三极管混频器-高频课程设计

仅供个人参考不得用于商业用途通信电子线路课程设计说明书三极管混频器系：电气与信息工程学号：11401340336姓名：王凯专业班级：通信11-03班指导老师：张松华时间:2013.12.16仅供个人参考不得用于商业用途摘要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。本文通过MC1496构成的混频器来对接收信号进行频率的转换,变成需要的中频信号.仅供个人参考不得用于商业用途AbstractThemixerincommunicationengineeringandradiotechnology,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.ThispaperiscomposedbyMC1496conversionmixertothefrequencyofthereceivedsignal,asignalisneeded.仅供个人参考不得用于商业用途目录摘要.....................................................................1第一章系统分析.......................................................31.1设计课题任务......................................................31.2课题基本原理......................................................31.3混频电路的分类....................................................41.4混频电路的实际应用................................................5第二章软件介绍......................................................62.1工具的选择——Multisim10简介...................................62.2Multisim10的特点..............................................6第三章设计课题的仿真分析晶体管混频器虚拟实现........................73.1设计课题的参数选择................................................73.2晶体三极管混频器设计及课题的仿真结果..............................93.3设计课题的仿真调试...............................................11第四章结论.......................................................14致谢....................................................................15参考文献................................................................16附录：Multisim扫频仪的介绍.............................................17仅供个人参考不得用于商业用途第一章系统分析1.1设计课题任务设计一个三极管混频器。要求中心频率为10MHz,本振频率为16.455MHz，混频输出为6.465MHz的正弦波。1.2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。以下是调幅波频率形图和混频前后的频谱原理图：图1.2调幅波变频波形图非线性器件带通滤波器本地振荡器输入输出图1.1调幅波仅供个人参考不得用于商业用途调幅波的混频示意图中，混频器上加了俩个信号－载频为1.7~6MHZ的调幅波Vs（输入信号）和频率为2..165~6.465MHZ的等幅波Vo(本振信号)，经过变频后，输出为465KHz的中频调波Vi。输出的中频调幅波与输入的高频调幅波调幅规律完全相同，即载没振幅的包络形状完全相同，唯一差别就是频率不同。下面我们来研究变频是频谱的变化，从示意图我们可以看出经过混频，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.相对振幅ffs-Ffsfs+Ff0高频调幅波本振信号fi变频前相对振幅ffi-Ffifi+F中频调幅波图1.3变频前后的频谱图1.3混频电路的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；4）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。仅供个人参考不得用于商业用途1.4混频电路的实际应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。仅供个人参考不得用于商业用途第二章软件介绍2.1工具的选择——Multisim10简介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。NIMultisim软件结合了直观的捕捉和功能强大的仿真，能够快速、轻松、高效地对电路进行设计和验证。凭借NIMultisim，您可以立即创建具有完整组件库的电路图，并利用工业标准SPICE模拟器模仿电路行为。借助专业的高级SPICE分析和虚拟仪器，您能在设计流程中提早对电路设计进行的迅速验证，从而缩短建模循环。与NILabVIEW和SignalExpress软件的集成，完善了具有强大技术的设计流程，从而能够比较具有模拟数据的实现建模测量。2.2Multisim10的特点●通过直观的电路图捕捉环境,轻松设计电路●通过交互式SPICE仿真,迅速了解电路行为●借助高级电路分析,理解基本设计特征●通过一个工具链,无缝地集成电路设计和虚拟测试●通过改进、整合设计流程,减少建模错误并缩短上市时间仅供个人参考不得用于商业用途第三章设计课题的仿真分析晶体管混频器虚拟实现3.1设计课题的参数选择晶体管的原理电路如图所示，图中，本振电压0v和信号电压sv都加在晶体管的基极与发射极之间，在混频过程中，跨导随本振电压做周期变换，混频管可看成线性参变组件。当高频信号通过线性参变组件时，便产生各种频率分量，达到变频目的。图3.1晶体管原理电路晶体管混频器的电路有多种形式。一般按照晶体管组态和本地振荡电压注入点的不同有图4所示的四种基本电路。