混频电路设计

合集下载

低功耗混合信号集成电路设计

随着科学技术的发展，电子元器件越来越小，越来越先进。人们的生活离不开电子元器件，无论是家电、汽车、手机、电脑等等设备都需要电子元器件。而其中最重要的就是集成电路，而低功耗混合信号集成电路是其中的重要一环。

低功耗混合信号集成电路是指控制、通信、计算等应用领域中需要芯片实现的混合信号电路，它主要用于低功耗的数字信号处理和模拟信号处理。低功耗混合信号集成电路广泛应用于电力、通信、信息处理、汽车、仪表、医疗、消费电子等领域。

低功耗混合信号集成电路的设计需要兼顾模拟信号和数字信号的处理，因此需要有深厚的算法功底和很好的硬件设计经验。同时，在设计中需要考虑功耗问题，使用功耗低的设计方案才能更好地应用于各种领域，并且可以降低成本和保证可靠性。

在进行低功耗混合信号集成电路设计时，需要注意以下几点：

1. 优化设计结构

在进行低功耗混合信号集成电路的设计时，需要从整体结构优化入手，对于电路的架构、电路的功能和功耗消耗等方面进行优化，使用最先进的工艺和技术将功耗控制在最小的范围内。

2. 优化电路设计

在进行低功耗混合信号集成电路的设计时，需要进行电路级的优化，比如，选择合适的器件和元器件，用最小的电源电压进行电路实现，灵活运用自适应电源管理等技术，以实现低功耗设计。

3. 优化模拟电路和数字电路的交互

在低功耗混合信号集成电路的设计中，模拟电路和数字电路都要得到很好的处理。因此，需要对控制、通信、计算等应用领域的信号的处理及电路结构等多方面做出精确的分析和细致的考虑，以此保证数字电路和模拟电路的交互，实现最小功耗的收益。

混合信号电路设计中的优化方法

混合信号电路设计中的优化方法第一章：混合信号电路设计简介

混合信号电路是指同时包含模拟与数字信号部分的电路，它融

合了数字与模拟技术的优点，应用广泛，如模拟与数字转换器、

医疗设备、控制与监测系统等领域。混合信号电路设计主要涉及

电路设计、系统级设计、EDA工具使用等方面，因此，优化混合

信号电路的设计方法，对于提高电路性能、降低成本、提高信号

质量具有重要作用。

第二章：混合信号电路设计的优化目标

对于混合信号电路设计，优化的目标主要是电路的性能、功耗、成本及可靠性等。电路的性能指的是电路所能提供的性能指标，

如输入输出电压、带宽、采样率等；功耗指电路在工作状态下消

耗的能量，成本指电路设计中所需的成本投入，可靠性指电路工

作状态下的故障率。

第三章：混合信号电路设计中的优化方法

3.1 电路结构优化

电路结构优化主要是指基于电路类型和功能需求来设计电路拓

扑结构，使其能够实现性能、功耗、成本及可靠性等方面的具体

优化目标。常见的电路结构优化方法包括：前端电路放大器设计、反馈电路设计、滤波器设计等。其中，前端电路放大器的设计直

接影响电路增益和输入输出电压，可以通过改变电路电阻、电容

等元器件参数来改变其工作特性及性能表现。反馈回路是一种广

泛使用的电路结构，可以调整输出的稳定性和精度等方面的性能，常用的调整手段包括负反馈、正反馈等。滤波器的设计一般通过

根据过滤需求选择不同的滤波器类型、调整滤波器电路选择或元

器件参数等操作进行优化。

3.2 模拟数字混合信号优化

模拟数字混合信号优化主要是指通过在电路内部增加数字电路

部分，将整个电路分析为一个完整的系统，以实现更高的性能、

课程设计---混频器电路的设计

2012~2013学年第一学期

《高频电子线路》

课程设计报告

题目：混频器电路的设计专业：电子信息工程

电气工程系

2012年12月20日

任务书

摘要

混频，又称变频，也是一种频谱的线性搬移过程，它是使信号自某一个频率变换成另一个频率。完成这种功能的电路称为混频器。混频技术的应用十分广泛。混频器是超外差式收音机中的关键部件。直放式接收机高频小信号检波，工作频率变化范围大时，工作频率对高频通道的影响比较大，灵敏度较低。采用超外差技术后，将接收信号混频到一固定中频，放大量基本不受接收频率的影响，这样，频段内信号的放大一致性好，灵敏度可以做得很高，选择性也较好。因为放大功能主要在中放，可以用良好的滤波电路。采用超外差接收后，调整方便，放大量、选择性主要由中频部分决定，且中频较高频信号的频率低，性能指标容易得到满足。混频器在一些发射设备中也是必不可少的。在频分多址信号的合成、微波接力通信、卫星通信等系统中也有其重要的地位。此外，混频器也是许多电子设备、测量仪器的重要组成部分。

