱信号 。
? 对被处理信号 来说,在控制信号为某一瞬时值时，
电路所呈现的微分斜率可以认为是常数,在这种情况下，
参变电路对于 可以看成是一个参量变化的线性电路 。
)(1 tv
? 模拟乘法器电路也可看作是时变参量电路的一种。
yyxo vKvKvv
'?? 则 可视为 的时变电压
放大倍数。
'K
yv
)(tvc
)(1 tv
? 对控制信号 来说，可以看成是一个参量变化的电路。
)(tvc
)(tvc
6
与
同时作用
于电路示
意图
)(1 tv )(tvc
（讲义上册 199）
v
t
)(tv
i
0 B
V
)(tvc
)(1 tv
0
7
3、变频电路
（ 1）变频电路的工作原理
? 变频电路是实现信号频谱线性变换的一种电路，它完成频
谱在频率轴上的搬移 。
? 作为时变参量线性电路，在工作时，除输入信号外，还应
有一控制信号 。在变频电路中，输入信号通常为一窄带信
号。控制信号通常为一单频正弦信号，在接收机中，习惯
将控制信号称为本地振荡信号或简称本振信号。
? 变频电路有两类,一类是电路中自身产生控制信号；一
类需由外部输入控制信号。通常称前者为变频器，后者为
混频器。
? 当输入信号经过时变参量线性电路后，会产生输入信号
频率与控制信号频率的和频与差频 。通常，将输出和频的
变频器称为上变频器，将输出差频的变频器称为下变频器。
两种变频器在通信系统中都有应用。
8
（ 2）变频电路的主要技术指标
? 变频增益,变频增益是指变频器的输出信号功率 和
输入信号功率 之比。
常用分贝表示，即：
oP
iP
)(lg10 dB
P
PG
i
o
P ?
? 噪声系数：
率比输出端中频信号噪声功
率比输入端高频信号噪声功??
oo
ii
n NS
NSF
/
/
由于接收机整机噪声系数主要取决于前级电路的噪声性
能，特别是在没有高频放大器的情况下,变频电路的噪
声系数对整机影响较大。
? 变频失真,变频电路的输出信号频率和输入信号频率是不
相同的。在变频过程中还可能产生失真，后面分析。
? 工作稳定性,是指控制信号 （本振信号） 频率稳定度。
思考题：增益和工作稳定性在变频器和放大器中有何不同？
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（ 3）常用变频电路举例
①三极管混频器
? 下图所示是常用三极管混频器的几种基本形式。电路的共
同特点是利用三极管转移特性的非线性实现频率变换的。
cv
1v
if
cv 1v
if
cv
1v
if
cv 1v
if
(a) (b)
(c) (d)
10
? 变频跨导示意图
i g
t
t0
0
0
)(1 tv
ig
11
? 一般情况下，虽然本振电压 为正弦电压，但受其控制
的变频跨导 g 并不是正弦形信号，而是一个周期性信号。
? 变频跨导周期为本振信号的周期 。则 g(t)可展开
成傅立叶级数，即 11
/1 fT ?
tngtgtggtg
n
n 1
0
12110 c o s2c o sc o s)( ??? ?
?
?
????? ?
? 变频器的输出信号（中频信号） 将表示为：)(ti
i
? ? ? ? ? ? ? ??
?
?
???
0
1c o s
n
mcci tngtvtvtgti ?
)(1 tv
12
? 在变频器输出信号中：
? 含有频率 的输入信号频率成分 。
cf )(0 tvg c
? 需要的中频频率为 的信号。
ci fff ?? 1
? 输入信号频率 与本振信号频率的各次谐波之间的组
合频率。这些组合频率可能对变频器输出信号形成干扰。 cf
? 理想变频电路性能,
? 变频器传输函数中只有 项，不含其它各项。tg
11 c o s?
