三极管混频器——高频课程设计

高频电子线路课程设计说明书三极管混频器系、部：电气与信息工程系学生姓名：罗佳指导教师：贾雅琼职称讲师专业：电子信息工程班级：电信0901班学号：09400230123完成时间：2011年6月7日摘要混频，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ABSTRACTFrequency mixing, say again, is also a kind of variable frequency spectrum of linear moving process, it is to make the signal from a certain frequency conversion to another frequency. Complete the functions of the circuit is called the mixer. Mixing technique used widely. The mixer is the superheterodyne key component. Straight put type small signal detection, high-frequency receivers working frequency variation range, the working frequency of high-frequency channels of influence is bigger, a low sensitiity. Using specialized superheterodyne technology after receiving signal frequency mixing into a fixed frequency, put large basic from receive frequency influence, such, frequency signal within the amplification good consistency, sensitivity can do so tall that selective is better also. Because magnifier function mainly in putting, can use good filter circuits. Using specialized superheterodyne after receipt and easy to adjust, put large, selectivity consists mainly of intermediate frequency part decision, and intermediate frequency is of high frequency signals low frequency, performance index easily be satisfied. The mixer in some launch equipment is also essential. In frequency division multiple access signal synthesis, microwave relay communications, satellite communications, etc system also has its important position. In addition, the mixer is also many electronic equipment, measurement instrument important component.Key words signal；frequency；mixer目录摘要 (1)ABSTRACT (2)1、混频器工作原理及系统框图 (4)2、主要部分电路图及原理分析 (5)2.1本地振荡电路 (5)2.1.1振荡器起振条件 (5)2.1.2电路参数选择及性能分析 (6)2.2变频电路 (7)2.2.1混频原理 (7)2.2.2电路参数选择及性能分析 (9)2.3中频滤波网络 (10)3、仿真及结果................................................................................................................... 错误！未定义书签。

4、心得体会 (14)参考文献 (15)致谢 (16)附图1 总电路图 (17)1、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器电路的主要功能是使信号自某一个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将其变换为某一特定固定频率的信号。

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，常用的有模拟相乘混频器、二极管平衡混频器、环型混频器、三极管混频器等。

其中三极管混频器最为常用，其工作原理图如图1.1：图 1.1 系统原理图从图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，各个部分独立工作。

本地振荡器产生稳定的振荡信号（设其频率为f）通过晶体管混频电路和输入的高频调幅波信号（设其频率为1f），由于晶体管的非线性特性，两个信号混合后会产生f+1f、0f-1f频率的信号，然后通过中频滤波网络，取出f-1f频率的信号，调节好0f、1f的大小使其差为中频频率，即所需要的中频信号6.455MHZ。

2、主要部分电路图及原理分析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，将产生的正弦高频信号与输入的高频调幅信号相乘得到0f +1f 、0f -1f 的信号，其中0f 为正弦信号频率，1f 为调幅信号频率，通过中频滤波器得到中频信号0f -1f 。

即本地振荡器主要是产生一个和调幅信号相乘的高频信号，通过信号相乘以得到新的频率，若振荡器不能够稳定工作，就会使产生的中频信号不稳，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石英晶体振荡器。

2.1.1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。

图 2.1本振电路原理图2.1.2电路参数选择及性能分析图2 .2本振电路图图2.3 交流等效电路图2.2是本次课设所使用的LC振荡电路，由图中可以看出是并LC振荡电路，其交流等效电路如图2.3所示，由图可知，与晶体管发射极相连电容C4、C5为同性质的电抗；与集电极的C3、C4，基极和C5、L1相连同理其阻抗性质也是相反的，故此振荡器满足振荡条件，其类似于考毕兹振荡电路。

振荡频率公式为：Ct=1/[(1/C3+1/C4+1/C5)]LC f t π21=可通过共识计算可得其振荡频率为：LC f t π21==16..455MHZ电路中其它主要器件的参数如下R1=12K,R2=2K 为基极偏置电阻，用来给给三极管确定一个合适的静态工作点，C 1=300pF 为基极耦合电容，L2=1mH 为扼流圈，防止突变对三极管造成损害，3100R =Ω用来限制射极电流，C 2=1uF 为旁路电容。

R2，R1，R3组成分压电流反馈偏置电路，C 为发射极旁路电容。

C3，C4，C5构成谐振回路。

2.2变频电路变频电路是混频器的核心部件。

变频电路本质上说是实现频谱搬移的电路，是一个六端网络。

它有两个输入电压，输入信号s u 和本地振荡信号l u ，其工作频率分别为c f 和l f ；输出信号为o u ，称为中频信号，其频率是o f ，o f =l c f f ±。

由此可见，变频器在频域上起着（加）减法器的作用。

变频电路有多种形式，如二级管式、模拟乘法器式和三极管式。

本电路采用的是应用最广泛的晶体三极管式变频电路。

2.2.1混频原理图2.4 混频原理图上图即为混频电路原理图，下面对其进行一个简要的分析：设s u 为输入高频调幅波信号，l u 亦为本地振荡器产生的高频振荡信号且 l u ﹥﹥s u ，时变偏置电压2()b b b l E t E u E u =+=+，由此可得集电极电流C i 为 C i ≈()()c o m s I t g t u + 012()(c o s c o s 2)c m o m lmlsI t g g t g t u ωω=++++ Ci 经集电极谐振回路滤波后，得到中频电流o i1111cos()cos 22o m s l c m s o i g U t g U tωωω=-=c o s c o sc s o o o g U t I tωω== 式中c g =112m g 称为变频跨导。

从以上分析结果可以看出：只有时变跨导的基波分量才能产生中频分量，而其它分量会产生本振谐波与信号的组合频率。

变频跨导c g 是变频器的重要参数，它不仅直接决定着变频增益，还影响到变频器的噪声系数。

变频跨导c g =112m g ，1m g 只与晶体管特性、直流工作点及本振电压lU 有关，与s U 无关，故变频跨导亦有上述性质。