基于MC1496的混频器的设计

课程设计

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电子与信息工程学院

信息与通信工程系

基于MC1496的混频器的设计

一、概述

混频器在高频电子线路和无线电技术中，应用非常广泛，在调制过程中，输入的基带信号都要经过频率的转换变成高频的已调信号。在解调过程中，接受的已调高频信号也要经过频率转换，变成对应的中频信号。特别是在超外差式接收机中，混频器应用比较广泛，如AM广播接收机将已调信号535KHZ-1605KHZ要变成465KHZ的中频信号，电视接收机将48.5M-870M的图像信号要变成38M的中频图像信号。再发射机中，为提高发射频率的稳定度，采用多级式发射机。用一个频率较低的石英晶体振荡器为主振荡器，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。由此可见，混频电路是电子技术和无线电专业必须掌握的关键电路。

关键词：模拟相乘器MC1496；混频电路

1．混频器

1.1 基本概念

混频是将已调波中载波频率变换为中频频率，而保持调制规律不变的频率变换过程。

f I = f L - f C 或f I = f L+f C （其中f I表示中频频率，f L表示本振频率，f C表示载波频率。一般取差频）

图1是混频电路组成原理图。混频电路的输入是载频为f

c 的高频已调波信号u

s

(t)和

频率为f

L 的本地正弦波信号(称为本振信号)u

L

(t), 输出是中频为f

I

的已调波信号u

I

(t)。

通常取f

I =f

L

-f

c

。以输入是普通调幅信号为例,若u

s

(t)=U

cm

［1+m

a

u

Ω(t)］cos2πf c t, 本振

信号为u

L (t)=U

Lm

cos2πf

L

t, 则输出中频调幅信号为u

I

(t)=U

Im

［1+m

a

u

Ω(t)］cos 2πf I t。可

见, 调幅信号频谱从中心频率为f

c 处平移到中心频率为f

I

处, 频谱宽度不变, 包络形状不

变。图2是相应的频谱图。

图2中（a ）混频前（b ）混频后

中频调幅波上下边带与原调幅波上下边带是倒置的

本地振荡信号为高频等幅波

虽然混频电路与调幅电路、检波电路同属于线性频率变换电路, 但它却有两个明显不

同的特点:

① 混频电路的输入输出均为高频已调波信号。由前几节的讨论可知, 调幅电路是将低频调制信号搬移到高频段, 检波电路是将高频已调波信号搬移到低频段, 而混频电路则是将已调波信号从一个高频段搬移到另一个高频段。

② 混频电路通常位于接收机前端, 不但输入已调波信号很小, 而且若外来高频干扰信号能够通过混频电路之前的选频网络, 则也可能进入混频电路。选频网络的中心频率通常是输入已调波信号的载频。

混频电路中的非线性器件对于实现频谱搬移这一功能是必不可少的。 但是另一方面, 其非线性特性不但会产生许多无用的组合频率分量, 给接收机带来干扰, 而且会使中频分量的振幅受到干扰, 这两类干扰统称为混频干扰。它们都会使有用信号产生失真。由于以上两个特点, 混频电路的干扰来源比其它非线性电路要多一些。 分析这些干扰产生的具体原因, 提出减小或避免干扰的措施, 是混频电路讨论中的一个关键问题。

f c f L

f (a) (b)

f I = f L -f c

图2

图1混频电路原理图 C L C c L I L C I C

f f f f

f f f f f f f f ⎧-⎪=+=⎨-⎪⎩或 >>

1.2变频干扰

（哨声干扰）

信号本振

（交叉（寄生（本振

调制）通道）噪声）

干扰噪声

（互相调制）（倒易混频）

图1-2混频干扰分类及其名称示意图

哨叫干扰是由于变频器不满足时变参量线性电路条件而形成。这是，信号本身的谐波不可忽略，其产生干扰的条件是

︱±pw

l ±qw

c

︱=wI+W

式中，W是可听的音频频率。上式包括以下四种情况

Pw

L -qw

c

=w

I

+W

-pw

L +qw

c

=w

I

+W

pw

L +qw

c

=w

I

+W

-pw

L -qw

c

=w

I

+W

如取wI= wL-wc,则第三种情况是不可能的，第四种情况是不存在的。而是第一、二种

情况可写成pw

L -qw

c

=±(w

I

+W)

通常Wi≥W,因此上式可化简为w

c ≈(p1±1)w

I

/(q-p)

上式表明，当信号频率wc和已选定的中频频率wI满足上式关系时，就可能产生干扰哨叫声。若p和q取不同的正整数，则可产生干扰哨声的信号频率就会有无限多个，并且其值均接近于wI的整数倍或分数倍。但实际上，一旦任何一部接收机的工作频率段都是有限宽的；二因混频器管集电极电流组合中组合频率分量的振幅总是随着（p+q）的增加而迅速地减小，因而只有对应于p和q值较小的信号才会产生明显的干扰哨声，而对应