3倍频器

辽宁工业大学高频电子线路课程设计题目：三倍频器电路设计

院（系）：电子与信息工程学院

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课程设计（论文）任务及评语

摘要

倍频器使输出信号频率等于输入信号频率整数倍的电路。输入频率为f1，则输出频率为f0＝nf1，系数n为任意正整数，称倍频次数。倍频器实质上就是一种输出信号等于输入信号频率整数倍的电路，常用的是二倍频和三倍频器。在手持移动电话中倍频器的主要作用是为了提升载波信号的频率，使之工作于对应的信道；同时经倍频处理后，调频信号的频偏也可成倍提高，即提高了调频调制的灵敏度，这样可降低对调制信号的放大要求。采作倍频器的另一个好处是：可以使载波主振荡器和高频放大器隔离，减小高频寄生耦合，有得于减少高频自激现象的产生，提高整机工作稳定性。

关键词：倍频器；频率；手持电话；稳定性

目录

第1章绪论 (1)

1.1倍频器的优点 (1)

1.2倍频器的要求 (1)

1.3倍频器原理 (2)

1.4倍频器主要质量指标 (3)

第2章三倍频器电路设计 (4)

2.1系统框图及分析 (4)

2.2输入信号 (5)

2.3倍频器的参数计算 (6)

第3章电路仿真及性能分析 (7)

3.1仿真结果 (7)

3.2电路参数分析 (8)

第4章课程设计总结 (9)

参考文献 (10)

附录І (11)

附录II (12)

第1章绪论

1.1倍频器的优点

倍频器有很多优点：

（1）发射机主振器的频率可以降低，这对稳频是有利的。振荡器的频率越高，频率稳定度就越低。一般主振器频率不宜超过5MHz。因此，发射频率高于5MHz 的发射机，一般宜采用倍频器。

（2）在采用石英晶体稳频时，振荡频率越高，石英晶体越薄，越易振碎。一般来说，最薄的石英晶体的固有振荡频率限制在20MHz以下。超过这一频率，就宜在石英振荡器后面采用倍频器。

（3）如果中间级既可工作于放大状态，也可工作于倍频状态，那么，就可以在不扩展主振器波段的情况下，扩展发射机的波段。

（4）倍频器的输入与输出频率不同，因而减弱了寄生耦合，使发射机的工作稳定性提高。

（5）如果是调频或调相发射机，则可采用倍频器来加大频移或相移，亦即加深调制度。

（6）在超高频段（米波已至厘米波段）难以获得足够的功率，可采用参数倍频器将频率较低、功率较大的信号转变为频率较高、功率亦较大的输出信号。

1.2倍频器的要求

1．用EWB仿真。设计电路，输出的信号频率为输入信号频率的3倍

2．能够观察输入输出波形，并比较输入与输出信号频率的关系。

设计参数：设输入信号频率100000Hz，幅度自定。

设计要求：

1 .分析设计要求，明确性能指标。必须仔细分析课题要求、性能、指标

及应用环境等，广开思路，构思出各种总体方案，绘制结构框图。

2 .确定合理的总体方案。以电路的先进性、结构的繁简、成本的高低及

制作的难易等方面作综合比较，并考虑器件的来源，敲定可行方案。

3 .设计各单元电路。总体方案化整为零，分解成若干子系统或单元电路，逐个设计。

4.组成系统。在一定幅面的图纸上合理布局，通常是按信号的流向，采

用左进右出的规律摆放各电路，并标出必要的说明。

1.3倍频器原理

倍频器是以非线性器件为理论基础的，电流通过非线性器件可以产生除基波以外的高次谐波，我们说熟悉的晶体管就是一种典型的非线性器件，所以我们可以采用用晶体管来构成倍频器。晶体管倍频器有两种主要形式：一种是利用丙类放大器电流脉冲中的谐波来获得倍频，叫做丙类倍频器；另一种是利用晶体管的结电容随电压变化的非线性来获得倍频，这是半导体器件所特有的性质，可叫做参量倍频器。

考虑用丙类倍频器，我们已经熟知，丙类放大器的电流是余弦脉冲状，包含有丰富的谐波。这种倍频器的电路与调谐放大器相似，所不同的是，丙类倍频器的谐振回路谐振与基频，滤出高频，而三次倍频器的输出谐振回路谐振于三次谐

波。丙类放大器的输出信号的频率与输入信号的频率相等，同样我们可以得到相似的结论，若谐振回路不是谐振于基频而是谐振于三次谐波，那么我们说设计的电路就可以实现三次倍频。

1.4 倍频器主要质量指标

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 = ( 1-1)

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=

(1-2)

显然，变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。这些是三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：三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2章三倍频器电路设计

2.1系统框图及分析

图2.1 系统框图

我们所设计的三次倍频器，它由输入信号，晶体管，并联谐振回路和输出信号四大部分组成。其中输入信号是频率为1MHZ的正弦波。。VCC是整套装置能量的来源，由于倍频器和丙类放大器的其它功能很相似，所以它也将输出功率放大，且同样工作在丙类状态之下。在这里，我们采用利用基极电流的直流分量I BO在基极偏置电阻Rb上产生所需要的偏置电压V BB。晶体管和并联谐振回路是倍频器的核心组成部分：正弦信号通过晶体管时，由于晶体管的非线性特性，产生除基波以外的高次谐波分量，该信号通过具有滤波和选频作用的并联谐振回路，选出所需要的三次谐波，滤出我们不希望有的基频和其它高频分量，从而实现三次倍频的的功能。