基于密码锁的一种高频混频器设计论文.doc

中北大学课程设计说明书学生姓名： 崔宝月 学 号： 1305054215 学生姓名： 刘学文 学 号： 1305054219 学生姓名： 田刚 学 号： 1305054244 学 院： 信息与通信工程学院 专 业： 信息对抗技术专业 题 目： 电子系统课程设计 变频式射频密码锁控制软件 子题目3：构建一个混频电路，要求工作带宽大于30M 指 导 教 师： 张丕状 王鉴 姚金杰 2016 年 01 月 13 日中北大学课程设计任务书 2015/2016 学年第 一 学期学 院： 信息与通信工程学院 专 业： 信息对抗技术专业 学生姓名： 崔宝月 学 号： 1305054215 学生姓名： 刘学文 学 号： 1305054219 学生姓名： 田刚 学 号： 1305054244 题 目： 电子系统课程设计 变频式射频密码锁控制软件 子题目3：构建一个混频电路，要求工作带宽大于30M 起 迄 日 期： 2015年11月2日2016年1月15日 课程设计地点： 信息对抗技术专业综合实验室 指 导 教 师： 张丕状 王鉴 姚金杰 学科部主任： 张丕状 下达任务书日期: 2015 年11月2日课 程 设 计 任 务 书1设计目的：（1）通过本课程设计的学习，学生将复习所学的专业知识，使课堂学习的理论知识应用于实践，通过本课程设计的实践使学生具有一定的实践操作能力；（2）熟练使用示波器、信号源、万用表、频谱分析仪等仪器设备；（3）通过电子信息系统设计的课程设计，掌握设计信息处理系统的思维方法和基本开发过程。2设计内容和要求（包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等）：（1）熟悉Multisim、Protel DXP软件的使用a、熟悉Multisim的运行环境；b、掌握在Multisim平台上完成电路原理图的仿真；c、熟悉Protel DXP的运行环境；d、掌握在Protel DXP平台上完成电路原理图的绘制、pcb制版；e、根据所选题目的需要，会正确设计电路，最终优化电路。（2）实践设计要求：a、根据所选题目，设计相应的电路；b、根据设计的电路，完成电路仿真，根据仿真结果优化电路；c、根据设计电路完成PCB制版，最终完成电路的研制。（3）参考题目题目1 变频式射频密码锁控制软件基本要求与目的：l 掌握压控振荡器原理、PLL原理和时钟调节的方法，掌握外围电路和接口了解可编程的概念l 增益带宽积、环路增益、稳定性原理、相频特性、幅频特性、阻抗匹配等含义，了解电流反馈运算放大器的特点l 调制解调的方式和调制解调电路、性能l 了解分布参数、地线布局电路性能的影响方式，掌握原理图和PCB的设计技巧课 程 设 计 任 务 书 和能力l 了解单片机特性，掌握单片机选择和系统外围电路及其接口电路设计l 进一步了解软件无线电的概念l 学习计算机仿真技术，掌握示波器、信号源等常规仪器使用方法l 进一步学习资料查阅能力和PPT制作能力子题目1：研制宽带双路放大器，要求带宽30M，增益40dB，输入阻抗和输出阻抗为75欧（3人）。子题目2：构建一单片机控制系统，要求具有不少于4个按键，产生一个具有低相位抖动时钟信号，频率在10-100M可调。（2人+2人）。子题目3：构建一个混频电路，工作带宽分别30M（2人）。子题目4：设计调制、解调电路模块（3人）。题目2 基于TDOA技术的被动声定位系统设计基本要求与目的：l 了解被动声定位的基本原理；l 了解TDOA算法；l 了解前置放大器和AGC的工作原理；l 掌握有源滤波电路设计的基本工作原理；l 掌握定位精度与AD之间的关系；l 了解单片机特性，掌握单片机选择和系统外围电路及其接口电路设计l 学习掌握前置放大电路、AGC放大电路、滤波电路、数据采集存储电路；l 培养资料查阅能力和团队合作精神和组织能力子题目1：设计一个前置放大电路，前置放大倍数20dB（3人合作完成）。