频率变换电路可以改变信号频率。根据频率变换方式不同,频率变换电路可分为倍频电路和混频电路。
倍频电路的功能是将信号的频率成倍提高。根据电路提升频率倍数的不同,倍频电路可分为二倍频电路、三倍频电路、四倍频电路等,例如二倍频电路可以将信号频率提高两倍。
1. 倍频原理
理论和实践表明:当某一频率的正弦交流信号通过非线性元器件(如二极管、三极管等)时,会产生并输出各种新的频率信号,主要有直流成分、基波成分、二次谐波、三次谐波等。下面以图7-1为例来形象地说明这个原理。
图7-1 正弦交流信号通过非线性元器件输出的各种分量
当频率为f的交流信号输入非线性元器件后,会输出各种新频率成分的信号,其中有直流成分、频率为f的基波信号、频率为2f的二次谐波信号和频率为3f
的三次谐波信号等。在这些信号中,基波信号的幅度最大,其次是二次谐波,随着谐波频率的升高,幅度逐渐减小。
如果在非线性元器件后面加上一个选频电路,比如让选频电路的频率为2f,那么选频电路就可以从非线性元器件输出的各种信号中只选出频率为2f的二次谐波信号,从而得到频率是输入信号两倍的信号。
2. 倍频电路
根据倍频电路采用的非线性元器件的不同,倍频电路主要可分为二极管倍频电路和三极管倍频电路。
(1)二极管倍频电路
二极管倍频电路如图7-2所示。该电路利用二极管VD来进行频率变换,图中的C
1
、L
1
构成谐振频率为3f的并联谐振电路。
图7-2 二极管倍频电路
当频率为f的信号通过二极管VD时,二极管会产生各种新频率的信号,有f、2f、3f、4f等,这些信号送到选频电路,因为选频电路的频率为3f,它对3f信号发生谐振,对3f信号来说,选频电路相当于一个阻值很大的电阻,故选频电路两端得到很高的3f信号电压,对其他频率的信号,选频电路阻抗很小,它们经选频电路旁路到地,L
1
上的3f信号电压感应到L
2
上,再输出去后级电路。
(2)三极管倍频电路
三极管倍频电路如图7-3所示。该电路利用三极管进行频率变换,图中的C
2
、L
1
构成谐振频率为2f的并联谐振选频电路。
图7-3 三极管倍频电路
频率为f的信号经C
1
加到三极管VT的基极,该信号在经VT的发射结时会产生各种新频率的信号,这些信号再经三极管放大后从集电极输出。因为C
2
、L
1
构成的选频电路的频率为2f,所以它能从VT输出的各种信号中选出2f信号,在L
1
上有很高的2f信号电压,该电压感应到L
2
上再送往后级电路。
混频电路的功能是让两个不同频率的信号通过非线性元器件,得到其他频率的信号。
1. 混频原理
理论和实践表明:当两个不同频率的正弦交流信号通过非线性元器件(如二极管、三极管等)时,会产生并输出各种新频率的信号,主要有直流信号、基波信号、谐波信号、差频信号、和频信号等。下面以图7-4为例来形象地说明这个原理。
图7-4 两个不同频率信号通过非线性元器件输出的各种分量频谱
当频率分别为f
1
、f
2
的两个交流信号输入非线性元器件后,会输出各种新频率的信号,其中除了有直流信号、频率为f
1
和f
2
的基波信号、频率为2f
1
和2f
2
的二次谐波信号和其他更高次的谐波信号外,还有频率为(f
1
+f
2
)的和频信号、(f
1
-f
2
)的差频信号及(2f
2
-f
1
)和(2f
2
+f
1
)等频率的信号。
如果在非线性元器件后面加上一个选频电路,比如将选频电路的频率设为(f
1
-f
2
),那么选频电路就可以从输出的各种信号中只选出频率为(f
1
-f
2
)的差频信号。
2. 混频电路
根据混频电路采用的非线性元器件的不同,混频电路主要可分为二极管混频电路和三极管混频电路。
(1)二极管混频电路
二极管混频电路如图7-5所示。该电路利用二极管VD来进行频率变换,图中的C
1
、L
1
构成并联谐振电路,其谐振频率为(f