混频器设计

简介

无线收发机射频前端在本质上主要完成频率变换的功能，接收机射频前端将

接收到的射频信号装换成基带信号，而发射机射频前端将要发射的基带信号转换成射频信号，频率转换功能就是由混频器完成的。

本文设计应用于无线传感器网络（Wireless Sensor Network，简称WSN）的混频器，无线传感器网络是由部署在监测区域内大量的廉价微型传感器节点组成，通过无线通信方式形成的一个多跳的自组织网络系统，其目的是协作的感知、采集和处理网络覆盖区域中感知对象的信息，并发送给观察者。这就要求所设计的混频器具有很低的功耗。同时，混频器是一种非线性电路，是接收机中输入射频信号最强的模块，这就对混频器的线性度提出了严格的要求。而混频过程通常会引入很大的噪声，考虑到LNA 的增益有限，混频器噪声也是要考虑的关键指标。由于所设计的接收机采用的是低中频的结构，中频频率只有2MHz，所以混频器的隔离度也是关键的指标。

结构选择及原理分析

结构选择

本接收机采用的结构为低中频结构，中频频率只有2MHz，LO 信号泄漏到RF 端口可能造成自混频及信号阻塞等问题。LO 信号泄漏到IF 端口，会对中频信号形成阻塞，同时LO 的噪声也将提高整体的噪声系数。而RF 信号馈通到LO端会造成自混频现象。双平衡的吉尔伯特混频器具有很好的隔离度，故本设计采用该结构。

本设计中频频率很低，开关对噪声（包括热噪声和1/ 噪声）是限制混频器噪声性能的主要因素，可以在不影响驱动级偏置电流的情况下减小流过开关对的偏置电流来减小混频器的噪声系数。可以通过在开关对的源极注入一个固定的偏置电流来实现。

线性度是混频器的一个重要指标，通常可以采用在驱动级晶体管的源极串一个无源元件形成串联反馈来提高驱动级的线性度。电阻作源简并元件会引入热噪声，而电阻本身会产生压降。电感和电容作源简并元件不会引入额外的噪声，而且对高频谐波成分和交调成分具有一定的抑制作用。因此通常选择电感作为源简并元件。但是本设计并没有采用结构，考虑到本设计的偏置电流很低，转换增益低，源简并技术将进一步降低转换增益，同时电感占用很大的芯片面积，不利于降低成本，故不可采用。根据Zigbee 协议，WSN 接受信号范围为-85 -20dBm,为了达到系统的线性度的要求，可以在低噪放级采用可调结构，这样使输入混频器的最大信号为-20dBm，降低了对混频器线性度的要求，有助于降低整个系统的功耗，但增加了LNA 的设计难度。

混频器的负载通常有三种形式：电阻作负载、晶体管作负载和LC 并联谐振电路作负载。晶体管作负载会引入非线性，而LC 并联谐振电路作负载虽具有很多的优势，但电感占用的芯片面积很大，不宜采用。电阻作负载不会引入非线性，同时具有很宽的带宽，但电阻上会引入直流压降，为了不使开关对和驱动级中的晶体管离开饱和区，电阻的取值不能太大，考虑到转换增益，电阻的取值将需要特别注意。而且这种负载不具有滤波的特性，因此不能衰减混频过程中产生的毛刺以及LO-IF、RF-IF 馈通成分。所以，本设计采用一个电容与电阻并联组成一个低通滤波网络来滤除高频成分。

综上所述，本设计所采用的结构如图4.1 所示。

Vcc Vb1

IF+LO+

RF+

RF-

IF-

LO-

原理分析

如果本征信号足够强，可以认为开关对为理想开关，则双平衡混频器的输出电流为：

s LO s B LO s B LO i t w i I t w i I t w I )]sgn[cos(2))](sgn[cos())](sgn[cos(0=--+= 其中，)]sgn[cos(t w LO 是一个幅度为 1、频率为LO w 的方波信号。

{

0)cos(,10

)cos(,1)]sgn[cos(<->=

t w t w LO LO LO t w

将方波信号进行傅里叶变换，可得：

)cos()]sgn[cos(1

t kw A t w LO k k LO ∑∞

==，其中4

)

2sin(ππk k A k =

对于跨导，其输出电流为：

)cos(2t w V g i RF RF m s =

因此双平衡混频器的输出电流为：

])cos()[cos(42

sin 1

0t w kw t w kw k k V g I RF LO RF LO k RF m -++=∑

∞

=ππ

该输出电流经负载转换为电压信号或者功率信号。由于采用线性负载，因此

双平衡混频器的输出仅由的各次谐波与输入射频信号的和频和差频成分组成。

当本征信号足够强时，双平衡混频器的转换电压增益为：

L m R g G π

v =

其中，L R 为负载的阻抗值。可见，即使开关对为理想开关，混频过程还是会引入π2的损耗。

如果把开关对看成是理想的，则双平衡混频器的单边带噪声因子近似为：

]1)(21[4

m m SSB R g R g rg F +++

γπ

其中，m g 为跨导级晶体管的跨导，r 为对应的小信号输出电阻。

电路建模

仿真环境、采用工艺以及仿真项目

采用的仿真平台为 Cadence-Spectre ，采用的工艺库为 TSMC-0.18 m RFCMOS 工艺，仿真项目为转换增益 G 、噪声系数 NF 、输入 1dB 压缩点以及输入三阶截点 IIP3。电路结构及参数

