高频课程设计—混频器

1、通信电子线路课程设计说明书混频器院、 部：电气与信息工程学院学生某某：卢卓然指导教师：X松华职称副教授专业：电子信息工程班 级：电子1201班学 号：1230340104完成时间：2 0 14 年 1 2 月模拟相乘器的主要技术指标是工作象限、线性度和馈通度。工作象限是指容许输入变量的符号X围。只容许ux和uy均为正值的相乘器称为一象限的,而容许ux 和uy都可以取正、负值的如此称为四象限的。线性度是指相乘器的输出电压uO与输入电压ux（或uy）成线性的程度。馈通度是指两个输入信号中一个为零时， 另一个在输出端输出的大小。混频是将载波为高频的已调信号，不失真地变换为载波为中间的已调信号。 在通

2、信接收机中，混频电路的作用在于将不同载频的高频已调波信号变换为同 一个固定载频（一般称为中频）的高频已调波信号，而保持其调制规律不变。例如, 在超外差式广播接收机中,把载频位于535 kHz1605kHz中波波段各电台的普 通调幅信号变换为中频为465kHz的普通调幅信号，把载频位于 88 MHz10.8MHz的各调频台信号变换为中频为10.7MHz的调频信号，把载频位于四十几 兆赫至近千兆赫频段内各电视台信号变换为中频为38 MHz的视频信号。由于设计和制作增益高，选择性好，工作频率较原载频低的固定中频放大器比拟容易 ， 所以采用混频方式可大大提高接收机的性能。此设计就是利用仿真软件，采用模

3、 拟相乘器实现混频电路的。关键词：模拟相乘器；混频电路ABSTRACTThe mixer in muni cati on engin eeri ng and radio tech no logy, applicati on is very exte nsive, in modulati on system, the in put of baseba nd sig nal are throughfreque ncy conv ersi on into a high freque ncy modulated sig nal. I n the demodulati on process, the r

4、eceived modulated high freque ncy sig nal afterfreque ncy conv ersi on, in to in termediate freque ncy sig nals corresp onding to.Especially in the superheterod yne receiver, mixer is widely used, such as AMradio receiver will be amplitude modulated signal 535KHZ- a 1605KHZ to bee 465KHZ IF signal,

5、image signal television receiver will have a 870M48.5M to bee 38MHZ of in termediate freque ncy image sig nal. I n mobile muni cati on, a freque ncy and the two freque ncy etc.In the transmitter, in order to improve the stability of transmitting frequency, uses the multistagetype transmitter. With a

6、 low frequency of the quartz crystal oscillator as the main oscillator, generating the main oscillation signal of a frequency is verystable, and the n through the freque ncy plus or minus, multiply, divide in toradio freque ncy, we must use a mixer circuit, such as con vert ing TV tran sposer tran s

7、ceiver cha nn el, the upli nk, dow nli nk freque ncy in satellitem uni cati on tran sform, must be in the mixer. Thus, mixi ng circuit is the key module of Applied Electro nic Tech no logy and professi onal radio must master.Keywords anlog mixer; mixer circuit目录绪论11 系统分析31.1 设计课题任务41.2 课题根本原理51.3 混频

8、电路分类61.4 混频电路的实际运用 72单元电路工作原理82.1 模拟乘法器92.2 混频器102.3 选频电路113 电路性能指标测试 154 结论16参考文献17致谢18附录19绪论混频器在通信工程和无线电技术中， 应用非常广泛，在调制系统中，输入的 基带信号都要经过频率的转换变成高频已调信号。在解调过程中，接收的已调高频信号也要经过频率的转换，变成对应的中频信号。特别是在超外差式接收机中， 混频器应用较为广泛，如 AM广播接收机将已调幅信号 535KHZ 1605KHZ要变 成为465KHZ中频信号，电视接收机将已调 48.5M 870M的图象信号要变成 38MHZ勺中频图象信号。移动

