通信电子线路课程设计说明书
三极管混频器
院、部：电气与信息工程学院
学生姓名：蔡双
指导教师：俞斌职称讲师
专业：电子信息工程
班级：电子1002
完成时间：2012-12-20
摘要
随着社会的发展，现代化通讯在我们的生活中显得越来越重要。混频器在通信工程和无线电技术中，得到非常广泛的应用，混频器是高频集成电路接收系统中必不可少的部件。要传输的基带信号都要经过频率的转换变成高频已调信号，才能在空中无线传输，在接收端将接收的已调信号要进行解调得到有用信号，然而在解调过程中，接收的已调高频信号也要经过频率的转换，变成相应的中频信号，这就要用到混频器。其原理是运用一个相乘器件将本地振荡信号与调制信号相乘，经过选频回路选出差频项（中频），在超外差式接收机中，混频器应用十分广泛，如：AM广播接收机将已调振幅信号535K～1605KHZ要变成465KHZ的中频信号；还有移动通信中的一次混频、二次混频等。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。
关键词混频器；中频信号；选频回路
ABSTRACT
With the development of society, the modernization of communication in our life becomes more and more important. Mixer in communication engineering and radio technology, widely used, the mixer is high frequency integrated circuit receiving system essential components. To transmit baseband signal to go through frequency conversion into a high frequency modulated signal, can in the air, wireless transmission, at the receiving end receives the modulated signal to demodulate the received useful signal, however in the demodulation process, receives the modulated high frequency signal to go through frequency conversion, into the corresponding intermediate frequency signal, this will be used mixer. Its principle is to use a multiplication device will be local oscillation signal and modulated signal by frequency selective circuit multiplication, choose the difference frequency term (MF ), in a superheterodyne receiver, mixer, a wide range of applications, such as: AM radio receiver will be modulated amplitude signal 535K ~ 1605KHZ to become 465KHZ intermediate frequency signal; and mobile communication a mixer, a two mixer etc.. Therefore, the mixer circuit is the application of electronic technology and radio professional must grasp the key circuit.
Key words mixer；intermediate frequency signal；frequency selective circuit
目录
1 三极管混频器的设计内容及要求 (1)
1.1设计内容 ................................... 错误！未定义书签。
1.2设计要求 ................................... 错误！未定义书签。
1.3设计原理说明 ............................... 错误！未定义书签。
2 设计方案论证 (2)
2.2混频电路部分 (2)
2.2.1 方案一 (2)
2.2.2 方案二 (2)
2.2.3 方案三 (3)
2.3本地振荡电路部分 (3)
2.3.1 方案一 (4)
2.3.2 方案二 (4)
2.4选频回路部分 (5)
3 设计电路及原理与仿真 (6)
3.1本地振荡电路 (6)
3.1.1 振荡起振的条件 (6)
3.1.2 参数选择及性能分析 (6)
3.1.3 电路仿真及调试 (8)
3.2混频电路 (9)
3.2.1 混频原理 (9)
3.2.2 参数选择及性能分析 (11)
3.2.3 电路仿真及调试 (13)
4 电路板的调试与误差分析 (16)
4.1电路板的制作与调试 (16)
4.2误差分析 (17)
4.3设计体会 (17)
参考文献 (18)
致谢 (20)
附录 (21)
1 三极管混频器的设计内容及要求
1.1 设计内容
在本次通信电子线路课程设计中我采用了Multisim 仿真软件对三极管混频器进行设计及绘制，并模拟仿真，在仿真的基础上再做了实物。从理论上对电路进行了分析。选择合适的元器件，设计出满足要求的三极管混频器。
1.2 设计要求
设计一个三极管混频器。要求中心频率为10MHz, 本振频率为16.455MHz 。
1.3 设计原理说明
混频电路的类型较多，常用的有模拟相乘混频器、二极管平衡混频器、环型混频器、三极管混频器等。由于本设计课题为三极管混频，所以其它电路不与考虑，其三极管混频器组成框图如图1.1所示
图 1.1 三极管混频器组成框图
混频电路主要有三大部分组成：本地振荡器、晶体管混频电路和选频回路，各个部分独立工作。本地振荡器产生稳定的振荡信号（设其频率为0f ）通过晶体管混频电路和输入的高频调幅波信号（设其频率为S f ），由于晶体管的非线性特性，两个信号混合后会产生0f +S f 、0f -S f 频率的信号，然后通过中频选频回路，取出0f -S f 频率的信号，调节好0f 、S f 的大小使其差为中频频率，即所需要的中频信号6.455MHZ 。
2 设计方案论证
在接收机中的混频器电路的主要功能是使信号接收到的高频信号由一个频率变换成另外一个较低的频率，实际上是一种频谱线性搬移电路。它能将高频载波信号或已调波信号进行频率的搬移，将其变换为某一特定固定频率的信号。而变换后的信号，它的频谱内部结构和调制类型保持不变，改变的仅仅是信号的载波频率。
2.1 混频电路部分
用晶体三极管电路实现相乘的电路有多种形式，一般按照晶体管组态和本地振荡电压注入点的不同可分成四种方案的基本电路。
2.1.1 方案一
此方案输入信号和本地振荡信号都从基极注入，其等效电路如图2.1所示，此电路对信号电压来说是共射电路，它具有输入阻抗较大，变频增益大，因此用做混频时，本地振荡电路负载较轻，容易起振，需要的本振注入功率也较小。但因为信号电路与振荡电路相互影响较大（直接耦合），可能产生牵引现象。当ωs与ω0的相对频差不大时，牵引现象比较严重，不宜采用此种电路。