所设计的混频器电路图如图 4.1 所示，各 MOS 管和无源器件参数如表 4.1、 4.2、4.3 所示。

图 4.1 混频器电路图

表 4.1 MOS 管参数

MOS管W/um L/um M Finger

M0 3 0.18 1 12

M1 3 0.18 1 12

M2 3 0.18 1 12

M3 3 0.18 1 12

M4 4 0.18 1 6

M5 4 0.18 1 6

M6 3 0.5 1 20

M7 4 0.4 1 4

M8 4 0.4 1 4

表 4.2 电阻参数

电阻W/um L/um Segment Value

R0 2 12 1 2K Ohm R1 2 12 1 2K Ohm R2 2.1 20 1 9.7K Ohm R3 2.1 20 1 9.7K Ohm R4 2.1 20 1 9.7K Ohm R5 2.1 20 1 9.7K Ohm

表 4.3 电容参数

电容W/um L/um M Value

C0 30 30 1 951.6fF C1 30 30 1 951.6fF

混频器测试平台

混频器测试平台如图4.2 所示。

图 4.2 混频器测试平台

仿真项目及结果

仿真设置

（1）射频、本征、中频输出端的变压器设置如图 4.3(a)(b)(c)所示。

（a）射频端变压器设置

（b）本征端变压器设置

（2）电容C0，C1，C2，C3的设置如下。

（3）电源电压设置如表 4.4 所示。

表 4.4 电压电压设置

电源电压Vcc 1.8V

尾流偏置Vb 0.65V

射频偏置Vb_RF 0.9V

本征偏置Vb_LO 1.0V

注：为简化电路结构，开关对源极注入电流源偏置电压和本征偏置电压相同

仿真结果

（1）变频增益对本振功率的仿真

该仿真主要通过pss+pac 的仿真方法实现。其中pss 主要是作本振大信号的周期稳态分析，可以在时变工作点上线性化电路。pac 则是在pss 仿真后，作的小信号分析。此处，射频端口设置为50Ω的电阻，dc type。PAC magnitude 设置为1V。中频输出端口设置为1MΩ，dc type，中频输出端口的设置在以后的仿真中保持不变。RF端口设置如图4.4所示。pss 仿真和pac 仿真的参数设置如图4.5和4.6所示。其中，plo（单位dBm）为本征的

功率值。仿真结果如图 4.7 所示。

图4.4 RF端口设置

图4.5 PSS仿真参数设置

图4.6 PAC 仿真参数设置

图4.7 射频信号为2.4GHz 时变频增益对本振功率的扫描曲线从仿真结果可以看到，在本振功率为-1dBm 的情况下，转换增益最大，但是考虑到该本振信号是由频率综合器提供的，综合考虑本振的功率设定在-5dBm。

（2）变频增益的仿真

RF 端口设置与上面设置相同，而本征端口设置为2.402GHz,-5dBm。仿真方法依旧是

采用pss+pac，只是在pss 中不作参数的扫描，PAC 设置如图4.8所示。

得到的转换增益曲线如图4.9所示，横轴为输出信号的频率。

图 4.9 转换增益曲线

从仿真的曲线可以看到，在单个信道中转换增益约为17.98dB。

（3）噪声系数的仿真

同上面的仿真相似，需将RF端口PAC magnitude 1V改设置为PAC magnitude （dBm）为-30。仿真使用pss+pnoise 仿真，其中pss 的仿真设置同上，图 4.10给出pnoise 的仿真设置。其中输出选择PORT2，即中频信号输出端口。输入选择PORT0，即射频信号输入端口。

图 4.10 pnoise 仿真器设置

仿真结果如图4.11 所示。从图中可以看出，在中频为2MHz 时噪声系数约为13.8dB。

图 4.11 pnoise 仿真结果

（4）输入1dB 压缩点和IIP3 的仿真

仿输入1dB 压缩点采用PSS 仿真，RF 端口设置如图 4.12 所示.

