课程设计_混频器.doc
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通信电子线路课程设计说明书三极管混频器院 、 部：学生__指导职称：专业：班级：完成时间：..摘 要混频器在现代通信中的应用非常的广泛,融入了人们的生活当中是现代通信中一个不可或缺的混频器通过改变频率来达到应有的目的,即变频本次课程设计采用三级管混频器,电路简单,变频增益高输入两个高频信号,通过三极管混频电路和选频回路,最后可以得到一个差频信号采用9014三极管,用中周来充当选频回路,本设计结构简单,性能相对较为稳定,成本低,使用滑动变阻器改变静态工作点,使其工作在非线性工作区域,是发射极注入、基极输入式变频电路关键词：混频器；三极管；选频 ABSTRACTApplication of mixer in modern communication is very wide, into people's lives. The modern communication is an indispensable. The mixer to achieve the desired objective by changing frequency, variable frequency.This course is designed with three pipe mixer, simple circuit, high conversion gain. Input two high-frequency signal, pipe mixer circuit and frequency selection circuit through the pole, and then we can get a difference frequency signal. The 9014 triode, used in the weeks to act as a frequency selective circuit, this design has the advantages of simple structure, performance is relatively stable, low cost, the use of a sliding rheostat change the static working point, which works in the nonlinear area, is the emitter injection, base input type frequency conversion circuit.Key word: mixer;transistor;frequency 目 录第一章三极管混频器的设计内容及要求11.1 设计内容11.2 设计要求11.3 混频器工作原理及系统框图11.4 三极管混频器的设计方案3第二章电路设计及其原理分析42.1 本地振荡电路42.2 混频电路6第三章三极管混频器的仿真和调试93.1 仿真软件介绍93.2 混频器电路的仿真93.3 实物调试103.4 总结10参考文献11致谢12附录13附录A13附录 B14附录 C14附录 D15..第一章 三极管混频器的设计内容及要求1.1 设计内容在本次课程设计中采用了Multisim仿真软件对三极管混频器进行设计及绘制,并模拟仿真。
从理论上对电路进行了分析选择合适的预案器件,设计出满足要求的三极管混频器1.2 设计要求设计一个三极管混频器,要求输入信号为10MHz正弦波,本振信号为16.455MHz正弦波,混频输出为6.465MHz的正弦波1.3 混频器工作原理及系统框图一个实际应用中调幅收音机的混频电路的主要功能是使信号自某一频率变换成另外一个频率,实际上是一种频谱线性搬移电路它能将高频载波信号或已调波信号进行频率变换,将其变换为频率固定的中频信号而变换后的信号,它的频谱内部结构和调制类型保持不变,改变的仅仅是信号的载波频率混频电路的类型较多,常用的模拟相乘混频器、二极管平衡混频器、环形混频器、三极管混频器等其中三极管混频器最为常用,其工作原理图如下：中频谐振回路混频器 高频信号 中频输出 f外 f中 本机振荡器 f本图1 系统原理图 从图1中可以看出混频电路主要有三大部分组成：本地振荡器、晶体管变频器电路和中频滤波网络,各部分独立工作。
本地振荡器产生稳定的振荡信号<设其频率为>,输入的高频调幅波信号〔设其频率为,由于晶体管的非线性特性,两个信号混合后会产生、 频率的信号,然后通过中频滤波网络,取出 频率的信号,调节好 、的大小使其差为中频频率,即所需要的中频信号6.455MHZ以下是混频前后的波形图和混频前后的频谱图：图2混频前后的波形图如上波形图可以看出,混频器上加了两个信号：输入调幅信号VS
