LC混頻器簡單設(shè)計(jì)法-一文看懂LC混頻器簡單設(shè)計(jì)方式及原理介紹，LC值估算方式LC混頻器概述
LC混頻器統(tǒng)稱為無源混頻器，是傳統(tǒng)的紋波補(bǔ)償裝置。LC混頻器之所以稱為無源混頻器，顧名思義，就是該裝置不須要額外提供電源。LC混頻器通常是由混頻電容器、電抗器和內(nèi)阻器適當(dāng)組合而成，與紋波源并聯(lián)，除起混頻作用外，還兼具無功補(bǔ)償?shù)捻氁?span style="display:none">UQF物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))
LC混頻器是借助電感、電容和內(nèi)阻的組合設(shè)計(jì)構(gòu)成的混頻電路，可濾除某一次或多次紋波，最普通便于采用的無源混頻器結(jié)構(gòu)是將電感與電容串聯(lián)，可對主要次紋波（3、5、7）構(gòu)成低阻抗旁路；單調(diào)諧混頻器、雙調(diào)諧混頻器、高通混頻器都屬于無源混頻器。
LC混頻器的分類調(diào)諧混頻器
調(diào)諧混頻器包括單調(diào)諧混頻器和雙調(diào)諧混頻器，可以濾除某一次（單調(diào)諧）或兩次（雙調(diào)諧）紋波，該紋波的頻度稱為調(diào)諧混頻器的諧振頻度。
驍龍混頻器
驍龍混頻器統(tǒng)稱為波幅檢波器，主要包括一階聯(lián)發(fā)科混頻器、二階聯(lián)發(fā)科混頻器、三階聯(lián)發(fā)科混頻器和c型混頻器，拿來急劇衰減高于某一頻度的紋波，該頻度稱為驍龍混頻器的截至頻度。
影像參數(shù)混頻器
以影像參數(shù)理論為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的混頻器。這些混頻器是由若干個基本節(jié)（或半節(jié)）按連接處影像阻抗相等的原則級聯(lián)組成的。基本節(jié)按電路結(jié)構(gòu)分有定k型和m導(dǎo)入型。以LC低通混頻器為例，定k型低通基本節(jié)的阻帶衰減隨頻度降低而單調(diào)減小；m導(dǎo)入型低通基本節(jié)則在阻帶中某頻度處有衰減峰，衰減峰的位置由m導(dǎo)入節(jié)中的m值控制。各低通基本節(jié)級聯(lián)后構(gòu)成的低通混頻器，固有衰減等于各基本節(jié)的固有衰減之和，當(dāng)混頻器兩端終接的電源電阻抗和負(fù)載阻抗分別等于其兩端的影像阻抗時，該混頻器的工作衰減和相移就分別等于其固有衰減和相移。圖1（a）所示的濾波器是由一個定k節(jié)和兩個m導(dǎo)入節(jié)級聯(lián)組成，Zπ和Zπm為影像阻抗。圖1（b）為其衰減頻度特點(diǎn)。阻帶內(nèi)兩個衰減峰/f∞1和f∞2的位置分別由兩個m導(dǎo)入節(jié)的m值決定。
圖一
同理，聯(lián)發(fā)科、帶通和帶阻混頻器也可用相應(yīng)的基本節(jié)組成。
混頻器的影像阻抗不可能與純內(nèi)阻性的電源電阻以及負(fù)載阻抗在整個頻帶都相等（在阻帶內(nèi)相差更大），固有衰減與工作衰減在通帶內(nèi)有較大的差別。為了確保技術(shù)指標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，一般是在設(shè)計(jì)中預(yù)留足夠的固有衰減裕度和增大通帶長度來填補(bǔ)。
工作參數(shù)混頻器