子题目2：设计一个AGC电路，要求增益控制范围40dB，输出最大增益60dB。（3人合作完成）子题目3：设计一个有源低通滤波电路，要求倍频程衰减24dB，截止频率30kHz。（3人合作完成）子题目4：设计一个单通道信号采集存储电路，采样位数不低于12位，采样率100KSPS,存储深度512KB（4人合作完成）课 程 设 计 任 务 书3设计工作任务及工作量的要求包括课程设计计算说明书(论文)、图纸、实物样品等：（1） 要求设计组的每个成员都要了解整个的大题设计要求和思路；（2） 子题目小组的同学各完成一份设计说明书，突出各自的工作内容；（3） 要求有正确的仿真结果及结果分析；（4） 要有正确的测试结果（示波器、频谱分析仪调试波形）。4主要参考文献：见提供的附件资料5设计成果形式及要求： 每个子题目小组提供详细的设计说明书一份 电路板实物，电路板上印制上所有小组成员完整的学号（1305054XXX）和姓名课 程 设 计 任 务 书2015年11月02日 2015年11月07日：学习电路原理，完成电路的设计；2015年11月08日 2015年11月15日：完成电路的仿真，原理图绘制与制版；2015年01月15日 2015年01月18日：完成电路的实物制作（制版、焊接、调试）；2016年 01月19日 2016年01月20日：撰写课程设计说明书； 2016年01月21日：提交实物，答辩学科部主任审查意见： 签字： 年 月 日 目 录1. 引言 1.1 研究目的与意义7 1.2研究背景8 1.3国内外研究现状10 1.4研究方法及主要参数12 1.5工作环境（主要软件）13 1.6设计流程152. 设计原理 混频器的设计理论15 2.1基本概念152.2实现模型162.3 几种典型电路173.设计结果及分析 Multisim篇25 3.1乘法器仿真26 二极管环形混频器仿真27 模拟乘法器NC1458仿真293.2带通滤波器的设计与仿真30 RLC带通滤波器263.3芯片选择31 AD835管脚31 AD835内部结构图324. 设计结果及分析 Altium.Designer篇334.1原理图绘制334.2添加使用库334.3建立元器件库344.4原理图连线354.5元件的封装374.6原理图的制作474.7erc检查574.8生成元件清单585. 参考文献59 6. 实验心得60 一、引言在当今社会，安全防盗已成为社会问题，而锁自古以来就是防盗的重要工具，目前国内大部分人使用的还是传统的机械锁，然而，眼下假冒伪劣的机械锁互开率非常之高，此外，即使是一把质量过关的机械锁，通过急开锁，甚至可以在不损坏锁的前提下将锁打开。机械锁的这些弊端为一种新型的锁电子密码锁，提供了很大的发展空间。 从目前的技术水平和市场认可程度看，使用最为广泛的是键盘式电子密码锁，该产品主要应用于保险箱、保险柜和取款机，由于人们对安全的重视和科技的发展，许多电子智能锁（指纹识别、IC卡辨认）已在国内外相继面世。但是这些产品的特点是针对特定的指纹和有效卡，只能适用于保密要求的箱、柜、门等。而且指纹识识别器在公共场所使用存在容易机械损坏，IC卡还存在容易丢失、损坏等缺点，再加上其成本较高，一定程度上限制了这类产品的普及和推广。鉴于目前的技术水平与市场的接受程度，键盘式电子密码锁是这类电子防盗产品的主流。在科学技术不断发展的今天，电子密码防盗锁作为防盗卫士的作用也日趋重要。电子密码锁是集计算机技术、电子技术、数字密码技术为一体的机电一体化高科技产品，具有安全性高，使用方便等优点。 电子密码锁是一种通过密码输入来控制电路或是芯片工作，从而控制机械开关的闭合，完成开锁、闭锁任务的电子产品。它的种类很多，有简易的电路产品，也有基于芯片的性价比较高的产品。现在应用较广的电子密码锁是以芯片为核心，通过编程来实现的。其性能和安全性已大大超过了机械锁。1.1 研究目的与意义本次课程设计我们分不同小组实现射频式电子密码锁的不同模块。