关键字：信号；频率；混频器

摘要 (2)

第一章系统分析 (4)

1.1 设计任务 (4)

1.2 工作原理及系统框图 (4)

第二章软件介绍 (5)

2.1 Multisim 10简介 (5)

2.2 Multisim 10特点 (5)

第三章硬件电路图及原理分析 (6)

3.1 总电路图 (6)

3.2 本地振荡回路 (7)

3.2.1 振荡起振条件 (7)

3.2.2 电路参数选择及原理分析 (8)

3.3 变频电路 (9)

3.3.1 混频原理 (9)

混频器设计与应用技术

混频器(Heterodyne Mixer)是一种常用于射频(RF)和微波(microwave)电路中的器件，用于将不同频率的信号进行混频处理。本文将介绍混频器的设计原理、主要类型以及广泛应用的技术。

一、混频器设计原理

混频器的设计原理基于频率混合的特性，利用非线性元件，如二极管或场效应晶体管(FET)，将两个不同频率的信号进行混合。通过混频器的非线性特性，原始信号的频率被转换成新的频率，即中频(intermediate frequency, IF)。

二、混频器的主要类型

1. 非平衡混频器

非平衡混频器是最简单和常见的混频器类型之一。它通常由一个二极管和匹配网络组成。非平衡混频器具有较低的转换增益和较高的转换损耗，适用于一些要求简单性能的应用场景。

2. 平衡混频器

平衡混频器是由两个对称的非线性电路组成，可以抵消输入信号中的互调失真。平衡混频器具有较好的抗互调能力和较高的转换增益，适用于一些性能要求较高的应用场景。

3. 双平衡混频器

双平衡混频器是在平衡混频器的基础上增加了额外的平衡结构，可

以进一步提高抗互调能力和转换增益。双平衡混频器通常用于一些对

性能要求非常高的应用，如通信系统中的高动态范围接收机。

4. 有源混频器

有源混频器是将放大器与混频器集成在一起的混频器。它具有较高

的增益和较低的噪声性能，适用于需求较高的射频接收机和通信系统。

三、混频器的应用技术

1. 超外差接收技术

超外差接收技术是混频器的一种重要应用技术，用于将接收到的射

频信号转换成中频信号进行后续处理。通过使用合适的混频器和滤波器，可以实现高灵敏度、高选择性的无线通信接收系统。

混合信号专用集成电路设计教学设计

背景

随着现代电子领域的不断发展，混合信号集成电路的需求逐渐增多。而学生在

混合信号集成电路设计方面的教育和培养也逐渐成为了教育领域里的一项重要任务。

混合信号专用集成电路设计教学的目标主要是让学生熟悉混合信号集成电路的

基本设计理论和常用电路部件原理，掌握混合信号集成电路设计的流程及方法，培养学生的综合实践能力。

目标

本教学设计的目标旨在让学生能够：

1.熟悉混合信号集成电路的基本设计理论和常用电路部件原理

2.掌握混合信号集成电路设计的流程及方法

3.培养学生的综合实践能力

教学内容

本教学设计主要包括以下三个部分：

1.混合信号集成电路基础知识

–混合信号集成电路概述

–常用电路部件原理

–信号处理基础

–常见的混合信号电路

2.混合信号集成电路设计流程

–总体设计流程

混频电路原理与分析

混频电路是一种由多个电子器件构成的电路，用于将两个或多个频率不同的信号进行混合并得到一个包含原始信号频率差的输出信号。混频电路在无线通信、雷达、无线电广播等领域都有广泛应用。

混频电路的原理可以通过以下步骤进行分析：

1.混频器

混频器是混频电路的核心组件，其根据原理大致分为三种：非线性混频器、自激混频器和平衡混频器。其中，非线性混频器是最为常见的一种类型。

2.信号输入

3.混频器作用

混频器的主要作用是将多个输入信号进行频率变换。在非线性混频器中，其基本原理是利用信号的非线性特性产生新的频率成分。通过控制输入信号的幅度、相位差等参数，可以得到不同频率的混频结果。混频器通常由二极管、三极管等器件组成。

