二倍频器电路

1、 辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书 （论文）辽辽 宁宁 工工 业业 大大 学学 高频电子线路课程设计（论文）高频电子线路课程设计（论文）题目：题目：二倍频器电路二倍频器电路院（系）：院（系）： 电子与信息工程学院电子与信息工程学院 专业班级：专业班级： 通信通信112112 学学 号：号： 110405047110405047 学生姓名：学生姓名： 韩振南韩振南 指导教师：指导教师： （签字）起止时间：起止时间： 2012014 4. .6 6. .1313-2014.-2014.6 6. .2727本科生课程设计（论文）课程设计（论文）任务及评语课程设计（论文）任务及评语院

2、（系）：电子与信息工程学院 教研室： 电子信息工程注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算学 号110405047学生姓名韩振南专业班级通信112课程设计（论文）题目二倍频器电路二倍频器电路课程设计（论文）任务设计参数：设计参数：设输入信号频率 1000000Hz，幅度自定。要求要求：1用 EWB 仿真。设计电路，输出的信号频率为输入信号频率的 2 倍2能够观察输入输出波形，并比较输入与输出信号频率的关系。进度计划第 1 天：集中学习；第 2 天：收集资料；第 3 天：方案论证；第 4 天：方案审查；第 5 天：选择器件；第 6 天：单元电路设计；第 7 天：参数计算；第

3、 8 天：整体电路设计；第 9 天：EWB 仿真、完善设计；第 10 天：答辩。指导教师评语及成绩 平时成绩（20%）： 论文成绩（50%）： 答辩成绩（30%）： 总成绩： 指导教师签字： 学生签字： 年 月 日本科生课程设计（论文）目 录第 1 章 绪论.1第 2 章 总体电路的设计.32.1 设计的目的和意义 .32.2 总体电路设计方案.4第 3 章 单元电路的设计.5 3.1 硬件环境和软件环境 .53.2 分析倍频器 .53.3 确定电路形式 .8第 4 章 总体电路图及仿真结果.11第 5 章 总结.12参考文献.13附录 元器件清单.14本科生课程设计（论文）第 1 章 绪论在

4、当今时代，电子科技已经十分发达，而通信和广播领域也随之高速发展。又是为了提高通信质量和处理信号方便，需要在将语音、图像等有用信息经过调制后在发送出去。所谓调制就是发送方(即发端)将所要传送的信息“装载”到高频振荡波上，再由天线发射出去。在这里，高频振荡波就是携带信息(信号)的运输工具，所以叫做载波信号，各种振荡电路可提供载波信号。经过调制以后的高频振荡波叫做已调信号，能够完成调制作用的电路叫做调制电路。根据待传送的信号去控制高频载波信号的参数不同(高频正弦载 波有幅度、频率、相位三个参数)，调制可分为调幅(AM)、调频(FM)和调相(PM)三类。倍频器实质上就是一种输出信号等于输入信号频率整数

5、倍的电路，常用的是二倍频和三倍频器。在手持移动电话中倍频器的主要作用是为了提升载波信号的频率，使之工作于对应的信道；同时经倍频处理后，调频信号的频偏也可成倍提高，即提高了调频调制的灵敏度，这样可降低对调制信号的放大要求。三极管 VT1的基极不设置或设置很低的静态工作点，三极管工作于非线性状态，于是输入信号经管子放大，其集电极电流会产生截止切割失睦，输出信号信号丰富的谐波分量，利用选频网络选通所需的倍频信号，而滤除基波和其他谐波分量后，这就实现了对输入信号的倍频功能。采用倍频器的主要原因有：(1) 降低设备的主振频率。由于振荡器频率愈高稳定性愈差，一般采用频率较低而稳定度较高的晶体振荡器，以后加