图2.1 方案一等效电路
2.1.2 方案二
此方案电路对于信号电压都是共基电路，其等效电路如图2.2(a)(b)所示，它在较低的频率工作时，变频增益低，输入阻抗也较低，因此在频率较低时一般
都不采用。但在较高的频率工作时(几十MHz)，因为共基电路的截止频率fα比共发电路的fβ要大很多，所以变频增益较大。因此，在较高频率工作时采用这两种电路。由于本设计要求的频率较低，所以不宜采用此方案。
(a) (b)
图2.2 方案二等效电路
2.1.2 方案三
此方案电路的输入信号与本振电压分别从基极输入和发射极注入，其等效电路如图2.3所示，此电路相互干扰产生牵引现象的可能性小。同时，对于本振电压来说是共基电路，其输入阻抗较小，是本振电路负载较重，虽不易起振但也不易过激，因此振荡波形好，失真小。但是需要较大的本振注入功率，不过通常所需的功率也只有几十毫瓦，本振电路完全可也供给。比较这三种方案，方案三的可行性最好，所以选择此方案。
图2.3 方案三等效电路
2.2 本地振荡电路部分
本地振荡器是本设计电路的重要部分，同时也是超外差式接收机的主要部分。其主要作用是将直流信号变为高频正弦信号，产生所需的频率方法多种多样，有LC晶体管振荡器、RC正弦波振荡器、负阻正弦波振荡器等方法，为了电路简单又达到设计要求，本设计采用以LC谐振回路作为选频网络的反馈振荡器，它可以用来产生几十千赫兹到几百兆赫兹的正弦波信号。LC振荡器按反馈网络结
构不同，可分为互感耦合和三点式两大类。
2.2.1 方案一
此方案为互感耦合式振荡器，其原理电路如图2.4所示，此电路为了合理调
节耦合系数M的大小，可通过设计合适的耦合线圈匝数，以满足振幅起振的条件。
但因高次谐波的感抗大，故取自变压器次极的反馈电压中高次谐波振幅较大，所
以导致输出震荡信号中高次谐波分量较大，波形不理想。所以不宜采用此方案。
图2.4 互感耦合式振荡器原理电路
2.2.2 方案二
此方案采用西勒振荡器，其原理电路如图2.5所示，图中R b1、R b2、R e组成
分压式偏置电路； C b为基极旁路电容，使基极交流接地； L和C1、C2、C3、C4组成振荡回路，作为晶体管放大器的负载阻抗。电容C1相当于X ce，C2相当于X be，
而电感和小电容C3及可变电容C4相当于X bc，故它符合三点式振荡器的组成原则。
用来提高振荡频率的稳定度，它属于电容三点式振荡器的一种改进型,小电容C
3
可变电容C
是保持振荡幅度的稳定。此电路结构简单，产生频率稳定而且波形4
失真小，满足设计要求，所以本地振荡电路部分选择此方案
图2.5 西勒振荡器原理电路
2.3 选频回路部分
所谓选频就是指从众多信号中选择出有用的信号、滤除无用的干扰信号，主要有并联谐振选频回路，其电路如图2.6所示，还有耦合谐振回路选频，这种电路比单调谐电路具有更好的选择性，具有更好的阻抗匹配功能，但是要求两个谐振回路的调谐频率相等，实现起来难度要高一些，而并联谐振选频回路电路结构简单，而且混频输出的信号频率为输入信号的差频项以及和频项，对于选频回路不要求太高的选择性，综合考虑所以选频回路部分的电路选择并联谐振选频回路电路。
图2.6选频回路电路
3 设计电路及原理与仿真
3.1 本地振荡电路
本地振荡器是本设计电路的重要部分，同时也是超外差式接收机的主要部分。其主要作用是将直流信号变为高频正弦信号。
3.1.1 振荡起振条件
正弦波振荡器按组成原理可分为反馈式振荡器与负阻式振荡器两大类。反馈式振荡器是在放大器电路中加入正反馈，当正反馈足够大时，放大器产生振荡，变成振荡器。所谓振荡器是用于产生一定频率和幅度的信号，它不需要外加输入信号的控制，就能自动地将直流电能转换为所需要的交流能量输出。负阻式振荡器则是将一个呈现负阻性的有源器件直接与谐振电路相接，产生振荡。本设计中用的是反馈式振荡器，图3.1所示即为LC 三点式反馈式振荡器的原理图。三点式振荡器的构成法则是：1X 与2X 的电抗性质必须相同，3X 与1X 、2X 的电抗性质必须相异。
图3.1 LC 三点式反馈式振荡器的原理图
3.1.2 电路及电路参数选择
如图3.2示，此次设计的本振电路采用的是西勒振荡器，它是改进型电容三点式振荡器，其主要特点是在回路电感L 两端并联了可变电容C4,而C3为固定值电容器，且满足C1、C2远大于C3，C1、C2远大于C4，回路总等效电容为
434)312111(1C C C C C C C +≈+++=……………………3.1
振荡频率为
()4321
21
C C L LC f +≈≈ππ…………………………………………3.2
图3.2 本振电路（西勒振荡器）
图3.3 交流等效电路
据西勒振荡电路的特点，C3的大小对电路性能有很大影响。因为频率是靠调节C4来改变的，所以C3不能过大，否则振荡频率主要由C3和L 决定，因为将限制频率调节的范围。此外，C3过大也不利于消除晶体管极间电容的影响。
同时C3也不能过小，因为接入C3后，使晶体管输出端与回路耦合减弱，晶体管的等效负载减小，放大器的放大倍数下降，振荡器输出幅度减小。所以C3越小，放大倍数越小，C3过小，振荡器不满足振幅起振条件而停振。
在西勒振荡器中，L 和C1~C4的值可用式（3.1）计算出，不过若L 与C 的比值太小的话，在低频下难以振荡。有大致的标准，即振荡频率为1MHZ 时，L 在10uH 以上；10MHZ 时L>1uH 。另需注意C1、C2的大小，若C2/C1太小，波形就会受限制，同事也会增加输出波形中的高次谐波。反之，若太大，不能够完全补偿振荡电路的损耗而停振。
又由于本电路要产生16.455MHZ 的信号，所以f0=16.455MHZ 即CL f π21
= =16..455MHZ
综上所述，可以取值C1=100PF,C2=100PF,C3=22PF,C4=14PF,L2=3.3uH.
其它主要器件的参数如下，C 5=300pF 为基极耦合电容，3100R =Ω用来限制射极电流，R1=20K,R2=2K 为基极偏置电阻，用来给三极管确定一个合适的静态工作点，L1为高频扼流圈。
3.1.3 电路仿真及调试
图3.4 本振信号波形
图3.5 本振信号频率
由仿真效果挺稳定，验证了西勒振荡器稳定性好波段范围内输出电压幅度比较平稳的特点。此前我也用了克拉泼振荡器做本振，发现效果没西勒稳定。
3.2 混频电路
三极管混频器的特点是电路简单，有较高的变频增益，其工作原理电路如图
3.6所示。
3.2.1 混频原理
图3.6 晶体管混频电路原理图
三极管混频电路的形式与小信号谐振放大器相似，其差别有两点：输入、输出回路调谐在不同频率上；增加了本振电压的注入电路。图中，直流偏置V BB 、本振电压0v 和信号电压s v 都加在晶体管的基极和发射机之间，一般情况下,m 0ν>>sm ν,也就是本振电压是大信号，而输入信号电压为小信号。根据线性时变电路分析法可知，在一个大信号0v 和一个小信号s v 同时作用于非线性器件时，晶体管可看作是小信号工作点随大信号变化而变化的线性参变元件，当高频信号
通过线性参变元件时，便产生各种频率分量，达到混频的目的。
设U s (t)为输入信号，U o (t)为本振信号。U i (t)输出信号。
分析：当st sm s cos U (t)U ?=
则(t)(t)U U (t)U O s i == Ot Om st sm cos U cos U ??= Ot st cos cos U ??
