混频仿真

通信电子线路实验

实验名称：混频器仿真

混频器的作用是在保持已调信号的调制规律不变的前提下，使信号的载波频率升高（上变频）或下降（下变频）到另一个频率。

一、晶体管混频器电路仿真

本实验电路为AM调幅收音机的晶体管混频电路，它由晶体管、输入信号源V1、本振信号源V2、输出回路和馈电电路等组成，中频输出465KHz的AM波。

电路特点：（1）输入回路工作在输入信号的载波频率上，而输出回路则工作在中频频率（即LC选频回路的固有谐振频率fi）。（2）输入信号幅度很小，在在输入信号的动态范围内，晶体管近似为线性工作。（3）本振信号与基极偏压Eb共同构成时变工作点。由于晶体管工作在线性时变状态，存在随U L周期变化的时变跨导g m(t)。

工作原理：输入信号与时变跨导的乘积中包含有本振与输入载波的差频项，用带通滤波器取出该项，即获得混频输出。

在混频器中，变频跨导的大小与晶体管的静态工作点、本振信号的幅度有关，通常为了使混频器的变频跨导最大（进而使变频增益最大），总是将晶体管的工作点确定在：U L=50~200mV，I EQ=0.3~1mA，而且，此时对应混频器噪声系数最小。

1、直流工作点分析

使用仿真软件中的“直流工作点分析”，测试放大器的静态直流工作点。

注：“直流工作点分析”仿真时，要将V1去掉，否则得不到正确结果。因为V1与晶体管基极之间无隔直流回路，晶体管的基极工作点受V1影响。若在V1与Q1之间有隔直流电容，则仿真时可不考虑V1的存在。

2、混频器输出信号“傅里叶分析”

选取电路节点8作为输出端，对输出信号进行“傅里叶分析”，参数设置为：

基频5KHz，谐波数为120，采用终止时间为0.001S，线性纵坐标请对测试结果进行分析。在图中指出465KHz中频信号频谱点及其它谐波成分。

注：傅里叶分析参数选取原则：频谱横坐标有效范围=基频×谐波数，所以这里须进行简单估算，确定各参数取值。

分析：图中最高频谱点在465KHZ的中频信号成分，同时电路中还有较弱的其他谐波成分。

二、模拟乘法器混频电路

模拟乘法器能够实现两个信号相乘，在其输出中会出现混频所要求的差频（ωL-ωC），然后利用滤波器取出该频率分量，即完成混频。

与晶体管混频器相比，模拟乘法器混频的优点是：输出电流频谱较纯，可以减少接收系统的干扰；允许动态范围较大的信号输入，有利于减少交调、互调干扰。

1、混频输入输出波形测试

在仿真软件中构建如下模拟乘法器混频电路，启动仿真，观察示波器显示波形，分析实验结果。

分析：波形良好，没有发生失真现象，混频效果好

2、混频器输出信号“傅里叶分析”

选取电路节点6作为输出端，“傅里叶分析”参数设置为：

基频10KHz，谐波数为60，采用终止时间为0.001S，线性纵坐标从输出频谱中找出最高频谱点500KHz中频信号成分，同时观察电路中较弱的其它谐波成分。

分析：图中最高频谱点在500KHZ的中频信号成分，同时电路中还有较弱的其他谐波成分。