三极管混频器
晶体三极管混频器.ppt
第10章振幅调制、 解调及混频
10.3.2 混频电路 1．晶体三极管混频器
ic
f0＝fI us
uL
Eb
Ec
图10.―510 晶体三极管混频器原理电 路
《高频电路原理与分析》
第10章振幅调制、 解调及混频 《高频电路原理与分析》
第10章振幅调制、 解调及混频
iC Ic0(t) gm (t)us
1 2 UsUL
cos t[cos(L
c )t
cos(L
c )t]
(10―85)
u1 U1 cos t cos1t
(10―810)
《高频电路原理与分析》
第10章振幅调制、 解调及混频
us
uo 带 通滤 波 器
uI
uL (a)
非 线性 器 件 uo 带 通滤 波 器
uI
uL (b)
图10.―53 混频器的组成框图 《高频电路原理与分析》
第10章振幅调制、 解调及混频
本振为单一频率信号,其频谱为
FL(ω)=π［δ(ω-ωc)+δ(ω+ωc)］ 输入信号为己调波,其频谱为Fs(ω),则
Fo ( )
1
2
Fs ( ) FL ( )
1 2
Fs () [ (
第10章振幅调制、 解调及混频
gm
gm(t )
③
gc
②
①
0
0
ube
t
0
Eb
①
②
③
图10.―58 gC～Eb的关系 《高频电路原理与分析》
《高频电路原理与分析》
第10章振幅调制、 解调及混频
三极管混频器
2012高频课程设计1.三极管混频器的设计内容及要求1.1设计内容在本次通信电子线路课程设计中我采用了Multisim仿真软件对三极管混频器进行设计及绘制，并模拟仿真，在仿真的基础上再做了实物。
从理论上对电路进行了分析。
选择合适的元器件，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。
要求中心频率为10MHz, 本振频率为16.455MHz。
1.3设计框图及原理说明1.3.1混频原理框图混频器是一种典型的线性时变参数电路，要完成频谱的线性搬移，关键是要获得两个输入信号的乘积，能找到这个乘积项，就可完成所需的线性搬移功能。
如下图1.1为混频器的组成电路，它由非线性器件、本地振荡器和带通滤波器组成。
图1.1 混频工作原理1.3.2混频原理说明混频电路输入的是载频为fc 的高频已调波信号ui（t）和频率为f r的本地振荡信号ur(t),经过非线性器件变频后输出端有两个信号的差频（f r-f c）、和频（f r+f c）及其他频率分量，再经滤波器滤掉不需要的频率分量，取差频（或和频）f I 作为中频已调波信号uI（t）,即中频f I=(f r-f c),或f I=(f r+f c),从而实现变频作用。
通常从输出端取出差频的混频称为下混频，而取出和频的混频称为上混频。
本次课程设计我的电路是用10MHZ的交流信号电压源、本振电路（产生16.455MHZ）、三极管混频器电路以及选频电路组成。
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。
错误！未指定书签。
2．设计电路及原理与仿真2.1本地振荡电路本地振荡器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。
其主要作用是将直流信号变为高频正弦信号，2.1.1振荡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。
实验三 晶体三极管混频实验
实验三晶体三极管混频实验一、实验目的1.掌握三极管混频器的工作原理；2.了解混频器的寄生干扰。
二、实验原理1.For personal use only in study and research; not for commercial use2.3.混频器系统原理图4.三极管混频电路原理图如下，晶体管起信号的混频作用，两个输入信号分别为和；电容C in1、C in2、C out为信号输入和输出的耦合电容，起到隔直流的作用，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C e对高频交流信号相当于短路，消除偏置电阻R e对高频信号的负反馈作用，提高高频信号的增益；电阻元件R b1、R b2、R e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。
For personal use only in study and research; not for commercial use三、仿真结果1.仿真原理图如下。
为获得中频频率为475MHZ信号，设置本振信号V2为500mv （10.7MHZ），载波信号V1为100mv（10.245MHZ）；L1为10uH，C3为12nF,以达到选频作用；示波器分别接入载波信号和输出信号，观察输出波形。
For personal use only in study and research; not for commercial useFor personal use only in study and research; not for commercial use2.去掉V1，进行直流工作点分析，测试放大器的静态直流工作点，结果如下：For personal use only in study and research; not for commercial use3.选取电路节点8作为输出端，对输出信号进行“傅里叶分析”，结果如下图。
