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混频与鉴频器的设计混频器和鉴频器是无线通信系统中非常重要的组件，它们分别用于信号的混频和鉴频。
混频器的主要作用是将高频信号和低频信号相乘，从而将高频信号转换成中频或基带信号，以便进行信号处理。
而鉴频器则用于将调制信号解调为原始信号。
混频器的设计通常需要考虑以下几个方面：1.混频器的工作频率范围：混频器的工作频率范围决定了它在不同应用中的适用性。
设计中需要选择合适的转换技术和电路拓扑，以确保混频器在所需的频率范围内具有良好的性能。
2.混频器的转换损耗：混频器在信号转换过程中会引入一定的转换损耗，也就是信号的功率损失。
设计中需要通过合适的电路参数和材料选择来降低转换损耗，并提高混频器的效率。
3.混频器的非线性特性：混频器在工作时会引入非线性失真，例如互调失真和交调失真。
这些失真会导致频谱扩展和杂散分量增加，对无线通信系统的性能造成影响。
因此，设计时需要选择合适的电路结构和优化电路参数，以减少非线性失真。
4.混频器的隔离度和带外抑制：混频器在混频过程中会引入一些杂散分量，它们可能会干扰其他无线设备或频段的信号。
设计中需要通过增强隔离度和带外抑制能力，以降低对其他信号的干扰。
鉴频器的设计也需要考虑类似的因素，同时还需要关注以下几点：1.鉴频器的解调效率：鉴频器的解调效率决定了解调后的信号质量。
设计中需要选择合适的解调方法和电路参数，以提高鉴频器的解调效率。
2.鉴频器的带宽和选择性：鉴频器通常需要适应不同带宽的信号，例如窄带和宽带信号。
设计时需要选择合适的电路结构和调整电路参数，以实现所需的带宽和选择性。
3.防止锁定和抗混叠：鉴频器设计需要考虑避免频率偏移和频率混叠的问题。
通过合适的信号处理技术和滤波器设计，可以提高鉴频器的抗干扰能力。
4.鉴频器的抗噪声性能：鉴频器中通常存在一定的噪声，例如热噪声和杂散噪声。
设计时需要选择合适的放大器和滤波器来提高鉴频器的抗噪声性能。
总体而言，混频器和鉴频器的设计需要综合考虑频率范围、转换损耗、非线性特性、隔离度、带宽、选择性、解调效率、抗锁定和抗噪声性能等因素。
混频器电路设计
混频器电路是一种广泛应用于通信、雷达、测量等领域的电路，主要功能是将两路不同频率的信号合并成一路，以获得混频信号。
混频器电路的设计主要涉及以下几个方面：
1. 混频器类型选择：混频器电路通常可以选择三种类型的混频器，即互补式、抑制式和反向式混频器。
不同类型的混频器具有不同的性能特点和优缺点，需要根据具体应用场景选择。
2. 设计频率选择：混频器的输入频率范围和输出频率范围需要根据具体应用需求确定，同时考虑到混频器的增益和带宽等参数。
3. 传输线设计：混频器电路中的传输线设计对混频器的性能有很大影响。
传输线具有传输延时、传输损耗等参数，需要合理选择设计参数来优化混频器电路的性能。
4. 滤波器设计：混频器电路常常需要加入滤波器，去除不需要的频率分量，保留所需频率分量，以提高混频器电路的选择性和干扰抑制能力。
5. 电路布局与封装：混频器电路的布局和封装方式对混频器电路的性能和可靠性有很大影响，需要合理设计和选择。
综上所述，混频器电路的设计需要综合考虑电路类型、频率、传输线、滤波器及电路布局等因素，以达到优化性能、选择性和干扰抑制能力的目的。
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： _______________________________ 期:2011年12月20 日•、射频电路与ADS既述 (3)1、............................................................... 