其中：Om sm U U U =
对上式进行三角函数的变换则有
()t O st 1i cos cos U t U ??==)t]-(c s)t [cos( U 2
1s O O ????os ++ 由此可知，经滤波后，输入信号、本振信号及输出信号都为正弦波信号。
从频谱的观点来看，混频的作用就是将已调波的频谱不失真地从高频搬移到中频上来。混频电路是一种典型的频谱搬移电路，可以用相乘器和带通滤波器实现。混频电路的基本组成如下：
图3.7 混频电路基本组成
输入信号为调幅波)cos()]([)(c a cm s t t u k U t u ωΩ+=，本振信号为t U t u L Lm L cos )(ω=，则相乘器输出信号为)cos()cos()]([)(L Lm c a cm o t U t t u k U t u ωω?+=Ω
=0.5Lm U ]
)cos())][cos(([L c L c a cm t t t u k U ωωωω-+++Ω则中频输出信号为)(t u o =0.5Lm U )cos()]([L c a cm ωω-+Ωt u k U
以下是调幅波频率形图和混频前后的频谱原理图：
图3.8 混频器频谱原理图 调幅波的混频示意图中，混频器上加了两个信号Vs （输入信号）和波Vl(本振信号)，经过变频后，输出中频调波Vi 。输出的中频调幅波与输入的高频调幅波调幅规律完全相同，即载没振幅的包络形状完全相同，唯一差别就是频率不同， 所以混频器实现的是频谱的线性搬移。如图3.9所示：
图3.9 混频器的频谱搬移图
另外在实际应用中混频器是存在各种非线性干扰的，如果没有采取有效地措施来抑制干扰，它会给从电路带来大量谐波信号使整个电路无法工作，因此应注意以下几个问题：
（1）选择合适的中频。当输出频率确定后，在一个频段内的干扰点就确定了，合理的选择中频频率，可大大减少组合频率干扰的点数，并将阶数较低的干扰排除掉。
（2）提高混频电路中选频网络的选择性。减少进入混频电路的外来干扰。
（3）采用合理的电路形式。如平衡电路、环形电路、乘法器等，可以大大减少无用组合频率分量的数目。
3.2.2 设计电路及电路参数选择
此次设计采用的是电路的输入信号（用10MHZ的信号源代替）与本振电压分别从基极输入和发射极注入。如图3.10为晶体管混频器的设计电路，该电路主
要由Q2 和6.455MHz 选频回路（图3.11）组成。
图3.10 晶体三极管混频电路
图3.11 选频电路
在高频放大器或振荡器中,由于某种原因,会产生不需要的振荡信号,这种振荡称为寄生振荡。介绍小信号放大器稳定性时所说的自激,即属于寄生振荡，为了电源去耦，消除由公共电源引起的多级寄生振荡，在设计电路时加入了C10、C2、L5。而在信号源连接处加一电容是为了滤波用，如C3、C7、C4。R1、R3、R4用来确定静态工作点，通过改变电阻R4的值来改变混频器晶体工作点，使其工作在合适的非线性区域，同时也可以用来调节混频增益。 而选频电路的取值：CL f π21
= =6.455MHZ
倒推可得：CL=607.921810-?H F ?
从而通过对结合仿真效果，可取L=2.7uH,C=221pF 。
3.2.3 电路仿真及调试
在实验中，通过改变R1的阻值可改变静态工作点，合适的静态工作点可使输出波形稳定，不失真，下面为R1在不同的阻值下的波形：
图3.12R1=4.5KΩ时输出的波形
图3.13 R1=4.5KΩ时的输出频率
从仿真结果看稍有失真，猜测可能是静态工作点调制不是很理想此时的R1=4.5 KΩ，所以通过对滑动变阻器R1的调试，应该可以取到最大不失真信号。
图3.14 R1=5.7 KΩ时的输出波
图3.15 R1=5.7 KΩ时的频率
图3.16 R1=9 KΩ时的输出波形
图3.17 R1=9KΩ时的频率
从仿真结果来看，即当R1=5.7 KΩ时，波形如上图3.14所示，明显的失真更小，而当R1=9KΩ时，波形如图3.16示，波形又开始失真，所以，当R1=5.7 KΩ时，
工作状态最好。
场效应晶体管混频器原理及其电路 混频器一般由输入信号回路、本机振荡器、非线性器件和滤波网络等4部分组成，如图1所示。这里的非线性器件本身仅实现频率变换，本振信号由本机振荡器产生。若非线性器件既产生本振信号，又实现频率变换，则图1变为变频器。所谓混频，是将两个不同的信号（如一个有用信号和一个本机振荡信号）加到非线性器件上，取其差频或和频。 图1 混频器的组成部分 混频器可根据所用非线性器件的不同分为二极管混频器、晶体管混频器、场效应管混频器和变容管混频器等。混频器又可根据工作特点的不同，分为单管混频器、平衡混频器、环形混频器、差分对混频器和参量混频器等。在设计混频器时应注意如下几点：（1）要求混频放大系数越大越好。混频放大系数是指混频器的中频输出电压振幅与变频输入信号电压振幅之比，也称混频电压增益。增大混频放大系数是提高接收机灵敏度的一项有力措施。（2）要求混频器的中频输出电路有良好的选择性，以抑制不需要的干扰频率。（3）为了减少混频器的频率失真和非线性失真以及本振频率产生的各种混频现象，要求混频器工作在非线性特性不过于严重的区域，使之既能完成频率变换，又能少产生各种形式的干扰。（4）要求混频器的噪声系数越小越好，在设计混频器时，必须按设备总噪声系数分配给出的要求，合理地选择线路和器件以及器件的工作点电流。（5）要考虑混频器的工作稳定性，如本机振荡器频率不稳定引起的混频器输出不稳等。（6）注意混频器的输入端和输出端的连接条件，在选定电路和设计回路时，应充分考虑如何匹配的问题。场效应管混频性能比三极管混频好，原因在于场效应管工作频率高，其特性近似平方率，动态范围大，非线性失真小，噪声系数低，单向传播性能好。场效应管混频器实际电路举例（1）有源混频器1）200MHz 场效应管混频器电路(有源混频器) 为提高混频增益，在下列的A、B电路中输入、输出端都有匹配网络完成阻抗匹配，获得大的变频增益；并且L3，C5均谐振ωL，起了抑制本振信号输出的作用。电路A)υs，υ L均从栅极注入（如图2所示）。 图2 υs，υL均从栅极注入电路图 电路B)υs从栅极注入，本振υL从源极注入（如图3所示）。
混频器的设计与仿真
目录 前言 0 工程概况 0 正文 (1) 3.1设计的目的及意义 (1) 3.2 目标及总体方案 (1) 3.2.1课程设计的要求 (1) 3.2.2 混频电路的基本组成模型及主要技术特点 (1) 3.2.3 混频电路的组成模型及频谱分析 (1) 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 (3) 3.4.2混频器电路主要技术指标 (4) 3.5 混频器的分类 (4) 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 (10) 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。
郑州轻工业学院 课程设计任务书 题目三极管混频器工作原理分析 专业、班级学号姓名 主要内容、基本要求、主要参考资料等： 一、主要内容 分析三极管混频器工作原理。 二、基本要求 1：混频器工作原理，组成框图，工作波形，变频前后频谱图。 2：晶体管混频器的电路组态及优缺点。 3：自激式变频器电路工作原理分析。 4：完成课程设计说明书，说明书应含有课程设计任务书，设计原理说明，设计原理图，要求字迹工整，叙述清楚，图纸齐备。 5：设计时间为一周。 三、主要参考资料 1、李银华电子线路设计指导北京航天航空大学出版社2005.6 2、谢自美电子线路设计·实验·测试华中科技大学出版社2003.10 3、张肃文高频电子线路高等教育出版社 2004.11 完成期限：2010.6.24-2010.6.27 指导教师签名： 课程负责人签名： 2010年6月20日