第一组：研制宽带双路放大器，带宽30M，增益40dB，输入阻抗和输出阻抗为75欧。第二组：构建一单片机控制系统，要求具有不少于4个按键，产生一个具有低相位抖动时钟信号，频率在10-100M可调。第三组：构建一个混频电路，工作带宽分别30M。第四组：设计调制、解调电路模块。各个小组协同工作，共同完成射频电子密码锁的设计。我们组设计的是混频器模块，顾名思义，混频器是将信号频率由一个量值变换为另一个量值的过程。具有这种功能的电路称为混频器（或混频器）。一般用混频器产生中频信号：混频器将天线上接收到的信号与本振产生的信号混频，coscos=cos(+)+cos(-)/2。其中为信号频率量，为本振频率量，产生和差频。当混频的频率等于中频时，这个信号可以通过中频放大器，被放大后，进行峰值检波。检波后的信号被视频放大器进行放大，然后显示出来。由于本振电路的振荡频率随着时间变化，因此频谱分析仪在不同的时间接收的频率是不同的。当本振振荡器的频率随着时间进行扫描时，屏幕上就显示出了被测信号在不同频率上的幅度，将不同频率上信号的幅度记录下来，就得到了被测信号的频谱。在射频电子密码锁中，我们的混频器模块承接第二组的信号发生器，对其输出的调制信号进行混频，输出到中频放大器，用于信号解调。1.2 研究背景混频器是微波集成器件中必不可少的部件，在微波通信、雷达、遥控、遥感、侦查与电子对抗系统、以及微波测量系统中，将微波信号用混频器降到中低频进行处理。经过混频后得到的中频信号比原始信号高，那么此种混频方式叫做上变频。由于变频获得的中频频率较高，所以对接收机中中频放大、滤波、解调都提出了更高要求，使整个接收机成本较高。上变频可获得极高的抗镜像干扰能力，且可获得整个频段内非常平坦的频率响应。综合以上因素，使这种变频方式通常只有军用等特殊场合（如军用电台）得到广泛应用，但在民用级产品中极少见到。 图一：上变频原理示意在超外差式接收机中，如果经过混频后得到的中频信号比原始信号低，那么此种混频方式叫做下变频。由于下变频方式的电路简单，成本较低，所以被广泛应用于民用设备和对性能要求不高的军用设备中。下变频的目的是为了降低信号的载波频率或是直接去除载波频率得到基带信号。下变频方式最大的缺点是对镜像干扰的抑制能力较差。 图二：下变频原理示意1.3国内外研究现状接收机的关键部件之一是晶体检波器或二极管混频器，edwin armstrong首次采用真空管作为混频器，将入射的频率变为中频，再经过很好的选择性信号放大或检波。二战期间，伴随着雷达的发展，微波混频器有了进一步的发展，直到上世纪50年代末，系统噪声系数才可以达到7dB。从微波到毫米波频率范围内，接收机灵敏度和动态范围在很大程度上仍然要靠混频器。目前，国内外许多科研工作者对混频器的理论分析和工程应用都做了大量的研究，研制了各种结构和形式的混频器.而且其中很多取得了不错的指标。国外的研究起步早.工艺也较为先进.射频微波混频器主要为MMIC电路.性能也较为优良。1.3.1国外研究动态 1994年，Jcan-M arc Mourant等人，设计了6-I8GHz超宽带镜像抑制混频器.其中的无源器件是根据当时最新的研究资料.采用平面小型化结构.LO和RF工作频段为6-18GHz.中频频段为400-750MHz.变频损耗小于9dB. 1995年Hwann-Kaco等人采用缺陷地非对称共面波导到共面带线过渡结构.设计了超宽带巴伦，工作频率可到50GHz.其回波损耗大于16dB:采用硅肖特基二极管，设计了工作频率可以达到40GHz的双平衡混频器.本振LO到中频IF端口的隔离度大于30dB.本振LO到射频RF端口的隔离度大于30dB.变频损耗小于11dB。 1998年 Shau-Gang Mao等人采用共面波导(CPW)到共面带线(CPS)过度巴伦结构，同时采用了CPS高通滤波器和低通滤波结构.井且论文中提出了等效电路模型。