高频课程设计混频器电路设计

1、三峡大学高频电子线路课程设计名 称：混频器电路设计院 系：理学院专业：光信息科学与技术姓名：学号：完成时间：2012/12/25成绩：摘要混频电路是高频电子线路课程必须掌握的关键电路。混频器是频谱线性搬移电路，能够将输入的两路信号进行混频。具体原理框图如图1所示。本文详细的介绍了混频电路的设计过程，并且用Multisim软件对设计的电路进行了仿真测试，结果符合要求，以下是电路的设计要求。振荡器输出一频率为、幅值0.2V1V的正弦波信号，此信号作为混频器的第一路输入信号；高频信号源输出一正弦波信号，=10MHz、幅值=200mV，此信号作为混频器的第二路信号，将这两路信号作为模拟乘法器的输入进行

2、混频。选频放大电路则对混频后的信号进行选频、放大，最终输出2MHz的正弦波信号。正弦波振荡器模拟乘法器选频、放大电路高频信号源图1混频器原理框图关键词: 混频电路Multisim软件 模拟乘法器一、总体设计方案对于混频电路的分析，重点应掌握，一是混频电路的基本组成模型及主要技术特点，二是混频电路的基本原理及混频跨导的计算方法，三是应用电路分析。混频电路的基本组成模型及主要技术特点：混频，工程上也称变频，是将信号的频率由一个数值变成另一个数值的过程，实质上也是频谱线性搬移过程，完成这种功能的电路就称为混频电路或变频电路。混频电路的基本原理：图2中：Us(t)为输入信号，Uc(t)为本振信号，Ui

3、(t)输出信号。分析：当则=其中：对上式进行三角函数的变换则有:从上式可推出，Up(t)含有两个频率分量和为(c+S)，差为(C-S)。若选频网络是理想上边带滤波器则输出:若选频网络是理想下边带滤波器则输出：工程上对于超外差式接收机而言，如广播电视接收机则有c >>S往往混频器的选频网络为下边带滤波器，则输出为差频信号(接收机的中频信号):衡量混频工作性能重要指标是混频跨导,混频跨导g：输出中频电流幅度偷入信号电压幅度1/2Am。该电路由LC正弦波振荡器高频信号源模拟乘法器以及选频放大电路组成。LC正弦波振荡器产生的10MHz正弦波与高频信号源所产生的8MHz正弦波通过模拟乘法器进

4、行混频后产生双边带调幅信号，然后通过选频放大器选出有用的频率分量，即频率2MHz的信号，对其进行放大输出，最终输出2MHz的正弦波信号。混频器电路如图3所示。图3 混频器电路图二、总体设计方案2.1电路工作原理2.1.1LC正弦波振荡器本次设计采用LC电容三点式反馈电路，也叫考毕兹振荡电路。利用电容将谐振回路的一部分电压反馈到基极上，而且也是将LC谐振回路的三个端点分别与晶体管三个电极相连，所以这种电路叫电容三点式振荡器。三点式LC振荡器的相位平衡条件是，在LC谐振回路，与性质相反，当为电容，就是电感；当为电感，就是电容。在LC三点式振荡器电路中,如果要产生正弦波，必须满足振幅平衡条件：即满足

5、。由相位平衡条件和振幅平衡条件可得：选取，故选用2N2222A三极管。2N2222A是NPN型三极管，属于低噪声放大三极管。本电路的三极管采用分压偏置电路，为了使三极管处于放大状态，必须满足：,由此可以确定：R1=5.1K，R3=2.2K，R4=2K。正弦波的输出信号频率=10MHz，电路连接如图4所示图4 LC正弦波振荡器R1R2R4组成支流偏置电路，R5是集电极负载电阻，L2CTCC4构成并联回路，其中R6用来改变回路的Q值，C1C3为耦合电容，L1C6C5构成了一个去耦电路，用来消除电路之间的相互影响。其交流通路如图5所示。图5 交流通路图根据设计要求，正弦波振荡器输出频率为10MHz，

6、故由此可以大概确定L2C4CT的数值，再通过仿真进行调试最终确定其参数。电路的谐振频率为：静态工作点为:基本符合设求。2.1.2模拟乘法器电路用模拟乘法器实现混频，就是在端和端分别加上两个不同频率的信号，相差一中频，再经过带通滤波器取出中频信号，其原理方框图如图6所示：图6:混频原理框图若:,则:经带通滤波器后，取差频,则：其中：为所需要的中频频率。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C17L11C11C

7、19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7：MC1496构成的混频器2.1.3选频放大电路电路连接如图8所示，晶体管选2SC945，R1R2Re组成支流偏置电路，L2L3C2R构成并联谐振回路，其中R用来改变回路的Q值，C1为输入耦合电容，C3 为输出耦合电容，C7位晶体管发射极旁路电容，L1 C4C5构成了一个去耦电路，用来消除电路之间的相互影响，R1 R2 提供电路的静态工作点。其中电路的谐振频率：静态工作点：图8 选频放大电路2.2仿真结果与分析根据设计方案，应用计算机Mu

8、ltisim软件进行了模拟仿真。用示波器观察LC正弦波振荡器的输出，输出波形如图9所示。图9:LC正弦波振荡器输出波形用示波器观察混频器输出信号，波形如图10所示。图10 混频后的信号波形图用示波器观察模拟乘法器的输出，输出波形如图11所示。图11:模拟乘法器输出波形LC正弦波振荡器的输出频率:静态工作点:选频放大电路输出频率:静态工作点:。通过仿真测试可得LC正弦波振荡器的输出频率为10.1MHz，静态工作点 ；选频放大电路输出频率为1.99MHz，静态工作点。结论:有计算值与仿真值的比较可得,本设计基本完成了设计要求，并且由示波器可观察到相应的波形，仿真值基本满足要求，说明电路各部分均正常

9、工作。美中不足的是仿真结果同理论值仍存在一定的误差，需要进一步改善电路的性能，使电路更加精确和抗干扰能力更强。三、总结本次课程设计的题目是混频器的设计，主要应用了通信电子线路中三方面内容，分别是电容三点式振荡电路、模拟乘法器和选频放大电路。通过查找资料，结合书本中所学的知识，完成了课程设计的内容，基本达到了预期要求，由于时间原因，尚有不足之处没有找到。参考文献1 宋树祥，周冬梅.高频电子线路.M北京大学出版社，2007.22 陈邦媛.射频通信电子线路学习指导.M科学出版社，2007.63 杨翠娥.高频实验与课程设计.M哈尔滨工程大学出版社，2005.14 谢沅清.通信电子线路.M电子工业出版社，2007.7附录元器件清单：序号编号元件名称型号数量1C15电容1.0nF1个2C14电容510pF1个3R10电阻15K1个4R9, R5电阻1.0k2个5L5可变电感10uH1个6U1模拟乘法器MC14581个7C7, C6电容1.6pF2个8C12电容1.0nF1个9C11, C10电容10nF2个10Q2三极管2SC9451个11R8电阻6.2k1个12R7电阻15k1个11C4电容120pF1个12C5可变电容350pF1个13