4.中频处理

混频电路中的一些信号处理电路主要用于进行中频处理。中频处理的目的是将混频器混合后的信号调整到基带或特定频率范围内，以便后续的信号处理。中频处理器通常由滤波器、放大器等器件组成。

5.输出

经过混频和中频处理后，混频电路的输出信号包含了原始信号频率差。输出信号可以被进一步处理和分析，从而获取所需的信息。

混频电路的分析可以从以下几个方面展开：

1.混频器参数

混频器的性能参数对混频电路的性能有重要影响。常见的参数包括混

频器的增益、损耗、带宽、线性度、射频和中频阻抗匹配等。通过分析这

些参数，可以评估混频电路的性能。

2.信号质量

混频电路的输出信号质量是衡量其性能的重要指标。信号质量可以通

过信噪比、谐波失真、互调失真等参数来评估。

3.抑制频率

混频电路中的抑制频率是指混频器能够抑制掉输入信号中不需要的频

如何设计简单的音频混响电路

如何设计简单的音频混响电路设计简单的音频混响电路是一项具有挑战性的任务，但只要掌握一

些基本原理和技巧，就能够实现令人满意的效果。本文将介绍设计简

单音频混响电路的步骤，并探讨各种可能的实现方式。

一、理解音频混响的基本原理

音频混响是指通过处理音频信号，模拟出一种在不同环境中产生的

反射声音效果。这种效果可以让音频信号听上去更加立体、逼真，增

加音频体验的沉浸感。

二、选择适合的混响算法

设计音频混响电路的第一步是选择适合的混响算法。常见的混响算

法包括残余网络、卷积算法和模拟电路等。根据具体需求和所掌握的

技术，选择合适的混响算法是至关重要的。

三、收集所需材料和设备

在设计音频混响电路之前，需要收集一些基本的材料和设备。例如，音频处理芯片、电容器、电阻器、晶体管等。确保这些材料和设备的

质量和性能符合设计要求。

四、搭建电路原型

在搭建电路原型之前，可以先绘制电路图或使用相关的电路设计软

件进行仿真。这样可以更好地理解电路原理，并及时发现和解决潜在

问题。

五、测试和调试电路原型

搭建好电路原型后，需要进行测试和调试。可以通过连接音频源和扬声器，观察混响效果是否符合设计期望。如果发现问题，可以针对性地调整电路参数或替换部件。

六、优化设计和改进效果

通过不断测试和调试，可以逐步优化设计和改进音频混响效果。可以尝试不同的电路布局、调整电路参数或添加其他组件来进一步提升混响效果。

七、制作最终的音频混响电路板

当电路原型经过多次测试和调试后，可以制作最终的音频混响电路板。确保电路板的制作工艺和质量，以保证性能和可靠性。

八、应用和拓展

电路中的混合信号设计

在现代电子产品中，混合信号电路设计扮演着至关重要的角色。混

合信号电路是一种结合了模拟信号和数字信号处理的电路设计，它的

独特性质使其在许多领域中得到广泛应用，包括通信、嵌入式系统和

传感器等。

混合信号电路设计需要综合考虑模拟信号和数字信号处理之间的互

动关系。模拟信号通常是连续变化的电压或电流信号，而数字信号则

是离散的二进制数据。混合信号电路既涉及模拟电路的设计，又包含

数字电路的组成部分。它需要考虑信号采样、量化和转换等过程，同

时还需要考虑信号的传输和处理。因此，混合信号设计师需要具备广

泛的知识和技能，包括模拟电路、数字电路、信号处理和通信原理等

方面。

在混合信号电路设计中，模拟部分通常负责信号的采集和前置处理，数字部分则负责信号的处理和后续操作。信号的采集和前置处理是混

合信号电路设计中的重要环节。模拟信号通常需要经过滤波、放大和

满足特定信号需求的预处理过程，以保证接下来的处理过程能够得到

准确和可靠的数字信号。因此，模拟电路设计需要充分考虑噪声、灵

敏度和稳定性等因素，以提高信号处理的效果。

在数字部分的设计中，混合信号设计师需要选择合适的数字信号处

理器（DSP）或微控制器（MCU）等数字器件，以进行信号处理和控

制操作。数字信号处理的过程中，离散的数字信号需要经过采样、量

化和编码等步骤，以便在数字系统中进行操作。选择合适的数字器件

和算法，以及优化的信号处理流程，是混合信号设计中的关键之处。