9、通信中一次中频和二次中频等。在发射机中，为了 提高发射频率的稳定度，采用多级式发射机。用一个频率较低石英晶体振荡器做 为主振荡器，产生一个频率非常稳定的主振荡信号， 然后经过频率的加、减、乘、 除运算变换成射频，所以必须使用混频电路，又如电视差转机收发频道的转换， 卫星通讯中上行、下行频率的变换等，都必须采用混频器。由此可见，混频电路 是应用电子技术和无线电专业必须掌握的关键电路。混频的用途是广泛的，它一般用在接收机的前端。除了在各类超外差接收 机中应用外在频率合成器中为了产生各波道的载波振荡，也需要用混频器来进展频率变换与组合在多电路微波通信中，微波中继站的接收机把微波频率变换为中 频，在中

10、频上进展放大，取得足够的增益后，在利用混频器把次中频变换为微波 频率，转发至下一站此外，在测量仪器中如外差频率计，微伏计等也都采用混频 器。因此，做有关混频电路的课题设计很能检验对高频电子线路的掌握程度；通过混频器设计，可以巩固已学的高频理论知识。 此外为辅助电路，此次的课程设 计还应用了 LC谐振回路以与RC二阶有源滤波器，以实现对干扰信号的有效抑制。1系统分析1.1 设计课题任务设计一混频电路要求输入信号为10MHz正弦波，本振信号为16.465MHz正弦 波，输出为465KHz的正弦波，谐振回路选用465KHZ的中周。1.2 课题根本原理混频电路是一种频率变换电路，是时变参量线性电路的一

11、种典型应用。 如一个振 幅较大的振荡电压使器件跨导随此频率的电压作周期变化 与幅度较小的外来 信号同时加到作为时变参量线性电路的器件上，如此输出端可取得此二信号的差频或和频，完成变频作用。它的功能是将已调波好的载波频率变化换成固定的中 频载频率。而保持其调制规律不变，也就是说它是一个线性频率谱搬电路， 对于 调幅波、调频波或调相波通过变频电路后仍然是调幅波，调频波或调相波。只是 其载波频率变化了，其调制规律是不变的。混频电路输入是载频为fc的高频已调波和频率为fL的本地振荡信号。经过 非线性器件变频后输出端有两个信号的差频 fL-fc、和频fL+fc，与其他频率分 量，经滤波器电路取出有用分量

12、。混频器常用在超外差接收机中，它的任务是将已调制调幅或调频的高频 信号变成已调制的中频信号而保持其调制规律不变。该电路由集成模拟乘法器 MC1496完成。MC1496可以采用单电源供电，也可采用双电源供电。本次课程设 计电路中采用+ 12V, 9V供电。VR19电位器与 R95 10KQ、R96 10K Q组成平衡调节电路，调节 VR19可以使乘法器输出波形得到改善。，输入信 号频率为fs = 10MHz本振频率fo = 16.455MHz,变频是频谱的变化，经过混频，高频已调波变成中频已调波，只是把已调 波的频谱从高频率位置到了中频率位置，输入信号中每个频率分量的位置与相对 大小、相互间距不

13、发生变化，当应注意高频率已调波的上、 下边频搬到中频位置 后，分别成了下、上边频。1.3 混频电路分类混频电路是基于某些器件的非线性远离工作的，其核心部件就是非线性元件。根据所用器件不同，混频器主要有：1）晶体管混频器；2）二极管混频器；3）场效应管混频器；4）差分对混频器。根据电路结构分有：1）单管混频器；2）平衡混频器；3）环形混频器。1.4 混频电路的实际运用超处差式接收机的主要特点是，把被接收的已调波信号的载波的频率c先变为 频率较低的或较高的但是固定不变的中间频率i称为中频，而其振幅的变化规律保持不变，即是由低频调制信号Q来决定，然后利用中频放大器加以 放大送至检波器进展检波。解调出

