混频器的设计与仿真

目录

前言 (1)

工程概况 (1)

正文 (2)

3.1设计的目的及意义 (2)

3.2 目标及总体方案 (2)

3.2.1课程设计的要求 (2)

3.2.2 混频电路的基本组成模型及主要技术特点 (2)

3.2.3 混频电路的组成模型及频谱分析 (2)

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 (4)

3.4.2混频器电路主要技术指标 (4)

3.5 混频器的分类 (5)

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 (9)

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。

图2-1具体原理框图

正文

3.1设计的目的及意义

（1）加深对混频理论方面的理解，提高用程序实现相关信号处理的能力

（2）掌握multisim 实现混频器混频的方法和步骤

（3）掌握用muitisim 实现混频的设计方法和过程，为以后的设计打下良好的基础

（4）加深对高频知识的理解

3.2 目标及总体方案

3.2.1课程设计的要求

将频率为10MHZ 的输入信号，和频率为16.465MHZ 的本振信号，利用MC1496模拟乘法器进行混频，再利用中周得到频率为464KHZ 的输出信号。

由于我们的设计是通过软件模拟来实现，所用的软件版本中没有MC1496芯片，在方案里我选用相乘器来代替。

3.2.2 混频电路的基本组成模型及主要技术特点

混频，工程上也称变频，是将信号的频率由一个数值变成另一个数值的过程，实质上也是频谱线性搬移过程，完成这种功能的电路就称为混频电路或变频电路。

3.2.3 混频电路的组成模型及频谱分析

（1）混频器的组成模型图

图3-1混频器组成模型图

（2）混频电路的基本原理

)(t U s 为输入信号，)(t U c 为本振信号。)(t U i 输出信号。

当st sm U t U ψ=cos )(s

则)()()(t U U t U c t s p =ct cm st sm U U ψψ=cos cos ct st Am ψψ=cos cos

其中：cm sm U U Am =

对上式进行三角函数的变换则有:

ct st p Am t U ψψ=cos cos )(1])cos()[cos(2

1t t Am s c s c ψ-ψ+ψ+ψ=

从上式可推出，(t)p U 含有两个频率分量的和量和差量。若选频网络是理想上边带滤波器则输出为t Am t U s c i )cos(2

1)(ψ+ψ=，若选频网络是理想下边带滤波器则输出： t Am t U s c i )cos(2

1)(ψ-ψ=。在工程应用中，我们多选用的是差频分量。 通过对设计题目的分析，要想得到465KHZ 的输出信号，是不可能通过一次混频直接得到的。必须要在经过二次混频。通过分析：第一次混频会出现两个频率分量：26.465MHZ 和

6.465MHZ 的输出信号。我在这里选择了6.465MHZ 的输出信号作为二次混频的输入信号，选择

6.93MHZ 的信号作为二次混频的本振信号。这样在最终的相乘器输出端里就含有我们所需要的465KHZ 的信号。

3.3工具的选择—Multiusim 10

3.3.1 Multiusim 10 简介

Multisim 是美国国家仪器（NI ）有限公司推出的以Windows 为基础的仿真工具，适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。

工程师们可以使用Multisim 交互式地搭建电路原理图，并对电路进行仿真。Multisim 提炼了SPICE 仿真的复杂内容，这样工程师无需懂得深入的SPICE 技术就可以很快地进行捕获、仿真和分析新的设计，这也使其更适合电子学教育。通过Multisim 和虚拟仪器技术，PCB 设计工程师和电子学教育工作者可以完成从理论到原理图捕获与仿真再到原型设计和测试这样一个完整的综合设计流程。

NI Multisim 软件结合了直观的捕捉和功能强大的仿真，能够快速、轻松、高效地对电路进行设计和验证。凭借NI Multisim ，您可以立即创建具有完整组件库的电路图，并利用工业标准SPICE 模拟器模仿电路行为。借助专业的高级SPICE 分析和虚拟仪器，您能在设计流程中提早对电路设计进行的迅速验证，从而缩短建模循环。与NI LabVIEW 和SignalExpress 软件的集成，完善了具有强大技术的设计流程，从而能够比较具有模拟数据的实现建模测量。

3.3.2 Multisim 10的特点

●通过直观的电路图捕捉环境, 轻松设计电路

●通过交互式SPICE 仿真, 迅速了解电路行为

●借助高级电路分析, 理解基本设计特征

●通过一个工具链, 无缝地集成电路设计和虚拟测试

●通过改进、整合设计流程, 减少建模错误并缩短上市时间

3.4 混频器