混合信号电路设计需要综合考虑模拟和数字系统之间的兼容性和互

操作性。模拟电路和数字电路之间的连续与离散信号转换必须匹配，

混杂信号电路的设计与优化

随着科技的发展，混杂信号电路在现代电子领域中的应用变得

越来越广泛，尤其涉及到模拟信号和数字信号处理的领域。混杂

信号电路在如今的数字IC，射频，微控制器，以及各种计算机设

备上得到了广泛的应用。在这个过程中，混杂信号电路的设计和

优化变得非常重要。本文将深入探讨混杂信号电路的设计和优化。

什么是混杂信号电路？

混杂信号电路是同时集成模拟电路和数字电路的电路。模拟电

路可以处理连续的信号，而数字电路则可以处理离散的信号。混

杂信号电路是将两种电路合并在一起，以便在单个芯片上传输和

处理模拟和数字信号。

混杂信号电路的设计

混杂信号电路的设计是一个高度技术性的过程。设计过程需要

考虑到模拟信号和数字信号之间的交互、信噪比、抗干扰性以及

功耗等多个方面。下面介绍设计过程中需要注意的一些要点。

混杂信号电路的设计流程一般分为以下几个步骤：

（1）需求分析：确定所需设计功能和性能要求，以及所用材

料和总预算。

（2）系统设计：设计系统的整体框架、拓扑结构和电路方案

选择。

（3）电路设计：电路设计是整个混杂信号电路设计的核心环节。它涉及到各种电路方案的选择、器件选型、电路分析和仿真

等方面。

（4）PCB设计：PCB是连接电路的基础。在PCB设计过程中，需要考虑电路的抗噪声和EMI（电磁干扰）能力等问题。

（5）测试验证：将设计电路进行实验测试并予以验证，以确

定系统的准确性和可靠性。

混杂信号电路的电路设计涉及到多个方面。以下是一些需要考

虑的要点：

（1）ADC/DAC电路：设计合适的ADC/DAC电路是混杂信号

吉尔伯特单元混频电路

一、引言

吉尔伯特单元混频电路是一种常用的电子电路，用于将两个不同频率的信号进行混合。混频电路在通信领域中具有重要的应用，常用于无线电调制解调、频率合成等方面。本文将详细介绍吉尔伯特单元混频电路的原理、结构和性能。

二、原理和结构

2.1 原理

吉尔伯特单元混频电路是一种基于集成运放的电路，利用非线性元件（二极管）实现频率混合。其原理如下：

1.输入信号：吉尔伯特单元混频电路有两个输入端，分别为射频输入端（RF）

和本振输入端（LO）。射频输入端输入高频信号，本振输入端输入低频信号。

2.差分放大器：电路的核心是一个差分放大器，由两个输入级和一个共射输出

级组成。差分放大器的作用是将射频信号和本振信号进行差分放大，并输出

混频信号。

3.非线性元件：差分放大器的输出信号通过非线性元件（二极管）进行整流。

非线性元件具有非线性特性，可以将输入信号的频率组合产生新的频率。

4.滤波器：整流后的信号需要通过滤波器进行滤波，去除不需要的频率成分，

得到所需的混频信号。

2.2 结构

吉尔伯特单元混频电路的结构如下：

1.差分放大器：由两个共射放大器和一个共集放大器组成。共射放大器用于放

大射频信号和本振信号，共集放大器用于输出混频信号。

2.非线性元件：通常使用二极管作为非线性元件，其具有整流作用。

3.滤波器：用于滤除不需要的频率成分，保留混频信号。

4.电源：为电路提供所需的电源电压。

三、性能分析

3.1 频率转换增益

频率转换增益是吉尔伯特单元混频电路的重要性能指标，表示输入信号和输出信号之间的增益关系。频率转换增益的计算公式如下：

混合信号专用集成电路设计课程设计

一、课程简介

混合信号专用集成电路设计课程旨在讲解混合信号集成电路的设计原理、设计思路、设计流程等基本知识，培养学生深入了解混合信号集成电路设计的能力。本文档是本课程的课程设计报告，将详细介绍我们小组在课程设计中所完成的任务。

二、任务详情

2.1 任务背景

本次任务要求我们设计一款混合信号专用集成电路，这款电路要有一定的选择和控制能力，能够按照特定的输入信号输出相应的信号。同时，这款电路也要具备一定的抗干扰能力和误差控制能力。