5三极管混频
三极管变频一、实验目的（1）掌握晶体三极管变频器变频的过程（2）了解本振电压L u 和工作电流e I 对中频输出电压大小的影响二、实验原理混频器的功能是将载波为S f （高频）的已调波信号不失真地变换为另一载频I f （固定中频）的已调波信号，而保持原调制规律不变。
例如在调幅广播接收机中，混频器将中心频率为535~1605KHz 的已调波信号变换为中心频率为465KHz 的中频已调波信号。
此外，混频器还广泛用于需要进行频率变换的电子系统及仪器中，如频率合成器、外差频率计等。
混频器的电路模型如下图所示。
混频器常用的非线性器件有二极管、三极管、场效应管和乘法器。
本振用于产生一个等幅的高频信号L u ，并与输入信号S u 经混频器后所产生的差频信号经带通滤波器滤出。
混频器电路模型 目前，高质量的通信接收机广泛采用二极管环形混频器和由双差分对管平衡调制器构成的混频器，而在一般接收机（例如广播收音机）中，为了简化电路，还是采用简单的三极管混频器。
本实验采用晶体三极管作混频电路实验。
Q l 为变频管，作用是把通过输入调谐电路收到的不同频率的电台信号(高频信号)变换成固定的465KHz 的中频信号。
Q l 、T 2、CC1等元件组成本机振荡电路，它的作用是产生一个比输入信号频率高465KHz 的等幅高频振荡信号。
由于C 9对高频信号相当短路，T 1的次级L 的电感量又很小，为高频信号提供了通路，所以本机振荡电路是共基极电路，振荡频率由T 2、C C1控制，C C1是双连电容器的另一连，调节它可以改变本机振荡频率。
T2是振荡线圈，其初次级绕在同一磁芯上，它们把Q l 的集电极输出的放大了的振荡信号以正反馈的形式耦合到振荡回路，本机振荡的电压由T 2的抽头引出，通过C 10耦合到Q l 的发射极上。
混频电路由Q l 、T 3的初级线圈等组成，是共发射极电路。
其工作过程是：调制信号从J4输入，经选频回路选频，通过T l 的次级线圈送到Q l 的基极，本机振荡信号又通过C 10送到Q l 发射极，调制信号和本振信号在Q l 中进行混频，由于晶体三极管转移伏安特性的非线性特性，产生众多的组合频率S L qf pf ，其中有一种是本机振荡频率和调制信号频率的差等于465KHz 的信号，这就是中频信号。
混频器原理【转载】分析
郑州轻工业学院课程设计任务书题目三极管混频器工作原理分析专业、班级学号姓名主要内容、基本要求、主要参考资料等：一、主要内容分析三极管混频器工作原理。
二、基本要求1：混频器工作原理，组成框图，工作波形，变频前后频谱图。
2：晶体管混频器的电路组态及优缺点。
3：自激式变频器电路工作原理分析。
4：完成课程设计说明书，说明书应含有课程设计任务书，设计原理说明，设计原理图，要求字迹工整，叙述清楚，图纸齐备。
5：设计时间为一周。
三、主要参考资料1、李银华电子线路设计指导北京航天航空大学出版社2005.62、谢自美电子线路设计·实验·测试华中科技大学出版社2003.103、张肃文高频电子线路高等教育出版社 2004.11完成期限：2010.6.24-2010.6.27指导教师签名：课程负责人签名：2010年6月20日目录第一章混频器工作原理------------------------------------------4第一节混频器概述------------------------------------------------4第二节晶体三极管混频器的工作原理及组成框图---------5第三节三极管混频器的工作波形及变频前后频谱图------8第二章晶体管混频器的电路组态及优缺点------10第一节三极管混频器的电路组态及优缺点-------第二节三极管混频器的技术指标------第三章自激式变频器电路工作原理分析--------------------12第一节自激式变频器工作原理分析---------------------12第二节自激式变频器与他激式变频器的比较------------------------13 第四章心得体会---------------------------------------14第五章参考文献---------------------------------------15第一章混频器工作原理第一节混频器概述1.1.1 混频器简介变频（或混频），是将信号频率由一个量值变换为另一个量值的过程。
三极管混频器
通信电子线路课程设计说明书三极管混频器院、部：学生姓名：指导教师：职称：专业：班级：完成时间：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Application 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 (1)设计内容 (1)设计要求 (1)混频器工作原理及系统框图 (1)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 (4)本地振荡电路 (4)混频电路 (6)第三章三极管混频器的仿真和调试 (9)仿真软件介绍 (9)混频器电路的仿真 (9)实物调试 (10)总结 (10)参考文献 (11)致谢 (12)附录 (13)附录 A (13)附录 B (14)附录 C (14)附录 D (15)第一章 三极管混频器的设计内容及要求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。