信号源所产生的10MHZ的正弦波与本振电路所产生的16.455MHZ正弦波通过三极管进行混频后产生和频、差频信号及其它频率信号,然后通过滤波网络滤掉不需要的频率分量,取出差频〔6.455MHZ的信号,即为所需的6.455MHZ信号第二章 电路设计及其原理分析2.1本地振荡电路 本地振荡电路是本设计电路的重要部分,同时也是超外差式接收机的主要部分其作用是将直流信号变为高频正弦信号,将产生的正弦高频信号与输入的高频调幅信号通过混频电路得到、的信号,其中为本地振荡器产生的正弦信号频率,为输入的高频调幅波信号频率,通过中频滤波器得到中频信号即本地振荡器主要是产生一个正弦高频信号,若振荡器不能够稳定的工作,就会使产生的中频信号不稳定,为此我们必须保证振荡器的稳定性,故这里采用高稳定度的西勒振荡器 振荡器起振条件 正弦波振荡器按工作原理可分为反馈式振荡器与负阻式振荡器两大类反馈式振荡器是在放大器电路中加入正反馈,当正反馈足够大时,放大器产生振荡,变成振荡器所谓振荡器是指这时放大器不需要外加激励信号,而是由本身的正反馈信号来代替外加激励信号的作用负阻式振荡器则是将一个呈现负阻性的有源器件直接与谐振电路相接,产生振荡。
本设计中用的是反馈式振荡器,图5即为LC三点式反馈式振荡器的原理图通过我们对高频电路的学习知道,三点式振荡电路的组成法则是：交流通路中三极管的三个电极与谐振回路的三个引出端点相连接,其中与发射极相接的为两个同性质电抗,而另一个〔接在集电极与基极间为异性质电抗图5三点式振荡器的原理电路 电路及电路参数的选择 如图6所示,此次设计采用的本振电路采用的是西勒振荡器,它是改进型电容三点式振荡器,其主要特点是在回路电感L两端并联了可变电容C4,而C3为固定值电容器,且满足C1、C2远大于C3,C1、C2远大于C4,回路总等效电容为： ..................2.1振荡频率为： ................2.2图6 本地振荡电路图7 交流等效电路 根据西勒振荡电路的特点,C3的大小对电路性能有很大影响因为频率是靠调节C4来改变,所以C3不能过大,否则振荡频率主要由C3和L决定,因为将限制频率调节的范围此外,C3过大也不利于消除晶体管极间电容的影响 在西勒振荡电路中,L和C1-C4的值可用式〔2.1计算出,不过若L与C的比值太小的话,在低频下难以振荡。
有大致的标准,即振荡频率为1MHZ时,L在10uH以上；10MHZ时L>1uH另需注意C1、C2的大小,若C2/C1太小,波形就会受限制,同时也会增加输出波形中的高次谐波反之,若太大,不能够完全补偿振荡电路的损耗而停振 又由于本电路要产生16.544MHZ的信号,所以=16.455MHZ 即MHZ ..................2.3 综上所述,可以取值C1=60PF,C2=120PF,C3=30PF,C4=18PF,L2=2.5uH 其它主要器件的参数如下,C5=300PF为基极耦合电容,R3=100用来限制射极电流,R1=12K,R2=2K为基极偏置电阻,用来给三极管确定一个合适的静态工作点,L1为高频扼流圈2.2混频电路三极管混频器的特点是电路简单,有较高的变频增益,要求本振电压幅度较小,当信号电压较大时会产生非线性失真混频原理电路 图8是三极管混频器的原理电路图中,L1C1为输入信号回路,调谐在上L2C2为输出中频回路,调谐在上本振电压 接在基极回路中,为基极静态偏置电压,由图可见,加在发射结上的电压 。
若将〔作为三极管的等效基极偏置电压,用 表示,称之为时变基极偏压,则当输入信号电压很小,满足线性时变条件时,三极管集电极电流 ..................2.4图8三极管混频器的原理电路在时变偏压作用下,的傅里叶级数展开式为 ...............2.5中的基波分量与输入信号电压相乘 .......2.6令,得到的中频电流分量为 ..................2.7其中 称为混频跨导,定义为输出中频电流幅值对输入信号电压幅值之比,其值等于中基波分量的一半若设中频回路的谐振电阻为Re,则所需的中频输出电压 , 相应的混频增益为 ..................2.8综上所述,在满足线性时变条件下,三极管混频电路的混频增益与成正比而又与和静态偏置有关设计电路及电路参数选择 如图9为晶体混频器的设计电路电路的输入信号〔10MHZ的信号源与本振电压分别从基极输入和发射极注入该电路主要由Q2和6.455MHZ选频回路〔图10组成。
图9晶体三极管混频电路图10选频电路 在高频放大器或振荡器中,由于某种原因,会产生不需要的振荡信号,这种振荡称为计生振荡为了电源去耦,消除由公共电源引起的多级寄生振荡,在设计电路时加入了C5、C6、C7、C8、L3而在信号源连接处加一电容是为了滤波用,如C1、C2、C9R2、R3用来确定静态工作点,通过改变。
