場效應晶體管混頻器原理及其電路

混頻器一般由輸入信號回路、本機振蕩器、非線性器件和濾波網絡等4部分組成，如圖1所示。這里的非線性器件本身僅實現頻率變換，本振信號由本機振蕩器產生。若非線性器件既產生本振信號，又實現頻率變換，則圖1變為變頻器。所謂混頻，是將兩個不同的信號（如一個有用信號和一個本機振蕩信號）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、場效應管混頻器和變容管混頻器等。混頻器又可根據工作特點的不同，分為單管混頻器、平衡混頻器、環形混頻器、差分對混頻器和參量混頻器等。在設計混頻器時應注意如下幾點：（1）要求混頻放大系數越大越好。混頻放大系數是指混頻器的中頻輸出電壓振幅與變頻輸入信號電壓振幅之比，也稱混頻電壓增益。增大混頻放大系數是提高接收機靈敏度的一項有力措施。（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生的各種混頻現象，要求混頻器工作在非線性特性不過于嚴重的區域，使之既能完成頻率變換，又能少產生各種形式的干擾。（4）要求混頻器的噪聲系數越小越好，在設計混頻器時，必須按設備總噪聲系數分配給出的要求，合理地選擇線路和器件以及器件的工作點電流。（5）要考慮混頻器的工作穩定性，如本機振蕩器頻率不穩定引起的混頻器輸出不穩等。（6）注意混頻器的輸入端和輸出端的連接條件，在選定電路和設計回路時，應充分考慮如何匹配的問題。場效應管混頻性能比三極管混頻好，原因在于場效應管工作頻率高，其特性近似平方率，動態范圍大，非線性失真小，噪聲系數低，單向傳播性能好。場效應管混頻器實際電路舉例（1）有源混頻器 1）200MHz場效應管混頻器電路(有源混頻器) 為提高混頻增益，在下列的A、B電路中輸入、輸出端都有匹配網絡完成阻抗匹配，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

優點：場效應管混頻性能比三極管混頻好，原因在于場效應管工作頻率高，其特性近似平方率，動態范圍大，非線性失真小，噪聲系數低，單向傳播性能好。

2）場效應管平衡混頻（如圖4所示）

圖4 場效應管平衡混頻電路圖

(2）場效應管開關工作時混頻器（無源混頻器）

例：場效應管環形混頻（如圖5所示）

圖5 場效應管環形混頻電路圖

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只起到導通和截止的開關二極管作用(無放大和混頻增益)；當υL使“a”點為正時，T1,T3導通至低阻區，c點與f點，d點與e點均相連，此時相當T1,T3構成單平衡電路，信號電流按一定的方向和相位流過Tr2；當υL使“b”點為正時，T2,T4導通，c點與f點，d點與e點均相連，T2,T4構成單平衡電路，其電流與T1,T3流過Tr2時正相反。 可見，T1,T3與T2,T4輪流工作，構成雙平衡（環形）混頻器。

2）優點所需本振功率小，變頻損耗小； 動態范圍大； 四只場效應管可集中在一個單片上，性能一致，對稱性好。