变频损耗小于10dB. LO-IF的隔离度大于30dB. LO-RF的隔离度大于20dB.本振LO工作频带为10GHz-35GHz，中频工作频带为0.1-5GHZ. 2009年Young-Gun Kim等人.采用微带到共面带线（CPS)过渡巴伦结构.设计了可以从DC到40GHz的超宽带巴伦。他们采用此结构设计了超宽带双平衡混频器，LO和RF的工作频率在4-26GHZ范围内，中频IF在1GHz以下，变频损耗在10dB以下.此平面结构为二极管的安装带来了方便。1.3.2国内研究动态 国内相关技术发展比国外晚.由于受到加工工艺及集成技术水平的限制.国内这方而的报道大部分采用混合集成电路.井且很多都是单独做的双平衡混频器.或者镜像抑制混频器.将二者结合起来的比较少。 2000年.Chi-Yang Chang等人.采用共面波导(CPW)到共面带线(CPS) T型结过渡的双巴伦结构.设计了平面双平衡星形混频器。此平面结构适合MMIC设计，设计的MMIC变频损耗在通带内为6-10dB。 2008年电子科技大学物理电子学院魏萍等人，采用了双面微带渐近线巴伦结构，研究设计了双双平衡超宽带微波混频器，射频RF和本振LO工作频段为2-18GHz.中频IF为0.3-5GHZ.变频损耗为10dB.本振LO到射倾RF端口的隔离度大于18dB.本振LO到中频IF端口的隔离度大于17dB。. 2008年电子科技大学电子工程学院电磁场与微波技术专业宣扬采用鳍线结构，研究设计了“w波段宽带混频器”.工作频率在75-105GHZ范困内.变频损耗小于9dB，本振LO到射频RF端口的隔离度大于25dB。 2009年东南大学毫米波国家重点实验室王彦炜等人.采用半模SIW巴伦设计了X波段双平衡混频器.经测试.在8.7-9.7GHz的频率范闹内，变频损耗小于9dB.噪声系数小于10dB.实物面积60mm X 68mm. 2011年.Fan Fan He等人采用平而S1W结构的魔 T结构.设计了工作在X波段的单平衡混频器.变频损耗在10dB以下。1.4研究方法设计混频电路，并测试其参数。混频器的主要参数如下：（1）噪声系数：混频器的噪声定义为：NF=Pno/Pso Pno是当输入端口噪声温度在所有频率上都是标准温度即T0=290K时，传输到输出端口的总噪声资用功率。Pno主要包括信号源热噪声，内部损耗电阻热噪声，混频器件电流散弹噪声及本振相位噪声。Pso为仅有有用信号输入在输出端产生的噪声资用功率。（2）变频损耗：混频器的变频损耗定义为混频器射频输入端口的微波信号功率与中频输出端信号功率之比。主要由电路失配损耗，二极管的固有结损耗及非线性电导净变频损耗等引起。（3）1dB压缩点：在正常工作情况下，射频输入电平远低于本振电平，此时中频输出将随射频输入线性变化，当射频电平增加到一定程度时，中频输出随射频输入增加的速度减慢，混频器出现饱和。当中频输出偏离线性1dB时的射频输入功率为混频器的1dB压缩点。对于结构相同的混频器，1dB压缩点取决于本振功率大小和二极管特性，一般比本振功率低6dB。（4）动态范围：动态范围是指混频器正常工作时的微波输入功率范围。其下限因混频器的应用环境不同而异，其上限受射频输入功率饱和所限，通常对应混频器的1dB压缩点。（5）双音三阶交调：如果有两个频率相近的微波信号fs1和fs2和本振fLO一起输入到混频器，由于混频器的非线性作用，将产生交调，其中三阶交调可能出现在输出中频附近的地方，落入中频通带以内，造成干扰，通常用三阶交调抑制比来描述，即有用信号功率与三阶交调信号功率比值，常表示为dBc。因中频功率随输入功率成正比，当微波输入信号减小1dB时，三阶交调信号抑制比增加2dB。（6）隔离度：混频器隔离度是指各频率端口间的相互隔离，包括本振与射频，本振与中频，及射频与中频之间的隔离。隔离度定义为本振或射频信号泄漏到其它端口的功率与输入功率之比，单位dB。（7）本振功率：混频器的本振功率是指最佳工作状态时所需的本振功率。