混频器项目报告

1、1 成都信息工程学院电子工程学院成都信息工程学院电子工程学院 CDIO 项目报告项目报告 题题 目：目： 乘积型混频器设计乘积型混频器设计 专专 业：业： 电子信息科学与技术电子信息科学与技术 班班 级：级： 2010 级级 1 班班 姓姓 名：名： 指导教师：指导教师： 评评 分：分： 2013 年年 1 月月 12 日日 2 目录目录 1. 项目计划项目计划.1 1.11.1 器件选择器件选择 .1 1.21.2 实验要求实验要求 .2 2. 项目内容项目内容.2 2.12.1 实验原理实验原理 .2 2.22.2 实物加工实物加工 .3 2.2.12.2.1 材料清单材料清单.3 2.2

2、.22.2.2 加工制作加工制作.4 2.2.32.2.3 电路实物电路实物.4 2.32.3 实验测试实验测试 .5 2.3.12.3.1 测试仪器测试仪器.5 2.3.22.3.2 测试准备测试准备.5 2.3.32.3.3 混频测试混频测试.5 2.3.42.3.4 调幅测试调幅测试.6 2.3.52.3.5 检波测试检波测试.7 3. 项目总结项目总结.8 3.13.1 实验总结实验总结 .8 3.23.2 心得体会心得体会 .8 4. 参考资料参考资料.8 5. 附录附录.8 1 1. 项目计划项目计划 按照 CDIO 教学大纲，在本这学期 CDIO 工程实习中，我们将试着做与混频器

3、相关的内容。混频 又叫变频，是将信号频率由一个量值变换为另一个量值的过程。具有这种功能的电路称为混频器 （或变频器） 。 1.11.1 器件选择器件选择 在这次项目实施之前，为了达到设计要求，经过多番比较和慎重考虑，我们选择了 MC1496 芯 片作为这次项目制作的主要元件。如图一所示。 图一 MC1496 管脚图 MC1496 集成模拟乘法器是是完成两个模拟量（电流或电压）相乘的电子器件。在 高频电子线路中，振幅调制、同步检波、混频、倍频、鉴频、鉴相等调制与解调的过 程，均可视为两个信号相乘或包含相乘的过程。采用集成模拟乘法器实现上述功能比 采用分离器件如二极管和三极管要简单的多，而且性能优

4、越。所以目前在无线通信、 广播电视等方面应用较多。其内部结构如图二所示。 图二 MC1496 内部结构 MC1496 是摩托罗拉公司生产的一款单片集成模拟乘法器，该芯片内部非常简单， 只集成了 8 个晶体管。它是一款可应用于抑制载波调幅、普通调幅，同步解调，FM 解 调，相位解调等应用的模拟 。它具有以下特性。 （1） 、极佳的载波抑制性能。 2 （2） 、增益和信号处理均可调。 （3） 、高共模抑制比，其典型值为-85dB。 （4） 、平衡输入输出且具有多种封装形式。 1.21.2 实验要求实验要求 （1） 、基本要求：混频。范围 1KHz10MHz。 （2） 、扩展要求：调制幅度。 同步检

5、波。 预计在完成电路板制作后，能实现两个信号的混频，在混频的基础上，能达到调 幅和检波的效果。 2. 项目内容项目内容 2.12.1 实验原理实验原理 本次实验共做了三个内容，即混频，调幅和检波。当调制信号和载波经过调幅， 产生已调信号，在本振信号输入下经过混频，混频后的信号与载波再同步检波得到调 制信号。基于 MC1496 组成的乘积型混频器可将调制信号和本振信号通过模拟乘法器直 接相乘，再由选频网络取出所需频率分量实现混频，并通过反馈回路控制本振信号实 现稳频输出。其原理框图如图三所示。 图三 实验原理框图 调幅原理如图四所示。 图四 调幅电路原理图 如图四所示，其中载波信号 Uc 经高频

6、耦合电容 C2 从 Ux 端输入，C3 是高频旁路电 3 容，使 8 脚接地。 调制信号 U 经低频耦合电容 C1 从 Uy 端输入，C4 为低频旁路电容， 使 4 脚接地。调幅信号 Uo 从 12 脚单端输出。由于器件采用双电源供电，所以 5 脚的 偏置电阻 R5 接地。由此可计算器件的静偏置电流 I5 或 Io 即 脚 2 与 3 之间接入负反馈电阻 Re，以扩展调制信号的 U 的线性动态范围。Re 增 大，线性范围增大，但乘法器的增益随之减小。电阻 R6,R7,R8 和 Rl 为器件提供静态 偏置电压，保证器件内部的各个晶体管工作在放大状态。 图五 混频电路原理图 图五是基于 MC149