14、与调制信号 UQ （t）线性关系的输出电压。随 后通过低频电压放大、功率放大、由扬声器复原为原来的声音，因为中频放大器 的中心频率是固定不变的，中频放大器容易取得较大的增益和近似理想的选择性 曲线。而接收器的主要放大倍数由中频放大承当所以整机增益在接收频率X围内，高端和底端的差异就会很小，即易于获得较高的灵敏度和临道选择性。对于 调谐来说需要对混频器的选频输入回路和本机振荡器进展同步调谐，这是容易实现的。2单元电路工作原理2.1 模拟乘法器用模拟乘法器实现混频，就是在Ux端和Uy端分别加上两个不同频率的信号, 相差一中频，再经过带通滤波器取出中频信号，其原理框图为设载波信号表达式U c tU

15、cm cos ct调制信号表达式为U tU mCOS t如此乘法器输出的DSB调幅信号的表达式为1U 0 t m U cm cos c t cos c t 2m U cm cosct cost2.2 混频器图二为晶体管混频器，该电路主要由VT&3DG6或9014和6.5MHz选频回路CP3 组成。10K电位器VR13改变混频器静态工作点，从而改变混频增益。输入信 号频率fs = 10MHz本振频率fo = 16.455MHz其选频回路CP3选出差拍的中频 信号频率fi = 6.5MHz,由J36输出。Mfi U-rV E Z 1r*-=.Hi宀佢瀝枫IV*KXn LN图二晶体管混频电路flJI

16、A乩图三为平衡混频器，电路中采用+12V, 9V供电。VR19电位器与R9510KQ、R96 10KQ丨组成平衡调节电路，调节 VR19可以使乘法器输出波形 得到改善。图三平衡混频电路2.3 选频电路选频电路是利用电路相频特性与相幅特性的原理工作的，当输入信号的某个频率与选频网络的固有频率一样时，它的输出信号的相位与输入信号相位相 同，而选频网络对其它的频率的信号的阻抗都比固有的频率大，所以衰减的都比拟利害,最后只有输出幅值最大的那个信号能顺利的通过选频电路。3电路性能指标测试根据设计要求，平衡混频器电路由集成模拟乘法器MC1496I成。MC149刖以采用单电源供电，也可采用双电源供电。本次课

17、程设计电路中采用+12V,9V供电。VR19电位器与R95 10KQ、R96 10KQ组成平衡调节电路， 调节VR19可以使乘法器输出波形得到改善。CP5为6.5MHz选频回路。本次课程 设计电路中输入信号频率为 fs = 10MHz本振频率fo = 16.455MHz.图四 平衡混频器电路和本振振荡电路根据设计方案，用示波器观察混频器波形，波形如图五所示图五示波器波形本次课程设计是将频率为10MHZ勺输入信号，和频率为16.465MHZ的本振信 号，利用MC1496莫拟乘法器进展混频，再利用中周得到频率为464KHZ勺输出信 号。平衡混频器的具体参数分析：通带上边带截止频率:1_= _RiC

18、i= 21339kHZ=469.5KHZ1PF通带下边带截止频率:f下二21R2C221346kHZ=460KHZ1PF带通滤波器的同频带460KH滤除 13.395MHZ 保存 465KHZ结论这次课程设计我们按照课程设计上的程序以与导师指导下一步一步完成，先复习混频电路的原理，然后选择电路，计算关键元件的值，学习Multisim的使用，最后连线调试出预期的混频和滤波效果，然后做出实际电路。在做开题报告时我对混频的认识只限于根本原理和理论-在通信承受机中，混频电路的作用在于将不同载频的高频已调波信号变换为同一个固定载频中频的高频已调波信号。调幅信号频谱宽度不变，包络形状不变。正式开始 设计后，在对电路的实现中，我先学习了 Multisim 软件的使用，这个虚拟电子 实验室可以仿真各种电路。应用过程中我发现这个软件确实功能强大， 操作简单， 可以免去直接用硬件做实验带来的各种麻烦。 而且这个软件是英文版的，使我的 专业英语的词汇量大大增加。同时对设计格式的严格要求，也让我掌握了WORD的一些高级编辑技巧。在搭设实际电路的过程中，我对混频电路有了进一步的认识，将理论知识 参加实际设计当中去，更加加深了我对理论知识的理解