高頻課程設(shè)計(jì)—混頻器

1、通信電子線路課程設(shè)計(jì)說明書混頻器院、 部：電氣與信息工程學(xué)院學(xué)生某某：盧卓然指導(dǎo)教師：X松華職稱副教授專業(yè)：電子信息工程班 級(jí)：電子1201班學(xué) 號(hào)：1230340104完成時(shí)間：2 0 14 年 1 2 月模擬相乘器的主要技術(shù)指標(biāo)是工作象限、線性度和饋通度。工作象限是指容許輸入變量的符號(hào)X圍。只容許ux和uy均為正值的相乘器稱為一象限的,而容許ux 和uy都可以取正、負(fù)值的如此稱為四象限的。線性度是指相乘器的輸出電壓uO與輸入電壓ux（或uy）成線性的程度。饋通度是指兩個(gè)輸入信號(hào)中一個(gè)為零時(shí)， 另一個(gè)在輸出端輸出的大小。混頻是將載波為高頻的已調(diào)信號(hào)，不失真地變換為載波為中間的已調(diào)信號(hào)。 在通

2、信接收機(jī)中，混頻電路的作用在于將不同載頻的高頻已調(diào)波信號(hào)變換為同 一個(gè)固定載頻（一般稱為中頻）的高頻已調(diào)波信號(hào)，而保持其調(diào)制規(guī)律不變。例如, 在超外差式廣播接收機(jī)中,把載頻位于535 kHz1605kHz中波波段各電臺(tái)的普 通調(diào)幅信號(hào)變換為中頻為465kHz的普通調(diào)幅信號(hào)，把載頻位于 88 MHz10.8MHz的各調(diào)頻臺(tái)信號(hào)變換為中頻為10.7MHz的調(diào)頻信號(hào)，把載頻位于四十幾 兆赫至近千兆赫頻段內(nèi)各電視臺(tái)信號(hào)變換為中頻為38 MHz的視頻信號(hào)。由于設(shè)計(jì)和制作增益高，選擇性好，工作頻率較原載頻低的固定中頻放大器比擬容易 ， 所以采用混頻方式可大大提高接收機(jī)的性能。此設(shè)計(jì)就是利用仿真軟件，采用模

3、 擬相乘器實(shí)現(xiàn)混頻電路的。關(guān)鍵詞：模擬相乘器；混頻電路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目錄緒論11 系統(tǒng)分析31.1 設(shè)計(jì)課題任務(wù)41.2 課題根本原理51.3 混頻

8、電路分類61.4 混頻電路的實(shí)際運(yùn)用 72單元電路工作原理82.1 模擬乘法器92.2 混頻器102.3 選頻電路113 電路性能指標(biāo)測(cè)試 154 結(jié)論16參考文獻(xiàn)17致謝18附錄19緒論混頻器在通信工程和無線電技術(shù)中， 應(yīng)用非常廣泛，在調(diào)制系統(tǒng)中，輸入的 基帶信號(hào)都要經(jīng)過頻率的轉(zhuǎn)換變成高頻已調(diào)信號(hào)。在解調(diào)過程中，接收的已調(diào)高頻信號(hào)也要經(jīng)過頻率的轉(zhuǎn)換，變成對(duì)應(yīng)的中頻信號(hào)。特別是在超外差式接收機(jī)中， 混頻器應(yīng)用較為廣泛，如 AM廣播接收機(jī)將已調(diào)幅信號(hào) 535KHZ 1605KHZ要變 成為465KHZ中頻信號(hào)，電視接收機(jī)將已調(diào) 48.5M 870M的圖象信號(hào)要變成 38MHZ勺中頻圖象信號(hào)。移動(dòng)