6、若干级倍频器达到所需频率。一般基音体频率不高于20MHz，具有高稳定性的晶体频率通常不超过5 MHz。所以工作频率高，要求稳定性又严格的通信设备和电子仪器就需要倍频。(2) 对于调相或调频发射机，利用倍频器可以加大相移或频移，即可增加调制度。本科生课程设计（论文）(3) 可以提高发射机的工作频率稳定性。因为采用了倍频器，输入频率与输出频率不同，从而减弱了寄生耦合。倍频器的种类有多种，本次课设使用丙类放大器构成的倍频器，即所谓“丙类倍频器” 。本科生课程设计（论文） 第 2 章 总体电路的设计2.1 设计的目的和意义1、设计一个倍频单元电路，用于信号振幅调制。 2、用 Multisim 画出电路

7、图。 3、熟悉倍频电路的工作原理。 4、能够使用电路仿真软件进行电路调试。 5、培养学生掌握电路设计的基本思想和方法。6、培养学生分析问题、发现问题和解决问题的能力。2.2 总体电路设计方案前面讨论已经指出，丙类放大器晶体管集电级电流脉冲中含有丰富的谐波分量。如果集电极调谐回路谐振在二次或三次谐波频率上，放大器就主要有二次或三次谐波电压输出。这样丙类放大器就成了二倍频器或三倍频器。f=100000MHz f=200000MHz图 2.1 倍频器原理图三极管集电极电流 本科生课程设计（论文） ccwtcciicos1coscosmax 分解为傅里叶级数为nwtIwtIwtIIicmncmcmCc

8、cos2coscos21其中各项系数分别为 cnccmncccmcccoIIIIIImax1max10max它与丙类高频放大器基本相同。不同之处在于丙类倍频器的集电极谐振回路是对输入频率fi 的 n 倍频谐振，而对基波和其它谐波失谐，因而 ic中的n 次谐振通过谐振回路获得最大电压，而基波和其它谐波被滤除。本科生课程设计（论文）第3章 单元电路的设计3.1 硬件环境和软件环境这次课程设计使用一台 PC 机及自带的 Multisim 仿真软件是以 Windows 为基础的仿真工具，适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能

9、力。而且 EWB 计算机仿真与虚拟仪器技术可以很好的解决理论教学与实际动手实验相脱节的这一老大难问题。学员可以很好地、很方便地把刚刚学到的理论知识用计算机仿真真实的再现出来。并且可以用虚拟仪器技术创造出真正属于自己的仪表。极大地提高了学员的学习热情和积极性。真正的做到了变被动学习为主动学习。这些在教学活动中已经得到了很好的体现。还有很重要的一点就是：计算机仿真与虚拟仪器对教员的教学也是一个很好的提高和促进。3.2 分析倍频器这次设计的二倍频器的负载谐振回路的 f0为2fi，所以，回路可以选出二次谐波、输出频率为2fi 的电压信号，并滤除基波和其它谐波信号。1变频增益 二倍频器输出电压振幅与高频

10、输入信号电压振幅之比，成VimVsm为变频电压增益或变频放大倍数，表示如下： 变频电压增益 另一种表示方法为： 本科生课程设计（论文）显然，变频增益高对提高接收机的灵敏度有利。2 失真和干扰 失真有频率失真和非线性失真。由于非线性还会产生组合频率、交叉调制与互相调制、阻塞和易倒混频干扰。这些是二倍频器产生的特有干扰。3 选择性 接收有用信号，排除干扰信号的能力决定于高频输出回路的选择性是否良好。4 噪声系数 二倍频器的噪声系数对接收设备的总噪声系数影响很大，应尽量低。这就要求很好的选择所用器件和工作点电流。设倍频器的输入电压为 wtUVubmBBbecos输出电压为 nwtUEucnmccec