晶体三极管混频器
3dB
3dB 压缩 电 平
输入 电平 /dB
图10.―55 混频器输入、输出电平的关系曲线 《高频电路原理与分析》
第10章振幅调制、 解调及混频
5) 选择性
混频器的中频输出应该只有所要接收的有用信号 (反映为中频,即fI=fL-fc),而不应该有其它不需要的干扰 信号。但在混频器的输出中,由于各种原因,总会混杂很 多与中频频率接近的干扰信号。
第10章振幅调制、 解调及混频
图10.―102为二极管环形混频器,其输出电流io为
io 2 g D K ( L t ) u s 2gD ( 4 4 3
cos L t
cos 3 L t )U s c t
(10―100)
经中频滤波后,得输出中频电压 4 u1 g DU D cos( L c ) t U 1 cos 1t
V1 V2 输出 1.2 k
2 00
－12 V
ZL 1 00 H
ZL 100 H 9.5 H 0.001 F L1 9 MHz 输出 R L ＝50 5～80 pF
6
6.8 k
图10.―105 用模拟乘法器构成混频器 《高频电路原理与分析》
5 ～ 8 0p F
第10章振幅调制、 解调及混频
15V C1 u L (50 ) 250 MHz 0.5/8 pF C2 u s (50 ) 200 MHz L2 C3 0.5/8 pF Lc 3.9 H 0.001 (a ) C4 0.5/8 pF C5 0.5/8 pF 5/30 pF 0.5/8 pF Lc 3.9 H L3 0.15 H L1 C7 50 MHz (50 ) 0.001
实验5 晶体三极管混频实验
实验5 晶体三极管混频实验一、实验准备1．做本实验时应具备的知识点：●混频的概念●晶体三极管混频原理●用模拟乘法器实现混频2.做本实验时所用到的仪器：●晶体三极管混频模块●LC振荡与射随放大模块●高频信号源●双踪示波器二、实验目的1．进一步了解三极管混频器的工作原理；2.了解混频器的寄生干扰。
三、实验内容1.用示波器观察输入输出波形；2.用频率计测量混频器输入输出频率；3.用示波器观察输入波形为调幅波时的输出波形。
四、基本原理混频器的功能是将载波为（高频）的已调波信号不失真地变换为另一载频f i（固定中频）的已调波信号，而保持原调制规律不变。
例如在调幅广播接收机中，混频器将中心频率为535-1605KHZ的已调波信号变为中心频率为465KHZ的中频已调波信号。
此外，混频器还广泛用于需要进行频率变换的电子系统及仪器中，如频率合成器，外差频率计等。
混频器的电路模型如图 5-1所示。
混频器常用的非线性器件有二极管、三极管、场效应管和乘法器。
本振用于产生一个等幅的高频信号U L，并与输入信号US经混频器后所产生的差频信号经带通滤波器滤出。
目前，高质量的通信接收机广泛采用二极管环形混频器和由差分对管平衡调制器构成的混频器，而在一般接收机（例如广播收音机）中，为了简化电路，还是采用简单的三极管混频器，本实验采用晶体三极管作混频电路实验。
图5-2是晶体三极管的混频器电路，本振电压U L频率为(8.8MHZ)从晶体管的发射极e输入，信号电压Us(频率为6.3MHZ)从晶体三极管的基极B输入，混频后的中频(Fi=F L-Fs)信号由晶体三管的集电极C输出。
输出端的带通滤波器必须调谐在中频Fi上，本实验中频为Fi=F L-Fs=8.8MHZ-6.3MHZ=2.5MHZ。
为了实现混频功能，混频器件必须工作在非线性状态，而作用在混频器上的除了输入信号电压Us和本振电压U L外，不可避免地还存在干扰和噪声。
它们之间任意两者都有可能产生组合频率，这些组合频率如果等于或接近中频，将与输入信号一起通过中频放大器、解调器，对输出级产生干扰，影响输入信号的接收。
实验五 晶体三极管混频实验
实验五晶体三极管混频实验一、实验内容1、掌握了解三极管混频器的工作原理；2、了解混频器的寄生干扰。
二、实验原理1、混频器的工作原理混频器的功能是已调波信号（高频）不失真地变换为另一已调波信号，保持原调制规律不变。
为实现混频功能，混频器件必须工作在非线性状态，混频器常用的非线性器件有二极管、三极管、场效应管和乘法器。
本振用于产生一个等幅高频信号UL，与输入信号US经混频器后所产生的差频信号，经带通滤波器滤出。
除输入信号电压Us和本振电压UL外，还存在干扰和噪声。
它们之间任意两者都有可能产生组合频率，这些组合频率如果等于或接近中频，将与输入信号一起通过中频放大器、解调器，对输出级产生干扰，影响输入信号的接收。
干扰是由于混频不满足线性时变工作条件而形成的，不可避免，其中影响最大的是中频干扰和镜像干扰。
2、实验电路图中，本振电压为11.2MHZ从晶体管的发射极e输入，信号频率为8.2MHZ 从晶体三极管的基极B输入，混频后的中频信号由晶体三管的集电极C输出。
输出端的带通滤波器必须调谐在中频Fi上，本实验中频为3MHZ。
