高頻課程設計混頻器電路設計

1、三峽大學高頻電子線路課程設計名 稱：混頻器電路設計 院 系：理學院 專 業(yè)：光信息科學與技術姓 名： 學 號： 完成時間：2012/12/25 成 績： 摘 要混頻電路是高頻電子線路課程必須掌握的關鍵電路?；祛l器是頻譜線性搬移電路，能夠將輸入的兩路信號進行混頻。具體原理框圖如圖1所示。本文詳細的介紹了混頻電路的設計過程，并且用Multisim軟件對設計的電路進行了仿真測試，結果符合要求，以下是電路的設計要求。振蕩器輸出一頻率為、幅值0.2V1V的正弦波信號，此信號作為混頻器的第一路輸入信號；高頻信號源輸出一正弦波信號，=10MHz、幅值=200mV，此信號作為混頻器的第二路信號，將這兩路信號作

2、為模擬乘法器的輸入進行混頻。選頻放大電路則對混頻后的信號進行選頻、放大，最終輸出2MHz的正弦波信號。正弦波振蕩器模擬乘法器選頻、放大電路高頻信號源圖1混頻器原理框圖關鍵詞: 混頻電路 Multisim軟件 模擬乘法器一、總體設計方案對于混頻電路的分析，重點應掌握，一是混頻電路的基本組成模型及主要技術特點，二是混頻電路的基本原理及混頻跨導的計算方法，三是應用電路分析?；祛l電路的基本組成模型及主要技術特點：混頻，工程上也稱變頻，是將信號的頻率由一個數值變成另一個數值的過程，實質上也是頻譜線性搬移過程，完成這種功能的電路就稱為混頻電路或變頻電路?；祛l電路的基本原理：圖2中：Us(t)為輸入信號，U

3、c(t)為本振信號，Ui(t)輸出信號。分析：當 則 =其中：對上式進行三角函數的變換則有: 從上式可推出，Up(t)含有兩個頻率分量和為(c+S)，差為(C-S)。若選頻網絡是理想上邊帶濾波器則輸出:若選頻網絡是理想下邊帶濾波器則輸出： 工程上對于超外差式接收機而言，如廣播電視接收機則有c >>S往往混頻器的選頻網絡為下邊帶濾波器，則輸出為差頻信號(接收機的中頻信號):衡量混頻工作性能重要指標是混頻跨導,混頻跨導g：輸出中頻電流幅度偷入信號電壓幅度1/2Am。該電路由LC正弦波振蕩器高頻信號源模擬乘法器以及選頻放大電路組成。LC正弦波振蕩器產生的10MHz正弦波與高頻信號源所產生

4、的8MHz正弦波通過模擬乘法器進行混頻后產生雙邊帶調幅信號，然后通過選頻放大器選出有用的頻率分量，即頻率2MHz的信號，對其進行放大輸出，最終輸出2MHz的正弦波信號?；祛l器電路如圖3所示。圖3 混頻器電路圖二、總體設計方案2.1電路工作原理2.1.1 LC正弦波振蕩器本次設計采用LC電容三點式反饋電路，也叫考畢茲振蕩電路。利用電容將諧振回路的一部分電壓反饋到基極上，而且也是將LC諧振回路的三個端點分別與晶體管三個電極相連，所以這種電路叫電容三點式振蕩器。三點式LC振蕩器的相位平衡條件是，在LC諧振回路，與性質相反，當為電容，就是電感；當為電感，就是電容。在LC三點式振蕩器電路中,如果要產生正

5、弦波，必須滿足振幅平衡條件：即滿足。由相位平衡條件和振幅平衡條件可得：選取，故選用2N2222A三極管。2N2222A是NPN型三極管，屬于低噪聲放大三極管。本電路的三極管采用分壓偏置電路，為了使三極管處于放大狀態(tài)，必須滿足：, 由此可以確定：R1=5.1K，R3=2.2K，R4=2K。正弦波的輸出信號頻率=10MHz，電路連接如圖4所示圖4 LC正弦波振蕩器R1R2R4組成支流偏置電路，R5是集電極負載電阻，L2CTCC4構成并聯(lián)回路，其中R6用來改變回路的Q值，C1C3為耦合電容，L1C6C5構成了一個去耦電路，用來消除電路之間的相互影響。其交流通路如圖5所示。圖5 交流通路圖根據設計要求

