高频晶体管混频器.doc

高频晶体管混频器高频晶体管混频器一、实验目的一、实验目的1、加深对晶体管混频器基本原理的理解 2、掌握高频晶体管混频器的设计和调试方法二、实验仪器二、实验仪器直流电压源、高频信号发生器、示波器、万用表、多孔板及相关元器件3、、实验原理实验原理3.13.1 电路原理电路原理混频器的实质是非线性电路，通过器件的非线性效应产生新的频率分量，最后通过滤 波器选择出所需要的频率分量，滤除其它的频率分量 其中晶体管起信号混频作用，两个输入信号分别 Vin1 和 Vin2，电容 Cin1、Cin2、Cout 为信号输入和输出的耦合电容，起隔直流的作用，使前后级的直流电位 不相互影响，保证各级工作的稳定性，电 容 Ce 对高频信号相当于短路，消 除偏置电阻 Re 对高频信号的负反馈作用， 提高高频信号的增益；电阻元件 Rb1，Rb2，Re 决定晶体管的工作点；电 路中的电感 L 和电容 C 组成的谐振电路起 选频作用，在产生的组合频率中选择所需 要的中频输出信号3.23.2 线性时变电路分析线性时变电路分析晶体三极管混频器的等效原理图如下所示在晶体三极管的发射极上作用有三个电压， 即直流偏置电压 Vbb，信号电压 Us 和本 振电压 Ul，通常本振电压振幅 Ul>>Us， 也就是本振信号为大信号，而输入信号 为小信号，在大信号 Ul 和小信号 Us 同 时作用于非线性器件时，Vbb+Ul 可认为 是时变偏置电压，它决定了混频器的工 作点。

而对于小信号 Us 来说是工作在时 变状态下的线性工作方式混频器的集电极电流 iC 可以表示为 因为 Us 很小，在)()(filsbbbeCuuVfuUs 的变化范围内，正向传输时线性的，在 Vbb+Ul 上对 Us 泰勒展开为：)(fibeCu（忽略高阶影响） 设本振电压，在slbblbbuuVfuVf*)()(i' c)cos()(tUtullml没有信号输入的情况下，vin1VCCRb1R b2Re CeVoutLCCin1 CoutCin2vin2C LcC bCsuLubbVccVIu)2cos()()cos()()()(210'ttgttggtguVflllbb式中 Io，Icm1，Icm2，go，g1，g2 分别是只加本振电压时，集电极时变电流中的直流分量， 基波分量，二次谐波分量的幅值以及时变跨导中的平均分量，基波分量，二次谐波分量的幅值若输入信号电压，可得)cos(tUussms=slbblbbuuVfuVf*)()(i' c+)2cos()cos(210ctItIIlcmlcm)cos(U*)]2cos()()cos()([210tttgttggssmll=若带通滤波器的中心频率取差频，则通过带通滤波器输出的中频电流为ls3.33.3 主要技术指标主要技术指标混频增益混频增益 混频器输出的中频信号 Vi 对输入高频信号电压 Vs 的比值，单位是分贝。

混频增益是评价混频器的重要指标之一，分贝值越大，即增益越大，混频器将输入信号编 程中频信号的能力越强4 4、、实验内容实验内容4.14.1 要求要求设计一高频晶体管混频电路，信号源产生的频率为 10.245MHz 的小信号从基极输入， 由晶体管振荡器实验电路输出的 10.7MHz 大信号从发射极注入设计加工实验电路的电路 板，供后面实现焊接及调试4.24.2 实验电路实验电路实验原理如下图所示 电阻 R9 和 R10 构成了一个分压网络，将输入信号的幅值降低RW3 和 R11、R12 和 R13 一起调节电路晶体管的静态工作点L3、C13、C14 构成滤波网络，它的中心频率与 Ws-Wl 相同本实验中，频差约等于 455K，由此计算得到电感和电容的取值，分别为 2.2mH，50p压电陶瓷滤波器为 455K 中心频率，可以滤掉输出信号中的高频分量4.34.3 工作点对电路的影响工作点对电路的影响根据放大器实验的方法，改变放大器的工作点，记录混频器的交、直流输出情况数 据后附4.44.4 电路的非线性电路的非线性si vcVVlg20A)2cos()cos(210ctItIIlcmlcm...])cos(21)cos(21)cos([U110tgtgtglslsssmtgUilssmi)cos(211)2cos()cos()(210c0tItIIIuVflcmlcmlbb重复上步实验，并改变两个输入信号的幅度，记录电路的非线性（通过改变输出电路 的谐振频率实现） 。

5、、调试重点总结调试重点总结1、射极电流 本实验要求射极电流为 1~2mA，如果射极电流过大，电路不能正常工作设基极电压 VBB 为 2V，那么集电极电压约为 1.3V，所以射极电阻 R13 取值应为 1.3K 左右这点应注 意区别于小信号放大器 2、射极反馈电阻 上述电路图中没有画出我在射极加了一个 10 欧的反馈电阻最初一直输出信号一直 是 10M 量级的，也就是电路差频不对后来检查电路，发现 10.7M 本振信号加到了 10 欧电 阻与 R13 之间，也就是说，10.7M 信号交流短路了，这才导致输出 10.7M 信号我把 10.7M 信号接到了射极端，即 10 欧电阻的另一端，输出正常了，输出频率在 450K 左右 3、压电陶瓷滤波器 由于工艺的限制，标称值为 455K 的压电陶瓷滤波器中心滤波频率不一定刚好在 455K 的地方，可能有所偏移所以，当滤波器没有输出电压或者输出电压偏小时，可以联合调 节输入信号的频率，改变差频值，同时记得调节可变电容值，可以使得压电陶瓷滤波器输 出最大值。