目录 第一章混频器工作原理------------------------------------------4 第一节混频器概述------------------------------------------------4 第二节晶体三极管混频器的工作原理及组成框图---------5 第三节三极管混频器的工作波形及变频前后频谱图------8 第二章晶体管混频器的电路组态及优缺点------10 第一节三极管混频器的电路组态及优缺点------- 第二节三极管混频器的技术指标------ 第三章自激式变频器电路工作原理分析--------------------12 第一节自激式变频器工作原理分析---------------------12 第二节自激式变频器与他激式变频器的比较------------------------13 第四章心得体会---------------------------------------14 第五章参考文献---------------------------------------15
通信电子线路课程设计说明书三极管混频器设计 系、部：电气与信息工程系 学生姓名： 指导教师：贾雅琼职称讲师 专业：电子信息工程 班级：电子0902 完成时间：2011年12月
设计任务书 一、设计目的 学生通过理论设计和实物制作解决相应的实际问题，巩固和运用在《通信电子线路》中所学的理论知识和实验技能，掌握通信电子系统的一般设计方法，提高设计能力和实践动手能力，为以后从事电子电路设计、研发电子产品打下良好的基础。 二、设计内容 设计一个三极管混频器。 要求输入信号的中心频率：f0=10MHz, 本振频率：fI=16.455MHz。 三、设计要求 1、打印《通信电子线路》课程设计说明书一份，给出课题的设计和制作、 调试过程； 2、根据技术指标要求，画出设计电路图，画出印制电路板图； 3、设计时间：一周； 4、制作PCB板； 5、人员分组：一人一组一实物，选择同一课题的电路不能相同。 四、参考资料 [1]赵淑范．通信电子线路实验与课程设计[M]．北京：清华大学出版社， 2009.1； [2]杨翠娥．高频电子线路实验与课程设计[M]．哈尔滨：哈尔滨工程大学出 版社，2001.9； [3]杨霓清．高频电子线路实验与综合设计[M]．北京：机械工业出版社， 2009.4。 电子信息教研室 2011年9月16日
摘要 随着社会的发展，现代化通讯在我们的生活中显得越来越重要。混频器在通信工程和无线电技术中，得到非常广泛的应用，混频器是高频集成电路接收系统中必不可少的部件。要传输的基带信号都要经过频率的转换变成高频已调信号，才能在空中无线传输，在接收端将接收的已调信号要进行解调得到有用信号，然而在解调过程中，接收的已调高频信号也要经过频率的转换，变成相应的中频信号，这就要用到混频器。其原理是运用一个相乘器件将本地振荡信号与调制信号相乘，经过选频回路选出差频项（中频），在超外差式接收机中，混频器应用十分广泛，如：AM广播接收机将已调振幅信号535K～1605KHZ要变成465KHZ的中频信号；还有移动通信中的一次混频、二次混频等。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。 关键词混频器；中频信号；选频回路
实验一 交叉耦合滤波器设计与仿真 一、 实验目的 1.设计一个交叉耦合滤波器 2.查看并分析该交叉耦合滤波器的S 参数 二、 实验设备 装有HFSS 13.0软件的笔记本电脑一台 三、 实验原理 具有带外有限传输零点的滤波器，常常采用谐振腔多耦合的形式实现。这种形式的特点是在谐振腔级联的基础上，非相邻腔之间可以相互耦合即“交叉耦合”，甚至可以采用源与负载也向多腔耦合，以及源与负载之间的耦合。交叉耦合带通滤波器的等效电路如下图所示。在等效电路模型中，e1表示激励电压源，R1、R2分别为电源内阻和负载电阻，ik （k=1,2,3,…,N ）表示各谐振腔的回路电流，Mij 表示第i 个谐振腔与第k 个谐振腔之间的互耦合系数(i,j=1,2,…,N ，且i ≠j)。在这里取ω0=1，即各谐振回路的电感L 和电容C 均取单位值。Mkk （k=1,2,3,…,N ）表示各谐振腔的自耦合系数。 n 腔交叉耦合带通滤波器等效电路如下图所示: ...1F 1/2H 1/2H 1/2H 1/2H 1/2H 1/2H 1H 1F 1F 1F ...i 1 i 2 i k i N i N M N ,1M k 1M kN M N 1 ,2-M 12 M k 2M N k 1 ,-M N N ,1-e 1 R 1 R 2 1F 1H 这个电路的回路方程可以写为 ?? ? ??? ? ?? ? ???????????????????????? ? ?? ???++=????????????????????---------N N N N N N N N N N N N n N N N N N i i i i i R s jM jM jM jM jM s jM jM jM jM jM s jM jM jM jM jM s jM jM jM jM jM s R e 13212,1321,11,31,21,131 ,3231321,22312 11,11312110000M Λ ΛM M ΛM M M ΛΛΛM 或者写成矩阵方程的形式：I R M sU ZI E )(0++==j
混频器的设计与仿真 设计题目：混频器的设计与仿真 学生姓名： 学院： 专业： 指导老师： 学号： 日期: 2011年 12 月 20 日
目录 一、射频电路与ADS概述 (3) 1、射频电路概述 (3) 2、ADS概述 (3) 二、混频器的设计 (7) 1.混频器的基本原理 (7) 2、混频器的技术指标 (9) 三、混频器的设计 (9) 1、3 D B定向耦合器的设计 (9) 1.1、建立工程 (9) 1.2、搭建电路原理图 (10) 1.3、设置微带线参数 (11) 1.4、耦合器的S参数仿真 (12) 2、完整混频器电路设计 (17) 3、低通滤波器的设计................................... 2错误！未定义书签。 四、混频器性能仿真 (23) 1、混频器功能仿真 (23) 1.1、仿真原理图的建立 (23) 1.2功能仿真 (25) 2、本振功率的选择 (27) 3、混频器的三阶交调点分析 (28) 3.1、三阶交调点的测量 (28) 3.2、三阶交调点与本振功率的关系 (31) 4、混频器的输入驻波比仿真 (31) 五、设计总结 (33)
一、 射频电路与ADS 概述 1、 射频电路概述 射频是指超高频率的无线电波，对于工作频率较高的电路，人们经常称为“高频电路”或“射频（RF ）电路”或“微波电路”等等。 工程上通常是指工作频段的波长在10m ～ 1mm 或频率在30MHz ～ 300GHz 之间的电路。此外，有时还含有亚毫米波（ 1mm ～0.1mm 或300GHz ～ 3000GHz ）等。 一方面，随着频率升高到射频频段，通常在分析DC 和低频电路时乐于采用的基尔霍夫定律、欧姆定律以及电压电流的分析工具，已不精确或不再适用。分布参数的影响不容忽略。另一方面，纯正采用电磁场理论方法，尽管可以很好的全波分析和计及分布参数等的影响，但很难触及高频放大器、VCO 、混频器等实用内容。所以，射频电路设计与应用已成为信息技术发展的关键技术之一。 2、ADS 概述 ADS 电子设计自动化（EDA 软件全称为 Advanced Design System ，是美国安捷伦（Agilent ）公司所生产拥有的电子设计自动化软件；ADS 功能十分强大，包含时域电路仿真 (SPICE-like Simulation)、频域电路仿真 (Harmonic Balance 、Linear Analysis)、三维电磁仿真 (EM Simulation)、通信系统仿真(Communication System Simulation)和数字信号处理仿真设计（DSP ）；支持射频和系统设计工程师开发所有类型的 RF 设计，从简单到复杂，从离散的射频/微波模块到用于通信和航天/国防的集成MMIC ，是当今国内各大学和研究所使用最多的微波/射频电路和通信系统仿真软件软件。 2.1 ADS 的仿真设计方法 ADS 软件可以提供电路设计者进行模拟、射频与微波等电路和通信系统设计，其提供的仿真分析方法大致可以分为：时域仿真、频域仿真、系统仿真和电磁仿真；ADS 仿真分析方法具体介绍如下： 2.1.1 高频SPICE 分析和卷积分析（Convolution ） 高频SPICE 分析方法提供如SPICE 仿真器般的瞬态分析，可分析线性与非线性电路的瞬态效应。在SPICE 仿真器中，无法直接使用的频域分析模型，如微带线带状线等，可于高频SPICE 仿真器中直接使用，因为在仿真时可于高频SPICE )()/(1038Hz f s m f c ?==λ