原则上本振功率愈大，动态范围增大，线性度改善（1dB压缩点上升，三阶交调系数改善）。（8）端口驻波比：端口驻波直接影响混频器在系统中的使用，它是一个随功率、频率变化的参数。（9）中频剩余直流偏差电压：当混频器作鉴相器时，只有一个输入时，输出应为零。但由于混频管配对不理想或巴伦不平衡等原因，将在中频输出一个直流电压，即中频剩余直流偏差电压。这一剩余直流偏差电压将影响鉴相精度。1.5.工作环境（主要运用2个软件） 图1.5.1两个软件的封面1.5.1Altium Designer Altium Designer 是原Protel软件开发商Altium公司推出的一体化的电子产品开发系统，主要运行在Windows操作系统。这套软件通过把原理图设计、电路仿真、PCB绘制编辑、拓扑逻辑自动布线、信号完整性分析和设计输出等技术的完美融合，为设计者提供了全新的设计解决方案，使设计者可以轻松进行设计，熟练使用这一软件必将使电路设计的质量和效率大大提高。目前最高版本为：Altium Designer 15.0.7 Build 369151.5.2 详细内容 电路设计自动化 EDA（Electronic Design Automation）指的就是将电路设计中各种工作交由计算机来协助完成。如电路原理图（Schematic）的绘制、印刷电路板（PCB）文件的制作、执行电路仿真（Simulation）等设计工作。随着电子科技的蓬勃发展，新型元器件层出不穷，电子线路变得越来越复杂，电路的设计工作已经无法单纯依靠手工来完成，电子线路计算机辅助设计已经成为必然趋势，越来越多的设计人员使用快捷、高效的CAD设计软件来进行辅助电路原理图、印制电路板图的设计，打印各种报表。1.5.3 主要功能1 原理图设计2 印刷电路板设计3 FPGA的开发4 嵌入式开发5 3D PCB设计1.5.3. Multisim 2.1 Multisim是美国国家仪器（NI）有限公司推出的以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力。工程师们可以使用Multisim交互式地搭建电路原理图，并对电路进行仿真。Multisim提炼了SPICE仿真的复杂内容，这样工程师无需懂得深入的SPICE技术就可以很快地进行捕获、仿真和分析新的设计，这也使其更适合电子学教育。通过Multisim和虚拟仪器技术，PCB设计工程师和电子学教育工作者可以完成从理论到原理图捕获与仿真再到原型设计和测试这样一个完整的综合设计流程。1.6设计流程1.6.1 multisim仿真利用EDA仿真软件multisim对设计的混频电路进行仿真，通过对波形的观测，确定混频电路的设计是否能够满足要求。1.6.2 Altium Designer绘制PCB板利用Altium Designer将原理图绘制成PCB板，并检测其电器特性，生成网格报表。1.6.3 腐蚀电路板将Altium Designer绘制好的电流图热转印到电路板上，并利用三氯化铁腐蚀剂对电路板进行腐蚀，然后制成电路板实物。1.6.4 焊接电路电路板腐蚀好以后即开始焊接电路，焊接的的时候注意元器件的型号和封装，已经参数的大小，并留好测试点。1.6.5 测试及修改电路测试电路，并且适当调整元器件的参数，使输出的中频信号更加稳定。2、 混频器理论基础2.1.1基本概念 混频：混频是将中心频率为fc（载频）的已调信号s，不失真地变换为中心频率为fI的已调信号I的频率变换过程。通常将I称为中频信号，fI称为中频频率。1图2.1图中，L=VLmcosLt是本地振荡电压，L=2fL为本振角频率。 通常取fI=fL-fC混频实质：就频谱搬移观点而言，混频的作用就是将输入已调信号频谱不失真的从fC搬到fI的位置上。因此，混频电路是一种典型的频谱搬移电路，可以用相乘器来实现。