二倍频器设计

辽宁工学院

高频电子线路课程设计（论文）题目：二倍频器

院（系）：信息科学与工程学院系

专业班级：通信034

学号：030305105

学生姓名：包海全

指导教师：

教师职称：

起止时间：2006.6.19—2006.6.30

目录

第一章二倍频器的工作原理 ............................................................ 第二章二倍频器的的主要质量指标................................................ 第三章晶体管二倍频器的分析 ........................................................ 第四章二倍电路设计与参数计算………………………………………………………………

第五章总体框图与电路…………………………………….

参考文献

第一章二倍频器的工作原理

二倍频器是把高频信号经过频率变换，变为一个固定频率。这种频率变换常是将已调高频信号的载波频率从高频变为更高频，同时必须保持其调制规律不变。具有折中作用的电路成为混频电路或变频电路或二倍频电路，既称二倍频电路。输入高频调幅波v s的载波频率范围为1.7~6MHz，与本振等幅波v0的频率范围为2.165~6.46MHz，经过混频后，输出频率为（2.165~6.465）MHz+（1.7~6）MHz=（3.7~12）MHz的更高频调幅波v i。输出的更高频调幅波与输入的高频调幅波的调制规律完全相同。即变频前与变频后的频谱结构相同，只是中心

频率有f

s 改变为f

i

。即产生了频谱搬移。但应注意，更高频已调信

号的上、下边频搬移到更高频位置后，分别成了下、上边频。

在实际应用中也可能将高频信号变为固定的中频信号。这时，同样只是把已调高频信号的载波频率变为中频，但调制规律保持不变。

在频谱上也只是把已调波的频谱从高频位置搬移到中频位置，各频谱分量的相对大小和相互间距并不发生变化。输出的中频可以取本振信号频率与输入信号频率的和频，也可以他们的差频。

假定输入到二倍频器的两个信号都是正弦波，且二倍频器的伏安特性为

v b b b v i 2

210++=

则将 t t V V

V V V m

s

sm s ωω000cos cos +=+=

即

得

)]cos()[cos(2cos 2

1212cos 2

121cos cos 000202

22202

22201010ωωωωωωωωs s m sm om om sm

ms t t t t t i V V b V b V b V b V b b b b -+++++++

++=

因此，当两个不同频率的高频电压作用于非线性器时，电流中不仅包含基波（ωs ，ω0）成分，同时由于平方顶的存在，还产生了许多新的频率成分。通常，振幅为V V b m sm 02且与输入信号的电压振幅成正比的和频量（ω0+ωs ）就是变频所需要的中频成分ωi 。只要在输出端接上一个中心频率为ωi 的滤波器网络，就能选出高频成分，而滤除掉其他成分。

以上是假设v s 是正弦波的情况。如果v s 是调幅波，即它的振幅V sm

按照调制规律而变化，则可知，输出高频电流t s m sm V V b )cos(002ωω+的振幅与V sm 成正比，即按照同样调制规律而变化。这样，就完成了变频作用。

第二章 二倍频器的主要质量指标

1 变频增益 二倍频器输出电压振幅V im 与高频输入信号电压振幅

V

sm

之比，成为变频电压增益或变频放大倍数，表示如下：

变频电压增益V

V A sm

im vc =

另一种表示方法为：P P A pc s

i 高频输入信号功率更高频输出信号功率=

显然，边频增益高对提高接收机的灵敏度有利。

2 失真和干扰 失真 有频率失真和非线性失真。由于非线性还会产生组合频率、交叉调制与互相调制、阻塞和易倒混频干扰。这些是二倍频器产生的特有干扰。

3 选择性 接收有用信号，排除干扰信号的能力决定于高频输出回路的选择性是否良好。

4 噪声系数 二倍频器的噪声系数对接收设备的总噪声系数影响很大，应尽量低。这就要求很好的选择所用器件和工作点电流。

第三章 晶体管二倍频器的分析

加上信号电压v s 和震荡电压v 0后，晶体管的转移特性曲线如图所示。

由于信号电压v s 很小，无论它工作在特性曲线的哪个区域，都可以认为特性曲线是线性的。而由于本振信号v 0很大，在混频过程中，混频管的跨导是按v 0的角频率ω0周期性的变化的。这时集电极电流i c 和输入电压v BE 可写成如下函数关系： )()(0v v v v s BB BE f f i ++==

其中v BB 为直流偏置电压。若信号电压v s 远远小于本振电压v 0，则得：

t

t t t t s cm cm c

g g g I I I i

ωωωωωcos ·....)cos cos (....)

2cos cos (V sm 02

01

02010+++++++=

若更高频频率和频ωi =ω0+ωs ，则由上式可得出更高频电流分量为：

t s s

i

g

V

i )cos(2

01

ωω+=

其本振振幅为

2

1

g

V

I s

i

=

输出的更高频电流振幅I i 与输入的高频信号电压振幅v s 之比，成为变