微带低通滤波器的设计与仿真 分类： 电路设计 嘿嘿，学完微波技术与天线，老师要求我们设计一个微带元器件，可以代替实验室里的元器件，小弟不才，只设计了一个低通滤波 器。现把它放到网上，以供大家参考。 带低通滤波器的设计 一、题目 第三题：低通滤波器的设计 f < 800MHz ；通带插入损耗 ；带外 100MHz 损耗 ；特性阻抗 Z0=50 Ohm 。 二、设计过程 1、参数确定：设计一个微带低通滤波器，其技术参数为 f < 800MHz ;通带插入损耗；带外100MHz 损耗；特性阻抗Z0=50 Ohm 。 介质材料：介电常数 ￡r = 2.65，板厚 1mm 。 2、设计方法：用高、底阻抗线实现滤波器的设计，高阻抗线可以等效为串联电感，低阻抗线可以等效为并联电容，计算各阻抗线的 宽度及长度，确保各段长度均小于 X /8(入为带内波长)。 3、设计过程： (1)确定原型滤波器：选择切比雪夫滤波器， ?s = fs/fc = 1.82 , ?s -1 = 0.82及Lr = 0.2dB , Ls >= 30，查表得N=5,原型滤波器的归 一化元件参数值如下： g1 = g5 = 1 .3394， g2 = g4 = 1.3370，g3 = 2.1660，gL= 1 .0000。 该滤波器的电路图如图 1 所示： O H 技术参数： 仿真软件： HFSS 、 ADS 或 IE3D 介质材料： 介电常数 ￡ r = 2.65板厚1mm
(2)计算各元件的真实值：终端特性阻抗为Z0=50?，则有 C1 = C5 =g1/(2*pi*f0*Z0) = 1.3394/(2*3.1416*8*10^8*50) = 5.3293pF , C3 = g3/(2*pi*f0*Z0) = 2.1660/(2*3.1416*8*10^8*50)= 8.6182pF , L2 = L4 = Z0*g2/(2* pi*f0) = 50*1.3370/(2*3.1416*8*10^8) = 13.2994nH。 (3)计算微带低通滤波器的实际尺寸: 设低阻抗(电容)为Z0I = 15?。 经过计算可得W/d = 12.3656, ￡ e = 2.443,贝U 微带宽度W1 = W3 = W5 = W = 1.000*12.3656 = 12.3656mm , 各段长度I1 = I5 = Z0I*V pl *C1 = 15* 3*10A11/sqrt(2.4437)*5.3293*10A-12 =15.3412mm， I3 = Z0I*V pl*C3 = 15* 3*10A11/sqrt(2.4437)*8.6182*10A-12 =24.8088mm， 可知各段均小于入/8符合要求。 设高阻抗(电感)为Z0h = 95? 。 经过计算可得W/d =0.85，￡ e = 2.0402则 微带宽度W2 = W4 = W =1.0000*0.85 =0.85mm ， 各段长度l2 = l4 = Vph*L2/Z0h = 29.4031mm ， 带内波长入=Vpl/f = 3*10^11/(sqrt(2.0402)*8*10^8) = 262.5396mm,入/8 = 32.8175mm 可知各段均小于入/8符合要求。
1.三极管混频器的设计内容及要求 1.1设计内容 在本次通信电子线路课程设计中我采用了Multisim仿真软件对三极管混频器进行设计及绘制，并模拟仿真，在仿真的基础上再做了实物。从理论上对电路进行了分析。选择合适的元器件，设计出满足要求的三极管混频器。 1.2设计要求 设计一个三极管混频器。要求中心频率为10MHz, 本振频率为16.455MHz。 1.3设计框图及原理说明 1.3.1混频原理框图 混频器是一种典型的线性时变参数电路，要完成频谱的线性搬移，关键是要获得两个输入信号的乘积，能找到这个乘积项，就可完成所需的线性搬移功能。如下图1.1为混频器的组成电路，它由非线性器件、本地振荡器和带通滤波器组成。 图1.1 混频工作原理 1.3.2混频原理说明 混频电路输入的是载频为f c 的高频已调波信号u i （t）和频率为f r的本地振 荡信号u r (t),经过非线性器件变频后输出端有两个信号的差频（f r-f c）、和频（f r+f c）及其他频率分量，再经滤波器滤掉不需要的频率分量，取差频（或和频） f I 作为中频已调波信号u I （t）,即中频f I=(f r-f c),或f I=(f r+f c),从而实现变频作用。 通常从输出端取出差频的混频称为下混频，而取出和频的混频称为上混频。 本次课程设计我的电路是用10MHZ的交流信号电压源、本振电路（产生
16.455MHZ）、三极管混频器电路以及选频电路组成。信号源所产生的10MHZ 的正弦波与本振电路所产生的16.455MHZ正弦波通过三极管进行混频后产生和频、差频信号及其它频率信号，然后通过滤波网络滤掉不需要的频率分量，取出差频（6.455MHZ）的信号，即为所需的6.455MHZ信号。
基于FPGA的正交数字混频器的设计与验证 摘 要：本文研究了用DDS加乘法器实现正交数字混频器的设计及其完整的验证方法,用DDS产生的正/余弦正交本振序列与模拟信号通过A/D采样数字化后的数字序列相乘,再通过数字低通滤波实现数字混频。其中DDS采用正弦和余弦波形幅值存储功能依靠片内EAB 实现,省去了片外ROM,符合片上系统（SoC）的思想；用MATLAB软件增强QUARTUS的仿真功能,得到的仿真结果完整而且直观。 关键词：FPGA；NCO；DDS；MATLAB 中图分类号：TN773 Design and Certification of Quadrature NCO Based on FPGA Abstrct: The paper mainly studies the design and certification of quadrature NCO realized by DDS and multiplication based on FPGA, sin and cos sequences are produced by DDS, and the two output sequences then multiplicate with the input digital sequence, after by LPF we can get the results of quadrature NCO. in which, the wave amplitude are stored in memory of on-chip EAB. The emulational function of QUARTUS are enganced by MATLAB, and the result is rounded and intuitionistic. Key Words: FPGA；NCO；DDS；MATLAB 1 概述 数字混频器是数字通讯中调制解调单元必不可少的部分，同时也是各种数字频率合成器和数字信号发生器的核心。随着数字通信技术的发展，对传送数据的精度和速率要求越来越高。