2.2 任务要求

我们的任务是根据任务背景，设计出一套完整的混合信号集成电路，包括电路的原理图、PCB电路板和测试代码。同时，我们还需要对本次任务的整体设计流程进行梳理分析，并对测试结果给出分析和思路。

2.3 设计流程

2.3.1 电路原理图设计

我们首先需要完成电路原理图的设计，并通过仿真软件对电路进行验收。在设计时，需要考虑各种因素的影响，包括传输延时、线路阻抗匹配、信号采集等等。

2.3.2 PCB电路板设计

完成电路原理图设计后，我们需要进行PCB电路板的设计。在设计时，需要将原理图中的元器件在板子上布局，同时考虑到电路的稳定性和抗干扰能力等因素。

2.3.3 测试代码设计

完成PCB电路板设计后，我们需要编写测试代码，对电路进行功能测试和性能

测试，验证设计的正确性。

2.4 设计思路

我们的设计思路主要包括如下几个方面：

2.4.1 选择合适的器件

在混合信号集成电路的设计中，选择合适的器件是非常重要的。需要根据设计

要求，选择合适的模拟电路和数字电路，确保电路可以良好地工作。

混频电路实验报告

引言

混频电路是一种常用的电路，用于将两个或多个不同频率的信号进行合并或分离。本实验旨在通过搭建混频电路并进行实验验证，加深对混频电路原理的理解。

实验器材

•信号发生器

•混频器

•示波器

•电阻

•电容

•电源

•连接线

实验步骤

步骤一：搭建混频电路

1.将信号发生器连接到混频器的输入端口。

2.将示波器连接到混频器的输出端口。

3.根据实验要求，选择合适的电阻和电容值，并连接到混频器的相关电

路。

步骤二：调节信号发生器频率

1.打开信号发生器，并设置初始频率为f1。

2.使用示波器观察混频器输出信号的波形和频率。

步骤三：调节混频器参数

1.根据实验要求，调节混频器的相关参数，如输入电压、放大倍数等。

2.使用示波器观察混频器输出信号的波形和频率的变化。

步骤四：记录实验结果

1.记录信号发生器的初始频率f1和混频器输出的信号频率f2。

2.记录混频器的参数设置。

实验结果与分析

实验结果

根据实验记录，我们得到了以下结果：

•信号发生器的初始频率f1为1000Hz。

•混频器输出的信号频率f2为2000Hz。

•混频器的参数设置为放大倍数为2。

结果分析

根据实验结果，我们可以得出以下结论：

1.混频器能够将两个不同频率的信号进行合并，输出一个新的信号。

2.输入信号的频率会对混频器输出信号的频率产生影响。

3.混频器的参数设置可以调节输出信号的放大倍数。

总结

通过本实验，我们成功搭建了混频电路，并验证了混频器的原理。混频电路在通信领域有着广泛的应用，如无线电通信、雷达系统等。深入理解混频电路的原理对于电子工程师而言是非常重要的，本实验为我们提供了一个实践操作的机会，加深了对混频电路的理解和掌握。

5[1].4混频电路

ui (t ) = Uim (1 + ma cos t ) cos(ωL + ωs )t = Uim (1 + ma cos t )cos ωit
3
可见,混频器能实现信号频谱的线性搬移,将其由fs端搬到fI端
差频分量
和频分量
4
二, 二极管混频电路
1,二极管环形混频器
要求本振信号功率足够大,而输入信号为小信号实际应用时,输入输出端口均接滤波50 匹配网络
u ''0 = u03 u04 ≈ 2us k2 (ωLt)
u0 = u '0 u ''0 ≈ 2us k (ωL t )
u 04 ≈ (u L u s ) k 2 (ω L t )
4 k (ωLt ) = k1 k2 = cos ωLt + cos3ωLt + π 3π
4 4 cos 3ωL t + ) u0 = 2us ( cos ωL t 3π π 4 = U sm [cos(ωL + ωs )t + cos(ωL ωs )t ]
ic1 = g 1 ( t ) u s ( t ) = g 1 cos ω L t U sm cos ω s t = 1 g 1U sm [cos(ω L ω s ) t + cos(ω L + ω s ) t ] 2