射频电路概述32、................................................................... ADS既述3 1、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173、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231.1、仿真原理图的建立 (23)1.2功能仿真 (25)2、....................................................... 本振功率的选择273、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既述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。
实验报告册课程: 高频电子线路实验实验: 三极管混频电路班级: 09电信2班姓名: 林小龙学号: 20090662224 日期: 年月日一、实验目的①通过实验熟悉三极管混频电路的工作原理。
②掌握三极管混频电路的混频增益的测试方法。
二、实验原理混频, 又称为变频, 是一种信号频率变换过程, 指将信号的某一个频率或频段变换成我们需要的另一种频率或频段。
能完成这种频率变换过程的电路就叫做变频器, 也称混频器。
三极管混频电路是超外差接收机中广泛应用的电路。
它的主要特点通过混频（变频）实现高频信号的频率变换。
从而将一个较大的频率空间内的接收频率转变成为一个固定的较低的频率。
因而，主放大电路可以按照这个频率进行设计，从而保证整机的增益、通带等性能指标。
实验电路如图1-1所示。
接收到的高频信号（由高频信号发生器产生）送到混频管的基极。
本机振荡信号（由高频信号发生器产生）送到混频管的发射极。
由于三极管的非线性作用，将产生一个差频信号（中频）由集电极输出并由LC谐振回路选出。
送到中频放大电路。
图1—1 三极管混频电路三、实验电路图1-1所示电路为实验电路，它是本振信号从发射极注入式的晶体管混频电路。
具有较高的混频增益。
本实验电路要求完成的技术指标：输出中频f I=465KHz，通频带2△f0.7=6KHz，增益A>20dB，R L=1 kΩ。
电路主要元件参数：晶体管CS9018，β=60，查手册知在f0=300MHz，I C=2mA，Vcc=9V 条件下测得y参数为g ie=2mS，Cie=12PF，goe=250μs，Coe=4pF，yfc=40mS，yre=350μS。
如果工作条件发生变化，则上述参数值仅作为参考。
要得到晶体管的y参数也可由混合π参数计算出y参数。
中频变压器参数：L=4μH，Q0=100，P1=0.6，P2=0.3。
回路电容C1=10PF，C2=(5～20)PF，在调谐过程中使用微调电容C2，调整中心频率。
混频电路设计课程设计一、教学目标本节课的教学目标是让学生掌握混频电路的基本原理和设计方法，能够运用所学知识分析和解决实际问题。
具体目标如下：1.知识目标：（1）了解混频电路的定义和作用；（2）掌握混频电路的基本组成部分及其工作原理；（3）掌握混频电路的设计方法，能够根据实际需求进行设计。
2.技能目标：（1）能够运用所学知识分析和解决混频电路的实际问题；（2）能够运用现代教育技术手段，如计算机仿真等，进行混频电路的设计和验证；（3）能够团队合作，进行混频电路设计的创新和优化。
3.情感态度价值观目标：（1）培养学生对科学研究的兴趣和热情，提高学生的科学素养；（2）培养学生团队合作的精神，提高学生的社会责任感；（3）培养学生勇于创新、追求卓越的品质。
二、教学内容根据教学目标，本节课的教学内容如下：1.混频电路的定义和作用；2.混频电路的基本组成部分及其工作原理；3.混频电路的设计方法及步骤；4.混频电路设计的实际应用案例。
三、教学方法为了实现教学目标，本节课将采用以下教学方法：1.讲授法：讲解混频电路的基本原理、设计方法和实际应用；2.讨论法：学生进行小组讨论，分享设计经验和心得；3.案例分析法：分析实际应用案例，帮助学生更好地理解和掌握混频电路的设计；4.实验法：安排实验室实践环节，让学生亲自动手进行混频电路的设计和验证。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，本节课将准备以下教学资源：1.教材：选用权威、实用的教材，为学生提供系统的理论知识；2.参考书：提供相关领域的参考书籍，丰富学生的知识体系；3.多媒体资料：制作课件、视频等多媒体资料，增强课堂教学的趣味性和生动性；4.实验设备：准备实验所需的设备器材，确保实验教学的顺利进行。