9、通信中一次中頻和二次中頻等。在發(fā)射機(jī)中，為了 提高發(fā)射頻率的穩(wěn)定度，采用多級(jí)式發(fā)射機(jī)。用一個(gè)頻率較低石英晶體振蕩器做 為主振蕩器，產(chǎn)生一個(gè)頻率非常穩(wěn)定的主振蕩信號(hào)， 然后經(jīng)過頻率的加、減、乘、 除運(yùn)算變換成射頻，所以必須使用混頻電路，又如電視差轉(zhuǎn)機(jī)收發(fā)頻道的轉(zhuǎn)換， 衛(wèi)星通訊中上行、下行頻率的變換等，都必須采用混頻器。由此可見，混頻電路 是應(yīng)用電子技術(shù)和無線電專業(yè)必須掌握的關(guān)鍵電路?；祛l的用途是廣泛的，它一般用在接收機(jī)的前端。除了在各類超外差接收 機(jī)中應(yīng)用外在頻率合成器中為了產(chǎn)生各波道的載波振蕩，也需要用混頻器來進(jìn)展頻率變換與組合在多電路微波通信中，微波中繼站的接收機(jī)把微波頻率變換為中 頻，在中

10、頻上進(jìn)展放大，取得足夠的增益后，在利用混頻器把次中頻變換為微波 頻率，轉(zhuǎn)發(fā)至下一站此外，在測(cè)量?jī)x器中如外差頻率計(jì)，微伏計(jì)等也都采用混頻 器。因此，做有關(guān)混頻電路的課題設(shè)計(jì)很能檢驗(yàn)對(duì)高頻電子線路的掌握程度；通過混頻器設(shè)計(jì)，可以鞏固已學(xué)的高頻理論知識(shí)。 此外為輔助電路，此次的課程設(shè) 計(jì)還應(yīng)用了 LC諧振回路以與RC二階有源濾波器，以實(shí)現(xiàn)對(duì)干擾信號(hào)的有效抑制。1系統(tǒng)分析1.1 設(shè)計(jì)課題任務(wù)設(shè)計(jì)一混頻電路要求輸入信號(hào)為10MHz正弦波，本振信號(hào)為16.465MHz正弦 波，輸出為465KHz的正弦波，諧振回路選用465KHZ的中周。1.2 課題根本原理混頻電路是一種頻率變換電路，是時(shí)變參量線性電路的一

11、種典型應(yīng)用。 如一個(gè)振 幅較大的振蕩電壓使器件跨導(dǎo)隨此頻率的電壓作周期變化 與幅度較小的外來 信號(hào)同時(shí)加到作為時(shí)變參量線性電路的器件上，如此輸出端可取得此二信號(hào)的差頻或和頻，完成變頻作用。它的功能是將已調(diào)波好的載波頻率變化換成固定的中 頻載頻率。而保持其調(diào)制規(guī)律不變，也就是說它是一個(gè)線性頻率譜搬電路， 對(duì)于 調(diào)幅波、調(diào)頻波或調(diào)相波通過變頻電路后仍然是調(diào)幅波，調(diào)頻波或調(diào)相波。只是 其載波頻率變化了，其調(diào)制規(guī)律是不變的。混頻電路輸入是載頻為fc的高頻已調(diào)波和頻率為fL的本地振蕩信號(hào)。經(jīng)過 非線性器件變頻后輸出端有兩個(gè)信號(hào)的差頻 fL-fc、和頻fL+fc，與其他頻率分 量，經(jīng)濾波器電路取出有用分量

12、。混頻器常用在超外差接收機(jī)中，它的任務(wù)是將已調(diào)制調(diào)幅或調(diào)頻的高頻 信號(hào)變成已調(diào)制的中頻信號(hào)而保持其調(diào)制規(guī)律不變。該電路由集成模擬乘法器 MC1496完成。MC1496可以采用單電源供電，也可采用雙電源供電。本次課程設(shè) 計(jì)電路中采用+ 12V, 9V供電。VR19電位器與 R95 10KQ、R96 10K Q組成平衡調(diào)節(jié)電路，調(diào)節(jié) VR19可以使乘法器輸出波形得到改善。，輸入信 號(hào)頻率為fs = 10MHz本振頻率fo = 16.455MHz,變頻是頻譜的變化，經(jīng)過混頻，高頻已調(diào)波變成中頻已調(diào)波，只是把已調(diào) 波的頻譜從高頻率位置到了中頻率位置，輸入信號(hào)中每個(gè)頻率分量的位置與相對(duì) 大小、相互間距不