7、6 的混频器，其中 Ux 端输入信号 Fc=20.945MHz，Uy 端输入信号 fs=10.245MHz 的信号，输出端接有带通滤波器 LC。只要相差一中频如 10.7Mhz，再经 过带通滤波器取出中频信号，就可实现混频。原理方框图如图六所示。 图六 乘积型混频器原理框图 若 则 经带通滤波器后，取差频 （Wo-Ws=Wi 为某中频频率） 4 图七 同步检波原理图 图七是基于 MC1496 的同步检波。其中 Ux 端输入同步信号或载波信号 Uc，Uy 端输 入已调波信号 Us。输出端接有由 R3C 与 C35，C37 组成的低通滤波器及隔直电容 C38。 所以该电路对有载波调幅信号及抑制载波

8、调幅信号均可实现解调。调节电位器 RP3 可 使输出波形 Uo（t）的幅度增大，波形失真减小。 2.22.2 实物加工实物加工 2.2.12.2.1 材料清单材料清单 经过电路图的设计后，我们需要电器元件来完成电路板的 制作，整个电路板所需 元件如图八材料清单所示。 型号数量 单价（元）合计（元） 芯片 MC149639.929.7 10K60.53 3.3K150.57.5 定值电阻 1K120.56 可变电阻 0750K313 0.1UF150.57.5 电容 20UF616 电感 1.2UH313 排针若干 22 图八 材料清单表 2.2.22.2.2 加工制作加工制作 经过电路的设计和

9、布局，我们得到了电路 PCB 图。在实验室的条件下，将 PCB 图 在铜板上印好，并用酸液腐蚀铜板，得到布好了电路线的铜板。如图九所示。 5 图九 电路 PCB 图 制作工具 电骆铁一个， 已制作好的铜板一块， 图五所示的电器元件， 松香一块， 焊锡若干。 2.2.32.2.3 电路实物电路实物 在电路板的焊接过程中，要注意不要刮损铜板上的电路线，由于这次电路器件全 是贴片式焊接，所以在焊接过程中也不要将电器元件损坏。最后，焊接好的实物如图 十所示。 图十 电路实物图 2.32.3 实验测试实验测试 2.3.12.3.1 测试仪器测试仪器 直流稳压电源一台， DS5102M 示波器一台， F4

10、0 数字合成函数信号发生器三台， 连接导线若干。 6 2.3.22.3.2 测试准备测试准备 将电器元件按照 PCB 图在铜板上焊接好以后，我们完成了电路板的制作，在测试 之前，先检查电路板以及电器元件是否有损坏，同时接通直流稳压电源看电路板有无 响应，检查之后接下来按图十一所示接好测试仪器进行相关测试。 图十一 电路测试图 2.3.32.3.3 混频测试混频测试 图十二 混频测试图 图十三 混频测试效果图 7 如图十二所示，我们输入一个 10MHz 和 5MHz 的信号，在图十三中得到一个差频信 号 5.3279MHz。 2.3.42.3.4 调幅测试调幅测试 图十四 AM 调幅测试图 图十

11、五 AM 调幅效果图 如图十四所示，我们输入一个 10KHz 的载波，1KHz 的调制信号，在图十五中得到 已调信号 9.007KHz。 2.3.52.3.5 检波测试检波测试 8 图十六 检波测试图 图十七 检波效果图 如图十六所示，我们输入一个 50KHz 的载波信号和一个 1KHz 的调制信号，在经过 调幅、混频和检波后，在图十七中我们得到了 871Hz 的调制信号。 3. 项目总结项目总结 3.13.1 实验总结实验总结 在最后电路板进行测试时，测试的结果达到了我们最初设计时的要求。比如在混 频中，输入一个 10MHz 和 5MHz 的信号，理论上应到多个信号，但由于实验条件的限制，

12、示波器只能显示出一个信号，即如图十三所得到的差频信号。且理论上的差频值应是 5MHz，实际测出的结果是 5.3279MHz。又如在调幅中，输入一个 10KHz 的载波，1KHz 的调制信号，理论上应得到 10KHz 的已调信号，实际测试确实 9.007KHz。总的来说在 误差在可接收的范围。说明这次实验在误差允许范围内取得成功。 3.23.2 心得体会心得体会 经过两组成员的共同努力，我们终于完成了当初的设计要求。在制作之初，我们 还曾使用过 MC0406 芯片来设计，但由于最后检测不到效果，经查证，是 MC0406 的可 用频率范围太小，为了达到设计要求，不得不重新换用芯片，由此可知，在设计之初， 芯片的选择很重要，要考虑会不会达到效果。在换芯片重新申请芯片等待的时间太长， 以至太浪费时间。在以后设计工作中，应当避免这种情况。而在团队的努力合作中， 我们更加体会到团队的合作以及协调性多么重要。 4. 参考资料参考资料 高频设计电路 科学出版社 M1496 芯片中文资料 电子发烧友 百度文库 9 豆丁网 5. 附录附录 任务分配表 任务一任务二任务三任务四任务五任务六 前期资料 搜集 方案讨论 与选择 PCB 画图 电路板焊 接 电路测试 报告撰写 P