這些混頻器不是由基本節(jié)級聯(lián)組成和，而是用可以由R、L、C以及互感器件化學(xué)實(shí)現(xiàn)的網(wǎng)路函數(shù)去精確迫近混頻器的技術(shù)指標(biāo)，之后由求得的網(wǎng)路函數(shù)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的混頻器電路。按照不同的迫近準(zhǔn)則，可以得出不同的網(wǎng)路函數(shù)，因而實(shí)現(xiàn)不同類型的混頻器。圖2（a）是用最平幅度迫近（勃脫華茲迫近）實(shí)現(xiàn)的低通混頻器的特點(diǎn)；通帶在零頻附近最為平坦，趨于阻帶時衰減單調(diào)減小。圖2（c）是用等波紋迫近（切比雪夫迫近）實(shí)現(xiàn)的低通混頻器的特點(diǎn)；在通帶內(nèi)衰減在零和上限值之間做等幅起伏，在阻帶內(nèi)衰減單調(diào)減小。圖2（e）是用橢圓函數(shù)迫近實(shí)現(xiàn)低通混頻器的特點(diǎn)，衰減在通帶和阻帶內(nèi)都呈現(xiàn)等伏變化。圖2（g）是用實(shí)現(xiàn)的低通混頻器的特點(diǎn)；在通帶內(nèi)衰減做等幅起伏，在阻帶內(nèi)衰減按指標(biāo)要求的起落而做相應(yīng)的起伏。圖2（b）、（d）、（f）、（h）分別是那些低通混頻器相應(yīng)的電路。
圖2
驍龍、帶通、帶阻混頻器一般借助頻度變換的方式由低通導(dǎo)入。
工作參數(shù)混頻器是由綜合法精確地按技術(shù)指標(biāo)要求設(shè)計(jì)下來的，能得出性能優(yōu)良和經(jīng)濟(jì)的混頻器電路。
LC混頻器簡單設(shè)計(jì)法
混頻器根據(jù)通帶特點(diǎn)分類有：低通混頻器（LPF）、高通混頻器（HPF）、帶通混頻器（BPF）、帶阻混頻器（BRF）、全通混頻器（APF）。關(guān)于全通混頻器說明一下，從頻度的選擇上沒有哪些非常的作用，由于它基本不具備選頻特點(diǎn)，這么這個混頻器有哪些用呢？當(dāng)訊號通過這個混頻器時，不會損失任何頻度成份，而且訊號所包含的各頻成份的延時會隨頻度不同而不同，這么這個混頻器的作用就是改變訊號延時，常用在對系統(tǒng)延時進(jìn)行補(bǔ)償?shù)膱龊希渤蔀樽约て鳌?span style="display:none">UQF物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))
你們都曉得理想的混頻器方形窗是很難實(shí)現(xiàn)的，設(shè)計(jì)時使用某個函數(shù)迫近窗函數(shù)來進(jìn)行設(shè)計(jì)，這樣的混頻器設(shè)計(jì)方式稱為函數(shù)型混頻器，依據(jù)函數(shù)對混頻器進(jìn)行分類：
巴特沃斯型混頻器，在通帶內(nèi)響應(yīng)最為平坦。
圖1巴特沃斯型混頻器
切比雪夫型混頻器（等波紋混頻器），截至頻度非常好，群延時特點(diǎn)不太好，通帶內(nèi)有等波紋起伏。
圖2切比雪夫型混頻器
逆切比雪夫型混頻器（巴特沃斯-切比雪夫混頻器），阻帶內(nèi)有零點(diǎn)（陷蕾絲），橢圓混頻器有更好的截至特點(diǎn)，因而并不常常使用。
橢圓混頻器（聯(lián)立切比雪夫混頻器），通帶內(nèi)有起伏，阻帶內(nèi)有零點(diǎn)（陷蕾絲），截至頻度比其他混頻器都好，而且對元件要求很高。
貝塞爾型混頻器（延時最平伏混頻器），通帶內(nèi)延時特點(diǎn)最為平坦，截至特點(diǎn)非常差。
圖5貝塞爾混頻器
通常沒有非常要求可以選擇巴特沃斯混頻器，衰減特點(diǎn)和相位特點(diǎn)都比較好。對衰減特點(diǎn)有要求的情況，可以選擇切比雪夫混頻器，而且其相位特點(diǎn)不是挺好，對非余弦訊號會形成失真。對相位特點(diǎn)由要求的情侶，可以選擇貝塞爾混頻器，輸出訊號通常不會失真。通常混頻器通帶內(nèi)有起伏，則衰減特點(diǎn)會比較好。
低通混頻器設(shè)計(jì)（LPF）