13、發(fā)生變化，當(dāng)應(yīng)注意高頻率已調(diào)波的上、 下邊頻搬到中頻位置 后，分別成了下、上邊頻。1.3 混頻電路分類混頻電路是基于某些器件的非線性遠(yuǎn)離工作的，其核心部件就是非線性元件。根據(jù)所用器件不同，混頻器主要有：1）晶體管混頻器；2）二極管混頻器；3）場(chǎng)效應(yīng)管混頻器；4）差分對(duì)混頻器。根據(jù)電路結(jié)構(gòu)分有：1）單管混頻器；2）平衡混頻器；3）環(huán)形混頻器。1.4 混頻電路的實(shí)際運(yùn)用超處差式接收機(jī)的主要特點(diǎn)是，把被接收的已調(diào)波信號(hào)的載波的頻率c先變?yōu)?頻率較低的或較高的但是固定不變的中間頻率i稱為中頻，而其振幅的變化規(guī)律保持不變，即是由低頻調(diào)制信號(hào)Q來決定，然后利用中頻放大器加以 放大送至檢波器進(jìn)展檢波。解調(diào)出

14、與調(diào)制信號(hào) UQ （t）線性關(guān)系的輸出電壓。隨 后通過低頻電壓放大、功率放大、由揚(yáng)聲器復(fù)原為原來的聲音，因?yàn)橹蓄l放大器 的中心頻率是固定不變的，中頻放大器容易取得較大的增益和近似理想的選擇性 曲線。而接收器的主要放大倍數(shù)由中頻放大承當(dāng)所以整機(jī)增益在接收頻率X圍內(nèi)，高端和底端的差異就會(huì)很小，即易于獲得較高的靈敏度和臨道選擇性。對(duì)于 調(diào)諧來說需要對(duì)混頻器的選頻輸入回路和本機(jī)振蕩器進(jìn)展同步調(diào)諧，這是容易實(shí)現(xiàn)的。2單元電路工作原理2.1 模擬乘法器用模擬乘法器實(shí)現(xiàn)混頻，就是在Ux端和Uy端分別加上兩個(gè)不同頻率的信號(hào), 相差一中頻，再經(jīng)過帶通濾波器取出中頻信號(hào)，其原理框圖為設(shè)載波信號(hào)表達(dá)式U c tU

15、cm cos ct調(diào)制信號(hào)表達(dá)式為U tU mCOS t如此乘法器輸出的DSB調(diào)幅信號(hào)的表達(dá)式為1U 0 t m U cm cos c t cos c t 2m U cm cosct cost2.2 混頻器圖二為晶體管混頻器，該電路主要由VT&3DG6或9014和6.5MHz選頻回路CP3 組成。10K電位器VR13改變混頻器靜態(tài)工作點(diǎn)，從而改變混頻增益。輸入信 號(hào)頻率fs = 10MHz本振頻率fo = 16.455MHz其選頻回路CP3選出差拍的中頻 信號(hào)頻率fi = 6.5MHz,由J36輸出。Mfi U-rV E Z 1r*-=.Hi宀佢瀝楓IV*KXn LN圖二晶體管混頻電路flJI