22.1.2实现模型实现模型：1图2.2输入信号频谱（调制信号为FminFmax时）：图2.3 混频器输出电流频谱：vs=Vsm1+a(t)cosct设输入调幅波本振信号调制信号为(t),a(t)(t), 当fLfc时乘法器输出电流i为: 图2.4i经LC中频带通滤波器后输出，一般取差频I=L-C；若取和频I=L+C。2.1.3几种典型的混频器1 二极管环形混频器原理及基本组成当器件的伏安特性是非线性时，能实现混频。当忽略三次方以上的各项时，非线性器件的输出电流与输入电压之间的关系可以表示为：式中分别为各项系数。若。代入上式并利用三角公式进行变换，则得到：可见，当两个不同频率的高频电压作用于非线性器件时，将产生直流、二次谐波、和频与差频等。其中就是所需的频率分量，即中频。只要在输出端接上谐振频率为中频的谐振回路，就能滤除不需要的频率分量，选出中频电压。相乘器、晶体三极管、晶体二极管等非线性器件均可实现混频。在通信设备中广泛采用二极管环形相乘器构成混频器，称为环形混频器。它主要用于通信系统的微波波段，由两个平衡混频器组成，其电路如图1 所示。图中T1、T2 为中心抽头的宽频带变压器。为了让二极管工作在开关状态，要求本振信号的功率必须足够大。该电路的主要优点是工作频带宽，可达几千兆赫兹，噪声系数小，动态范围大。图2.5二极管构成的混频器2、由MC1496 模拟乘法器由MC1496 模拟乘法器构成的混频器电路如图7 所示。图中，LC正弦波振荡器输出的10MHz正弦波由10端（X输入端）注入，高频信号源输出的10MHz正弦波由一端（Y输入端）输入，混频后的中频电压由6端经形带通滤波器输出，其中C17L11C11C19构成一选频滤波回路，调节可变电阻Rp能使14脚直流电位差为零，可以减小输出信号的波形失真，使电路平衡。在23脚之间加接电阻，可扩展输入信号的线性范围。图2.6 MC1496构成的混频器 3、AD835 -250MHz电压输出，4象限放大器（1）主要特征 简要：基本功能是w=xy+z 详细：满足最少外部器件要求 快速：0.1%建立时间为20 ns 直流耦合输出电压简化使用，差分输入阻抗高，xyz输入 低放大噪声：50nv./HZ（2）产品介绍 Ad835是个完备的4象限电压输出模拟放大器，其良好的绝缘性组装基于先进的双极工艺。塔产生线性的x与y电压输入的结果，有用输出为250mhz的3db 带宽（小信号上升时间为1ns）。满量程（1 V至+1 V）上升至下降时间为2.5 ns（采用150 标准RL），0.1%建立时间通常为20 ns。它的微分乘法输入x与y，它的做加法的输入z都是高阻抗。低阻抗输出电压w能提供+-2.5v电压和驱动的负载最低位25欧姆。正常的操作是由+-5v供压。D835不仅具有出众的速度性能，而且易于使用，功能丰富。例如，除允许在输出端添加信号外，Z输入端还能使AD835的工作电压放大高达约10倍。因此，该乘法器的乘积噪声非常低（50 nV/Hz），远胜于早期产品。D835采用8引脚PDIP封装（N）和8引脚SOIC封装（R），额定温度范围为40C至+85C工业温度范围。（3）产品特色 AD835是首款单芯片250 MHz四象限电压输出乘法器。 AD835适用于各种信号处理应用，只需极少的外部器件。 高输入阻抗(100 k|2 pF)使得信号源负载可忽略不计。 高输出电流能力支持驱动低阻抗负载。 通过精心优化器件并使用特殊的低噪声带隙基准电压源，可实现出色的低 噪声电平。易于使用，性价比高，适合要求使用混合或板级解决方案的应用。（4）基本理论乘法器基于传统的形式，拥有跨导线性的核心，支持三线xyz的线性电压转换，是可以驱驱动负载输出的放大器。分母的电压u由新设计的参考源提供，充分利用超低噪声性能。图2-7显示的是原理框图简化这种表达方式，在信号假定是电压形式，使用这些数据表，用以避免无直觉运用的下变量。我们能把变量看做标准化的1v电压，如，输入x的电压范围为-11v，后者的表示将促进ad835新功能的使用。显示包含分母u，如果输入的不是电压变量，在ad835中将没有用。