混频器实验

实验5 乘法器的应用3---混频器实验

一、实验目的

1. 熟悉集成电路实现的混频器的工作原理。

2. 了解混频器的多种类型及构成。

3. 了解混频器中的寄生干扰。

二、预习要求

1. 预习混频电路的有关资料。

2. 认真阅读实验指导书，对实验电路的工作原理进行分析。

三、实验仪器 1. 双踪示波器

2. 高频信号发生器（最好有产生调制信号功能的信号源）

3. 频率计

4. 实验板GPMK7

四、实验电路说明

目前高质量的通信接收机中多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，本实验采用的是集成模拟乘法器（MC1496）构成的混频电路。

用模拟乘法器实现混频，只要u x 端和u y 端分别加上两个不同频率的信号，相差一中频如1.5MHz ，再经过带通滤波器取出中频信号，其原理方框图如图5-1所示

5-1 混频原理框图

若输入信号为： ()cos x sm s u t U t ω= 本振信号为： ()c o s y c m c u t U t ω= 则混频信号为：

[]12c s c s ()cos cos cos()t cos()t o cm sm c s sm cm u t KU U t t KU U ωωωωωω=∙=++-

c s i ωωω-= 为某中频频率。

若输入信号为：()(1cos )cos x sm a s u t U m t t ω=+Ω 本振信号为：()cos y cm c u t U t ω=

则混频信号为：c s ()(1cos )cos()o om a u t U m t t ωω=+Ω-

由MC1496 模拟乘法器构成的混频器电路如图5-2所示。注意：电源+12V -12V

本振信号U C（频率为6MHz）接到乘法器的⑽脚，将调幅波信号U S（频率为4.5MHz）接到乘法器的⑴脚，混频后的中频信号由乘法器的⑹脚输出，经形带通滤波器（其调谐在1.5MHz，带宽为450KHz）由电路输出端OUT得到差频（1.5MHz）信号（即：所谓中频信号）。

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U S和本振电压U C外，不可避免地存在干扰和噪声信号。它们之间任意两者都有可能产生组合频率，这些组合信号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，对输出级产生干涉，影响输入信号的接收。因此不可避免地会产生干扰，其中影响最大的是中频干扰和镜像干扰。

图5-2 混频电路板

五、实验内容与步骤

1.中频频率的观测

将实验板GPMK1中的晶体振荡器产生的6MHz（幅值为0.2V P-P）信号作为本振信号接到混频电路的IN1端，高频信号发生器的输出（4.5MHz，0.1V P-P的载波）信号接到混频电路的IN2端，观测混频电路输出端OUT的输出波形和频率（中频），可适当调节RP使输出波形最大，记录测试结果。

2.镜像干涉频率的观测

用双踪示波器观测IN2端和OUT端的波形，缓慢调节高频信号发生器的输出频率（由4.5MHz调至7.5MHz，以0.3MHz步长填写下表），观测调幅波和中频，并记录。验证下列关系。

f镜像-f调幅波=2f中频

f in2 4.2MHz 6MHz 7.8MHz

U out

f out

描出输出端滤波器的频响特性

3.倍频实验观测（注：两端要在平衡条件下相乘）

乘法器MC1496滤波器

fin fout

IN1

IN2

fi

图5-3 倍频原理

IN1和IN2分别加两路信号均为0.75MHz 和0.9MHz的输入时，测量输出信号，验证它们的倍频关系f o=2f in

fo OUT波形与输入波形对比

Fin1 0.75MHz

Fin2 0.90MHz

4.混频的综合观测

重复上面（1）的内容，将高频信号发生器输出（4.5MHz，0.1V P-P）的调幅波(加入调制信号为1KHz)，用示波器对照观测IN1、IN2、乘法器的⑹脚和输出OUT的混频过程观测，记录波形结果（包括波形、频率）。

注意：获取方式选择峰值就可以看到包络，4.5M和1.5M的包络均可看到，载波1.5M 最好调一下平衡。

六、实验注意事项

测量时应用双踪示波器同时观察本振—载波，载波—中频，以便比较。

七、实验报告

1.根据观测的结果，画出用模拟乘法器实现混频波形图，作出相应的分析。

2.画出本振频率与载波频率和镜像干扰频率之间的关系，并作分析。

3.用模拟乘法器实现倍频，观察并记录波形。

4.根据个人理解，完整叙述信号混频的过程，并讨论与实验3的共同点。

5.分析寄生干涉的原因，讨论预防措施。