高频课程设计—混频器

I《通信电子线路》课程设计说明书混频器院、部：电气与信息工程学院学生姓名：卢卓然指导教师：张松华职称副教授专业：电子信息工程班级：电子1201班学号：1230340104完成时间：2014.12.222014年12月II摘要模拟相乘器的主要技术指标是工作象限、线性度和馈通度。工作象限是指容许输入变量的符号范围。只容许ux和uy均为正值的相乘器称为一象限的,而容许ux和uy都可以取正、负值的则称为四象限的。线性度是指相乘器的输出电压uO与输入电压ux(或uy)成线性的程度。馈通度是指两个输入信号中一个为零时，另一个在输出端输出的大小。混频是将载波为高频的已调信号，不失真地变换为载波为中间的已调信号。在通信接收机中,混频电路的作用在于将不同载频的高频已调波信号变换为同一个固定载频(一般称为中频)的高频已调波信号,而保持其调制规律不变。例如,在超外差式广播接收机中,把载频位于535kHz～1605kHz中波波段各电台的普通调幅信号变换为中频为465kHz的普通调幅信号,把载频位于88MHz～10.8MHz的各调频台信号变换为中频为10.7MHz的调频信号,把载频位于四十几兆赫至近千兆赫频段内各电视台信号变换为中频为38MHz的视频信号。由于设计和制作增益高,选择性好,工作频率较原载频低的固定中频放大器比较容易,所以采用混频方式可大大提高接收机的性能。此设计就是利用仿真软件，采用模拟相乘器实现混频电路的。关键词：模拟相乘器；混频电路IIIABSTRACTThemixerincommunicationengineeringandradiotechnology,applicationisveryextensive,inmodulationsystem,theinputofbasebandsignalarethroughfrequencyconversionintoahighfrequencymodulatedsignal.Inthedemodulationprocess,thereceivedmodulatedhighfrequencysignalafterfrequencyconversion,intointermediatefrequencysignalscorrespondingto.Especiallyinthesuperheterodynereceiver,mixeriswidelyused,suchasAMradioreceiverwillbeamplitudemodulatedsignal535KHZ-a1605KHZtobecome465KHZIFsignal,imagesignaltelevisionreceiverwillhavea870M48.5Mtobecome38MHZofintermediatefrequencyimagesignal.Inmobilecommunication,afrequencyandthetwofrequencyetc..Inthetransmitter,inordertoimprovethestabilityoftransmittingfrequency,usesthemultistagetypetransmitter.Withalowfrequencyofthequartzcrystaloscillatorasthemainoscillator,generatingthemainoscillationsignalofafrequencyisverystable,andthenthroughthefrequencyplusorminus,multiply,divideintoradiofrequency,wemustuseamixercircuit,suchasconvertingTVtransposertransceiverchannel,theuplink,downlinkfrequencyinsatellitecommunicationtransform,mustbeinthemixer.Thus,mixingcircuitisthekeymoduleofAppliedElectronicTechnologyandprofessionalradiomustmaster.Keywordsanlogmixer;mixercircuitIV目录绪论.........................................................11系统分析...................................................31.1设计课题任务..........................................41.2课题基本原理..........................................51.3混频电路分类..........................................61.4混频电路的实际运用....................................72单元电路工作原理...........................................82.1模拟乘法器............................................92.2混频器...............................................102.3选频电路.............................................113电路性能指标测试..........................................154结论......................................................16参考文献.....................................................17致谢.........................................................18附录.........................................................191绪论混频器在通信工程和无线电技术中，应用非常广泛，在调制系统中，输入的基带信号都要经过频率的转换变成高频已调信号。