混频器设计报告

高频电子线路课程设计说明书题目混频器

院、部：电气与信息工程学院

学生姓名：张韦

指导教师：张松华职称

专业：电子信息工程

班级：电子1004班

完成时间：2012—11—29

目录

一、设计任务与要求 (1)

二、总体方案 (1)

三、设计内容 (3)

3.1电路工作原理 (3)

3.1.1 LC正弦波振荡器 (3)

3.1.2 模拟乘法器电路 (4)

3.1.3 选频﹑放大电路 (6)

3.2 仿真结果与分析 (6)

四、总结 (9)

五、主要参考文 (9)

附录 (9)

一、设计任务与要求

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。

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1所示。

振荡器输出一频率为

1f =10MHz 、幅值

0.2V ＜m U 1＜1V 的正弦波信号，此信号

作为混频器的第一路输入信号；高频信号源输出一正弦波信号，2

f =10MHz 、幅

值m U 2=200mV ，此信号作为混频器的第二路信号，将这两路信号作为模拟乘法器的输入进行混频。选频放大电路则对混频后的信号进行选频、放大，最终输出2MHz 的正弦波信号。

图1

二、总体方案

对于混频电路的分析，重点应掌握，一是混频电路的基本组成模型及主要技术特点，二是混频电路的基本原理及混频跨导的计算方法，三是应用电路分析。

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。混频电路的基本原理：

图2

^ 图2中，U s (t)为输入信号，U c (t)为本振信号。U i (t)输出信号。

分析：当st

sm s cos U (t)U ψ

=

则(t)

(t)U

U (t)U c

s p =

=

ct

cm st

sm cos U cos U ψ

ψ

= ct st cos cos Am ψψ 其中：cm

sm U U Am

=

对上式进行三角函数的变换则有

()t

c st 1p cos cos Am t U ψ

ψ=：)t]

-(c s)t c [cos( Am 2

1

s c

ψψ

ψψos ++

从上式可推出，Up(t)含有两个频率分量和为(ψc+ψS)，差为(ψC-ψS)。若选频网络是理想

上边带滤波器则输出为

]t

Amcos[2

1

(t)U s c

i ψψ

+=．

若选频网络是理想下边带滤波器则输出：

]t

-Amcos[2

1

(t)U s c

i ψψ

=．

工程上对于超外差式接收机而言，如广播电视接收机则有ψc >>ψS ．往往

混频器的选频网络为下边带滤波器，则输出为差频信号，

]t

-Amcos[2

1

(t)U s c

i ψψ

=为接收机的中频信号。衡量混频工作性能重要指标是

混频跨导。规定混频跨导的计算公式：混频跨导g ：输出中频电流幅度偷入信号电压幅度。

该电路由LC 正弦波振荡器﹑高频信号源﹑模拟乘法器以及选频放大电路组成。LC 正弦波振荡器产生的10MHz 正弦波与高频信号源所产生的8MHz 正弦波通过模拟乘法器进行混频后产生双边带调幅信号，然后通过选频放大器选出有用的频率分量，即频率2MHz 的信号，对其进行放大输出，最终输出2MHz 的正弦波信号。混频器电路如图3所示。

图3 混频器原理图

图4 混频器原理图输出波形图

三、设计内容

3.1电路工作原理

3.1.1 LC 正弦波振荡器

本次设计采用LC 电容三点式反馈电路，也叫考毕兹振荡电路。利用电容将谐振回路的一部分电压反馈到基极上，而且也是将LC 谐振回路的三个端点分别与晶体管三个电极相连，所以这种电路叫电容三点式振荡器。

三点式LC 振荡器的相位平衡条件是

π

φφ2=+F k ，在LC 谐振回路，

()ce

be

cb

X

X

X

+=，cb X 与be X ﹑ce X 性质相反，当be X ﹑ce X 为电容，cb X 就是电

感；当

be

X

﹑

ce

X

为电感，

cb

X

就是电容。

在LC 三点式振荡器电路中,如果要产生正弦波，必须满足振幅平衡条件：即满足1>∙

F A 。

由相位平衡条件和振幅平衡条件可得：

F

F F R i 11+∙>

β

选取60

=β

，故选用2N2222A 三极管。2N2222A 是NPN 型三极管，属于低噪

声放大三极管。本电路的三极管采用分压偏置电路，为了使三极管处于放大状态，必须满足：电流

()BQ

B I I 10~5=

电压

由此可以确定R1=5.1K ，R3=2.2K ，R4=2K 。

正弦波的输出信号频率

f

=10MHz ，电路连接如图4所示

1

1~5

3B

c c

U

U

⎛⎫= ⎪⎝⎭