如何得到可数字的高精度的高频载波信号是实现高速数字通信系统必须解决的问题，利用FPGA（现场可编程逻辑门阵列）实现数字混频具有设计灵活、精确度高、频率高和稳定性好等优点，可以产生各种调制信号，广泛应用于通信、遥测、电子对抗和仪表工业等领域。 数字混频可采用CORDIC加累加器或DDS加乘法器实现,由于DDS加乘法器实现比较简捷因此得到普遍应用, DDS产生正/余弦正交本振序列与模拟信号通过A/D采样数字化后的数字序列相乘,再通过数字低通滤波实现数字混频。 2 DDS的实现 2.1 DDS的原理与设计 DDS的作用是产生正交的正弦和余弦样本。正(余)弦样本可以用实时计算的方法产生，但这只适用于信号采样频率很低的情况。在软件无线电超高速信号采样频率的情况下，用实时计算的方法实现比较困难。此时，产生正弦波样本的最有效、最简便的方法就是查表法，即事先根据各个正弦波相位计算好相位的正弦值，并按相位角度作为地址存储该相位的正弦值数据，因此，DDS采用图1所示的顶层电路。其基本功能包括：接收频率控制字FSW进行相位累加；以相位累加器的输出为地址，对存有正 (余) 弦幅度值的存储器进行寻址。输出的离散幅度码即为DDS的输出结果，用查表法实现DDS的性能指标取决于查表的深度和宽度，即取决于表示相位数据的位数和表示正弦值数据的位数。 假设存储器有1024个波形数据,系统时钟频率FCLK为1.024MHZ,相位累加器字长N=10:当频率字FSW=1,在系统时钟作用下,相位累加器累加1024个系统时钟后溢出,即经过1024个系统时钟输出波形循环一周,系统输出频率FOUT=FCLK/1024=1KHZ。当频率字FSW=2,相位累加器累加512个系统时钟后溢出,即经过512个系统时钟输出波形循环一周,系统输出频率 FOUT=FCLK/512=2KHZ。可见,输出频率FOUT与系统时钟频率FCLK关系为FOUT=FSW*FCLK/2N,从存储器中读出数据的过程是对存储器所存储波形的再次采样,一个周期查表的点数即为采样点数,根据奈奎斯特定理,每个周期至少采样2点才能重构波形,这样理论上最大输出频率
本科课程设计 课程名称：高频电子线路 课设项目：调频接收机设计课设地点：高频实验室 专业班级：学号 学生姓名： 指导教师： 2013年1 月13 日
一、课程设计目的和要求 通过本课题设计与调试，提高动手能力，巩固已学知识，建立无线电调频接收机的整体概念，了解调频接收机整体与各单元电路之间的关系及相互影响，从而能正确设计、计算调频接收机的各个单元电路：输入回路、高频放大、混频、中频放大、鉴频及低频功放级。初步掌握调频接收机的调整及测试方法。 二、调频接收机的主要技术指标 调频接收机的主要技术指标有： 1．工作频率范围 接收机可以接受到的无线电波的频率范围称为接收机的工作频率范围或波段覆盖。接收机的工作频率必须与发射机的工作频率相对应。如调频广播收音机的频率范围为88～108MH，是因为调频广播收音机的工作范围也为88～108MHz 2．灵敏度 接收机接收微弱信号的能力称为灵敏度，通常用输入信号电压的大小来表示，接收的输入信号越小，灵敏度越高。调频广播收音机的灵敏度一般为5～30uV。 3．选择性 接收机从各种信号和干扰中选出所需信号（或衰减不需要的信号）的能力称为选择性，单位用dB（分贝）表示dB数越高，选择性越好。调频收音机的中频干扰应大于50dB。 4．频率特性
接收机的频率响应范围称为频率特性或通频带。调频机的通频带一般为200KHz。 5．输出功率 接收机的负载输出的最大不失真（或非线性失真系数为给定值时）功率称为输出功率。 三、调频接收机组成 图一调频接收机组成框图 一般调频接收机的组成框图如图一所示。其工作原理是：天线接受到的高频信号，经输入调谐回路选频为f1，再经高频放大级放大进入混频级。本机振荡器输出的另一高频f2亦进入混频级，则混频级的输出为含有f1、f2、（f1+f2）、（f2-f1）等频率分量的信号。混频级的输出接调频回路选出中频信号（f2-f1），再经中频放大器放大，获得足够高增益，然后鉴频器解调出低频调制信号，由低频功放级放大。由于天线接收到的高频信号经过混频成为固定的中频，再加以放大，因此接收机的灵敏度较高，选择性较好，性能也比较稳定。 四、单元电路设计 1、高频小信号放大电路
混频器设计 简介 无线收发机射频前端在本质上主要完成频率变换的功能，接收机射频前端将 接收到的射频信号装换成基带信号，而发射机射频前端将要发射的基带信号转换成射频信号，频率转换功能就是由混频器完成的。 本文设计应用于无线传感器网络（Wireless Sensor Network，简称WSN）的混频器，无线传感器网络是由部署在监测区域内大量的廉价微型传感器节点组成，通过无线通信方式形成的一个多跳的自组织网络系统，其目的是协作的感知、采集和处理网络覆盖区域中感知对象的信息，并发送给观察者。这就要求所设计的混频器具有很低的功耗。同时，混频器是一种非线性电路，是接收机中输入射频信号最强的模块，这就对混频器的线性度提出了严格的要求。而混频过程通常会引入很大的噪声，考虑到LNA 的增益有限，混频器噪声也是要考虑的关键指标。由于所设计的接收机采用的是低中频的结构，中频频率只有2MHz，所以混频器的隔离度也是关键的指标。 结构选择及原理分析 结构选择 本接收机采用的结构为低中频结构，中频频率只有2MHz，LO 信号泄漏到RF 端口可能造成自混频及信号阻塞等问题。LO 信号泄漏到IF 端口，会对中频信号形成阻塞，同时LO 的噪声也将提高整体的噪声系数。而RF 信号馈通到LO端会造成自混频现象。双平衡的吉尔伯特混频器具有很好的隔离度，故本设计采用该结构。 本设计中频频率很低，开关对噪声（包括热噪声和1/ 噪声）是限制混频器噪声性能的主要因素，可以在不影响驱动级偏置电流的情况下减小流过开关对的偏置电流来减小混频器的噪声系数。可以通过在开关对的源极注入一个固定的偏置电流来实现。 线性度是混频器的一个重要指标，通常可以采用在驱动级晶体管的源极串一个无源元件形成串联反馈来提高驱动级的线性度。电阻作源简并元件会引入热噪声，而电阻本身会产生压降。电感和电容作源简并元件不会引入额外的噪声，而且对高频谐波成分和交调成分具有一定的抑制作用。因此通常选择电感作为源简并元件。但是本设计并没有采用结构，考虑到本设计的偏置电流很低，转换增益低，源简并技术将进一步降低转换增益，同时电感占用很大的芯片面积，不利于降低成本，故不可采用。根据Zigbee 协议，WSN 接受信号范围为-85 -20dBm,为了达到系统的线性度的要求，可以在低噪放级采用可调结构，这样使输入混频器的最大信号为-20dBm，降低了对混频器线性度的要求，有助于降低整个系统的功耗，但增加了LNA 的设计难度。 混频器的负载通常有三种形式：电阻作负载、晶体管作负载和LC 并联谐振电路作负载。晶体管作负载会引入非线性，而LC 并联谐振电路作负载虽具有很多的优势，但电感占用的芯片面积很大，不宜采用。电阻作负载不会引入非线性，同时具有很宽的带宽，但电阻上会引入直流压降，为了不使开关对和驱动级中的晶体管离开饱和区，电阻的取值不能太大，考虑到转换增益，电阻的取值将需要特别注意。而且这种负载不具有滤波的特性，因此不能衰减混频过程中产生的毛刺以及LO-IF、RF-IF 馈通成分。所以，本设计采用一个电容与电阻并联组成一个低通滤波网络来滤除高频成分。 综上所述，本设计所采用的结构如图4.1 所示。
河北科技师范学院课程设计说明书课程名称：高频电子线路 设计题目：调频接收机 姓名： 系别：机电工程学院 专业班级：电子信息0701 指导教师： 日期：2009-11.30~12.5