五、教学评估为了全面、客观地评估学生的学习成果，本节课将采用以下评估方式：1.平时表现：通过观察学生在课堂上的参与程度、提问回答等情况，评估学生的学习态度和理解程度；2.作业：布置相关的设计实践作业，评估学生对混频电路设计方法的掌握程度；3.实验报告：通过实验报告，评估学生在实验过程中的操作技能和问题解决能力；4.期末考试：设置期末考试，涵盖本节课的重点知识，评估学生对混频电路知识的整体掌握程度。
第1篇一、实验背景混频电路是无线通信系统中至关重要的组成部分，它负责将高频信号与本地振荡信号混合，产生中频信号，以便于后续的处理和传输。
本次实验旨在通过搭建混频电路，观察其工作原理，并分析其性能。
二、实验目的1. 了解混频电路的基本原理和结构；2. 掌握混频电路的设计与搭建方法；3. 分析混频电路的性能指标，如频率响应、增益、噪声系数等；4. 培养实验操作能力和分析问题能力。
三、实验原理混频电路的基本原理是利用非线性元件（如二极管、三极管等）的非线性特性，将两个不同频率的信号混合，产生新的频率。
本实验采用二极管混频电路，其工作原理如下：1. 本地振荡信号（LO）和高频信号（RF）分别输入混频电路的两个端口；2. 非线性元件将两个信号进行混合，产生新的频率，包括和频、差频等；3. 通过滤波器选择所需的中频信号（IF）。
四、实验内容1. 搭建混频电路实验平台；2. 输入本振信号和射频信号，观察输出中频信号；3. 测量中频信号的频率、幅度等性能指标；4. 分析混频电路的性能，如频率响应、增益、噪声系数等。
五、实验步骤1. 搭建混频电路实验平台，包括信号源、混频电路、滤波器、示波器等；2. 连接本振信号和射频信号，调整信号幅度；3. 观察示波器上中频信号的波形，记录频率、幅度等数据；4. 测量中频信号的频率、幅度等性能指标；5. 分析混频电路的性能，如频率响应、增益、噪声系数等。
六、实验结果与分析1. 实验结果：搭建的混频电路成功实现了本振信号和射频信号的混合，产生了中频信号。
中频信号的频率约为30MHz，幅度约为1V。
2. 分析：（1）频率响应：混频电路的频率响应较好，在中频附近具有较高的增益，且在两侧有一定的频率范围；（2）增益：混频电路的增益约为20dB，满足实际应用需求；（3）噪声系数：混频电路的噪声系数约为3dB，相对较低，有利于提高系统的信噪比。
七、实验收获1. 通过本次实验，深入了解了混频电路的基本原理和结构，掌握了混频电路的设计与搭建方法；2. 提高了实验操作能力和分析问题能力，为今后从事无线通信领域的研究奠定了基础；3. 深化了对非线性电路理论的理解，为今后研究其他非线性电路提供了借鉴；4. 增强了团队合作意识，培养了与他人沟通、协作的能力。
目录前言 (1)工程概况 (1)正文 (2)3.1设计的目的及意义 (2)3.2 目标及总体方案 (2)3.2.1课程设计的要求 (2)3.2.2 混频电路的基本组成模型及主要技术特点 (2)3.2.3 混频电路的组成模型及频谱分析 (2)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 (4)3.4.2混频器电路主要技术指标 (4)3.5 混频器的分类 (5)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 (9)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。
通信电路实验报告
——谐振功率放大器设计及仿真
姓名：陈强华
学号：
班级：
专业：通信工程
实验三混频器设计及仿真
一、实验目的
1、理解和掌握二极管双平衡混频器电路组成和工作原理。
2、理解和掌握二极管双平衡混频器的各种性能指标。
3、进一步熟悉电路分析软件。
