高频晶体管混频器.doc

高频晶体管混频器一、实验目的1、加深对晶体管混频器基本原理的理解。2、掌握高频晶体管混频器的设计和调试方法。二、实验仪器直流电压源、高频信号发生器、示波器、万用表、多孔板及相关元器件3、 实验原理3.1电路原理vin1VCCRb1R b2Re CeVoutLCCin1CoutCin2vin2混频器的实质是非线性电路，通过器件的非线性效应产生新的频率分量，最后通过滤波器选择出所需要的频率分量，滤除其它的频率分量。其中晶体管起信号混频作用，两个输入信号分别Vin1和Vin2，电容Cin1、Cin2、Cout为信号输入和输出的耦合电容，起隔直流的作用，使前后级的直流电位不相互影响，保证各级工作的稳定性，电容Ce 对高频信号相当于短路，消除偏置电阻Re对高频信号的负反馈作用，提高高频信号的增益；电阻元件Rb1，Rb2，Re决定晶体管的工作点；电路中的电感L和电容C组成的谐振电路起选频作用，在产生的组合频率中选择所需要的中频输出信号。3.2 线性时变电路分析晶体三极管混频器的等效原理图如下所示。在晶体三极管的发射极上作用有三个电压，即直流偏置电压Vbb，信号电压Us和本振电压Ul，通常本振电压振幅UlUs，也就是本振信号为大信号，而输入信号为小信号，在大信号Ul和小信号Us同时作用于非线性器件时，Vbb+Ul可认为是时变偏置电压，它决定了混频器的工作点。而对于小信号Us来说是工作在时变状态下的线性工作方式。混频器的集电极电流iC可以表示为 。因为Us很小，在Us的变化范围内，正向传输时线性的，在Vbb+Ul上对Us泰勒展开为：（忽略高阶影响）。设本振电压，在没有信号输入的情况下，式中Io，Icm1，Icm2，go，g1，g2分别是只加本振电压时，集电极时变电流中的直流分量，基波分量，二次谐波分量的幅值以及时变跨导中的平均分量，基波分量，二次谐波分量的幅值。若输入信号电压，可得=+=若带通滤波器的中心频率取差频，则通过带通滤波器输出的中频电流为3.3主要技术指标混频增益混频器输出的中频信号Vi对输入高频信号电压Vs的比值，单位是分贝。混频增益是评价混频器的重要指标之一，分贝值越大，即增益越大，混频器将输入信号编程中频信号的能力越强。4、 实验内容4.1要求 设计一高频晶体管混频电路，信号源产生的频率为10.245MHz的小信号从基极输入，由晶体管振荡器实验电路输出的10.7MHz大信号从发射极注入。设计加工实验电路的电路板，供后面实现焊接及调试。4.2 实验电路实验原理如下图所示。电阻R9和R10构成了一个分压网络，将输入信号的幅值降低。RW3和R11、R12和R13一起调节电路晶体管的静态工作点。L3、C13、C14构成滤波网络，它的中心频率与Ws-Wl相同。本实验中，频差约等于455K，由此计算得到电感和电容的取值，分别为2.2mH，50p。压电陶瓷滤波器为455K中心频率，可以滤掉输出信号中的高频分量。4.3工作点对电路的影响根据放大器实验的方法，改变放大器的工作点，记录混频器的交、直流输出情况。数据后附。4.4电路的非线性重复上步实验，并改变两个输入信号的幅度，记录电路的非线性（通过改变输出电路的谐振频率实现）。5、 调试重点总结1、 射极电流本实验要求射极电流为12mA，如果射极电流过大，电路不能正常工作。设基极电压VBB为2V，那么集电极电压约为1.3V，所以射极电阻R13取值应为1.3K左右。这点应注意区别于小信号放大器。2、 射极反馈电阻上述电路图中没有画出。我在射极加了一个10欧的反馈电阻。最初一直输出信号一直是10M量级的，也就是电路差频不对。后来检查电路，发现10.7M本振信号加到了10欧电阻与R13之间，也就是说，10.7M信号交流短路了，这才导致输出10.7M信号。我把10.7M信号接到了射极端，即10欧电阻的另一端，输出正常了，输出频率在450K左右。3、 压电陶瓷滤波器由于工艺的限制，标称值为455K的压电陶瓷滤波器中心滤波频率不一定刚好在