場效應(yīng)晶體管混頻器原理及其電路

混頻器一般由輸入信號(hào)回路、本機(jī)振蕩器、非線性器件和濾波網(wǎng)絡(luò)等4部分組成，如圖1所示。這里的非線性器件本身僅實(shí)現(xiàn)頻率變換，本振信號(hào)由本機(jī)振蕩器產(chǎn)生。若非線性器件既產(chǎn)生本振信號(hào)，又實(shí)現(xiàn)頻率變換，則圖1變?yōu)?a href="http://www.solar-ruike.com.cn/v/tag/2471/" target="_blank">變頻器。所謂混頻，是將兩個(gè)不同的信號(hào)（如一個(gè)有用信號(hào)和一個(gè)本機(jī)振蕩信號(hào)）加到非線性器件上，取其差頻或和頻。

圖1 混頻器的組成部分

混頻器可根據(jù)所用非線性器件的不同分為二極管混頻器、晶體管混頻器、場效應(yīng)管混頻器和變?nèi)莨芑祛l器等。混頻器又可根據(jù)工作特點(diǎn)的不同，分為單管混頻器、平衡混頻器、環(huán)形混頻器、差分對混頻器和參量混頻器等。在設(shè)計(jì)混頻器時(shí)應(yīng)注意如下幾點(diǎn)：（1）要求混頻放大系數(shù)越大越好。混頻放大系數(shù)是指混頻器的中頻輸出電壓振幅與變頻輸入信號(hào)電壓振幅之比，也稱混頻電壓增益。增大混頻放大系數(shù)是提高接收機(jī)靈敏度的一項(xiàng)有力措施。（2）要求混頻器的中頻輸出電路有良好的選擇性，以抑制不需要的干擾頻率。（3）為了減少混頻器的頻率失真和非線性失真以及本振頻率產(chǎn)生的各種混頻現(xiàn)象，要求混頻器工作在非線性特性不過于嚴(yán)重的區(qū)域，使之既能完成頻率變換，又能少產(chǎn)生各種形式的干擾。（4）要求混頻器的噪聲系數(shù)越小越好，在設(shè)計(jì)混頻器時(shí)，必須按設(shè)備總噪聲系數(shù)分配給出的要求，合理地選擇線路和器件以及器件的工作點(diǎn)電流。（5）要考慮混頻器的工作穩(wěn)定性，如本機(jī)振蕩器頻率不穩(wěn)定引起的混頻器輸出不穩(wěn)等。（6）注意混頻器的輸入端和輸出端的連接條件，在選定電路和設(shè)計(jì)回路時(shí)，應(yīng)充分考慮如何匹配的問題。場效應(yīng)管混頻性能比三極管混頻好，原因在于場效應(yīng)管工作頻率高，其特性近似平方率，動(dòng)態(tài)范圍大，非線性失真小，噪聲系數(shù)低，單向傳播性能好。場效應(yīng)管混頻器實(shí)際電路舉例（1）有源混頻器 1）200MHz場效應(yīng)管混頻器電路(有源混頻器) 為提高混頻增益，在下列的A、B電路中輸入、輸出端都有匹配網(wǎng)絡(luò)完成阻抗匹配，獲得大的變頻增益；并且L3，C5均諧振ωL，起了抑制本振信號(hào)輸出的作用。 電路A)υs，υL均從柵極注入（如圖2所示）。

圖2 υs，υL均從柵極注入電路圖

電路B)υs從柵極注入，本振υL從源極注入（如圖3所示）。

圖3 υs從柵極注入，υL從源極注入電路圖

優(yōu)點(diǎn)：場效應(yīng)管混頻性能比三極管混頻好，原因在于場效應(yīng)管工作頻率高，其特性近似平方率，動(dòng)態(tài)范圍大，非線性失真小，噪聲系數(shù)低，單向傳播性能好。

2）場效應(yīng)管平衡混頻（如圖4所示）

圖4 場效應(yīng)管平衡混頻電路圖

(2）場效應(yīng)管開關(guān)工作時(shí)混頻器（無源混頻器）

例：場效應(yīng)管環(huán)形混頻（如圖5所示）

圖5 場效應(yīng)管環(huán)形混頻電路圖

1)工作原理： υL加到T1，T2，T3，T4的柵極，控制其開關(guān)工作，由于輸入電阻很大，所以本振功率不大；υs和中頻電路υI接在T1-T4的漏極和源極電路中，所以FET管對υs只起到導(dǎo)通和截止的開關(guān)二極管作用(無放大和混頻增益)；當(dāng)υL使“a”點(diǎn)為正時(shí)，T1,T3導(dǎo)通至低阻區(qū)，c點(diǎn)與f點(diǎn)，d點(diǎn)與e點(diǎn)均相連，此時(shí)相當(dāng)T1,T3構(gòu)成單平衡電路，信號(hào)電流按一定的方向和相位流過Tr2；當(dāng)υL使“b”點(diǎn)為正時(shí)，T2,T4導(dǎo)通，c點(diǎn)與f點(diǎn)，d點(diǎn)與e點(diǎn)均相連，T2,T4構(gòu)成單平衡電路，其電流與T1,T3流過Tr2時(shí)正相反。 可見，T1,T3與T2,T4輪流工作，構(gòu)成雙平衡（環(huán)形）混頻器。

2）優(yōu)點(diǎn)所需本振功率小，變頻損耗小； 動(dòng)態(tài)范圍大； 四只場效應(yīng)管可集中在一個(gè)單片上，性能一致，對稱性好。