二、实验准备
1、学习二极管双平衡混频器电路组成和工作原理。
2、认真学习附录相关内容，熟悉电路分析软件的基本使用方法。
三、设计要求及主要指标
1、 LO 本振输入频率：， RF 输入频率： 1MHz， IF 中频输出频率： 450KHz。
2、 LO 本振输入电压幅度： 5V， RF 输入电压幅度：。
3、混频器三个端口的阻抗为50Ω 。
4、在本实验中采用二极管环形混频器进行设计，二极管采用 DIN4148。
5、分析混频器的主要性能指标：混频增益、混频损耗、1dB 压缩点、输入阻抗,互调失真等；画出输入、输出功率关系曲线。
四、设计步骤
1、原理分析混频器作为一种三端口非线性器件，它可以将两种不同频率的输入信号变为一系列的输出频谱，输出频率分别为两个输入频率的和频、差频及其谐波。
两个输入端分别为射频端（ RF）和本振（ LO），输出端称为中频端（ IF）其基本的原理如下图所示。
通常，混频器通过在时变电路中采用非线性元件来完成频率转换，混频器通过两个信号相乘进行频率变换，如下：
输入的两个信号的频率分别为ωRF \ωLO ，则输出混频信号的频率为ωRF LO +ω （上变频）或ωRF LO −ω （下变频），从而实现变频功能。
在本试验中，我们采用二极管环形混频器，其的原理电路如图 3-2 所示，其中v V t RF RF RF = cosω ，v V t LO LO LO = cosω ，并且有V V LO RF >> ，因此二极管主要受到大信号v LO 控制，四个二极管均按开关状态工作，各电流电压的极性如图 3-2 所示。
在本振电压的正半周，二极管D2 \ D3 导通，D1 \ D4 截止；在本振电压的负半周，二极管D1 \ D4 导通，D2 \ D3截止。
因此，混频电路可以拆分成两个单平衡混频器。
将二极管用开关等效，开关函数表示为：K1 LO ( ) ω t ，因此在v LO 正半周期间，开关闭合，上下回路的方程为：
求得：
由上可得，双平衡混频器的输出电流中仅包括( ) pω ω LO RF ± （p 为奇数）的组合频率分量，而抵消了ωLO ，ωRF 以及p 为偶数的众多组合频率分量。
2、整体电路设计与仿真分析按照图 3-3 所示的原理图，在 PSpice 中建立电路图，并设置好 RF、 LO 信号的参数（注意变压器的参数设置），最终仿真电路图如图 3-4 所示。
图 3-3 整体电路图
图 3-4 R2 的输出电压( v IF )波形
进行 FFT 变换后，得 R2 两端的电压( v IF )的频谱波形如图 3-5 所示。
图 3-5 R2 两端电压v IF 的频谱图
由输出的频谱图可见，环形混频器的输出电压中主要为pωLO RF ±ω ( p 为奇数) 的组合频率分量，（，等等），与理论分析一致，其中，为差频输出
信号（即为本实验所要求的输出IF 中频信号)， 为和频输出信号。
同时可以仿真得到 RF 信号的输入电压 v in 、电流 i in 波形如图 3-6，图 3-7 所 示。
图 3-6 输入 RF 信号的电压 v in 波形
图 3-7 输入 RF 信号电流 i in 波形图
对于 RF 输入端可得到输入阻抗为：
5.5957.49
.271===
IN IN IN I V R
对于混频器的 1dB 压缩点，当输入的 RF 功率（电压）较低时，输出的 I 观察图 3-6 和图 3-7 波形图，对于输入电压 v in 和电流 i in 基本上为正弦波形， 由两图我们可以得到输入电压 v in 、电流 i in 的幅值V in 、 I in 分别为：
V
m 9.271V IN =
A
I IN m 57.4=
由图 3-5 可以得到输出的中频（ ）的幅度为：
V V IF m 7.136=
因此，通过以上数据求出混频器的混频增益为：
B V V A RF IF
C d 97.59.2717
.136log 20log
20-===
输出的中频功率为
W
R V P L
IF
IF m 186.0212
==
RF 信号的输入功率为：
W
I V P IN IN IN m 621.021