调频接收机设计报告 设计者： 指导老师： 一、调频接收机的主要技术指标 调频接收机的主要技术指标有： 1．工作频率范围 接收机可以接受到的无线电波的频率范围称为接收机的工作频率范围或波段覆盖。接收机的工作频率必须与发射机的工作频率相对应。如调频广播收音机的频率范围为88～108MH，是因为调频广播收音机的工作范围也为88～108MHz 2．灵敏度 在标准调制（如调制频率f Ω= kHz 、频偏△f m =kHz或25kHz、50 kHz、75 kHz ）条件下，使接收机输出端为额定音频功率和规定信噪比的输入信号电平，称为灵敏度。接受的输入信号电平越小，灵敏度越高。调频广播收音机的灵敏度为50μV, 3．中频选择性 接收机6dB带宽和带外的抑制能力称为中额选择性，一般调频收音机的中频6dB带宽为±100kHz,±200kHz处的带宽抑制能应大于40dB手机中频6dB带宽为±5kHz，±10kHz处带外抑制能力应大于40dB。 4．中频抑制比 接收机对输入信号为本机中频信号f I的抑制能力称为中频抑（IFR ）IFR=20㏒(V IF/V S)，式中，V S是输入灵敏度电平，V IF是使输出功率为额定值的输入中频信号电平，单位用dB（分贝）表示dB数越高，中频抑制能力越强。5．镜相抑制比 接收机对输入信号为镜象频率信号（f j）的抑制能力，称为镜像（IRR）IRR=20㏒(V j /V S)式中，V S是输入灵敏度电平，V j是使输出功率为额定值的输入镜像信号电平，单位用dB（分贝）表示dB数越高，镜相抑制能力越强。镜像频比本振频频率高一个中频f I，它与本振频率f o之差仍等于中频f I，f j 率f j =f o+f I=f S+2f I ,f S是接收机工作频率。 6．音频响应
信号与系统课程设计 题目巴特沃斯滤波器的设计与仿真 学院英才实验学院 学号2015180201019 学生姓名洪 健 指导教师王玲芳
巴特沃斯滤波器的设计与仿真 英才一班 洪健 2015180201019 摘 要：工程实践中，为了得到较纯净的真实信号，常采用滤波器对真实信号进行处理。本文对巴特沃斯模拟滤波器的幅频特性、设计方法及设计步骤进行了研究，并利用Matlab 程序和Multisim 软件，设计了巴特沃斯模拟滤波器，并分析了巴特沃斯模拟滤波器的幅频特性。利用 Matlab 程序绘制了巴特沃斯模拟滤波器的幅频特性曲线，并利用Matlab 实现了模拟滤波器原型到模拟低通、高通、带通、带阻滤波器的转换。通过Multisim 软件，在电路中设计出巴特沃斯滤波器。由模拟滤波器原型设计模拟高通滤波器的实例说明了滤波器频率转换效果。同时通过电路对巴特沃斯滤波器进行实现，说明了其在工程实践中的应用价值。 关键词：巴特沃斯滤波器 幅频特性 Matlab Multisim 引言 滤波器是一种允许某一特定频带内的信号通过，而衰减此频带以外的一切信号的电路，处理模拟信号的滤波器称为模拟滤波器。滤波器在如今的电信设备和各类控制系统里应用范围最广，技术最为复杂，滤波器的好坏直接决定着产品的优劣。滤波器主要分成经典滤波器和数字滤波器两类。从滤波特性上来看，经典滤波器大致分为低通、高通、带通和带阻等。 模拟滤波器可以分为无源和有源滤波器。 无源滤波器：这种电路主要有无源元件R、L 和C 组成。有源滤波器：集成运放和R、C 组成，具有不用电感、体积小、重量轻等优点。集成运放的开环电压增益和输入阻抗均很高，输出电阻小，构成有源滤波电路后还具有一定的电压放大和缓冲作用。但集成运放带宽有限，所以目前的有源滤波电路的工作频率难以做得很高。 MATLAB 是美国MathWorks 公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB 和Simulink 两大部分。 Multisim10 是美国NI 公司推出的EDA 软件的一种，它是早期EWB5.0、Multisim2001、Multisim7、Multisim8、Multisim9等版本的升级换代产品，是一个完全的电路设计和仿真的工具软件。该软件基于PC 平台，采用图形操作界面虚拟仿真了一个如同真实的电子电路实验平台，它几乎可以完成实验室进行的所有的电子电路实验，已被广泛应用于电子电路的分析，设计和仿真等工作中，是目前世界上最为流行的EDA 软件之一。 本文主要对低通模拟滤波器做主要研究，首先利用MATLAB 软件对巴特沃斯滤波器幅频特性曲线进行研究，并计算相应电路参数，最后利用Multisim 软件实现有源巴特沃斯滤波器。 正文 1巴特沃斯低通滤波器 巴特沃斯（Butterworth）滤波器的幅频特性如该幅频特性的特点如下： ① 最大平坦性。可以证明，在ω=０处，有最大值|H(0)|=1，幅频特性的前２n－１阶导数均为零。这表示它在ω＝０点附近是很平坦的。 ② 幅频特性是单调下降的，相 频 特 性 也 是 单 调 下降的。因此， 巴特沃斯滤波器对有用信号产生的幅值畸变和相位畸变都很小。 ③ 无论阶数ｎ是什么数，都会通过C = ，并且此时|()|H j ，而且ｎ 越大，其幅频响应就越逼近理想情况。
混频器仿真实验报告 一．实验目的 （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。 二．实验原理以及实验电路原理图 (一).晶体管混频器电路仿真 本实验电路为AM调幅收音机的晶体管混频电路，它由晶体管、输入信号源V1、本振信号源V2、输出回路和馈电电路等组成，中频输出465KHz的AM波。 电路特点：（1）输入回路工作在输入信号的载波频率上，而输出回路则工作在中频频率（即LC选频回路的固有谐振频率fi）。（2）输入信号幅度很小，在在输入信号的动态范围内，晶体管近似为线性工作。（3）本振信号与基极偏压Eb共同构成时变工作点。由于晶体管工作在线性时变状态，存在随U L周期变化的时变跨导g m(t)。 工作原理：输入信号与时变跨导的乘积中包含有本振与输入载波的差频项，用带通滤波器取出该项，即获得混频输出。 在混频器中，变频跨导的大小与晶体管的静态工作点、本振信号的幅度有关，通常为了使混频器的变频跨导最大（进而使变频增益最大），总是将晶体管的工作点确定在：U L=50~200mV，I EQ=0.3~1mA，而且，此时对应混频器噪声系数最小。 (二).模拟乘法器混频电路 模拟乘法器能够实现两个信号相乘，在其输出中会出现混频所要求的差频（ωL-ωC），然后利用滤波器取出该频率分量，即完成混频。
与晶体管混频器相比，模拟乘法器混频的优点是：输出电流频谱较纯，可以减少接收系统的干扰；允许动态范围较大的信号输入，有利于减少交调、互调干扰。 三．实验内容及记录 (一).晶体管混频器电路仿真 1、直流工作点分析 使用仿真软件中的“直流工作点分析”，测试放大器的静态直流工作点。 注：“直流工作点分析”仿真时，要将V1去掉，否则得不到正确结果。因为V1与晶体管基极之间无隔直流回路，晶体管的基极工作点受V1影响。若在V1与Q1之间有隔直流电容，则仿真时可不考虑V1的存在。 2、混频器输出信号“傅里叶分析” 选取电路节点8作为输出端，对输出信号进行“傅里叶分析”，参数设置为： 基频5KHz，谐波数为120，采用终止时间为0.001S，线性纵坐标请对测试结果进行分析。在图中指出465KHz中频信号频谱点及其它谐波成分。 注：傅里叶分析参数选取原则：频谱横坐标有效范围=基频×谐波数，所以这里须进行简单估算，确定各参数取值。
通信电子线路课程设计说明书 三极管混频器 院、部：电气与信息工程学院 学生姓名：蔡双 指导教师：俞斌职称讲师 专业：电子信息工程 班级：电子1002 完成时间：2012-12-20
摘要 随着社会的发展，现代化通讯在我们的生活中显得越来越重要。混频器在通信工程和无线电技术中，得到非常广泛的应用，混频器是高频集成电路接收系统中必不可少的部件。要传输的基带信号都要经过频率的转换变成高频已调信号，才能在空中无线传输，在接收端将接收的已调信号要进行解调得到有用信号，然而在解调过程中，接收的已调高频信号也要经过频率的转换，变成相应的中频信号，这就要用到混频器。其原理是运用一个相乘器件将本地振荡信号与调制信号相乘，经过选频回路选出差频项（中频），在超外差式接收机中，混频器应用十分广泛，如：AM广播接收机将已调振幅信号535K～1605KHZ要变成465KHZ的中频信号；还有移动通信中的一次混频、二次混频等。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。 关键词混频器；中频信号；选频回路