三、实验内容1、用频率计测量混频器的输入输出频率，观察输入输出信号的波形；2、用示波器观察输入波形为调幅波时的输出波形。
四、实验步骤（一）模块上电将LC振荡器模块③晶体三极管混频器模块④接通电源。
（二）中频频率的观测1、将LC振荡器调整到“串S”、1C09（150P）状态下，其产生的振荡频率为11.9MHZ信号作为本实验的本振信号，接晶体三极管混频器本振输入2P01，高频信号发生器输出8.9MHz，VP-P=0.5V信号接晶体三极管混频器本振输入2P02。
用示波器观测2TP03波形，测量其中频值。
顺时针调整2W01，输观察2TP03的波形变化。
2、混频的综合观测。
将调制信号为1KHZ载波频率为8.9MHZ的调幅波，作为本实验的晶体三极管混频器射频输入，用双踪示波器的观察2TP01、2TP02、2TP03各点波形，特别注意观察2TP02和2TP03两点波形的包络是否一致。
9.三极管混频器
晶体管混频器实验——三极管混频器学号：200800120228 姓名：辛义磊 仪器编号：30一、 实验目的1、掌握晶体管混频器的工作原理及其作用2、弄清混频增益、晶体管工作状态及本振电压的关系二、实验仪器双踪示波器数字频率计超高频毫伏表直流稳压电源数字万用表三、实验原理与实验电路晶体管混频原理（1）混频一般工作原理分析 混频的基本功能是保持已调信号的调制规律不变，仅使载波频率升高或降低。
从频谱角度看，混频的实质是将已调信号的频谱沿频率轴做线性搬移，因而混频电路必须由具有乘法作用的非线性器件和中频带通滤波器组成。
设)cos()(t V t V c sm s ω=是输入的已调信号，)cos()(t t V L L ω=是参考信号，亦称本振，则其乘积])cos()[cos(2)(t t V V t V c L c L Lm sm o ωωωω-++=经中频带通滤波器，取出c L ωω+或c L ωω-的频率分量，即完成变频作用。
新的载波频率称为中频。
若取出的频率分量为c L I ωωω-=则输出中频信号为t V t V V t V I c L Lm sm I ωωωcos )cos(2)(Im =-=混频器的主要质量指标之一是混频增益（或混频损耗）。
混频增益是指混频器输出中频信号电压振幅VIm （或功率PI ）对输入高频信号电压振幅Vsm （或功率Ps ）的比值，用分贝表示，即s I pc sm vc P P V V A lg 20G 或lg 20Im ==在输入信号相同的情况下，分贝数越大，表明混频增益越高，混频器将输入信号变换为输出中频信号的能力越强，接收机的灵敏度越高。
混频损耗是对不具备混频增益的混频器而言的，它定义为在最大功率传输条件下，输入信号功率对输出中频功率的比值，用分贝表示，即I s c P P L lg 10=（2）晶体管混频器原理高频AM 信号经耦合电容C1耦合到混频管的基极；本振信号经耦合电容C3耦合到混频管的发射极。
实验三 混频器
实验三、混频器陈建一、实验目的1.了解三极管混频器和集成混频器的基本工作原理，掌握用 MC1496 来实现混频的方法。
2.了解混频器的寄生干扰。
3.探究混频器输入输出的线性关系。
二、实验原理1.在通信技术中，经常需要将信号自某一频率变换为另一频率，一般用得较多的是把一个已调的高频信号变成另一个较低频率的同类已调信号，完成这种频率变换的电路称混频器。
在超外差接收机中的混频器的作用是使波段工作的高频信号，通过与本机振荡信号相混，得到一个固定不变的中频信号。
采用混频器后，接收机的性能将得到提高，这是由于：（1）混频器将高频信号频率变换成中频，在中频上放大信号，放大器的增益可以做得很高而不自激，电路工作稳；经中频放大后，输入到检波器的信号可以达到伏特数量级，有助于提高接收机的灵敏度。
（2）由于混频后所得的中频频率是固定的，这样可以使电路结构简化。
（3）要求接收机在频率很宽的范围内选择性好，有一定困难，而对于某一固定频率选择性可以做得很好。
混频器的电路模型下图所示。
一个等幅的高频信号，并与输入经混频后所产生的差频信号经带通滤波器滤出，这个差频通常叫做中频。
输出的中频信号与输入信号载波振幅的包络形状完全相同，唯一的差别是信号载波频率变换成中频频率。
目前高质量的通信接收机广泛采用二极管环形混频器和由差分对管平衡调制器构成的混频器，而在一般接收机（例如广播收音机）中，为了简化电路，还是采用简单的三极管混频器。
2.当采用三极管作为非线性元件时就构成了三极管混频器，它是最简单的混频器之一，应用又广，我们以它为例来分析混频器的基本工作原理。
从上图可知，输入的高频信号，通过C1 加到三极管b极，而本振信号经Cc 耦合，加在三极管的e极，这样加在三极管输入端（be之间）信号为。
即两信号在三极管输入端互相叠加。
由于三极管的特性（即转移特性）存在非线性，使两信号相互作用，产生很多新的频率成分，其中就包括有用的中频成分fL-fS和fL+fS，输出中频回路（带通滤波器）将其选出，从而实现混频。
高频电子第二次实验报告三极管混频电路
实验报告课程: 高频电子技术实验: 三极管混频电路班级: 电信142班组员:辛杰李聪黄盟宋明春罗流菊日期: 二零一五年十月三十日一、实验目的①通过实验熟悉三极管混频电路的工作原理。
②掌握三极管混频电路的混频增益的测试方法。