在解调过程中，接收的已调高频信号也要经过频率的转换，变成对应的中频信号。特别是在超外差式接收机中，混频器应用较为广泛，如AM广播接收机将已调幅信号535KHZ一1605KHZ要变成为465KHZ中频信号，电视接收机将已调48.5M一870M的图象信号要变成38MHZ的中频图象信号。移动通信中一次中频和二次中频等。在发射机中，为了提高发射频率的稳定度，采用多级式发射机。用一个频率较低石英晶体振荡器做为主振荡器，产生一个频率非常稳定的主振荡信号，然后经过频率的加、减、乘、除运算变换成射频，所以必须使用混频电路，又如电视差转机收发频道的转换，卫星通讯中上行、下行频率的变换等，都必须采用混频器。由此可见，混频电路是应用电子技术和无线电专业必须掌握的关键电路。混频的用途是广泛的，它一般用在接收机的前端。除了在各类超外差接收机中应用外在频率合成器中为了产生各波道的载波振荡，也需要用混频器来进行频率变换及组合在多电路微波通信中，微波中继站的接收机把微波频率变换为中频，在中频上进行放大，取得足够的增益后，在利用混频器把次中频变换为微波频率，转发至下一站此外，在测量仪器中如外差频率计，微伏计等也都采用混频器。因此，做有关混频电路的课题设计很能检验对高频电子线路的掌握程度；通过混频器设计，可以巩固已学的高频理论知识。此外为辅助电路，此次的课程设计还应用了LC谐振回路以及RC二阶有源滤波器，以实现对干扰信号的有效抑制。21系统分析1.1设计课题任务设计一混频电路要求输入信号为10MHz正弦波，本振信号为16.465MHz正弦波，输出为465KHz的正弦波，谐振回路选用465KHz的中周。1.2课题基本原理混频电路是一种频率变换电路，是时变参量线性电路的一种典型应用。如一个振幅较大的振荡电压（使器件跨导随此频率的电压作周期变化）与幅度较小的外来信号同时加到作为时变参量线性电路的器件上，则输出端可取得此二信号的差频或和频，完成变频作用。它的功能是将已调波好的载波频率变化换成固定的中频载频率。而保持其调制规律不变，也就是说它是一个线性频率谱搬电路，对于调幅波、调频波或调相波通过变频电路后仍然是调幅波，调频波或调相波。只是其载波频率变化了，其调制规律是不变的。混频电路输入是载频为fc的高频已调波和频率为fL的本地振荡信号。经过非线性器件变频后输出端有两个信号的差频fL-fc、和频fL+fc，及其他频率分量，经滤波器电路取出有用分量。混频器常用在超外差接收机中，它的任务是将已调制（调幅或调频）的高频信号变成已调制的中频信号而保持其调制规律不变。该电路由集成模拟乘法器MC1496完成。MC1496可以采用单电源供电，也可采用双电源供电。本次课程设计电路中采用＋12V，－9V供电。VR19（电位器）与R95（10KΩ）、R96（10KΩ）组成平衡调节电路，调节VR19可以使乘法器输出波形得到改善。CP5为6.5MHz选频回路，输入信号频率为fs＝10MHz，本振频率fo＝16.455MHz。变频是频谱的变化，经过混频，高频已调波变成中频已调波，只是把已调波的频谱从高频率位置到了中频率位置，输入信号中每个频率分量的位置及相对大小、相互间距不发生变化，当应注意高频率已调波的上、下边频搬到中频位置后，分别成了下、上边频。1.3混频电路分类混频电路是基于某些器件的非线性远离工作的，其核心部件就是非线性元件。根据所用器件不同，混频器主要有：1）晶体管混频器；2）二极管混频器；3）场效应管混频器；34）差分对混频器。根据电路结构分有：1）单管混频器；2）平衡混频器；3）环形混频器。1.4混频电路的实际运用超处差式接收机的主要特点是，把被接收的已调波信号的载波的频率ωc先变为频率较低的（或较高的）但是固定不变的中间频率ωi（称为中频），而其振幅的变化规律保持不变，即是由低频调制信号Ω来决定，然后利用中频放大器加以放大送至检波器进行检波。解调出与调制信号UΩ(t)线性关系的输出电压。随后通过低频电压放大、功率放大、由扬声器还原为原来的声音，因为中频放大器的中心频率是固定不变的，中频放大器容易取得较大的增益和近似理想的选择性曲线。而接收器的主要放大倍数由中频放大承担所以整机增益在接收频率范围内，高端和底端的差别就会很小，即易于获得较高的灵敏度和临道选择性。对于调谐来说需要对混频器的选频输入回路和本机振荡器进行同步调谐，这是容易实现的。42单元电路工作原理2.1模拟乘法器用模拟乘法器实现混频，就是在Ux端和Uy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，其原理框图为图一混频原理框图设载波信号表达式调制信号表达式为则乘法器输出的DSB调幅信号的表达式为2.2混频器图二为晶体管混频器，该电路主要由VT8（3DG6或9014）和6.5MHz选频回路（CP3）组成。10K电位器（VR13）改变混频器静态工作点，从而改变混频增益。输入信号频率fs＝10MHz，本振频率fo＝16.455MHz，其选频回路CP3选出差拍的中频信号频率fi＝6.5MHz，由J36输出。cosmUtUttUtUccmccosttmUttmUtUccmcccmcoscoscoscos2105图二晶体管混频电路图三为平衡混频器，电路中采用＋12V，－9V供电。VR19（电位器）与R95（10KΩ）、R96（10KΩ）组成平衡调节电路，调节VR19可以使乘法器输出波形得到改善。图三平衡混频电路2.3