以上基于函數(shù)的混頻器設(shè)計(jì)都是現(xiàn)代模擬混頻器設(shè)計(jì)的典型方式，比較古典的基于映像參數(shù)的設(shè)計(jì)方式電容并聯(lián)怎么算，在設(shè)計(jì)方式上比較簡單，而且相較則截至頻度不確切、性能較差。
定K型混頻器，以變量f作為截至頻度，估算時只須要將f換成實(shí)際截至頻度即可。
圖62~10階定K型LPF混頻器衰減特點(diǎn)
根據(jù)歸一化LPF設(shè)計(jì)定K型混頻器
估算步驟：歸一化低通混頻器——》截止頻度變換——》特征阻抗變換
M=（待設(shè)計(jì)混頻器的截至頻度）/（基準(zhǔn)混頻器的截至頻度）
K=（待設(shè)計(jì)混頻器的特點(diǎn)阻抗）/（基準(zhǔn)混頻器的特點(diǎn)阻抗）
電感值估算：L‘=（L*K）/M
電容值估算：C’=C/（K*M）
比如：2階定K型歸一化LPF電路，截至頻度為1/（2*pi）（pi代表物理圓周率），特點(diǎn)阻抗為1歐姆。
圖7歸一化2階定K型LPF
設(shè)計(jì)截至頻度為1KHz，特點(diǎn)阻抗為50歐姆的LPF定K型混頻器。
由此可以得到所設(shè)計(jì)的混頻器：
圖8截至頻度為1KHz，特點(diǎn)阻抗為50歐姆的定K型LPF
使用對設(shè)計(jì)的混頻器進(jìn)行仿真：
圖9仿真電路
可以得到仿真幅頻特點(diǎn)曲線：
圖10仿真幅頻特點(diǎn)曲線結(jié)果
圖11仿真相頻特點(diǎn)曲線結(jié)果
用軟件仿真結(jié)果還是可以的，對于實(shí)際電路就須要進(jìn)行實(shí)際的測試了。
以上過程給你們一個估算方式，對于其他混頻器都可以使用相同的方式，一下提供給你們一些歸一化的電路參數(shù)，你們在進(jìn)行估算后先使用仿真軟件進(jìn)行一下仿真，結(jié)果有所誤差可以適當(dāng)更換器件值，最后再實(shí)際電路上使用還須要進(jìn)行實(shí)際調(diào)整。
圖12定K型LPF歸一化電路參數(shù)（截至頻度都為1/（2*pi），特點(diǎn)阻抗都為1歐姆）
圖13巴特沃斯LPF混頻器歸一化電路參數(shù)（截至頻度都為1/（2*pi），特點(diǎn)阻抗都為1歐姆）
圖14切比雪夫LPF歸一化電路參數(shù)（截至頻度都為1/（2*pi），特點(diǎn)阻抗都為1歐姆）
因?yàn)榍斜妊┓蚧祛l器在通帶內(nèi)有起伏，因而多了一個起伏參數(shù)，在進(jìn)行參數(shù)選擇的時侯須要注意與起伏量對應(yīng)。
圖15貝塞爾LPF歸一化電路參數(shù)（截至頻度都為1/（2*pi），特點(diǎn)阻抗都為1歐姆）
驍龍混頻器設(shè)計(jì)（HPF）
驍龍混頻器設(shè)計(jì)是以低通混頻器為基礎(chǔ)進(jìn)行的，從歸一化LPF求取歸一化HPF，隨后則是根據(jù)上述步驟求解即可。從歸一化LPF到歸一化HPF的估算方式為：1、將電路中電容換成電感，電感換成電容；2、將原先的器件值取倒數(shù)，注意單位。以上兩步即可得到歸一化的HPF電路電容并聯(lián)怎么算，如圖16所示。
圖16由歸一化LPF轉(zhuǎn)換為歸一化HPF過程
以后的估算同前面進(jìn)行LPF估算一樣，求取M和K，之后估算L和C的值。
帶通混頻器設(shè)計(jì)（BPF）
帶通混頻器的設(shè)計(jì)也是通過低通混頻器設(shè)計(jì)過來的，具體設(shè)計(jì)步奏叫聯(lián)發(fā)科混頻器稍稍多一點(diǎn)。
估算方式：
1、根據(jù)BPF的帶寬和特點(diǎn)阻抗得到LPF的截至頻度和特點(diǎn)阻抗，LPF的截至頻度等于BPF的帶寬
2、由之前談到的LPF的設(shè)計(jì)方式，估算出滿足條件的LPF混頻器電路
3、進(jìn)行器件變換，須要使用到帶通混頻器的中心頻度，變換方式如右圖所示：