?为了得到这个结果，要求 曲线为直线。BEvg ~
也即 曲线为一平方曲线。BEc vi ~
? 工作在饱和区的 MOSFET基本上具有这样的特性，所以在
混频电路中采用 MOSFET是有利的。
? ? ? ? ? ? ? ??
?
?
???
0
1c o s
n
mcci tngtvtvtgti ?
13
②二极管混频器 （讲义上册 203） 习题 4-30
1Tr 2Tr
1D
2D
)(1 tv
)(tvc
)(tvc
)(tvc
2i
ii
2Tr
)(1 tv)(tvc
2i
ii
)(tvc
1i
LR
)(1 tvD
)(2 tvD
? 常用的二极管混频器是由两个特性相同的二极管构成的平衡
混频器，其原理电路如下图所示。
14
?
?
?
N
n
n
Dn tvati
1
11 )()( ?
?
?
N
n
n
Dn tvati
1
22 )()(
? ? ? ? ? ?tititi 21 ??
若两个二极管特性相同并可用 N阶幂级数表示，则它们的电流
可分别表示为：
输入信号电压：
tVtv ccmc ?c o s)( ?
本振电压：
tVtv m 111 co s)( ??
则二极管 两端的
电压分别为,? ? ? ? ? ?
? ? ? ? ? ?tvtvtv
tvtvtv
cD
cD
??
??
12
11
? 电路分析：
15
? ? ? ? ? ?
? ? ????
????
3
113
2
1121111
c o sc o s
c o sc o sc o sc o s
tVtVa
tVtVatVtVati
ccmm
ccmmccmm
??
????
? ? ? ?? ? ? ?? ?
? ?? ? ?????
??????
3
113
2
1121112
c o sc o s
c o sc o sc o sc o s
tVtVa
tVtVatVtVati
ccmm
ccmmccmm
??
????
? 则在二极管平衡混频器的输出电流中：
? 没有本振信号频率的基波和各次谐波。
? 没有输入信号频率的偶次谐波分量，也没有含信号频率偶
次谐波成分的组合频率分量。
? 含有输入信号频率的基波，奇次谐波和这些信号与本振频
率各次谐波之间的组合频率分量。
? 若在负载处接入选频电路，仅使频率为
的信号通过，即可完成混频的作用。 ic ??? ??1
16
4、变频干扰
理想的变频过程只是将输入信号的频谱在频率轴上平移，
信号频谱结构不应发生变化。但由于实际电路的非理想工
作状态，往往在变频输出信号中出现干扰信号，称其为变
频干扰。下面以接收机变频电路为例，说明变频干扰产生
的原因及其表现。
高频
放大 混频器
中频
放大
本地
振荡器
输入信号电
压 )(tv
c
本振
电压
)(1 tv
中频信号电压
)(tvi )(tv
o)(1 tvc
干扰信
号电压
)(tvn
)( cf
)( nf
)( cf )( if
)( 1f
)( if 检波器
)(tv?
输入信号电压
返回 1 返回 2 返回 3
返回 4 返回 5 返回 6
17
? 在变频器输出信号中（ 时变跨导线性电路 ）：
? 含有频率 的输入信号频率成分 。
cf )(0 tvg c
? 需要的中频频率为 的信号。
ci fff ?? 1
? 输入信号频率 与本振信号频率的各次谐波之间的组
合频率。这些组合频率可能对变频器输出信号形成干扰。 cf
? 若变频器输入信号 较大,则对于 而言不可以看
成是一个参量变化的线性电路 。)(tvc )(tvc
? 含有输入信号的各次谐波与本振信号的各次谐波之间的
组合频率。这些组合频率可能对变频器输出信号形成干扰。
? 变频干扰产生原因：高频放大器的频率特性不理想；
高频放大器具有非线性特性； 本振信号的各次谐波；
变频器的非线性（ 不能看作为时变参量线性电路 ）。
? ? ? ? ? ? ? ??
?
?
???
0
1c o s
n
mcci tngtvtvtgti ?
