高頻課程設(shè)計(jì)報(bào)告--混頻器設(shè)計(jì)

1、<p>　　通信基本電路課程設(shè)計(jì)報(bào)告</p><p>　　設(shè)計(jì)題目： 混頻器設(shè)計(jì) </p><p>　　專業(yè)班級(jí) 電科11-01班 </p><p>　　學(xué) 號(hào) </p><p>　　學(xué)生姓名 </p>&

2、lt;p>　　指導(dǎo)教師 </p><p>　　教師評(píng)分 </p><p>　　2014年1月10日</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　一、設(shè)計(jì)任務(wù)與要求3</p><p>&

3、lt;b>　　二、總體方案3</b></p><p><b>　　三、設(shè)計(jì)內(nèi)容5</b></p><p>　　3.1電路工作原理5</p><p>　　3.1.1 LC正弦波振蕩器5</p><p>　　3.3.2 選頻、放大電路7</p><p>　　3.3.3 模擬

4、乘法器7</p><p>　　3.2仿真結(jié)果與分析9</p><p><b>　　四、總結(jié)11</b></p><p>　　六、主要參考文獻(xiàn)11</p><p><b>　　一、設(shè)計(jì)任務(wù)與要求</b></p><p>　　在學(xué)習(xí)了《高頻電子線路》這一門課程后，為了熟悉

5、課程相關(guān)知識(shí)，使理論與實(shí)踐相結(jié)合，并深入學(xué)習(xí)Multisim軟件的使用，以此來(lái)鍛煉動(dòng)手實(shí)踐能力，增加應(yīng)用知識(shí)解決特定問題的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，牢固掌握高頻電子的知識(shí)，故做此課程設(shè)計(jì)。此課程設(shè)計(jì)題目是混頻器的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)要求輸入信號(hào)頻率范圍：535~1605kHz，輸出頻率465kHz。</p><p><b>　　二、總體方案</b></p><p>　　混頻，工程上也稱為變頻，

6、是將信號(hào)的頻率由一個(gè)數(shù)值變成另一個(gè)數(shù)值的過程，實(shí)質(zhì)上也是頻譜線性搬移過程，完成這種功能的電路就稱為混頻電路或變頻電路。</p><p><b>　　圖 1</b></p><p>　　圖1是混頻電路的組成模型，由三部分基本單元電路組成，分別是相乘電路、本級(jí)振蕩電路和帶通濾波器(也稱選頻網(wǎng)絡(luò))。當(dāng)為接收機(jī)混頻電路時(shí)，其中Us(t)是已調(diào)高頻信號(hào)。Ul(t)是等幅的余弦型

7、信號(hào)，而輸出則是Ui(t)為中頻信號(hào)。</p><p>　　圖2中，Us(t)為輸入信號(hào)，Uc(t)為本振信號(hào)。Ui(t)輸出信號(hào)。</p><p><b>　　當(dāng)</b></p><p><b>　　則= = </b></p><p><b>　　其中：</b></p&

8、gt;<p>　　對(duì)上式進(jìn)行三角函數(shù)的變換則有</p><p><b>　　：</b></p><p>　　從上式可推出，Up(t)含有兩個(gè)頻率分量和為(ψc+ψS)，差為(ψC-ψS)。若選頻網(wǎng)絡(luò)是理想上邊帶濾波器則輸出為；若選頻網(wǎng)絡(luò)是理想下邊帶濾波器則輸出：。</p><p>　　工程上對(duì)于超外差式接收機(jī)而言，往往混頻器的選頻

9、網(wǎng)絡(luò)為下邊帶濾波器，則輸出為差頻信號(hào)，為接收機(jī)的中頻信號(hào)。衡量混頻工作性能重要指標(biāo)是混頻跨導(dǎo)。規(guī)定混頻跨導(dǎo)的計(jì)算公式：混頻跨導(dǎo)g：輸出中頻電流幅度偷入信號(hào)電壓幅度。</p><p>　　該電路由LC正弦波振蕩器﹑高頻信號(hào)源﹑模擬乘法器以及選頻放大電路組成。LC正弦波振蕩器產(chǎn)生的10MHz正弦波與高頻信號(hào)源所產(chǎn)生的8MHz正弦波通過模擬乘法器進(jìn)行混頻后產(chǎn)生雙邊帶調(diào)幅信號(hào)，然后通過選頻放大器選出有用的頻率分量，即頻率