ABSTRACT With the development of society, the modernization of communication in our life becomes more and more important. Mixer in communication engineering and radio technology, widely used, the mixer is high frequency integrated circuit receiving system essential components. To transmit baseband signal to go through frequency conversion into a high frequency modulated signal, can in the air, wireless transmission, at the receiving end receives the modulated signal to demodulate the received useful signal, however in the demodulation process, receives the modulated high frequency signal to go through frequency conversion, into the corresponding intermediate frequency signal, this will be used mixer. Its principle is to use a multiplication device will be local oscillation signal and modulated signal by frequency selective circuit multiplication, choose the difference frequency term (MF ), in a superheterodyne receiver, mixer, a wide range of applications, such as: AM radio receiver will be modulated amplitude signal 535K ~ 1605KHZ to become 465KHZ intermediate frequency signal; and mobile communication a mixer, a two mixer etc.. Therefore, the mixer circuit is the application of electronic technology and radio professional must grasp the key circuit. Key words mixer；intermediate frequency signal；frequency selective circuit
高频电子线路课程设计说明书 三极管混频器 系、部：电气与信息工程系 学生姓名：罗佳 指导教师：贾雅琼职称讲师 专业：电子信息工程 班级：电信0901班 学号：09400230123 完成时间：2011年6月7日
摘要 混频，又称变频，也是一种频谱的线性搬移过程，它是使信号自某一个频率变换成另一个频率。完成这种功能的电路称为混频器。混频技术的应用十分广泛。混频器是超外差式收音机中的关键部件。直放式接收机高频小信号检波，工作频率变化范围大时，工作频率对高频通道的影响比较大，灵敏度较低。采用超外差技术后，将接收信号混频到一固定中频，放大量基本不受接收频率的影响，这样，频段内信号的放大一致性好，灵敏度可以做得很高，选择性也较好。因为放大功能主要在中放，可以用良好的滤波电路。采用超外差接收后，调整方便，放大量、选择性主要由中频部分决定，且中频较高频信号的频率低，性能指标容易得到满足。混频器在一些发射设备中也是必不可少的。在频分多址信号的合成、微波接力通信、卫星通信等系统中也有其重要的地位。此外，混频器也是许多电子设备、测量仪器的重要组成部分。 关键字：信号；频率；混频器
ABSTRACT Frequency mixing, say again, is also a kind of variable frequency spectrum of linear moving process, it is to make the signal from a certain frequency conversion to another frequency. Complete the functions of the circuit is called the mixer. Mixing technique used widely. The mixer is the superheterodyne key component. Straight put type small signal detection, high-frequency receivers working frequency variation range, the working frequency of high-frequency channels of influence is bigger, a low sensitiity. Using specialized superheterodyne technology after receiving signal frequency mixing into a fixed frequency, put large basic from receive frequency influence, such, frequency signal within the amplification good consistency, sensitivity can do so tall that selective is better also. Because magnifier function mainly in putting, can use good filter circuits. Using specialized superheterodyne after receipt and easy to adjust, put large, selectivity consists mainly of intermediate frequency part decision, and intermediate frequency is of high frequency signals low frequency, performance index easily be satisfied. The mixer in some launch equipment is also essential. In frequency division multiple access signal synthesis, microwave relay communications, satellite communications, etc system also has its important position. In addition, the mixer is also many electronic equipment, measurement instrument important component. Key words signal；frequency；mixer