18
（ 1）中频干扰
? 产生的原因,
? 高频放大器的频率特性不理想。 不能将频率等于中频频
率的干扰信号滤除而使其到达变频器的输入端。
? 变频器的变频特性中的 项使变频器相当于放大器。
从而使中频干扰信号经变频器而到达中频放大器输入端，
经中频放大器放大后输出，形成中频干扰。
0g
上图
? 减小中频干扰的主要方法是：
? 减小三极管变频特性中的 项 。这就需要适当选择变
频三极管的静态工作点和本振电压的幅度，使变频跨导与
本振电压近似为线性关系。
0g
? 提高变频器前面各级电路的选择性，抑制中频信号通过 。
有时在高频放大器输入回路中接入中频陷波器或高通滤波
器，以抑制中频干扰。
? 举例,466KHz和 465KHz信号在检波器差拍检波后，产
生哨叫声。
19
（ 2）象频干扰
? 产生的原因,
? 正常输入信号频率 和干扰信号频率 将分列于
本振信号频率 两侧, 并距 的距离相等（均为中
频频率 ），两者互为镜象, 这种干扰为象频干扰 。
cf nf
1f 1f
if
? 干扰信号能经过高频放大器而到达变频器的输入端 。
? 减小象频干扰的主要方法是：
? 提高变频器前面各级的选择性。 当变频器前加有高频放
大器时，其优良的频率选择性可提高对象频干扰信号的
抑制作用。
? 提高中频频率 。 由于有用信号与干扰信号频率之间
的距离是 2,因此，提高中频频率可以使这两个信号
的频率差加大，这也有利于对象频干扰信号的抑制。采用
二次变频电路（例如,27MHz和 455KHz）。
if
if
上图
20
（ 3）组合副波道干扰
? 产生的原因,
? 高频放大器具有非线性特性。 则当频率为 的干扰
信号 通过高频放大器时，将产生 的各次谐波。
nf
nf
)(tvn
? 本振信号频率的各次谐波 。凡满足下列关系式所确定频率
的干扰信号，均可与本振信号的
某次谐波分量相作用，得到中频
频率信号而形成干扰。 n
fmff i
n
?1?
称这种干扰为组合副波道干扰。显然，象频干扰和中频干
扰是它的特例。象频干扰相应于 m=1,n=1的情况；中频干
扰相应于 m=0,n=1的情况。
? 减小组合副波道干扰的主要方法是：
? 提高高频放大器的频率选择性，减小高频放大器非线性 。
? 减少变频器传输特性中的谐波分量 。
上图
21
（ 4）组合频率干扰
? 产生的原因,
? 变频器的非线性。 不能将变频器看作为时变参量 线性
电路，对 是非线性。)(tv
c
? 变频器输出信号中将包含 输入信号的各次谐波分量,
本振信号的各次谐波分量以及二者各次谐波分量之间的
组合频率。
? 凡是满足右式的 m和 n所确定的组合
频率，恰为中频频率。这些组合频率
分量通过中频放大器而形成干扰。 ci
nfmff ?? 1
? 减小组合频率干扰的主要方法是：
? 合理选择变频器工作状态，减小传输特性的谐波分量。
? 限制输入信号 的幅度。)(tv
c
? 选择中频频率，避开变频过程可能产生的组合频率。
上图
22
这里需要说明：
? 在分析组合副波道干扰时，对输入信号来说，认为变频电
路是线性的。（输入信号 的幅度较小） 产生组合副波
道干扰的输入信号的各次谐波是由高频放大器的非线性产生
的，均可与本振信号的某次谐波分量相作用，得到中频频率
信号而形成干扰。 （,,, ）。
? 组合频率干扰是由于变频电路本身的非线性产生的。 变频
器输出信号中将包含 输入信号的各次谐波分量, 本振信号的
各次谐波分量以及二者各次谐波分量之间的组合频率。
)(tvc
0g 1g 2g,..3g
23
（ 5）交叉调制干扰
? 交叉调制干扰的现象是：
? 如果接收机对欲接收信号频率调谐，则可清楚地收到干扰
信号电台的声音。
? 接收机对接收信号频率失谐，则干扰电台的声音减弱。
? 如果欲接收电台的信号消失，则干扰电台的声音也消失。
这种现象好象干扰电台的声音调制在欲接收电台信号的载波
上，故称其为 交叉调制干扰 。
? 产生的原因,
? 交叉调制干扰是由于变频电路和高频放大器的非线性输
出输入特性产生的 。
)1()( )( ?? tvkT
q
sC
BEeIti
上图
24
? 数学分析：
? 从晶体管正向转移特性 关系入手，将 展
开成 的泰勒幂级数，得,BEc vi ~ civ?