图 4.12 RF 端口设置

PSS 设置如图4.13 所示。

得到输入1dB 压缩点曲线如图 4.14 所示。

仿IIP3 时，RF 端口设置如图 4.15 所示。

LO端口设置如图4.16所示。

PAC 设置如图4.17 所示。

PSS设置如图4.18所示。

仿真环境的具体设置如下图4.19所示。

图4.19 仿真环境的具体设置

得到的IIP3 曲线如图4.20 所示。

图 4.20 IIP3 曲线

结果分析

仿真结果如表4.5 所示

表 4.5 仿真结果

技术指标前仿结果

电源电压 1.8 V 输入射频频率（RF） 2.4~2.4835 GHz

输出中频频率（IF） 2 MHz

电压增益（VCG）17.98dB

噪声系数13.8dB

输入1dB压缩点（IP1dB）-15.7251dBm

输入三阶截点（IIP3）-2.24473dBm

核心工作电流0.39mA

本设计中IF 为2MHz，频率较低，开关对的1/f 噪声对这个混频器噪声影响不能忽略，所以加入了开关对源极电流源注入以减小噪声系数。另一方面，由于流过跨导管的电流小，跨导管的噪声增大，导致混频器的噪声增大。综合这两方面，需合理选择工作电流以及注入的电流值，以优化噪声系数。从仿真的结果可以看出，噪声系数非理想，但完全可以满足WSN 的应用。由于WSN是低功耗应用，所以这个设计的核心是在满足整个系统的指标下，尽可能的降低系统的功耗。混频器的尾电流影响噪声、转换增益、线性度以及芯片面积，需折中考虑。本设计中核心工作电流约为0.39mA，本征功率为-5dBm，对减小整个系统的功耗有很大的贡献。

混频电路设计3

通信电路实验报告 ——谐振功率放大器设计及仿真姓名：陈强华学号：班级：专业：通信工程

实验三混频器设计及仿真一、实验目的 1、理解和掌握二极管双平衡混频器电路组成和工作原理。 2、理解和掌握二极管双平衡混频器的各种性能指标。 3、进一步熟悉电路分析软件。二、实验准备 1、学习二极管双平衡混频器电路组成和工作原理。 2、认真学习附录相关内容，熟悉电路分析软件的基本使用方法。三、设计要求及主要指标 1、 LO 本振输入频率：， RF 输入频率： 1MHz， IF 中频输出频率： 450KHz。 2、 LO 本振输入电压幅度： 5V， RF 输入电压幅度：。 3、混频器三个端口的阻抗为50Ω 。 4、在本实验中采用二极管环形混频器进行设计，二极管采用 DIN4148。 5、分析混频器的主要性能指标：混频增益、混频损耗、1dB 压缩点、输入阻抗,互调失真等；画出输入、输出功率关系曲线。四、设计步骤 1、原理分析混频器作为一种三端口非线性器件，它可以将两种不同频率的输入信号变为一系列的输出频谱，输出频率分别为两个输入频率的和频、差频及其谐波。两个输入端分别为射频端（ RF）和本振（ LO），输出端称为中频端（ IF）其基本的原理如下图所示。

通常，混频器通过在时变电路中采用非线性元件来完成频率转换，混频器通过两个信号相乘进行频率变换，如下：输入的两个信号的频率分别为ωRF \ωLO ，则输出混频信号的频率为ωRF LO +ω （上变频）或ωRF LO ?ω （下变频），从而实现变频功能。在本试验中，我们采用二极管环形混频器，其的原理电路如图 3-2 所示，其中v V t RF RF RF = cosω ，v V t LO LO LO = cosω ，并且有V V LO RF >> ，因此二极管主要受到大信号v LO 控制，四个二极管均按开关状态工作，各电流电压的极性如图 3-2 所示。在本振电压的正半周，二极管D2 \ D3 导通，D1 \ D4 截止；在本振电压的负半周，二极管D1 \ D4 导通，D2 \ D3截止。因此，混频电路可以拆分成两个单平衡混频器。

场效应晶体管混频器原理及其电路

场效应晶体管混频器原理及其电路混频器一般由输入信号回路、本机振荡器、非线性器件和滤波网络等4部分组成，如图1所示。这里的非线性器件本身仅实现频率变换，本振信号由本机振荡器产生。若非线性器件既产生本振信号，又实现频率变换，则图1变为变频器。所谓混频，是将两个不同的信号（如一个有用信号和一个本机振荡信号）加到非线性器件上，取其差频或和频。图1 混频器的组成部分混频器可根据所用非线性器件的不同分为二极管混频器、晶体管混频器、场效应管混频器和变容管混频器等。混频器又可根据工作特点的不同，分为单管混频器、平衡混频器、环形混频器、差分对混频器和参量混频器等。在设计混频器时应注意如下几点：（1）要求混频放大系数越大越好。混频放大系数是指混频器的中频输出电压振幅与变频输入信号电压振幅之比，也称混频电压增益。增大混频放大系数是提高接收机灵敏度的一项有力措施。（2）要求混频器的中频输出电路有良好的选择性，以抑制不需要的干扰频率。（3）为了减少混频器的频率失真和非线性失真以及本振频率产生的各种混频现象，要求混频器工作在非线性特性不过于严重的区域，使之既能完成频率变换，又能少产生各种形式的干扰。（4）要求混频器的噪声系数越小越好，在设计混频器时，必须按设备总噪声系数分配给出的要求，合理地选择线路和器件以及器件的工作点电流。（5）要考虑混频器的工作稳定性，如本机振荡器频率不稳定引起的混频器输出不稳等。（6）注意混频器的输入端和输出端的连接条件，在选定电路和设计回路时，应充分考虑如何匹配的问题。场效应管混频性能比三极管混频好，原因在于场效应管工作频率高，其特性近似平方率，动态范围大，非线性失真小，噪声系数低，单向传播性能好。场效应管混频器实际电路举例（1）有源混频器1）200MHz 场效应管混频器电路(有源混频器) 为提高混频增益，在下列的A、B电路中输入、输出端都有匹配网络完成阻抗匹配，获得大的变频增益；并且L3，C5均谐振ωL，起了抑制本振信号输出的作用。电路A)υs，υ L均从栅极注入（如图2所示）。图2 υs，υL均从栅极注入电路图电路B)υs从栅极注入，本振υL从源极注入（如图3所示）。