10、2MHz的信號(hào)，對(duì)其進(jìn)行放大輸出，最終輸出2MHz的正弦波信號(hào)?；祛l器電路如圖3所示。</p><p><b>　　圖3 混頻器電路圖</b></p><p>　　對(duì)于混頻電路的分析應(yīng)重點(diǎn)掌握，一是混頻電路的基本組成模型及主要技術(shù)特點(diǎn)，二是混頻電路的基本原理及混頻跨導(dǎo)的計(jì)算方法，三是應(yīng)用電路分析。</p><p><b>　　三、設(shè)計(jì)

11、內(nèi)容</b></p><p><b>　　3.1電路工作原理</b></p><p>　　3.1.1 LC正弦波振蕩器</p><p>　　此設(shè)計(jì)采用LC電容三點(diǎn)式反饋電路，利用電容將諧振回路的一部分電壓反饋到基極上，而且也是將LC諧振回路的三個(gè)端點(diǎn)分別與晶體管三個(gè)電極相連，所以這種電路叫電容三點(diǎn)式振蕩器。</p>&

12、lt;p>　　三點(diǎn)式LC振蕩器的相位平衡條件是，在LC諧振回路，，與﹑性質(zhì)相反，當(dāng)﹑為電容，就是電感；當(dāng)﹑為電感，就是電容。</p><p>　　在LC三點(diǎn)式振蕩器電路中,如果要產(chǎn)生正弦波，必須滿足振幅平衡條件：即滿足。</p><p>　　由相位平衡條件和振幅平衡條件可得：</p><p>　　選取，故選用2N2222A三極管。2N2222A是NPN型三極管

13、，屬于低噪聲放大三極管。本電路的三極管采用分壓偏置電路，為了使三極管處于放大狀態(tài)，必須滿足：電流</p><p><b>　　電壓</b></p><p>　　由此可以確定R1=5.1K，R3=2.2K，R4=2K。</p><p>　　正弦波的輸出信號(hào)頻率=10MHz，電路連接如圖4所示</p><p>　　圖4 LC

14、正弦波振蕩器</p><p>　　R1﹑R2﹑R4組成支流偏置電路，R5是集電極負(fù)載電阻，L2﹑CT﹑C﹑C4構(gòu)成并聯(lián)回路，其中R6用來(lái)改變回路的Q值，C1﹑C3為耦合電容，L1﹑C6﹑C5構(gòu)成了一個(gè)去耦電路，用來(lái)消除電路之間的相互影響。其交流通路如圖5所示。</p><p><b>　　圖5 交流通路圖</b></p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)要

15、求，正弦波振蕩器輸出頻率為10MHz，故由此可以大概確定L2﹑C4﹑CT的數(shù)值，再通過仿真進(jìn)行調(diào)試最終確定其參數(shù)。電路的諧振頻率為</p><p><b>　　，</b></p><p><b>　　靜態(tài)工作點(diǎn)為，</b></p><p><b>　　基本符合設(shè)求。</b></p>&l

16、t;p>　　3.3.2 選頻、放大電路</p><p>　　電路連接如圖6所示，晶體管選2SC945，R1﹑R2﹑Re組成支流偏置電路，L2﹑L3﹑C2﹑R構(gòu)成并聯(lián)諧振回路，其中R用來(lái)改變回路的Q值，C1為輸入耦合電容，C3 為輸出耦合電容，C7位晶體管發(fā)射極旁路電容，L1 ﹑C4﹑C5構(gòu)成了一個(gè)去耦電路，用來(lái)消除電路之間的相互影響，R1 ﹑R2 提供電路的靜態(tài)工作點(diǎn)。</p><p&g

17、t;　　其中電路的諧振頻率為：</p><p><b>　　靜態(tài)工作點(diǎn)為 。</b></p><p><b>　　圖6選頻﹑放大電路</b></p><p>　　3.3.3 模擬乘法器</p><p>　　用模擬乘法器實(shí)現(xiàn)混頻，就是在端和兩端分別加上兩個(gè)不同頻率的信號(hào)，相差一中頻，再經(jīng)過帶通濾波器取

18、出中頻信號(hào)，其原理方框圖如圖7所示：</p><p>　　圖7 混頻原理框圖</p><p><b>　　若 </b></p><p>　　則經(jīng)帶通濾波器后，取差頻</p><p>　　為所需要的中頻頻率。</p><p>　　由MC1496 模擬乘法器構(gòu)成的混頻器電路如圖8 所示。圖中，LC