混频电路

系列，1dB 压缩电压所对应的最大输入信号功率分别为 1dBm(1.25mW)，10dBm(10mW)， 15dBm(32mW)。
优点：工作频带宽、噪声系数低、混频失真小、动态范围大。应用广泛。
缺点：没有混频增益、端口间的隔离度较低。
实际二极管环形混频器各端口的匹配阻抗均为 50 。应用时，各端口都必须接入滤波匹配网络，分别实现混频器与输入信号源，本振信号源，输出负载间的阻抗匹配。
二、二极管环形混频器和双差分对混频器
高性能通信接收机混频器种类：二极管环形混频器、双差分对平衡调制器混频器。
1．二极管环形混频器已形成完整的系列，常用的是 Level7、Level17、 Level23 三种系列，它们所需的本振功率分别为 7dBm(5mW)， 17dBm(50mW)， 23dBm(200mW)(用保证二极管开关工作所需本振功率电平的高低进行分类)。显然，本振功率电平越高，相应的 1dB 压缩电平也就越高，混频器的动态范围就越大。对于上述三种
一、主要性能指标
1．混频增益
定义：混频器的输出中频信号电压 Vi（或功率PI）对输入信号电压 Vs（或功率 PS）的比值，用分贝表示 (与混频损耗 Lc 类似)
Gc

10 lg
PI PS
或
Ac

20 lg Vi Vs
2．噪声系数定义：输入信号噪声功率比(PS/Pn)i对输出中频信号噪声功率比(PI/Pn)o的比值，即

混频电路的主要技术指标

混频电路主要是用于调频收发机中的调制与解调环节，其核心部件为混频器。混频器的主要作用是将两路信号进行混合，产生不同的频率信号，经过滤波、放大等处理后，用于发射或解调。混频电路的主要技术指标如下：

1. 频率范围：混频器能够混合的信号频率范围是其重要的技术指标之一。通常情况下，混频器在接收模式下的频率范围应覆盖所需的整个接收频带，发射模式下的频率范围应符合所需的整个发射频带。

2. 转换增益：转换增益是指混频器将输入的信号混合后，输出信号的增益大小。通常情况下，我们希望混频器的转换增益尽可能大，这样可以减小后续电路的噪声贡献。

3. 转换损耗：转换损耗是指混频器将输入的信号混合后，输出信号与输入信号之间的损耗。通常情况下，我们希望混频器的转换损耗尽可能小，这样可以减少整个电路的信号衰减。

4. 本振抑制：混频器在混合两路信号时，会产生本振信号，这会导致信号干扰和失真。因此，混频器的本振抑制能力也是其重要的技术指标之一。

5. 择频性能：混频器不仅会将输入信号混合产生新的频率信号，也会产生杂散频率信号。因此，混频器的择频性能也是需要考虑的。

综上所述，混频电路是广泛应用于通信领域的重要电路之一，其技术指标对于整个系统的性能有着重要的影响。在设计混频电路时，需要根据实际需求选择合适的混频器，并根据具体场景进行适当的优化，以达到最佳的性能表现。

[整理版]晶体管混频电路

晶体管混频电路

一．实验目的

1．了解调幅接收机的工作原理及组成

2．加深对混频概念的认识。

二．实验原理

混频电路是超外差接收机的重要组成部分，它的作用是将载频为f C的已调信号u S(t)不失真地变换成载频为f I的已调信号u I(t)（固定中频），其电路框图如图一所示。它是将输入调幅信号u S(t)与本振信号（高频等幅信号）u L(t) 同时加到变频器，经频

图1 混频电路框图

率变换后通过滤波器，输出中频调幅信号u I (t)，u I (t) 与u S(t) 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f C变换成中频频率f I。

混频器有很多种，在高质量的通信接收机中常采用二极管环形混频器和双差分对混频器，而在一般的广播接收中则通常采用晶体管混频器。本实验电路采用的是晶体三极管混频电路，本振信号由晶体振荡器产生，其频率为6.965MHz，混频后成生的中频信号频率为465KHz。完整的电路中还包括包络检波电路，可以观察到变频后的包络和检波后还原的低频信号波形。

混频（调幅接收）电路、调频接收电路实验板(G7)的完整实验电路见图2。

三．实验仪表设备

1．双踪示波器

2．万用表

3．XFG-7高频信号发生器(或其他可成生调幅信号的高频信号源)

4．高频电路学习机

5．混频（调幅接收）电路、调频接收电路实验板(G7)