6、，正弦波振蕩器輸出頻率為10MHz，故由此可以大概確定L2C4CT的數值，再通過仿真進行調試最終確定其參數。電路的諧振頻率為：靜態(tài)工作點為:基本符合設求。2.1.2 模擬乘法器電路 用模擬乘法器實現(xiàn)混頻，就是在端和端分別加上兩個不同頻率的信號，相差一中頻，再經過帶通濾波器取出中頻信號，其原理方框圖如圖6所示：圖6:混頻原理框圖若: , 則:經帶通濾波器后，取差頻,則：其中：為所需要的中頻頻率。由MC1496 模擬乘法器構成的混頻器電路如圖7 所示。圖中，LC正弦波振蕩器輸出的10MHz正弦波由10端（X輸入端）注入，高頻信號源輸出的10MHz正弦波由一端（Y輸入端）輸入，混頻后的中頻電壓由6端

7、經形帶通濾波器輸出，其中C17L11C11C19構成一選頻濾波回路，調節(jié)可變電阻Rp能使14腳直流電位差為零，可以減小輸出信號的波形失真，使電路平衡。在23腳之間加接電阻，可擴展輸入信號的線性范圍。圖7：MC1496構成的混頻器2.1.3選頻放大電路電路連接如圖8所示，晶體管選2SC945，R1R2Re組成支流偏置電路，L2L3C2R構成并聯(lián)諧振回路，其中R用來改變回路的Q值，C1為輸入耦合電容，C3 為輸出耦合電容，C7位晶體管發(fā)射極旁路電容，L1 C4C5構成了一個去耦電路，用來消除電路之間的相互影響，R1 R2 提供電路的靜態(tài)工作點。其中電路的諧振頻率：靜態(tài)工作點： 圖8 選頻放大電路2

8、.2仿真結果與分析根據設計方案，應用計算機Multisim軟件進行了模擬仿真。用示波器觀察LC正弦波振蕩器的輸出，輸出波形如圖9所示。圖9:LC正弦波振蕩器輸出波形用示波器觀察混頻器輸出信號，波形如圖10所示。圖10 混頻后的信號波形圖用示波器觀察模擬乘法器的輸出，輸出波形如圖11所示。圖11:模擬乘法器輸出波形LC正弦波振蕩器的輸出頻率: 靜態(tài)工作點:選頻放大電路輸出頻率:靜態(tài)工作點:。通過仿真測試可得LC正弦波振蕩器的輸出頻率為10.1MHz，靜態(tài)工作點 ；選頻放大電路輸出頻率為1.99MHz，靜態(tài)工作點。 結論:有計算值與仿真值的比較可得,本設計基本完成了設計要求，并且由示波器可觀察到相

9、應的波形，仿真值基本滿足要求，說明電路各部分均正常工作。美中不足的是仿真結果同理論值仍存在一定的誤差，需要進一步改善電路的性能，使電路更加精確和抗干擾能力更強。三、總結本次課程設計的題目是混頻器的設計，主要應用了通信電子線路中三方面內容，分別是電容三點式振蕩電路、模擬乘法器和選頻放大電路。通過查找資料，結合書本中所學的知識，完成了課程設計的內容，基本達到了預期要求，由于時間原因，尚有不足之處沒有找到。參考文獻1 宋樹祥，周冬梅.高頻電子線路.M北京大學出版社，2007.22 陳邦媛.射頻通信電子線路學習指導.M科學出版社，2007.6 3 楊翠娥.高頻實驗與課程設計.M哈爾濱工程大學出版社，2005.14 謝沅清.通信電子線路.M電子工業(yè)出版社，2007.7 附錄元器件清單：序號編號元件名稱型號數量1C15電容1.0nF1個2C14電容510pF1個3R10電阻15K1個4R9, R5電阻1.0k2個5L5可變電感10uH1個6U1模擬乘法器MC14581個7C7, C6電容1.6pF2個8C12電容1.0nF1個9C11, C10電容10nF2個10Q2三極管2SC9451個11R8電阻6.2k1個12R7電阻15k1個11C4電容120pF1個12C5可變電容350pF1個