混频与鉴频器.docx

目录一、 设计框图与总体思路 1二、 各模块电路设计与分析 32.1高频小信号放大器 32.2混频器电路设计 52.3本机振荡电路 62.4鉴频器电路 8三、 心得体会 9四、 参考文献 11五、 附录 12一、设计框图与总体思路本次高频课程设计是混频与鉴频器主要以混频、鉴频模块为核心，完成高 频信号放大、混频、鉴频和鉴频本振信号的产生设计思路如下：由于接受的调频信号比较微弱，所以要得进行放大，在多数情况下，信号频 率不是单一频率，而是占有一定的频率宽度的频带信号，所以在信号放大部分我 采用高频小信号频带放大电路，除有放大功能外，还必须具有选频功能混频即是将不同载频的高频已调波信号转化为较低的同一个固定载频的高 频已调波信号，进行频谱的搬移，起频率变换的作用，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，在混频部分我采用晶体管混频，共基极电路，输入阻抗小，不易过激 励，因此产生振荡波形好，失真小本振电路是与混频电路一起可以接收到不同载频的各发射台高频已调波信 号变换为同一载频（中频）的高频已调波信号，然后送入中频放大器进行放大。

它一般用LC谐振回路来产生一个稳定的本地振荡频率，将这个稳定的谐振频率 与高频放大输出信号混频，得到一个中频信号由于混频管工作在非线性状态，易引起各种信号的干扰，如中频干扰、镜像 干扰等我采用晶振构成的本机振荡电路，可以减小干扰在鉴频器部分，我采 用比例鉴频器，因为普通鉴频器的线性范围较宽，调整较易，但在鉴频器前必须 加上一级限幅器，而比例鉴频器则不需要但是为了得到良好的限幅特性，必须仔 细调整比例鉴频器的工作状态与电路参数，也可以在前一级加一个限幅器所以 为简单起见本次设计我采用比例鉴频器设计总框图如下:调频信号 F1=3OMHZ 高频放大 ——► 混频器F2-F1=10.6MHZ中频放大F2=40.6MHZ低频信号本机振荡器图1混频与鉴频器模块系统框图其工作原理是：将接受的信号fl经高频功率放大器放大，进入混频器；本机振荡器输出的 另一高频信号f2亦进入混频器，则混频器的输出为含有f1、f2、（f1+f2）、（f2-f1） 等频率分量的信号混频级的输出接调频回路选出中频信号（f2-f1）,再经中频 放大器放大，获得足够高增益，然后鉴频器解调出低频调制信号由于天线接收 到的高频信号经过混频成为固定的中频，再加以放大，因此接收机的灵敏度较高, 选择性较好，性能也比较稳定。

各模块电路设计与分析2.1高频小信号放大器高频小信号放大器主要是用来放大高频信号的器件高频小信号放大器按器 件分可分为晶体管放大器，集成电路放大器；按通带分可分为宽带放大器与窄带 放大器因从谐振回路耦合过来的信号太微弱，所以必须要进行放大，我采用晶 体管做放大器件，并且以并联谐振回路作为负载，让信号谐振在载频信号的位置 这样做的好处是：1.回路谐振能抑制干扰2•并联回路谐振时阻抗很大，从而可 输入很大的信号则总功率增益大其具体的工作原理为：信号源产生的信号由晶体管Q1进行放 大，由C3、L1、L2、、L3组成调谐回路，滤除无用信号，输出放大信号C1为 滤波电容，C2为耦合电容R4为偏置电阻，根据R1、R2、R3、R4确定其静态工 作点Ui根据其等效电路图:Yie2UoA _U得电压放大倍数A:A — —ou Uig = g + p2 g + p2 gE 1 oe 2 ieC =C+ p 2C + p 2CE 1 oe 2 ieAuo—p p Y丄 ^-fe U1g E + jWCE + 岚 g e1 + 陀斗Auop p Y — p p Y1 2 fe 二 1 2 feg E g + p 2 g + po 2 gE 1 oe 2 ie谐振频率f :o有载品质因数Q :L1WoLg E2.2混频器电路设计混频是将不同载频的高频已调波信号变换为较低的同一个固定载频（一般称 为中频）的高频已调波信号，但保持其调制规律不变，然后送入中频放大器。

在 接收端，它起频率变换作用，最后采用混频方式可以大大提高接收机性能在较低而又固定的中频上，还可以用较复杂的回路系统或滤波器进行选频 它们具有接近理想矩形的选择性曲线，因此有较高的邻道选择性如果器件仅实 现变频，振荡信号由其它器件产生则称之为混频器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晶体管混频器电路如图2.21所示：高频信号fl 从基级输入，本振信号从发射机注入，两种信号相互干扰不易产生牵引现象对 于本振电压来说是共基电路，输入阻抗较小，不易过激励，因此振荡波形好，失 真小VCC输出 fi=fl-fs输入fsL1输入fl|qi图4晶体管混频匸电路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，花除其它的频率分量C1C5混频其中晶体管起信号混频作用，两个输入信号分别fl和f2，电容C6、C9、C10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C8对高频信号相当于短路，消除偏置电 阻R9对高频信号的负反馈作用，提高高频信号的增益；电阻元件R7, R8, R9 决定晶体管的工作点；电路中的电感L2和电容C7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。