二、实验原理混频, 又称为变频, 是一种信号频率变换过程, 指将信号的某一个频率或频段变换成我们需要的另一种频率或频段。
能完成这种频率变换过程的电路就叫做变频器, 也称混频器。
三极管混频电路是超外差接收机中广泛应用的电路。
它的主要特点通过混频（变频）实现高频信号的频率变换。
从而将一个较大的频率空间内的接收频率转变成为一个固定的较低的频率。
因而，主放大电路可以按照这个频率进行设计，从而保证整机的增益、通带等性能指标。
实验电路如图1-1所示。
接收到的高频信号（由高频信号发生器产生）送到混频管的基极。
本机振荡信号（由高频信号发生器产生）送到混频管的发射极。
由于三极管的非线性作用，将产生一个差频信号（中频）由集电极输出并由LC谐振回路选出。
送到中频放大电路。
图1—1 三极管混频电路三、实验电路图1-1所示电路为实验电路，它是本振信号从发射极注入式的晶体管混频电路。
具有较高的混频增益。
本实验电路要求完成的技术指标：输出中频f I=465KHz，通频带2△f0.7=6KHz，增益A>20dB，R L=1 kΩ。
电路主要元件参数：晶体管CS9018，β=60，查手册知在f0=300MHz，I C=2mA，Vcc=9V 条件下测得y参数为g ie=2mS，Cie=12PF，goe=250μs，Coe=4pF，yfc=40mS，yre=350μS。
如果工作条件发生变化，则上述参数值仅作为参考。
要得到晶体管的y参数也可由混合π参数计算出y参数。
中频变压器参数：L=4μH，Q0=100，P1=0.6，P2=0.3。
回路电容C1=10PF，C2=(5～20)PF，在调谐过程中使用微调电容C2，调整中心频率。
高频电子线路设计(三极管混频器的设计)讲解
通信电子线路课程设计说明书三极管混频器院、部：电气与信息工程学院学生姓名：蔡双指导教师：俞斌职称讲师专业：电子信息工程班级：电子1002完成时间：2012-12-20摘要随着社会的发展，现代化通讯在我们的生活中显得越来越重要。
混频器在通信工程和无线电技术中，得到非常广泛的应用，混频器是高频集成电路接收系统中必不可少的部件。
要传输的基带信号都要经过频率的转换变成高频已调信号，才能在空中无线传输，在接收端将接收的已调信号要进行解调得到有用信号，然而在解调过程中，接收的已调高频信号也要经过频率的转换，变成相应的中频信号，这就要用到混频器。
其原理是运用一个相乘器件将本地振荡信号与调制信号相乘，经过选频回路选出差频项（中频），在超外差式接收机中，混频器应用十分广泛，如：AM广播接收机将已调振幅信号535K～1605KHZ要变成465KHZ的中频信号；还有移动通信中的一次混频、二次混频等。
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。
关键词混频器；中频信号；选频回路ABSTRACTWith the development of society, the modernization of communication in our life becomes more and more important. Mixer in communication engineering and radio technology, widely used, the mixer is high frequency integrated circuit receiving system essential components. To transmit baseband signal to go through frequency conversion into a high frequency modulated signal, can in the air, wireless transmission, at the receiving end receives the modulated signal to demodulate the received useful signal, however in the demodulation process, receives the modulated high frequency signal to go through frequency conversion, into the corresponding intermediate frequency signal, this will be used mixer. Its principle is to use a multiplication device will be local oscillation signal and modulated signal by frequency selective circuit multiplication, choose the difference frequency term (MF ), in a superheterodyne receiver, mixer, a wide range of applications, such as: AM radio receiver will be modulated amplitude signal 535K ~ 1605KHZ to become 465KHZ intermediate frequency signal; and mobile communication a mixer, a two mixer etc.. Therefore, the mixer circuit is the application of electronic technology and radio professional must grasp the key circuit.Key words mixer；intermediate frequency signal；frequency selective circuit目录1 三极管混频器的设计内容及要求 (1)1.1设计内容 .................................... 错误!未定义书签。
第六章混频器
3. 噪声 讨论混频器噪声的意义
接收机前端，对系统噪声影响大 对射频而言是线性，可用线性网络 噪声计算公式 混频器 F3、G3
低噪放 F1、G1
带通滤波器 F2、G2
F F 1
F2 1 F3 1 G1 G1G2
混频器的噪声来源
电路器件噪声
两个输入噪声
射频输入 本振输入
频谱搬移
混频器的输出噪声——位于中频段
2. 变频增益/损耗 输出中频 变频增益 = 输入射频
电压增益
VIF AV Vin
功率增益
PIF GP Pin
射频口阻抗 中频口阻抗
2 PIF VIF / RL 2 RS 两者关系？ G 2 AV P Pin VRF / RS RL
有源混频器——增益大于1
按增益划分混频器
无源混频器——增益小于1
3. 二极管平衡混频器
K 2 2 VRF cos 2RF t 2VRFVLO sin IF t VLO cos 2LOt i1 (t ) i2 (t ) 2
二极管电流的直流分量已经在合成时消去，可得到所需的IF输出
iIF (t ) KVRFVLO sin IF t
(rfm1 sf m1 ) f RF
互调干扰 次方项 产生
f IF
(rf m1 sf m1 ) f LO f IF
由非线性器件的 称
n r s 1
三阶互调 —— 或
rs3
n4
2 f m2 f m1 f RF
满足
2 f m1 f m2 f RF
5. 线性范围
3. 二极管平衡混频器
在RF频率每个端口的电压反射系数为 二极管处反射的RF电压向量为
实验四混频器
实验四混频器一、实验目的1、掌握乘法器混频、三极管混频器的工作原理；2、了解混频器组合频率的测试方法。
二、实验内容1、观察中频信号；2、观察乘法器混频、三极管混频器输出信号的频谱。
三、实验仪器1、20MHz示波器一台2、数字式万用表一块3、调试工具一套4、频谱分析仪一台四、实验原理（一）乘法器混频乘法器混频实验的原理图如图4－1所示。
图4－1 乘法器混频实验原理图本振信号和射频信号分别从TP5和TP6输入，混频器的输出经过455KHz的陶瓷滤波器FL1滤除其它组合频率，再经过中放（由Q1组成）放大后输出，可在TT1处观察输出信号。
混频器模块上共有4个混频电路，它们共用1个中频放大电路（由Q1等组成），通过改变开关K5、K6、K7的拨动方向，可选择由哪路混频电路的输出进入中放。
开关K7向下拨、K5向右拨（K6向上向下拨均可）时，选择乘法器混频电路的输出进入中放。
（二）三极管混频器三极管混频器实验原理图如图4－2所示。
图4－2 三极管混频实验原理图本振信号和射频信号分别从TP8和TP7输入，混频器的输出经过455KHz的陶瓷滤波器FL1滤除其它组合频率，再经过中放（由Q1组成）放大后输出，可在TT1处观察输出信号。
混频器模块上共有4个混频电路，它们共用1个中频放大电路（由Q1组成），通过改变开关K5、K6、K7的拨动方向，可选择由哪路混频电路的输出进入中放。
开关K7向下拨、K5向右拨（K6向上向下拨均可）时，选择三极管混频电路的输出进入中放。
三极管混频器的主要优点是增益较高，但是较之二极管环形混频器，三极管混频器的组合频率较多，干扰严重且噪声较大。
所以TT1处信号的频谱没有二极管混频时纯净（反映为波形较粗）。
五、实验步骤1、产生射频信号和本振信号在主板上正确插好正弦波振荡器模块，主板GND接模块GND，主板＋12V接模块＋12V，主板＋5V接模块＋5V，主板－5V接模块－5V。
操作步骤如下：（1）产生本振信号用石英晶体振荡器产生10.7MHz的本振信号，K1、K9、K10、K11、K12向左拨，K2、K3、K5、K7、K8向下拨，K4、K6向上拨。
三极管混频器
晶体三枀管混频器的等效原理图
• 如下
us
C
L
uI
uL
Cb Cc Vcc
Vbb
•
该电路由LC正弦波振荡器﹑高频信号源 ﹑三枀管混频器以及选频放大电路组成。 LC正弦波振荡器产生的10MHz正弦波不高 频信号源所产生的16.455MHz正弦波通过 三枀管迚行混频后产生双边带调幅信号， 然后通过选频放大器选出有用的频率分量， 即频率6.455MHz的信号，对其迚行放大输 出，最终输出6.455MHz的正弦波信号。
三极管混频器
组员：
混频器的应用
• 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。
Multisim 12的特点