混频器的设计与仿真知识讲解

混频器的设计与仿真

目录前言 0 工程概况 0 正文 (1) 3.1设计的目的及意义 (1) 3.2 目标及总体方案 (1) 3.2.1课程设计的要求 (1) 3.2.2 混频电路的基本组成模型及主要技术特点 (1) 3.2.3 混频电路的组成模型及频谱分析 (1) 3.3工具的选择—Multiusim 10 (3) 3.3.1 Multiusim 10 简介 (3) 3.3.2 Multisim 10的特点 (3) 3.4 混频器 (3) 3.4.1混频器的简介 (3) 3.4.2混频器电路主要技术指标 (4) 3.5 混频器的分类 (4) 3.6详细设计 (5) 3.6.1混频总电路图 (5) 3.6.2 选频、放大电路 (5) 3.6.3 仿真结果 (6) 3.7调试分析 (9) 致谢 (9) 参考文献 (10) 附录元件汇总表 (10)

混频器的设计与仿真前言混频器在通信工程和无线电技术中，应用非常广泛，在调制系统中，输入的基带信号都要经过频率的转换变成高频已调信号。在解调过程中，接收的已调高频信号也要经过频率的转换，变成对应的中频信号。特别是在超外差式接收机中，混频器应用较为广泛，如AM 广播接收机将已调幅信号535KHZ-一1605KHZ要变成为465KHZ中频信号，电视接收机将已调48．5M一870M 的图像信号要变成38MHZ的中频图像信号。移动通信中一次中频和二次中频等。在发射机中，为了提高发射频率的稳定度，采用多级式发射机。用一个频率较低石英晶体振荡器作为主振荡器，产生一个频率非常稳定的主振荡信号，然后经过频率的加、减、乘、除运算变换成射频，所以必须使用混频电路，又如电视差转机收发频道的转换，卫星通讯中上行、下行频率的变换等，都必须采用混频器。由此可见，混频电路是应用电子技术和无线电专业必须掌握的关键电路。工程概况混频的用途是广泛的，它一般用在接收机的前端。除了在各类超外差接收机中应用外在频率合成器中为了产生各波道的载波振荡，也需要用混频器来进行频率变换及组合在多电路微波通信中，微波中继站的接收机把微波频率变换为中频，在中频上进行放大，取得足够的增益后，在利用混频器把中频变换为微波频率，转发至下一站此外，在测量仪器中如外差频率计，微伏计等也都采用混频器。因此，做有关混频电路的课题设计很能检验对高频电子线路的掌握程度；通过混频器设计，可以巩固已学的高频理论知识。混频器是频谱线性搬移电路，能够将输入的两路信号进行混频。具体原理框图如图2-1所示。

多通道混频器电路的设计 protel 软件实训课设沈阳理工大学

成绩评定表学生姓名张丽班级学号1203060101 专业通信工程课程设计题目多通道混频器电路的设计评语组长签字：成绩日期20 年月日

课程设计任务书学院信息科学与工程学院专业通信工程学生姓名张丽班级学号1203060101 课程设计题目多通道混频器电路的设计实践教学要求与任务 1. 认真完成protel软件学习，熟练掌握基本操作。 2.绘制多通道混频器的电路原理图，要求布局符合电器规范、制图美观、可读性好。 3.采用protel绘制多通道混频器的电路原理图并用PCB完成相应的双面印刷版图。 4. 提交课程设计报告，要求条理清楚、图文并茂，体现制图的必要过程。工作计划与进度安排 1：分析题目，查阅课题相关资料； 2：使用protel软件绘制多通道混频器电路的原理图； 3：绘制多通道混频器电路的双层印刷版原理图； 4：撰写课程设计报告，进行答辩验收。指导教师： 201 5年1月5 日专业负责人： 201 5 年1 月5 日学院教学副院长： 201 5 年1月5 日

摘要混频是一种频率变换过程，是将信号从某一频率变换为另一频率，把已调制信号（调幅波或调频波）的载波频率从高频变换成固定的中频。设计的混频器电路，带有8个输入通道，2个输出通道。利用多通道设计方法，子图上建立一个输入通道，一个输出通道，就可以完成。通过熟悉对多通道混频器电路的Protel DXP设计，增强对复杂的电路的设计能力和对Protel DXP的应用能力。并对PCB板的整个设计过程有一个更为清晰的认识，掌握自上而下的层次原理图并实现双面印刷板设计。关键字：混频器、Protel DXP、PCB