==
所以有混频器的混频损耗为：
B P P L IF IN
C d 24.5186.0621
.0log *10log
*10===
F 功 率与输入 RF 功率成比例关系。
然而，当输入 RF 功率超过一定的量之后，则输 入和输出功率就会偏离线性特征，当上述偏离达到 1dB 时所对应的点就可以作 为混频器的特性参数，即 1dB 压缩点。
因此本实验中，可逐步改变输入 RF 信号 的电压值，从而得到对应的输出 IF 信号的幅值，然后在直角坐标系画出变化曲 线
表3-1 输入\输出电压及电流值
5
对于输出中频（IF）功率，有计算公式
对于输入射频（RF）功率，有计算公式
将其功率转化为dBm的表达式有
通过以上表中的数据以及计算公式，在MATLAB中编写程序仿真可画出波形图，程序如下所示。
函数一： function y=fun1(vin,Iin)
y=(1/2)*vin*Iin;
函数二： function y=fun2(vif)
y=(1/100)*vif^2;
clear;
clc;
data1=[,,,,,,,,,,,,,,,,,]; % in(mV) V 的取值
data2=[,,,,,,,,,,,,,,,,,];
%in(mA) I 的取值
data3=[,,,,,,,,,,,,,,,,,];
% IF V (mV)的取值
res1=zeros(1,length(data1));
res2=zeros(1,length(data1));
for i=1:length(data1)
res1(i)=fun1(data1(i),data2(i));
res2(i)=fun2(data3(i));
end
res1
res2=res2*10^(-3)
res1=10*log10(res1)
res2=10*log10(res2)
plot(res1,res2);
grid on;
set(gca,'ytick',[-10 -9 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10])
set(gca,'xtick',[-10 -9 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10])
xlabel('Pin(dBm)');
ylabel('Pif(dBm)');
通过MATLAB仿真我们可以得到输入、输出功率(dBm)的关系图，如图3-11
所示。
图3-11 输入\输出功率关系图
由上图可得，当输入功率超过一定值后，输入输出曲线就偏离了线性特征，由图3-11可以粗略的估计出=，=，同时根据上图，可以得到当输入功率为0dBm时的中频输出功率值.
因为理论计算有
将=,=，代入上式，等式基本成立，因此，验证了估计结果。
对于混频器的互调失真，在本实验中只定性的分析当混频器输入端同时作用的两个频率不同的信号时，输出端的频谱与单信号输入时频谱的区别。
在RF输入端加入两个信号源，选取两个信号的频率在2MHz左右，在这里分别选取=，=，为了便于观察输出波形，其电压幅度为取=2V.
通过PSpice仿真，我们可以得到输出端2 R上的电压频谱图，如图3-12所示。
图3-12 输出电压频谱图
由上图可知，在输入端有两个激励信号同时加入到混频器后，在输出的和频和差频附近出现了很多谐波分量，通过改变随着输入信号的电压幅度可以发现，随着输入电压的增大，输出的谐波分量也会增大。
在混频器的性能指标中，有一项重要的指标就是镜像频率干扰，例如在本实验中，因为=1MHz，=，=，则根据镜像频率的概念有
镜像频率为=。
在RF输入端加入两个激励信号，频率分别为=1MHz，=，两个信号的电压幅度都选取，则通过仿真，可以得到输出端的电压频谱如图3-13所示。
图3-13 R2输出电压频谱图
比较图3-8和图3-13的频谱图，发现在图3-12中，中频
输出电压幅度有明显的增大，这是应为镜像频率通过混频器后，同样产生了的中频信号，使得对于输出造成干扰，因此，一般在通信系统中，混频器的RF输入端都会加一个镜像抑制滤波器，滤除镜像频率。