图2 混频（调幅接收）电路、调频接收电路

四．实验内容及步骤

1．晶体本机震荡电路的调整

⑴按图连接好+12V电源。将J3的1、2端断开，暂时不要使本振信号接入混频电

路。

⑵用示波器在TP3处观察波形，其最大不失真波形应接近6V，最小振荡电压大

相关主题

1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

晶体管静态电流IC(t)和跨导gm(t)均随vL作周期变化
I c (t ) I c0 I c1 cosω Lt I c 2 cos 2ω Lt g m (t ) g m0 g m1 cosω Lt g m2 cos 2ωLt
School of Communication and Information Engineering
其中gm1=?
School of Communication and Information Engineering
7.2 时变参量电路的分析
解如图(b)是gm-vBE 特性,在时变偏压UBB+uL下得到时变跨导gm(t)波形(c)图。
(b)
School of Communication and Information Engineering
换为某一个固定的新的频率,称为中频(IF),而调制参数(调制
频率、调制系数等)都不改变,这种频率变换过程称为混频。
混频后得到的信号是中心频率固定的窄带信号。
图7-1.exe
School of Communication and Information Engineering
7.1 概述
School of Communication and Information Engineering
其中时变静态电流：
f (U BB uL ) I c (t ) I c 0 I c1 cos ωLt I c 2 cos 2ωLt
式中Ic0、Ic1、Ic2分别表示集电极时变静态电流Ic(t)的直流分量、基波和二次谐波分量的幅值。可按傅里叶级数展开。
School of Communication and Information Engineering
7.2 时变参量电路的分析
时变跨导：
f ' (U BB uL ) g m (t ) g m 0 (t ) g m1 cos ωLt g m 2 cos 2ωLt
gm0、gm1、gm2分别为时变跨导gm(t)的直流分量、基波和二次谐波… 1 g m0 g m (t )dt 其中： 2 1 g mn g m (t ) cosnLtdt n0 ic ( I c0 I c1 cos ω Lt I c 2 cos 2ω Lt ) ( g m0
若带通滤波器调谐于差频ωI=ωL-ωs,且 ωI<ωs,称为下混频。若ωI= ωL+ωs, ωI>ωs ,则称为上混频。
School of Communication and Information Engineering
7.1 概述
输出：uI U Im (1 ma cos Ωt ) cos ωI t
7.1 概述
MC1596集成平衡调制器电路
School of Communication and Information Engineering
7.1 概述
MC1596集成平衡混频器电路
School of Communication and Information Engineering
7.1 概述
2.叠加型
i f (u ) a0 a1u a2u 2 a3u 3
School of Communication and Information Engineering
7.1 概述
取其二次方项来进行分析
a2u 2 a2 (uS u L ) 2 a2 (uS 2 u L 2 2uS u L )
由于us值很小,二次方以上各项可忽略,于是
ic f (U BB uL ) f ' (U BB uL )us I c (t ) gm (t )vs
School of Communication and Information Engineering
7.2 时变参量电路的分析
式中的f (U BB uL )和f '(U BB uL )分别为晶体管偏压等于U BB uL时的集电极电流和跨导，称为时变静态电流和时变跨导。
输出：
uI (t ) U Im cos(ωI t m f sin Ωt )
输出仍为调频波,只是改变了载波,并没有影响瞬时频率的变化规律.
School of Communication and Information Engineering
7.1 概述
双差分对平衡调制器电路
School of Communication and Information Engineering
第7 章
§7.1 §7.2 §7.3 §7.4 §7.5 §7.6
混频
概述时变参量电路的分析晶体三极管混频器场效应管混频器晶体二极管混频电路混频器的干扰
School of Communication and Information Engineering
7.1 概述
混频: 在本振信号参与下,将输入信号的频率或已调波信号载频变
U BE U BB uL uS 如忽略集电极电压的影响，由转移特性可求出集电极电流ic f (U BE ) f (U BB u L uS ) 取U BB uL作为工作点偏电压时，三极管输出电流可按
泰勒公式展开： ic f (U BB uL ) f '(U BB uL )vs 1/ 2 f ''(U BB uL )us 2 ...
7.1 概述
1.乘积型
u （ U sm （ 1 ma cos Ωt ) cos ωs t s t） u（ U Lm cos ωL t L t） u （ Ku （（ o t） s t）u L t）
AM波
K U smU Lm (1 ma cos Ωt） [cos(ωL ωs )t 2 cos （ωL பைடு நூலகம் ωs）t ]