16、A乩圖三為平衡混頻器，電路中采用+12V, 9V供電。VR19電位器與R9510KQ、R96 10KQ丨組成平衡調(diào)節(jié)電路，調(diào)節(jié) VR19可以使乘法器輸出波形 得到改善。圖三平衡混頻電路2.3 選頻電路選頻電路是利用電路相頻特性與相幅特性的原理工作的，當(dāng)輸入信號(hào)的某個(gè)頻率與選頻網(wǎng)絡(luò)的固有頻率一樣時(shí)，它的輸出信號(hào)的相位與輸入信號(hào)相位相 同，而選頻網(wǎng)絡(luò)對(duì)其它的頻率的信號(hào)的阻抗都比固有的頻率大，所以衰減的都比擬利害,最后只有輸出幅值最大的那個(gè)信號(hào)能順利的通過選頻電路。3電路性能指標(biāo)測(cè)試根據(jù)設(shè)計(jì)要求，平衡混頻器電路由集成模擬乘法器MC1496I成。MC149刖以采用單電源供電，也可采用雙電源供電。本次課

17、程設(shè)計(jì)電路中采用+12V,9V供電。VR19電位器與R95 10KQ、R96 10KQ組成平衡調(diào)節(jié)電路， 調(diào)節(jié)VR19可以使乘法器輸出波形得到改善。CP5為6.5MHz選頻回路。本次課程 設(shè)計(jì)電路中輸入信號(hào)頻率為 fs = 10MHz本振頻率fo = 16.455MHz.圖四 平衡混頻器電路和本振振蕩電路根據(jù)設(shè)計(jì)方案，用示波器觀察混頻器波形，波形如圖五所示圖五示波器波形本次課程設(shè)計(jì)是將頻率為10MHZ勺輸入信號(hào)，和頻率為16.465MHZ的本振信 號(hào)，利用MC1496莫擬乘法器進(jìn)展混頻，再利用中周得到頻率為464KHZ勺輸出信 號(hào)。平衡混頻器的具體參數(shù)分析：通帶上邊帶截止頻率:1_= _RiC

18、i= 21339kHZ=469.5KHZ1PF通帶下邊帶截止頻率:f下二21R2C221346kHZ=460KHZ1PF帶通濾波器的同頻帶460KH濾除 13.395MHZ 保存 465KHZ結(jié)論這次課程設(shè)計(jì)我們按照課程設(shè)計(jì)上的程序以與導(dǎo)師指導(dǎo)下一步一步完成，先復(fù)習(xí)混頻電路的原理，然后選擇電路，計(jì)算關(guān)鍵元件的值，學(xué)習(xí)Multisim的使用，最后連線調(diào)試出預(yù)期的混頻和濾波效果，然后做出實(shí)際電路。在做開題報(bào)告時(shí)我對(duì)混頻的認(rèn)識(shí)只限于根本原理和理論-在通信承受機(jī)中，混頻電路的作用在于將不同載頻的高頻已調(diào)波信號(hào)變換為同一個(gè)固定載頻中頻的高頻已調(diào)波信號(hào)。調(diào)幅信號(hào)頻譜寬度不變，包絡(luò)形狀不變。正式開始 設(shè)計(jì)后，在對(duì)電路的實(shí)現(xiàn)中，我先學(xué)習(xí)了 Multisim 軟件的使用，這個(gè)虛擬電子 實(shí)驗(yàn)室可以仿真各種電路。應(yīng)用過程中我發(fā)現(xiàn)這個(gè)軟件確實(shí)功能強(qiáng)大， 操作簡(jiǎn)單， 可以免去直接用硬件做實(shí)驗(yàn)帶來的各種麻煩。 而且這個(gè)軟件是英文版的，使我的 專業(yè)英語(yǔ)的詞匯量大大增加。同時(shí)對(duì)設(shè)計(jì)格式的嚴(yán)格要求，也讓我掌握了WORD的一些高級(jí)編輯技巧。在搭設(shè)實(shí)際電路的過程中，我對(duì)混頻電路有了進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)，將理論知識(shí) 參加實(shí)際設(shè)計(jì)當(dāng)中去，更加加深了我對(duì)理論知識(shí)的理解