19、正弦波振蕩器輸出的10MHz正弦波由10端（X輸入端）注入，高頻信號(hào)源輸出的10MHz正弦波由一端（Y輸入端）輸入，混頻后的中頻電壓由6端經(jīng)形帶通濾波器輸出，其中C17﹑L11﹑C11﹑C19構(gòu)成一選頻濾波回路，調(diào)節(jié)可變電阻Rp能使1﹑4腳直流電位差為零，可以減小輸出信號(hào)的波形失真，使電路平衡。在2﹑3腳之間加接電阻，可擴(kuò)展輸入信號(hào)的線性范圍。</p><p>　　圖8 MC1496構(gòu)成的混頻器 </p&

20、gt;<p>　　3.2仿真結(jié)果與分析</p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)方案，應(yīng)用計(jì)算機(jī)Multisim軟件進(jìn)行了模擬仿真。用示波器觀察LC正弦波振蕩器的輸出，輸出波形如圖9所示。</p><p>　　圖9 LC正弦波振蕩器輸出波形</p><p>　　用示波器觀察混頻器輸出信號(hào)，波形如圖10所示。</p><p>　　圖10 混

21、頻后的信號(hào)波形圖</p><p>　　用示波器觀察模擬乘法器的輸出，輸出波形如圖11所示。</p><p>　　圖11 模擬乘法器輸出波形</p><p>　　LC正弦波振蕩器的輸出頻率應(yīng)為 </p><p><b>　　，靜態(tài)工作點(diǎn) ；</b></p><p>　　選頻﹑放大大電路輸出頻率

22、應(yīng)為</p><p><b>　　，</b></p><p><b>　　靜態(tài)工作點(diǎn)。</b></p><p>　　通過仿真測(cè)試可得LC正弦波振蕩器的輸出頻率為10.1MHz，靜態(tài)工作點(diǎn) ；選頻﹑放大電路輸出頻率為1.99MHz，靜態(tài)工作點(diǎn)。 </p><p>　　結(jié)論:有計(jì)算值與仿真值的比較可得

23、,本設(shè)計(jì)基本完成了設(shè)計(jì)要求，并且由示波器可觀察到相應(yīng)的波形，仿真值基本滿足要求，說(shuō)明電路各部分均正常工作。美中不足的是仿真結(jié)果同理論值仍存在一定的誤差，需要進(jìn)一步改善電路的性能，使電路更加精確和抗干擾能力更強(qiáng)。</p><p><b>　　四、總結(jié)</b></p><p>　　此次課程設(shè)計(jì)的題目是混頻器的設(shè)計(jì)，主要應(yīng)用了高頻電子線路中電容三點(diǎn)式振蕩電路、模擬乘法器和選

24、頻放大電路三方面內(nèi)容。通過查找資料，結(jié)合書本中所學(xué)的知識(shí)，先復(fù)習(xí)混頻電路的原理，然后選擇電路，計(jì)算關(guān)鍵元件的值，學(xué)習(xí)Multisim的使用，最后連線調(diào)試出預(yù)期的混頻和濾波效果。把書中所學(xué)的理論知識(shí)和具體的實(shí)踐相結(jié)合，有利于我們對(duì)課本中所學(xué)知識(shí)的理解，并加強(qiáng)了我們的動(dòng)手能力。</p><p>　　在做課程設(shè)計(jì)報(bào)告時(shí)我對(duì)混頻的認(rèn)識(shí)只限于基本原理和理論——在通信接受機(jī)中，混頻電路的作用在于將不同載頻的高頻已調(diào)波信號(hào)變換

25、為同一個(gè)固定載頻（中頻）的高頻已調(diào)波信號(hào)。調(diào)幅信號(hào)頻譜寬度不變，包絡(luò)形狀不變。正式開始設(shè)計(jì)后，在對(duì)電路的實(shí)現(xiàn)中，我先學(xué)習(xí)了Multisim軟件的使用，這個(gè)虛擬電子實(shí)驗(yàn)室可以仿真各種電路。應(yīng)用過程中我發(fā)現(xiàn)這個(gè)軟件確實(shí)功能強(qiáng)大，操作簡(jiǎn)單，可以免去直接用硬件做實(shí)驗(yàn)帶來(lái)的各種麻煩。</p><p>　　在這次的課程設(shè)計(jì)過程中，我懂得了很多，課程設(shè)計(jì)不只是讓我們?nèi)ァ霸O(shè)計(jì)”，更重要的是培養(yǎng)我們的能力！通過本次課程設(shè)計(jì)使我對(duì)高

26、頻電子線路又有了進(jìn)一步的了解，增加了對(duì)所學(xué)知識(shí)的應(yīng)用。</p><p><b>　　六、主要參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]張肅文.高頻電子線路（第四版）[M].北京：高等教育出版社,2004</p><p>　　[2]張肅文.高頻電子線路（第五版）[M].北京：高等教育出版社,2009</p><p>