1） 通过直观的电路图捕捉环境, 轻松设计电路 2) 通过交互式SPICE仿真, 迅速了解电路行为 • 3) 借助高级电路分枂, 理解基本设计特征 • 4) 通过一个工具链, 无缝地集成电路设计和虚拟测试 • 5) 通过改迚、整合设计流程, 减少建模错误并缩短上市时 • 间
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1.三极管混频器的设计内容及要求1.1设计内容在本次通信电子线路课程设计中我采用了Multisim仿真软件对三极管混频器进行设计及绘制，并模拟仿真，在仿真的基础上再做了实物。
从理论上对电路进行了分析。
选择合适的元器件，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。
要求中心频率为10MHz, 本振频率为16.455MHz。
1.3设计框图及原理说明1.3.1混频原理框图混频器是一种典型的线性时变参数电路，要完成频谱的线性搬移，关键是要获得两个输入信号的乘积，能找到这个乘积项，就可完成所需的线性搬移功能。
如下图1.1为混频器的组成电路，它由非线性器件、本地振荡器和带通滤波器组成。
图1.1 混频工作原理1.3.2混频原理说明混频电路输入的是载频为fc 的高频已调波信号ui（t）和频率为f r的本地振荡信号ur(t),经过非线性器件变频后输出端有两个信号的差频（f r-f c）、和频（f r+f c）及其他频率分量，再经滤波器滤掉不需要的频率分量，取差频（或和频）f I 作为中频已调波信号uI（t）,即中频f I=(f r-f c),或f I=(f r+f c),从而实现变频作用。
通常从输出端取出差频的混频称为下混频，而取出和频的混频称为上混频。
本次课程设计我的电路是用10MHZ的交流信号电压源、本振电路（产生16.455MHZ）、三极管混频器电路以及选频电路组成。
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。
2．设计电路及原理与仿真2.1本地振荡电路本地振荡器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。
其主要作用是将直流信号变为高频正弦信号，2.1.1振荡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2.1所示即为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，三点式振荡器的构成法则是：1X 与2X 的符号相同，与3X 的符号则相反。
凡是违反这一准则的电路不能产生振荡（射同它异）。
图2.1 LC 三点式反馈式振荡器的原理图2.1.2电路及电路参数选择如图2.2示，此次设计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434)312111(1C C C C +≈+++=……………………2.1振荡频率为 ()432121C C L LC f +≈≈ππ……………………….2.2图2.2 本振电路（西勒振荡器）图2.3 交流等效电路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来改变的，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。
在西勒振荡器中，L和C1~C4的值可用式（1.1）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，同事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16.455MHZ的信号，所以f0=16.455MHZ即CL f π21= =16..455MHZ综上所述，可以取值C1=60PF,C1=120PF,C3=30PF,C4=18PF,L2=2.5uH.其它主要器件的参数如下，C 5=300pF 为基极耦合电容，3100R =Ω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。
2.1.3电路仿真图2.4 本振信号波形图2.5 本振信号频率由仿真效果挺稳定，验证了西勒振荡器稳定性好波段范围内输出电压幅度比较平稳的特点。
此前我也用了克拉泼振荡器做本振，发现效果没西勒稳定。
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，在50~200 之间 （当信号电压较大时会产生非线性失真）。
2.2.1混频原理电路图2.6 晶体管混频电路原理图三极管混频电路的形式与小信号谐振放大器相似，其差别有两点：输入、输出回路调谐在不同频率上；增加了本振电压的注入电路。
晶体管混频器的工作原理电路如图2.6所示。
图中，直流偏置V BB 、本振电压0v 和信号电压s v 都加在晶体管的基极和发射机之间，一般情况下,m 0ν>>sm ν,也就是本振电压是大信号，而输入信号电压为小信号。
根据线性时变电路分析法可知，在一个大信号0v 和一个小信号s v 同时作用于非线性器件时，晶体管可看作是小信号工作点随大信号变化而变化的线性参变元件，当高频信号通过线性参变元件时，便产生各种频率分量，达到混频的目的。
