高频课程设计混频器电路设计.docx

三峡大学
高频电子线路课程设计

名称：混频器电路设计
院系：理学院
专业：光信息科学与技术
姓名：
学号：
完成时间：2012/12/25
成绩：

摘要

混频电路是高频电子线路课程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。本文详细的介绍了混频电路的设计过程，并且用Multisim软件对设计的电路进行了仿真测试，结果符合要求，以下是电路的设计要求。
振荡器输出一频率为、幅值0.2V＜＜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，=10MHz、幅值=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。
正弦波
振荡器
模拟
乘法器
选频、
放大电路
高频
信号源

图1混频器原理框图

关键词:混频电路Multisim软件模拟乘法器

一、总体设计方案

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中：Us(t)为输入信号，Uc(t)为本振信号，Ui(t)输出信号。
分析：
当
则==
其中：
对上式进行三角函数的变换则有:

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:

若选频网络是理想下边带滤波器则输出：

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(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,混频跨导g：输出中频电流幅度偷入信号电压幅度1/2Am。
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混频器电路图

二、总体设计方案
2.1电路工作原理
2.1.1LC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，在LC谐振回路，，与﹑性质相反，当﹑为电容，就是电感；当﹑为电感，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。
由相位平衡条件和振幅平衡条件可得：

选取，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：
,
由此可以确定：R1=5.1K，R3=2.2K，R4=2K。
正弦波的输出信号频率=10MHz，电路连接如图4所示

图4LC正弦波振荡器
R1﹑R2﹑R4组成支流偏置电路，R5是集电极负载电阻，L2﹑CT﹑C﹑C4构成并联回路，其中R6用来改变回路的Q值，C1﹑C3为耦合电容，L1﹑C6﹑C5构成了一个去耦电路，用来消除电路之间的相互影响。其交流通路如图5所示。

图5交流通路图
根据设计要求，正弦波振荡器输出频率为10MHz，故由此可以大概确定L2﹑C4﹑CT的数值，再通过仿真进行调试最终确定其参数。
电路的谐振频率为：
静态工作点为:

基本符合设求。
2.1.2模拟乘法器电路
用模拟乘法器实现混频，就是在端和端分别加上两个不同频率的信号，相差一中频，再经过带通滤波器取出中频信号，其原理方框图如图6所示：

图6:混频原理框图
若:,

则:
经带通滤波器后，取差频,则：

其中：为所需要的中频频率。
由MC1496模拟乘法器构成的混频器电路如图7所示。图中，LC正弦波振荡器输出的10MHz正弦波由10端（X输入端）注入，高频信号源输出的10MHz正弦波由一端（Y输入端）输入，混频后的中频电压由6端经形带通滤波器输出，其中C17﹑L11﹑C11﹑C19构成一选频滤波回路，调节可变电阻Rp能使1﹑4脚直流电位差为零，可以减小输出信号的波形失真，使电路平衡。在2﹑3脚之间加接电阻，可扩展输入信号的线性范围。