混频器的设计及仿真

1、选课时间段：周五3、4、5实验报告课程名称： 通信电路上机实验实验名称：混频器设计及仿真学生姓名：章仕波学生学号：11081522实验日期：5月24日混频器的设计及仿真一、设计要求及主要指标1、l0本振输入频率：1.45mhz, rf输入频率：1mhz, if屮频输出频率：450khz。2、l0本振输入电压幅度：5v, rf输入电压幅度：0.5vo3、混频器三个端口的阻抗为50 q。4、木实验采用二极管环形混频器进行设计，二极管采用din4148o二、实验电路图k ir«3rcoupling 2 1lt = l1l2 = l2l3 = l3叵k2k lt3rcoupling = ll

2、 = l4l2 = l5l3 = l6 2d1wd3kidin4148cm wd1n4148voff 0 vampl « 0 5freq « tggd2wd1n414bvoff 0vampl5freq 1三、实验波形图sou5 4"53s6ua0kmi62ua?0u»”u78u»a vlsu-2)图i r2的输出电压匕波形160xriv v(r2:2)frequency图2 /?2两端电压的频谱图频谱图分析：由输击的频谱图可见，环形混频器的输出电压中主要的组合频率分 量为：0.45mhz, 2.45mhz, 3.35 mhz, 5.35 mhz

3、, 6.24 mhz, 8.25 mhz, 9.15 mhz 等等。其中0.45mhz为差频输出信号，2.45mhz为和频输出信号。图3输入rf信号电压波形图图4 输入rf信号电流iin波形图由图2可知：输出的中频（0.45mhz）幅度为：vif = 153.2m v由图3,图4可知输入电压，屯流的幅值分别为：匕=270.8 加vjin = 4.47 加1通过以上数据求岀混频器的混频增益为：心=20 log竺2 = 4.95db c270.81 y2输出的中频功率为：pn.=- =0.2347加w2 rlrf信号的输入功率为：pin =£匕厶=0.60524加w所以有混频器的混频损耗

4、为：厶 =10k）g垃= 4.11dbp】f对于rf输入端可得到输入阻抗为：rin = = 60.6q输入输出电压及电流值%少）vifl0nv) / ihl(ma)vie(mv)匕心）vifl0nv) /vle(mv)0. 154. 3/0. 8930.51.3670. 8/12. 39399. 200.3162. 0/2. 6991.81.4711.8/13. 58425.20.421& 4/3. 54122.41.5745. 7/14. 92447.50.5270. 8/4. 47153.21.6773. 4/16. 37466.30.6322. 8/5. 40184.02.084

5、5. 5/22. 80513.60.8431.1/7. 25246.52.5901.7/31.65545.41.0525. 5/9. 30307.43.0937. 1/40. 87565.21. 1578. 1/10. 2333&03.5963. 0/50. 24579.21.2625. 6/11.25368.05.01014. 5/7& 89297.3通过matlab仿真我们可以得到输入、输出功率(dbm)的关系图，如图5 所示。如图5输入输出功率关系图由上图可得，当输入功率超过一定值后，输入输出曲线就偏离了线性特征， 由图5可以粗略的估计出pinjdb(dbm)二97dbm

6、, pif.rib (dbm )二4.2dbm，同时根 据上图，可以得到当输入功率为odbm时的中频输出功率值g(odbm) - -3.9dbm： 因为理论计算有pif.idb (dbm) = g(odbm) 一1+ pin.idb (dbm)将pin.idb (dbm) = 9.7dbm, pif.kib (dbm) = 4.2dbm, g(odbm) = -3.9dbm代入 上式，等式基本成立，因此，验证了估计结果。对于混频器的互调失真，在本实验中只定性的分析当混频器输入端同时作用 的两个频率不同的信号时，输出端的频谱与单信号输入时频谱的区别。 在rf输入端加入两个信号源，选取两个信号的频

7、率在1mhz左右，在这里分 别选取/2o.9mhz, fi= 1.1mhz,为了便于观察输岀波形，其电压幅度为取 urf 二 2vo通过pspice仿真，我们可以得到输出端用上的电压频谱图，如图6所示。4ooxnv如图6输出电压频谱图由上图可知，在输入端有两个激励信号同时加入到混频器后，在输出的和频 和差频附近岀现了很多谐波分量，通过改变随着输入信号的电压幅度可以发现, 随着输入电压的增大，输出的谐波分量也会增大。在混频器的性能指标中，有一项重要的指标就是镜像频率干扰，例如在本实 验屮，因为触二1mhz,/lo= 1.45mhzf二0.45mhz,则根据镜像频率的概念有 镜像频率为a 二 /rf + 2/if= 1.9mhzo在rf输入端加入两个激励信号，频率分别为金二1mhz, /k二1.9mhz, 两个信号的电压幅度都选取0.5v,则通过仿真，可以得到输出端的电压频谱如图 7所示。图7 r2输出电压频谱图比较图2和图7的频谱图，发现在图7中，