范围调整基压u在等式1中是名义的1.05v。图18显示的是基本的放大连接图，同样显示了有效电压u值是如何在低压下调整，通过使用电阻分压器在w与z之间，用一般的电阻值显示，我们可以重新写等式1：这样以后，u变化为以下的有效值： 此时不需要z的输入范围无需改变。（这是显然的，由于底线的输出只是通过z输入管脚）因而，为了设定u为1v，记住基准电压为1.05v，我们需要选择R1使得其标称值为R2的20倍。这个值允许u在.951.05v可调，也就是说，R2提供了5%的增益可调。运用Ad835用起来既简单又广泛。在z输入管脚出加入另一个新信号给输出的能力是经常有意义的。这方面性能的运用在于：宽频带可控制电压放大器、振幅调制器和倍频器。当然，ad835也可用于平方律检波器（x与y并行输入），这种模式下可输入超过250mhz的信号，因而，单款的限制仅仅是输出的放大器。乘法器的连接图18显示的是基本乘法器的连接。输入通常是单面的，也就是x2与y2管脚通常接地，这是在输入与输出之间的一种额外的单独测量方法。X与y输入也可以反向，以获取所需的特别极性的输入信号，或者可以驱动不同。供电去耦和小心板布局在使用宽带的电路时是很重要的。在图18中给以了推荐的去耦方式，应当给以参照。在数据表中保留数据中，去耦元件已经省去，但是为了获取最佳的性能即满足高速输入的需求通常需要去耦。比例系数U可以利用在引脚端W和Z之间的电阻分压器进行调节 图2-8芯片的外围电路2.2带通滤波器的设计带通滤波器是指能通过某一频率范围内的频率分量、但将其他范围的频率分量衰减到极低水平的滤波器。一个模拟带通滤波器的例子是电阻-电感-电容电路。这些滤波器也可以用低通滤波器同高通滤波器组合来产生。2.2.1有源带通滤波器原理 图2-9图2-102. 教材例9.3.2电路图 图2-11 带通滤波器2.2.2无源带通滤波器的设计(1)RLC串联电路电路图为：(2)利用Filter Solution 设计带通滤波器 打开软件Filter Solution 输入要设计的中心频率为130MHZ,带宽为30MHZ输入阻抗为50欧姆，输出阻抗为50欧姆的3阶切比雪夫BPF： 图2-12 Filter Solution 工作界面调整参数后结果如下：图2-13带通滤波器（110M-150M）(3)再利用Filter Solution生成一个中心频率为70M，带宽20M，输入阻抗输出阻抗均为50欧姆的2阶切比雪夫带通滤波器 图2-14 带通滤波器 （50M-90M）图2-15 带通滤波器 （50M-90M）3、 设计过程及仿真multisim篇3.1利用乘法器仿真：图3-1 图3-2波形图乘法器的波形分析：输入分别是100M和30M 分别是（红）（黄）输出为一个DSB信号（蓝） 图3-3总电路图图3-4下变频波 分析： 如图（黄线）可知图的周期为t=14.444ns，可知频率为f=1/T=71M 图3-5 上变频图 分析： 如图（蓝线）可知图的周期为t=7.863ns，可知频率为f=1/T=127M其中乘法器可以由一些电路替代 （1） 二极管环形混频器设计 图3-6二极管环形混频器此电路图是根据二极管环形混频器进行设计的上变频混频器，电路结构简单，滤波清晰，选频滤波器的中心频率为56.234MHZ,带宽只有14MHZ。 图3-7此时输出的上变频混频波形为： 图3-8 混频后的波形波形良好，无失真现象。（2）模拟乘法器混频电路：本次实验采用现成的四象限模拟乘法器芯片MC芯片做，实验电路图如下： 图3-9 MC1458乘法器及电路图仿真结果分析：滤波波形无失真现象，模拟乘法器在理想仿真的情况下能够满足混频器实验的要求。3.2带通滤波器电路的设计及仿真3.2.1 RLC串联滤波器图3-10此种滤波器，结构简单，方便计算，不过主要存在的问题是当频率过高时，R、L、C的值很难达到指定的要求。