2.3本机振荡电路本机振荡电路是为解调提供与输入载波同频率的信号，它一般用LC谐振回 路来产生一个稳定的本地振荡频率，将这个稳定的谐振频率与高频放大输出信号 混频，得到一个中频信号我们主要学习三点式振荡器，分为电容三点式，电感 三点式但是都有其优缺点电容三点式振荡器优点有：输出波形好，接近正弦波；因晶体管的输入/输出电 容于回路电容并联，可适当增加回路电容提高稳定性；工作频率做得较高缺点是：频率调整困难，起振困难电感三点式振荡器的优点是：起振容易，调整方便缺点是：输出波形不好；在频率较高时不宜起振现在用西勒电容振荡器，原因是经过研究振荡频率w不仅取决于LC回路参数， 还与晶体管内部参数有关，而晶体管的参数又随环境温度，电源电压的变化而变 化，因此其频率稳定度不高因此在原来的基础上改进，也就是在L支路中串接 一个可变的小电容器C3,即克拉泼振荡器但还存在问题是当增大C1和减小C3 时引起震荡幅度下降，难于起振解决方法是保持C3不变，而在电感L两端并 联一个小的可变电容，即成了现在要介绍的西勒振荡器我采用西勒振荡器如图所示：VCCC2n —i—图5西勒振荡器_C1C3UoUo本机振荡器的静态工作点主要由R5、R6、R7、R8决定，使本机振荡输出较大的 电压，静态工作电流Icq应较大，但也不能太大否则会使输出的波形发生畸变产 生高次谐波波，影响混频级电路性能。

根据等效图得：C1»C3, C2»C3,故 Wg~W0二1LC1 EW ~W =g o13 + C 4)C =C4+ ~C3+C4工 111+ + -C1 C 2 C 3谐振频率：_ 1 _ 1f — 2k ■TC — 2^.L（C3 + C4）可见，Wg只取决于L、C3、C4大小，而与Cl、C2无关于是可以增加C1、 C2以减小晶体管电容对频率的影响，提高了频率稳定度改变C3、C4可改变振 荡频率而不影响反馈系数，改变C1C2可调节反馈系数而不影响振荡频率 而西勒振荡器相比克拉泼，在于易于起振g 二 gL p C4下降引起w下降，引起g下降，同时使（g ） •下降和A上升，o L m uo利于起振和震荡幅度增加 C3的选取应综合应该考虑波段覆盖系数，频率稳定度和起振，在保证起振的条件下，C3应该选的小一点好 pce（1） P与C4无关，改变C4也不会影响p，也不会影响Lce ce2.4鉴频器电路鉴频器即利用在有用频带内电路的幅度频率具有线性斜率这一特性制成的 频率解调器，常见的有斜率鉴频器、相位鉴频器、比例鉴频器等，对这类电路的 要求主要是非线性失真小，噪声门限低在鉴频部分，我采用比例鉴频器，普通鉴频器的线性范围较宽，调整起来较易， 但是在之前必须加上一级限幅器，而比例鉴频器则不需要，简单起见采用比例鉴 频器。

如图：coC5Uo其原理是：初级回路Cl, T1、次级回路Tl, C2都调谐到调频波的中心频率 w上，俩个回路的耦合途径有二：一是通过变压器T1耦合，二是通过耦合电容cC0耦合，因CO、C4容量取的较大，对高频可视为短路，故U1可直接加到高频 扼流圈L1上同时L1又是二极管检波器的直流同路电压U1通过变压器T1 在C2两端产生电压U2，两个二级管Dl，D2，两个电阻R2、R3，两个电容C3、 C4构成俩个堆成的幅度检波器简化原理图如下:D1C3由上图可看出，加到检波器两端的高频电压（U1为C1两端电压，U2为T1 输出断电压）U 2 U 2U4=U1+ , U3=-U1+ -2 2C2两端输出电压U = -1 （u - u ）=-1K （U - U ）Q 2 o1 o 2 2 d D1 D 2与相位鉴频器相比，在U和U相同的情况下，比例鉴频器的输出音频电压D1 D 2的幅度比相位鉴频器输出的音频电压幅度小一半，即跨导g小一半；此外鉴频d特性（S曲线）相反将式变换如下：U =Q可以看出，由于U近似不变，所以U的大小取决于U与U的比值当调c Q D1 D 2频信号瞬时频率改变时，U与U的比值随之发生变化，输出电压U亦随之变 D1 D 2 Q化，即完成了鉴频作用。

正是由于输出点压U与U和U的比值有关，因而取名 Q为比例鉴频器如果输入调频信号伴随有寄生调幅现象，是U和U同时增大或减小，那么比值U 可维持不变，因而输出电压与输入调频波的幅度变化无关，起到抑制寄生调幅的 作用三、心得体会对于本次混频与鉴频的课程设计，让我了解设计电路过程以及原理的分析 开学前两周高频课程设计，老师布置的课题给我的感觉就是无从下手， 本来高频对我来说就是比较棘手的科目，因此，对于我来说，这次课程设计比想 象的艰难，但也是个巩固与再次学习的机会我的任务是做混频与鉴频器，经过老师分析后，大致分为4个模块，高频小 信号放大，混频，本振，以及鉴频器，然后自己去找书，查资料混频与鉴频器 是比较常用的器件，这次课程设计运用了我们专业来解决实际问题，使得我们专 业知识得以加深与巩固经过本次课程设计，提高了实际动手以及独自解决问题 的能力，更加深入的对混频与鉴频的了解刚开始的时候我不知道从何做起，就把课本拿出来先看了一下相关知识，去 图书馆查找相关的书籍，去互联网上搜索相关的教程指导然后运用MuLtisiM 绘制电路图，因为以前用过proteL99SE，所以绘制电路图还算是轻车熟路，最 后经过将近两个星期的努力，终于完成了这份课程设计报告。

我们做课程设计的 目的是通过这一过程使自己掌握了独。