混频器原理分析

郑州轻工业学院课程设计任务书题目三极管混频器工作原理分析专业、班级学号姓名主要内容、基本要求、主要参考资料等：一、主要内容分析三极管混频器工作原理。二、基本要求 1：混频器工作原理，组成框图，工作波形，变频前后频谱图。 2：晶体管混频器的电路组态及优缺点。 3：自激式变频器电路工作原理分析。 4：完成课程设计说明书，说明书应含有课程设计任务书，设计原理说明，设计原理图，要求字迹工整，叙述清楚，图纸齐备。 5：设计时间为一周。三、主要参考资料 1、李银华电子线路设计指导北京航天航空大学出版社2005.6 2、谢自美电子线路设计·实验·测试华中科技大学出版社2003.10 3、张肃文高频电子线路高等教育出版社 2004.11 完成期限：2010.6.24-2010.6.27 指导教师签名：课程负责人签名： 2010年6月20日

目录第一章混频器工作原理------------------------------------------4 第一节混频器概述------------------------------------------------4 第二节晶体三极管混频器的工作原理及组成框图---------5 第三节三极管混频器的工作波形及变频前后频谱图------8 第二章晶体管混频器的电路组态及优缺点------10 第一节三极管混频器的电路组态及优缺点------- 第二节三极管混频器的技术指标------ 第三章自激式变频器电路工作原理分析--------------------12 第一节自激式变频器工作原理分析---------------------12 第二节自激式变频器与他激式变频器的比较------------------------13 第四章心得体会---------------------------------------14 第五章参考文献---------------------------------------15

ADS课程设计混频器

湖南理工学院射频电路课程设计序号：609 论文题目：混频器的设计姓名：刘志昌院别：信息与通信工程专业：电子信息工程学号： 14072200213 指导老师：粟向军

目录摘要.......................................................................... 错误！未定义书签。一、混频器基本原理 ........................................... 错误！未定义书签。二、具体设计过程 ................................................. 错误！未定义书签。 1．创建一个新项目....................................... 错误！未定义书签。 2．3dB定向耦合器设计............................... 错误！未定义书签。 3．低通滤波器............................................... 错误！未定义书签。 4．混频器频谱分析....................................... 错误！未定义书签。（1）设计完整的电路............................ 错误！未定义书签。（2）设置变量........................................ 错误！未定义书签。（3）配置仿真器.................................... 错误！未定义书签。 5．噪音系数仿真........................................... 错误！未定义书签。 6．噪声系数随RF频率的变化.................... 错误！未定义书签。 7．三阶交调系数........................................... 错误！未定义书签。 8．功率－三阶交调系数............................... 错误！未定义书签。三、总结.................................................................. 错误！未定义书签。参考文献：.............................................................. 错误！未定义书签。

ADS射频电路课程设计——混频器设计与仿真

混频器的设计与仿真设计题目：混频器的设计与仿真学生姓名：学院：专业：指导老师：学号：日期: 2011年 12 月 20 日

目录一、射频电路与ADS概述 (3) 1、射频电路概述 (3) 2、ADS概述 (3) 二、混频器的设计 (7) 1.混频器的基本原理 (7) 2、混频器的技术指标 (9) 三、混频器的设计 (9) 1、3 D B定向耦合器的设计 (9) 1.1、建立工程 (9) 1.2、搭建电路原理图 (10) 1.3、设置微带线参数 (11) 1.4、耦合器的S参数仿真 (12) 2、完整混频器电路设计 (17) 3、低通滤波器的设计................................... 2错误！未定义书签。四、混频器性能仿真 (23) 1、混频器功能仿真 (23) 1.1、仿真原理图的建立 (23) 1.2功能仿真 (25) 2、本振功率的选择 (27) 3、混频器的三阶交调点分析 (28) 3.1、三阶交调点的测量 (28) 3.2、三阶交调点与本振功率的关系 (31) 4、混频器的输入驻波比仿真 (31) 五、设计总结 (33)

一、射频电路与ADS 概述 1、射频电路概述射频是指超高频率的无线电波，对于工作频率较高的电路，人们经常称为“高频电路”或“射频（RF ）电路”或“微波电路”等等。工程上通常是指工作频段的波长在10m ～ 1mm 或频率在30MHz ～ 300GHz 之间的电路。此外，有时还含有亚毫米波（ 1mm ～0.1mm 或300GHz ～ 3000GHz ）等。一方面，随着频率升高到射频频段，通常在分析DC 和低频电路时乐于采用的基尔霍夫定律、欧姆定律以及电压电流的分析工具，已不精确或不再适用。分布参数的影响不容忽略。另一方面，纯正采用电磁场理论方法，尽管可以很好的全波分析和计及分布参数等的影响，但很难触及高频放大器、VCO 、混频器等实用内容。所以，射频电路设计与应用已成为信息技术发展的关键技术之一。 2、ADS 概述 ADS 电子设计自动化（EDA 软件全称为 Advanced Design System ，是美国安捷伦（Agilent ）公司所生产拥有的电子设计自动化软件；ADS 功能十分强大，包含时域电路仿真 (SPICE-like Simulation)、频域电路仿真 (Harmonic Balance 、Linear Analysis)、三维电磁仿真 (EM Simulation)、通信系统仿真(Communication System Simulation)和数字信号处理仿真设计（DSP ）；支持射频和系统设计工程师开发所有类型的 RF 设计，从简单到复杂，从离散的射频/微波模块到用于通信和航天/国防的集成MMIC ，是当今国内各大学和研究所使用最多的微波/射频电路和通信系统仿真软件软件。 2.1 ADS 的仿真设计方法 ADS 软件可以提供电路设计者进行模拟、射频与微波等电路和通信系统设计，其提供的仿真分析方法大致可以分为：时域仿真、频域仿真、系统仿真和电磁仿真；ADS 仿真分析方法具体介绍如下： 2.1.1 高频SPICE 分析和卷积分析（Convolution ）高频SPICE 分析方法提供如SPICE 仿真器般的瞬态分析，可分析线性与非线性电路的瞬态效应。在SPICE 仿真器中，无法直接使用的频域分析模型，如微带线带状线等，可于高频SPICE 仿真器中直接使用，因为在仿真时可于高频SPICE )()/(1038Hz f s m f c ?==λ

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

ABSTRACT Frequency 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

晶体三极管混频器的设计

* 课程设计报告题目：晶体三极管混频器的设计学生姓名： ** 学生学号： ******* 系别：电气信息工程学院专业：通信工程专业届别： 2014届指导教师： *** 电气信息工程学院制 2013年5月晶体三极管混频器的设计

学生：*** 指导老师：*** 电气信息工程学院：10级通信工程专业 1 三极管混频器的设计内容及要求 1.1 设计内容在本次课程设计中采用了Multisim 仿真软件对三极管混频器进行设计及绘制，并模拟仿真。从理论上对电路进行了分析。选择合适的预案器件，设计出满足要求的三极管混频器。 1.2设计要求设计一个三极管混频器，要求中心频率为10MHZ ，本振频率为16.455MHZ 。 1.3 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电路的主要功能是使信号自某一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变换，将其变换为频率固定的中频信号。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，常用的模拟相乘混频器、二极管平衡混频器、环形混频器、三极管混频器等。其中三极管混频器最为常用，其工作原理图如下： f 中图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L f ),输入的高频调幅波信号（设其频率为C f ），由于晶体管的非线性特性，两个信号混合后会产生C L f f +、C L f f - 频率的信号，然后通过中频滤波网络，取出C L f f - 频率的信号，调节好 L f 、C f 的大小使其差为中频频率，即所需要

模拟乘法器MC1496 1596设计混频电路

班级：姓名：学号：指导教师：林森成绩：电子与信息工程学院信息与通信工程系

混频器的设计 1概述在高频电子线路中，振幅调制、同步检波、混频、倍频、鉴频等调制与解调的过程均可视为两个信号相乘的过程，而集成模拟乘法器正是实现两个模拟量，电压或电流相乘的电子器件。采用集成模拟乘法器实现上述功能比用分立器件要简单得多，而且性能优越，因此集成模拟乘法器在无线通信、广播电视等方面应用较为广泛。混频器在通信工程和无线电技术中，应用非常广泛，在调制系统中，输入的基带信号都要经过频率的转换变成高频已调信号。在解调过程中，接收的已调高频信号也要经过频率的转换，变成对应的中频信号。特别是在超外差式接收机中，混频器应用较为广泛，混频电路是应用电子技术和无线电专业必须掌握的关键电路。本次设计主要内容是基于MC1496的混频器应用设计与仿真，阐述混频器基本原理，并在电路设计与Multisim仿真环境中创建集成电路乘法器MC1496电路模块，利用模拟乘法器MC1496完成各项电路的设计与仿真，并结合双踪示波器实现对信号的混频，对接收信号进行频率的转换,变成需要的中频信号。 1.1混频器原理混频技术应用的相当广泛，混频器是超外差接收机中的关键部件。直放式接收机是高频小信号检波，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（频率越高，放大量越低，反之频率低，增益高），而且对检波性能的影响也较大，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。因为放大功能主要放在中放，

高频课程设计—混频器讲解

《通信电子线路》课程设计说明书混频器院、部：电气与信息工程学院学生姓名：卢卓然指导教师：张松华职称副教授专业：电子信息工程班级：电子1201班学号： 1230340104 完成时间：2014.12.22 2014年12月

摘要模拟相乘器的主要技术指标是工作象限、线性度和馈通度。工作象限是指容许输入变量的符号范围。只容许ux和uy均为正值的相乘器称为一象限的,而容许ux和uy都可以取正、负值的则称为四象限的。线性度是指相乘器的输出电压uO与输入电压ux(或uy)成线性的程度。馈通度是指两个输入信号中一个为零时，另一个在输出端输出的大小。混频是将载波为高频的已调信号，不失真地变换为载波为中间的已调信号。在通信接收机中, 混频电路的作用在于将不同载频的高频已调波信号变换为同一个固定载频(一般称为中频)的高频已调波信号, 而保持其调制规律不变。例如, 在超外差式广播接收机中, 把载频位于535 kHz～1605kHz中波波段各电台的普通调幅信号变换为中频为465kHz的普通调幅信号, 把载频位于88 MHz～10.8MHz的各调频台信号变换为中频为10.7MHz的调频信号, 把载频位于四十几兆赫至近千兆赫频段内各电视台信号变换为中频为38 MHz的视频信号。由于设计和制作增益高, 选择性好, 工作频率较原载频低的固定中频放大器比较容易, 所以采用混频方式可大大提高接收机的性能。此设计就是利用仿真软件，采用模拟相乘器实现混频电路的。关键词：模拟相乘器；混频电路