设计为上变频混频电路时，若频率达到100MHZ以上，带宽30MHZ以上时，电容的容值很容易就低于1PF，实际标称值很难达到。 图3-11上变频滤波器此时带通滤波器的中心频率为122.7MHZ，带宽为32MHZ： 图3-12下变频滤波器仿真如下修改参数后电路中心频率为42MHZ，带宽38MHZ。基本上满足实验的要求。3.3 芯片方案选择由于考虑到二极管环形混频器的仿真波形特别的完美，并且电路极其简单，设计方便，绘制电路板容易。但是二极管环形混频器由于使用了耦合线圈，暂时没有办法将其隔出，并模拟乘法器设计的混频电路结构简单，不过考虑到线圈对高频信号的影响，故不得不对此方案施以取舍。各种模拟乘法器对输入高频信号的频率都有一定的适用范围，如MC1458，其频带使用范围远远达不到100Mhz，我们只能运用它检测我们的设计思想是否能够满足设计混频器的要求。转而采用更专业的集成四象限模拟乘法器芯片如AD831、AD834、AD835等等。3.3.1 AD835芯片管脚考虑到价格及芯片的各项参数，我们选择AD835低功耗的四象限模拟乘法器芯片。其芯片管脚如下：3.4.2 AD831芯片内部原理图采用5V电源供电，电路不仅功耗低而且实验室5V的电源比较常见，方便后期的实验检测。 四、设计过程 Altium Designer篇1.1原理图新建pcb项目。在PCB中建立原理图文件和pcb文件 图（4.1）新建项目1.2添加和使用库具体步骤： FileNewProjectIntegrated Library,即可新建一个集成库新建原理图库 FileNewLibrarySchematic Library,即可新建一个原理图库新建PCB库 FileNewLibraryPCB Library,即可新建一个PCB库保存以上三个新建的库：右键单击新建的库，选择保存，即可 图（4.2）新建原理图库实验元件清单 AD835 下面是AD835的原理图库 图（4.3） AD835原理图库1.3建立完原理图库 记住保存，方便调用先选择一个元件库，再点place xxx 拖动到原理 图（4.4）新建的库以schlib开头的库，包括： schlib排线，schli接口，schlib res ，schlib151，schlib1，schlib2 图（4.5）从自制的schlib1库调用741381.4原理图的连接 图（4.6）摆放元件 由于我们所做的混频器是承接上一个实验的输出作为我们的输入，所以需要制作上下变频。 图（4.7）AD835外部电路 如5.7所示，该部分为AD835的外部电路，组成了混频器中的乘法器部分，作用是混合两个输入信号，从而输出所需要的信号。 图（4.8）上变频电路 如图（5.8）所示，该电路由电感，电容，电阻组成，构成带通滤波器，起到了上变频的作用。 图（4.9）下变频电路 如图（5.9）所示，该电路由电感，电容，电阻组成，构成带通滤波器，起到了下变频的作用。 图（4.10）连接元器件 P1P10为排针。其中包括了VCC，接地，输入及输出，其余原件为图（5.7）（5.8）（5.9）的组合。AD835 的五管脚为输出，接入两个带通滤波器的输入端。1.5元件的封装原理图库中绘制自制元件后完成封装， 图（4.11）自制AD835原理图库下面进项PCB封装 图（4.12）建立PCB元件库 图（4.13）PCB元件库 打开图（4.12）即得到图（4.13）所示界面。 图（4.14）元器件向导 图（4.15）向导步骤1点击下一步 图（4.16）向导步骤2AD835我们选择的直插式芯片，所以选择如图所示。单位要改为毫米。 图（4.17）AD835引脚相关数据官网所得数据，分为DIP与SOIC式。因DIP较SOIC来说，更加容易焊制。所以选择DIP 。 图（4.18）向导步骤3 对焊盘尺寸进行改变。从AD835官网搜得数据，如图（4.17）进行制作。下一步。 图（4.19）向导步骤4 选择与原件相同的格式 图（4.20）向导步骤5选择下一步 图（4.21）向导步骤6