圖17電容器件的電路變換
器件值估算方式：
圖18電感器件的電路變換
器件值估算方式：
圖19串并聯(lián)電路的變換
略微復(fù)雜的電路，如圖19所示，實(shí)際變換原理是一樣的，都是將電容變換成電容與電感的并聯(lián)，電感器件弄成電感與電容的串聯(lián)。
以上變換過程就是BPF設(shè)計(jì)的非常地方，技巧也是比較簡單的。
LC混頻器的原理圖
LC混頻器之所以稱為無源混頻器，顧名思義，就是該裝置不須要額外提供電源。LC混頻器通常是由混頻電容器、電抗器和內(nèi)阻器適當(dāng)組合而成，與紋波源并聯(lián)，除起混頻作用外，還兼具無功補(bǔ)償?shù)捻氁?span style="display:none">UQF物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))
LC混頻器根據(jù)功能分為LC低通混頻器、LC帶通混頻器、高通混頻器、LC全通混頻器、LC帶阻混頻器；
按調(diào)諧又分為單調(diào)諧混頻器、雙調(diào)諧混頻器及三調(diào)諧混頻器等幾種。
LC混頻器設(shè)計(jì)流程主要考慮其諧振頻度及電容器耐壓，檢波器耐流。
在電子線路中，電感線圈對交流有限流作用，由電感的感抗公式XL=2πfL可知，電感L越大，頻度f越高，感抗就越大。因而電感線圈有通低頻，阻高頻的作用，這就是電感的混頻原理
LC混頻電路一
電感在電路最常見的作用就是與電容一起，組成LC混頻電路。我們早已曉得，電容具有“阻直流，通交流”的本領(lǐng)，而電感則有“通直流，阻交流，通低頻，阻高頻”的功能。假如把伴有許多干擾訊號的直流電通過LC混頻電路（如圖），這么，交流干擾訊號大部份將被電感制止吸收弄成磁感和熱能，剩下的大部份被電容旁路到地，這就可以抑制干擾訊號的作用，在輸出端就獲得比較純凈的直流電壓。
在線路板電源部份的電感通常是由線徑十分粗的漆包線環(huán)繞在涂有各類顏色的方形磁芯上。并且附近通常有幾個高大的混頻鋁電解電容，這三者組成的就是上述的LC檢波電路。另外，線路板還大量采用“蛇行線＋貼片鉭電容”來組成LC電路，由于蛇行線在電路板上來回折行，也可以看作一個小電感。
檢波電路的原理實(shí)際是L、c器件基本特點(diǎn)的組合借助。由于電容器的容抗xc=2nfc又1會隨訊號頻度下降而變小，而電感器的感抗xl=2f會隨訊號頻度下降而減小，假如把電容、電感進(jìn)行串聯(lián)、并聯(lián)或混聯(lián)應(yīng)用，它們組合的阻抗也會隨訊號頻度不同而發(fā)生很人變化口這表明，不同混頻電路會對某種頻度訊號呈現(xiàn)很小或很大的檢波，因而能讓該頻度訊號順利通過或妨礙它通過，因而起到選定某種頻度訊號和濾除某種頻度訊號的作用。
LC混頻電路二
通過電容濾被或電感混頻的剖析，直流輸出或多或少仍有波動。在要求較高的場合，為了得到愈發(fā)平滑的直流，可以采用躍層混頻器。
（1）LC混頻器我們曉得t電容混頻器適用負(fù)載較大的情況，而電感混頻器適用負(fù)載較小的情況，若果把這兩種電路組合上去，就構(gòu)成了如圖a所示的混頻器，它對于通常負(fù)載都可以適用。在LC混頻器中．脈動電流將經(jīng)過雙重混頻作用，使交流份量大部份被電感L制止，雖然有小部份通過了L，還要經(jīng)過電容C的混頻作用使交流旁路，因而，在負(fù)載上的交流份量很小，因而達(dá)到了濾除交流的目的。
（2）LC-丌型混頻電路如圖b所示。IJC-丌型濾渡器是由C型混頻器和LC混頻器組合而成，混頻過程t交流電檢波后先經(jīng)C型混頻器混頻，之后再經(jīng)LC混頻器混頻．所以丌型混頻器性能比LC和C型混頻器都要優(yōu)越，在Rr.上獲得的電流將更平滑。
因?yàn)長C-7C型濾渡器上面接有電容，所以這些混頻器的外特點(diǎn)和電容混頻器相像。