7.3 晶体三极管混频器
电视机的混频电路
School of Communication and Information Engineering
由其中的uS uL项得到（L S）和（L S）项再用带通滤波器取出所需的中频成分。
根据非线性器件的不同，叠加型混频器可分为
①晶体三极管混频器 ②场效应管混频器 ③二极管平衡混频器和环行混频器
School of Communication and Information Engineering
School of Communication and Information Engineering
7.3 晶体三极管混频器
当UBB一定时,随ULm增加而单调地增大,最终趋于最大值。
在实际晶体管混频电路中,一般均采用分压式偏置电路,因
此由于自给偏置效应,EBO 将自静态值向截止方向移动,相应的gm也就比恒压偏压时的小,特别是当ULm较大时,自给偏置效应将使gm(t)的方波导角减小,从而使gc 下降, (ULm)opt最佳本振幅.
上式说明,在电流 ic中出现了很多新的组合频率, 其中(ωL+ωs)和(ωL-ωs)是很有用的成分。利用这一原理,时变跨导电路常用于实现混频功能
School of Communication and Information Engineering
7.2 时变参量电路的分析
例1. 图解法：晶体管特性如图(a)所示,已知UBB=1V, uL=cosωLt (v)。画出时变跨导gm(t)的波形,
School of Communication and Information Engineering
7.2 时变参量电路的分析
------时变跨导电路分析法
晶体三极管混频器
School of Communication and Information Engineering
7.2 时变参量电路的分析
中频振幅: I Im
g m1 VSm , 2
I Im g m1 混频跨导g c : g c VSm 2
School of Communication and Information Engineering
7.3 晶体三极管混频器 gc由UBB+UL决定,而与
Us无关, gc越大,混频增益越高。 gc与电压UBB、ULm的关系如图所示。
(c)
7.2 时变参量电路的分析
由公式可求得：
1 π g m1 g m (t ) cos ω Ltdωt π 2 π g m (t ) cos ω Ltdωt 0 2 10 sin ω Lt 0 20 (ms)
School of Communication and Information Engineering
7.1 概述
混频器的性能指标：
U Im 1. 混频增益：输出中频电压振幅与输入高频电压振幅之比 AVC U Sm
2. 非线性干扰：要求混频器最好工作在其特性曲线的平方项区域
3. 选择性：输入输出回路具有良好的选择性 4. 混频噪声：混频器处于接受机的前端，因此混频噪声系数要小。 5. 本振频率稳定度高。
School of Communication and Information Engineering
7.3 晶体三极管混频器
当ULm一定时,gc 也会随VBB变化而变化,见下图所示：工作点A 、C 对应的gm(t)中基波分量 gm1都比B 点的小。
School of Communication and Information Engineering
7.3 晶体三极管混频器
ic I C (t ) g m (t )vS [ I c 0 I c1 cos ωL t I c 2 cos 2ωL t ] g m1 V cos(ωL -ωS )t Sm [ g m 0 cos ωS t 2 g m1 cos(ωL ωS )t g m 2 cos(2ωL -ωS )t ] 2 上式中有用的中频电流： g m1 iI (t) cos(ωL -ωs )t I Im cos ωI t 2
g m1 cos ωLt g m 2 cos 2ωLt )us
School of Communication and Information Engineering
7.2 时变参量电路的分析
I c 0 I c1 cos ω Lt I c 2 cos 2ω Lt U sm [ g m 0 cos ωs t 1 1 g m1 cos(ω L ω s )t g m1 cos(ω L - ωs )t 2 2 1 1 g m2 cos(2ω L ωs )t g m2 cos(2ω L-ωs )t ] 2 2
式中 U Im 与
K Usm U Lm 与带通滤波器的传输特性有关. 2
School of Communication and Information Engineering
7.1 概述
同理,当输入为调频波(FM)时,设:
us (t ) U sm cos(ωc t m f sin Ωt )
π/ 2
7.3 晶体三极管混频器
1.工作原理
School of Communication and Information Engineering
7.3 晶体三极管混频器
L1C1谐振于S，L2C2谐振于I L S 输入：uS U Sm cosSt 本振：uL U Lm cosLt uS 为小信号，uL为大信号得：U Lm U Sm
7.3 晶体三极管混频器
因此,当ULm 一定时,必存在对应gc为最大值的最佳工作点UBB(用IEQ表示),其变化规律如下:
最佳静态工作点电流有一段平坦区域
School of Communication and Information Engineering
7.3 晶体三极管混频器
School of Communication and Information Engineering