设U s (t)为输入信号，U o (t)为本振信号。
U i (t)输出信号。
分析：当st sm s cos U (t)U ϕ=则(t)(t)U U (t)U O s i == O t O m st sm cos U cos U ϕϕ= O t st cos cos U ϕϕ其中：Om sm U U U =对上式进行三角函数的变换则有()t O st 1i cos cos U t U ϕϕ==)t]-(c s)t [cos( U 21s O O ϕϕϕϕos ++由此可知，经滤波后，输入信号、本振信号及输出信号都为正弦波信号。
图2.7 晶体管混频器的基本电路形式2.2.2晶体管混频电路类型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2.7所示的四种基本电路。
图中（a ）和（b ）为共射混频电路。
图（a ）信号电压、本振电压都由基极注入。
图（b ）表示信号电压由基极输入，本振电压由发射极注入。
图（c ）、（d ）为共基混频电路。
图（c ）表示信号电压由发射极输入，本振电压也由发射极注入。
图（d ）表示信号电压、本振电压都由基极注入。
这四种电路组态各有其优缺点。
图（a ）电路对信号电压来说是共射电路，输入阻抗较大，变频增益大，因此用做混频时，本地振荡电路负载较轻，容易起振，需要的本振注入功率也较小。
但因为信号电路与振荡电路相互影响较大（直接耦合），可能产生牵引现象。
当ωs 与ω0的相对频差不大时，牵引现象比较严重，不宜采用此种电路。
图（b ）电路的输入信号与本振电压分别从基极输入和发射极注入，因此，相互干扰产生牵引现象的可能性小。
同时，对于本振电压来说是共基电路，其输入阻抗较小，使本振负载较重，虽不易起振但也不易过激，因此振荡波形好，失真小。
但需要较大的本振注入功率；不过通常所须功率也只有几十毫瓦，本振电路是完全可以供给的。
因此，这种电路应用较多。
图（c ）和（d ）两种电路都是共基混频电路。
在较低的频率工作时，变频增益低，输入阻抗也较低，因此一般都不采用这两种电路。
但在较高的频率工作时（几十MHz ），因为共基电路的αf 比共发电路的βf 要大很多，所以变频增益较大。
因此在较高频率工作时也有采用这种电路的。
2.2.3设计电路及电路参数选择根据对晶体管混频器的电路形式的分析，此次设计采用的是图2.7（b ）图。
如图2.8为晶体管混频器的设计电路。
电路的输入信号（用10MHZ 的信号源代替）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6.4555MHz 选频回路（图2.9）组成。
图2.8 晶体三极管混频电路图2.9 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,这种振荡称为寄生振荡。
介绍小信号放大器稳定性时所说的自激,即属于寄生振荡，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C10、C2、L5。
而在信号源连接处加一电容是为了滤波用，如C3、C7、C4。
R1、R3、R4用来确定静态工作点，通过改变电阻R4的值来改变混频器晶体工作点，使其工作在合适的非线性区域，同时也可以用来调节混频增益。
而选频电路的取值：CL f π21= =6.455MHZ倒推可得：CL=607.921810-⨯H F ⋅从而通过对结合仿真效果，可取L=3uH,C=200pF 。
2.2.4 电路仿真及调试图2.10 R4=5K Ω时输出的波形图2.11 R4=5KΩ时的输出频率从仿真结果看稍有失真，猜测可能是静态工作点调制不是很理想此时的R4=5 KΩ，所以通过对滑动变阻器R4的调试，应该可以取到最大不失真信号。
即当R4=6.1 KΩ时，波形如下图2.12所示，明显的失真更小，而当R4=8 KΩ时，波形如图2.13示，波形又开始失真，所以，当R4=6.1 KΩ时，工作状态最好。
图2.12 R4=6.1 KΩ时的输出波图2.13 R4=8 K 时的输出波形总结本次课程设计主要应用了通信电子线路中三方面内容，分别是电容三点式振荡电路、晶体管混频器和选频电路。
通过查找资料，结合书本中所学的知识，完成了课程设计的内容。
把书中所学的理论知识和具体的实践相结合，有利于我们对课本中所学知识的理解，并加强了我们的动手能力。
本次设计通过先复习混频电路的原理，然后选择电路，计算关键元件的值，学习Multisim的使用，最后连线调试出预期的混频和滤波效果,然后做出实际电路。
其中虽然遇到了很多困难，但通过查找资料与思考，终于解决了相关问题。
参考文献［1］曹才开.《高频电子线路原理与实践》.2010年6月.第1版.中南大学出版社［2］谢自美.《电子线路设计与实验测试》.第二版.华中科技大学.2010年［3］康华光.《电子技术基础模拟部分》.第五版.华中科技大学出版社.2005.7 ［4］曹才开.《电路分析基础》.第四版.北京.清华大学出版社.2009课程设计终于完成了，首先要感谢帮助过我的老师和同学，给予我极大的鼓励和支持，使我能一直有坚定的信心和饱满的热情来完成我的设计。
在设计过程中虽然遇到了很多问题，老师和同学总是引导我去寻找引发问题的的原因并提出解决的问题的方法。