ABSTRACT The mixer in communication engineering and radio technology, application is very extensive, in modulation system, the input of baseband signal are throughfrequency conversion into a high frequency modulated signal. In the demodulation process, the received modulated high frequency signal afterfrequency conversion, into intermediate frequency signals corresponding to.Especially in the superheterodyne receiver, mixer is widely used, such as AMradio receiver will be amplitude modulated signal 535KHZ- a 1605KHZ to become 465KHZ IF signal, image signal television receiver will have a 870M48.5M to become 38MHZ of intermediate frequency image signal. In mobile communication, a frequency and the two frequency etc.. In the transmitter, in order to improve the stability of transmitting frequency, uses the multistagetype transmitter. With a low frequency of the quartz crystal oscillator as the main oscillator, generating the main oscillation signal of a frequency is verystable, and then through the frequency plus or minus, multiply, divide intoradio frequency, we must use a mixer circuit, such as converting TV transposer transceiver channel, the uplink, downlink frequency in satellitecommunication transform, must be in the mixer. Thus, mixing circuit is the key module of Applied Electronic Technology and professional radio must master. Key words anlog mixer; mixer circuit

魔T的设计课程设计报告

课程设计报告课程名称：微波技术与天线设计项目：魔T的设计设计地点：跨越机房专业班级：电信1001班学号：2010001193 学生姓名：指导教师：刘建霞 2013年6月21 日

相关知识：常用的波导分支器件有E 面T 型分支，H 面T 型分支和匹配双T ，匹配双T 也称魔T ，波导魔T 在微波技术中有着广泛的应用,可用来组成微波阻抗电桥、平衡混频器、功率分配器、移相器、天线双工器、平衡相位检波器、鉴频器、调制器、和差器等。矩形波导魔T 受其频带较窄的影响,在使用中有一定的局限性,因此设计一种频带相对较宽的魔T 是有实用价值的,而现有的三维电磁仿真软件为优化设计提供了便利。一、设计目的：通过学习和掌握HFSS 软件，加强对相关知识的理解和掌握，提高在射频领域的应用能力。本设计基于微波元器件的理论级熟练掌握HFSS 仿真软件基础上，设计一个魔T ，查看魔T 的S 参数并分析场分布图。二、设计原理：将E--T 分支和H--T 分支合并,并在接头内加匹配以消除各路的反射,则构成匹配双T,如右图所示,它有以下特征: 1.四个端口完全匹配. 2.端口“①、②”对称，即有 2211S S 3.当端口“③”输入，端口“①、②”有等辐同相波输出，端口“④”隔离。 4.当端口“④”输入，端口“①、②”有等辐反相波输出。端口“③”隔离。 5.当端口“①或②”输入时，端口“③、④”等分输出而对应端口“②”或“①”隔离。 6.当端口“①、②”同时加入信号时，端口“③”输出两信号相量和的1/倍，端口“④”输出两信号差的1/ 倍。端口“③”称为魔T 的H 臂或和臂，端口“④”称为魔T 的E 臂或差臂。

混频器仿真实验报告

混频器实验（虚拟实验）姓名：郭佩学号：04008307 （一）二极管环形混频电路傅里叶分析得到的频谱图为分析：可以看出信号在900Hz和1100Hz有分量，与理论相符（二）三极管单平衡混频电路直流分析

傅里叶分析一个节点的傅里叶分析的频谱图为两个节点输出电压的差值的傅里叶分析的频谱图为：

分析：同样在1K的两侧有两个频率分量，900Hz和1100Hz 有源滤波器加入电路后 U IF的傅里叶分析的频谱图为： U out节点的傅里叶分析的频谱图为：

分析：加入滤波器后，会增加有2k和3k附近的频率分量（三）吉尔伯特单元混频电路直流分析傅里叶分析一个节点的输出电压的傅里叶分析的参数结果与相应变量的频谱图如下：两个节点输出电压的差值的傅里叶分析的参数结果与相应变量的频谱图为：

分析：1k和3k两侧都有频率分量，有IP3失真将有源滤波器加入电路 U IF的傅里叶分析的参数结果与相应变量的频谱图为： U out节点的傅里叶分析的参数结果与相应变量的频谱图为：