11、os 式中 Ucnm 是谐振回路两端 n 次谐波电压幅值，利用前面分析的结果知道 n 次倍频器输出的功率和效率为 输出效率为 由余弦脉冲分解系数可知，无论导通角为何值，n 均小于1 ，即在其他情况相同条件下，丙类倍频器的输出功率和效率将远低于丙类放大器，且随着次数n 的增大而迅速降低。为了提高倍频器的输出功率和效率，要选择适当的导通角。由下图本科生课程设计（论文）可得，导通角为40时，二次谐波系数最大，即此时输出的功率和效率也最大。 图3.1 余弦脉冲分解系数曲线最佳导通角与倍频次数的关系为 当倍频次数 n 增加时，要保持最大输出功率和最佳效率，首先必须加大倍频器的输入电压和基级偏压 ，以保证

12、输出电流的幅值和导通角为最佳值。 单级丙类倍频器一般只作二倍频器或三倍频器使用，最多也不超过45次，若要提高倍频次数，可采用多级倍频器。如图所示的晶体管三倍频器的等效电路。本科生课程设计（论文）图 3.2 选频回路3.3 确定电路形式设计一个二频器。根设计要求（输入信号频率 100000Hz，幅度为 1V）主要元件有频率为 100000Hz、幅度为 1V 的正弦信号源，三极管 BC107BP，电感，电容。确定交流信号通路的元件参数由于要选出二倍频，RC 回路的振荡频率为 2w,故选取 选频网络 C=56pF, L=0.1mH, RL=8K前值滤波器 C1=0.1uF, L1=10mH直流电压1

13、2V 为集电极提供偏压，C2和 L2 滤除直流电压的交流成分，使其更加稳定。 C2=0.1uF, R=1K,L2=10mH Re=1K,Ce=0.1uF注意在电路不起振时，可以改变晶体管静态工作点及参数。本振的输出电压不能太低，又要使三极管工作在非线性区，故选 1V。加上信号电压和震荡电压后，晶体管的转移特性曲线如图所示。vsv0本科生课程设计（论文）图 3.3 加电压后的晶体管转移特性曲线由于信号电压很小，无论它工作在特性曲线的哪个区域，都可以认为特性曲线vs是线性的。而由于本振信号很大，在混频过程中，混频管的跨导是按的角频率v0v0周期性的变化的。这时集电极电流和输入电压可写成如下函数关系

14、：0icvBE )()(0vvvvsBBBEffig（t）是个复杂的函数，想用式的积分关系求出很困难的。g1晶体管的跨导 g 与的关系曲线如图所示。vBE设直流工作点选在曲线的线性部分的中间 Q 点处。同时认为，在本振电压的作v0用下，跨导不超过现行范围 Q 点处。本科生课程设计（论文）图 3.4 混频管跨导随本振电压的变化v0晶体管用做放大器时，工作点可选在附近，以得到较高的电压和功率增益；gmas用做混频器时，又式可知，仅有的 1/4。因此，在负载相同情况下，变频电压gcgmas增益和功率增益分别只有作用放大器时电压和功率增益的 1/4 和 1/16。本科生课程设计（论文）第 4 章 总体

15、电路图及仿真结果 图 4.1 总体电路图 图 4.2 仿真结果本科生课程设计（论文）第 5 章 总结本次实验我做的是二倍频器，在做之前我对个部分做了系统的了解使我对个部分的功能有了很好的认识，虽然在做的过程中遇到了很多困难，比如在选用振荡器是不只选用哪个，并且在确定参数时调试了很多次才得到了一个满意的结果。通过这次试验使我对二倍频器的工作原理有了一个很好的认识，并把平时所学的知识得到了一次很好的应用。本科生课程设计（论文）参考文献1 曲学基，常用电子电器电路精选，电子工业出版，19912 彭介华，电子技术课程设计，高等教育出版社，19973 谢云、易波，现代电子技术实践课程指导，机械工业出版社，20034 蔡忠法，电子技术实验与课程设计，浙江大学出版社，20035 毕满清，电子工艺实习教程，国防工业出版社，20036 张肃文，高频电子线路，高等教育出版社，2009 7