??????
??????
32 )('"
6
1
)("
2
1
)(')()(
vVfvVf
vVfVfvVfi
BB
BBBc
????????? 32 "61'21)( vgvgvgVfi Bc
? 设作用在输入端（基极 ─发射极间）的电压有：
信号电压,ttmVv
ssms ?co s)co s1( 11 ???
干扰电压,ttmVv
nnmn ?c o s)c o s1( 22 ???
则合成电压：
ttmVttmVv nnmssm ?? c o s)c o s1(c o s)c o s1( 2211 ???????
25
? 将 代入 式，即得：v?
ci
3
2211
''
2
2211
'
2211
]c o s)c o s1(c o s)c o s1([
6
1
]c o s)c o s1(c o s)c o s1([
2
1
]c o s)c o s1(c o s)c o s1([)(
ttmVttmVg
ttmVttmVg
ttmVttmVgVfi
nnmssm
nnmssm
nnmssmBc
??
??
??
??????
??????
???????
? 把信号基波电流取出，即得：
ttmVVg
tmgVgVi
snmsm
smsmC
?c o s)c o s"
2
1
c o s(
22
2
111
?
??
???
?????
注意信号电压是,ttmVv
ssms ?co s)co s1( 11 ???
26
? 讨论：
ttmVVg
tmgVgVi
snmsm
smsmC
?c o s)c o s"
2
1
c o s(
22
2
111
?
??
???
?????
括号内的项代表放大器或混频器的输出信号的包络变化，其
中第二项为有用信号的调制，第三项为干扰信号所转移的调
制。 可见交叉调制是由晶体管特性中的三次或更高次非线性
项产生的，它与 成正比。"g
? 减小交叉调制干扰的主要方法是：
? 提高高频放大器和变频器输入电路的选择性，尽可能使干扰
信号不进入变频电路或高频放大器。
? 限制高频放大器输入信号幅度，以使高频放大器和变频器
基本工作于线性状态。 （交叉调制是由晶体管特性中的三次
或更高次非线性项产生的）。
27
（ 6）互相调制（互调） 上图
? 产生的原因,
? 接收机前端电路的选择性不够好。 致使两个或更多个干
扰信号一起加到接收机的输入端。
? 由于放大器的非线性作用。 使干扰信号彼此混频，可能
产生频率接近有用信号频率的互调干扰分量。
? 与有用信号一道进入接收机中频系统。 在检波器差拍检
波后，产生哨叫声。
根据上面讨论可以得出以下结论：
①互调干扰是由放大器或混频器特性的二次、三次和更高次
非线性（即二阶、三阶失真项）产生的。
②互调干扰分量的强度同输入干扰信号振幅有关，干扰信号
振幅愈大，则互调干扰分量愈大。，在短波范围内为数甚多，
排除也较困难。
③产生互调干扰的两个干扰信号频率之间必须满足一定的关
系，所以它不同于交调。
28
变频干扰及其产生原因
产生原因干扰名称
高频放大器 变频器
非线性 频率特性 本振谐波 非线性
中频干扰
象频干扰
组合副波道干扰
组合频率干扰
交叉调制干扰
互调干扰
? ?
?
? ?
?
?
?
?
?
举例,4-33
29
习题九,4-26,4-27,4-30,4-33