分析：有源滤波器Uout节点的傅里叶分析的频谱相对于Uif的傅里叶分析的频谱来说，其他频率分量的影响更小，而且Uout节点的输出下混频的频谱明显减小了。输出的电压幅度有一定程度的下降。思考题：（1）比较在输入相同的本振信号与射频信号的情况下，三极管单平衡混频电路与吉尔伯特混频器两种混频器的仿真结果尤其是傅里叶分析结果的差异，分析其中的原因。若将本振信号都设为1MHz，射频频率设为200kHz，结果有何变化，分析原因。答：没有改变信号频率时三极管吉尔伯特吉尔伯特混频器没有1k、2k、3k处的频率分量，即没有本振信号的频率分量，只有混频后的频率分量。因为吉尔伯特混频器是双平衡对称电路结果，有差分平衡。将本振信号频率和射频频率改变后：

混频与鉴频器的设计

课程设计任务书课程名称高频电子电路题目混频与鉴频器设计专业班级学生姓名指导老师审批任务书下达日期 2013年6月日设计完成日期 2013年6月日

设计内容与设计要求一、设计内容 1、混频与鉴频器设计 2、以混频、鉴频器模块核心，完成高频调频信号放大、混频、鉴频和混频本振信号产生电路的设计 3、相关元件参数及元件选择要求。二、总体要求 1、给出具体设计思路和系统实现的框图，系统总体框图打印出图纸。 2、给出高频调频信号放大、混频、鉴频和混频本振信号产生电路的具体实现电路，说明其工作原理；对选择回路或滤波器给出元件参数要求。 3、编写设计说明书，所有图纸和说明书均用16K纸打印。三、电路指标要求 1、高频调频信号频率30MHZ 2、中频载波频率为10.6MHZ 5、回路空载品质因素Q0=100 四、给定条件 1、+V CC=8~12V、 2、主要器件：三极管、电阻、电容、电感若干。主要设计条件

1、提供直流电源一台； 2、其它必要的仪器和连接导线等； 3、计算机。说明书格式 1、课程设计封面； 2、任务书； 3、说明书目录； 4、设计总体思路及系统框图； 5、电路设计； 6、总结与体会； 7、附录； 10、参考文献； 8、电路器件连接总图。进度安排十五周星期一上午：下达设计任务书，介绍课题内容与要求；十五周星期一下午至星期三上午：查找资料，确定总体设计方案，画出整机原理图草图；十五周星期三下午至星期五：具体电路设计；十六周星期一上午至星期星期五上午书写设计报告打印出图纸。十六周星期五下午：答辩。

参考文献 1. 张肃文主编.，《高频电子线路》，高等教育出版社.。 2. 谢自美主编，《电子线路设计、实验、测试》，华中理工大学出版社。 3. 沈伟慈主编，《通信电路》，西安电子科技大学出版社。

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）

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：电子信息工程班级： 10电子信息（2）班姓名：刘玉余剑剑高恒王乾宝陈诚周杨指导教师：王银花电气工程系 2012年12月20日

任务书

目录摘要 (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) 3.3.2 电路参数选择及性能分析 (11) 3.4中频滤波电路 (12) 第四章仿真及结果 (14) 第五章结论 (17) 参考文献 (18)

高频电子线路设计(三极管混频器的设计)

通信电子线路课程设计说明书三极管混频器院、部：电气与信息工程学院学生姓名：蔡双指导教师：俞斌职称讲师专业：电子信息工程班级：电子1002 完成时间：2012-12-20

摘要随着社会的发展，现代化通讯在我们的生活中显得越来越重要。混频器在通信工程和无线电技术中，得到非常广泛的应用，混频器是高频集成电路接收系统中必不可少的部件。要传输的基带信号都要经过频率的转换变成高频已调信号，才能在空中无线传输，在接收端将接收的已调信号要进行解调得到有用信号，然而在解调过程中，接收的已调高频信号也要经过频率的转换，变成相应的中频信号，这就要用到混频器。其原理是运用一个相乘器件将本地振荡信号与调制信号相乘，经过选频回路选出差频项（中频），在超外差式接收机中，混频器应用十分广泛，如：AM广播接收机将已调振幅信号535K～1605KHZ要变成465KHZ的中频信号；还有移动通信中的一次混频、二次混频等。由此可见，混频电路是应用电子技术和无线电专业必须掌握的关键电路。关键词混频器；中频信号；选频回路

ABSTRACT With the development of society, the modernization of communication in our life becomes more and more important. Mixer in communication engineering and radio technology, widely used, the mixer is high frequency integrated circuit receiving system essential components. To transmit baseband signal to go through frequency conversion into a high frequency modulated signal, can in the air, wireless transmission, at the receiving end receives the modulated signal to demodulate the received useful signal, however in the demodulation process, receives the modulated high frequency signal to go through frequency conversion, into the corresponding intermediate frequency signal, this will be used mixer. Its principle is to use a multiplication device will be local oscillation signal and modulated signal by frequency selective circuit multiplication, choose the difference frequency term (MF ), in a superheterodyne receiver, mixer, a wide range of applications, such as: AM radio receiver will be modulated amplitude signal 535K ~ 1605KHZ to become 465KHZ intermediate frequency signal; and mobile communication a mixer, a two mixer etc.. Therefore, the mixer circuit is the application of electronic technology and radio professional must grasp the key circuit. Key words mixer；intermediate frequency signal；frequency selective circuit