通信电路仿真实验-混频电路

课程设计一、实验目的1.设计模拟乘法混频器二、实验内容2.设计模拟乘法混频器的电路3.用万能板做出模拟乘法混频器4.利用信号发生器、示波器测试模拟乘法混频器三、实验原理及实验电路说明在高频电子电路中，常常需要将信号自某一频率变成另一个频率。

这样不仅能满足各种无线电设备的需要，而且有利于提高设备的性能。

对信号进行变频，是将信号的各分量移至新的频域，各分量的频率间隔和相对幅度保持不变。

进行这种频率变换时，新频率等于信号原来的频率与某一参考频率之和或差。

该参考频率通常称为本机振荡频率。

本机振荡频率可以是由单独的信号源供给，也可以由频率变换电路内部产生。

当本机振荡由单独的信号源供给时，这样的频率变换电路称为混频器。

混频器常用的非线性器件有二极管、三极管、场效应管和乘法器。

本振用于产生一个等幅的高频信号VL，并与输入信号VS经混频器后所产生的差频信号经带通滤波器滤出。

本实验采用集成模拟相乘器作混频电路实验。

因为模拟相乘器的输出频率包含有两个输入频率之差或和，故模拟相乘器加滤波器，滤波器滤除不需要的分量，取和频或者差频二者之一，即构成混频器。

图4-1所示为相乘混频器的方框图。

设滤波器滤除和频，则输出差频信号。

图4-2为信号经混频前后的频谱图。

我们设信号是：载波频率为S f 的普通调幅波。

本机振荡频率为L f 。

设输入信号为t V v S S S ωcos =，本机振荡信号为t V v L L L ωcos = 由相乘混频的框图可得输出电压t V tV V K K v S L S L S L M F )cos()cos(2100ωωωω-=-=式中 SL M F V V K K v 210=定义混频增益M A 为中频电压幅度0V 与高频电压S V 之比，就有LM F S M V K K V V A 210==图4-3为模拟乘法器混频电路，该电路由集成模拟乘法器MC1496完成。

R7图4-3 MC1496构成的混频电路MC1496可以采用单电源供电，也可采用双电源供电。

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。

实验二晶体三极管混频电路实验一. 实验目的1.理解变频电路的相关理论。

2.掌握三极管混频电路的工作原理和调试方法。

二. 实验使用仪器1．三极管混频电路实验板2．200MH泰克双踪示波器3 .FLUKE万用表4. 频谱分析仪（安泰信）5. 高频信号源三、实验基本原理与电路1. LC振荡电路的基本原理在通信技术中，经常需要将信号自某一频率变换为另一频率，一般用得较多的是把一个已调的高频信号变成另一个较低频率的同类已调信号。

完成这种频率变换的电路称变频器。

2.实验电路晶体三极管混频电路实验电路如图2-2所示。

本振电压U L频率为(10.7MHz)从晶体管的发射极e输入，信号电压Us(频率为10.245MHz)从晶体三极管的基极输入，混频后的中频(Fi=F L-Fs)信号由晶体三极管的集电极输出。

输出端的带通滤波器必须调谐在中频Fi上，本实验的中频Fi=F L-Fs=10.7MHZz-10.245MHz=455KHz。

C4C3R3R1C2*B2R4C5R5LED1K +12RW1R2C1CVJ晶体三极管混频电路TP1IN1TP3OUTTP2IN2A8-0808电路基本原理：电容C1是隔直电容，滑动变阻器RW1和电阻R1,R2是晶体管基极的直流偏置电阻，用来决定晶体管基极的直流电压，电阻R3是射极直流负反馈电阻，决定了晶体管射极的直流电流Ie 。

晶体管需要设置一个合适的直流工作点，才能保证混频器电路正常工作，并有一定的功率增益。

通常，适当的增加晶体管射极的直流电流Ie 可以提高晶体管的交流电流放大倍数 ，从而增大混频器电路的变频增益。

但Ie 过大，混频电路的噪声系数会急剧增加。

对于混频器电路，一般控制Ie 在0.2-1mA 之间。

电阻R4是混频器的负载电阻。

电容C3，C4是混频器直流电源的去耦电容。

同时混频电路的电压增益还和本振信号的幅度有关。

输入信号幅度不变时，逐渐增加本振信号的幅度，刚开始由于本振信号的幅度较小，晶体管的变频跨导较小，此时随着本振信号幅度的增加，晶体管的变频跨导也逐渐增加，混频器的变频增益逐渐增加。

混频电路实验报告引言混频电路是一种常用的电路，用于将两个或多个不同频率的信号进行合并或分离。

本实验旨在通过搭建混频电路并进行实验验证，加深对混频电路原理的理解。

实验器材•信号发生器•混频器•示波器•电阻•电容•电源•连接线实验步骤步骤一：搭建混频电路1.将信号发生器连接到混频器的输入端口。

2.将示波器连接到混频器的输出端口。

3.根据实验要求，选择合适的电阻和电容值，并连接到混频器的相关电路。

步骤二：调节信号发生器频率1.打开信号发生器，并设置初始频率为f1。

2.使用示波器观察混频器输出信号的波形和频率。

步骤三：调节混频器参数1.根据实验要求，调节混频器的相关参数，如输入电压、放大倍数等。

2.使用示波器观察混频器输出信号的波形和频率的变化。

步骤四：记录实验结果1.记录信号发生器的初始频率f1和混频器输出的信号频率f2。

2.记录混频器的参数设置。

实验结果与分析实验结果根据实验记录，我们得到了以下结果：•信号发生器的初始频率f1为1000Hz。

•混频器输出的信号频率f2为2000Hz。

•混频器的参数设置为放大倍数为2。

结果分析根据实验结果，我们可以得出以下结论：1.混频器能够将两个不同频率的信号进行合并，输出一个新的信号。

2.输入信号的频率会对混频器输出信号的频率产生影响。

3.混频器的参数设置可以调节输出信号的放大倍数。

总结通过本实验，我们成功搭建了混频电路，并验证了混频器的原理。

混频电路在通信领域有着广泛的应用，如无线电通信、雷达系统等。

深入理解混频电路的原理对于电子工程师而言是非常重要的，本实验为我们提供了一个实践操作的机会，加深了对混频电路的理解和掌握。

混频器仿真模拟一 混频器原理介绍混频是将已调波中载波频率变换为中频频率，而保持调制规律不变的频率变换过程。

本地振荡信号())(1012752cos 2003mv f l ⨯⨯=π调幅信号为 ))(108102cos())10102cos(1(2033mv fs ⨯⨯⨯⨯⨯+=ππ。

经过混频器之后，信号会实现线性的搬移.调幅信号经过频率的线性搬移之后，由高频区移动至中频区，再采用滤波器将中频段的信号取出，即可得到465KHZ 中频段的调幅信号。

实验电路图如下（其中调幅信号由Multisim 中信号源提供）实验结果如下(其本中第一路为调幅输入信号，第二路为本地振荡信号，第三路为混频之后的输出信号)采用Multisim 中的傅里叶分析仪对输入输出信号进行频谱分析，可以观察到信号的输入和输出时的频谱搬移变化。

频谱图如下：第一幅为输入时的频谱图（调幅信号为))(108102cos())10102cos(1(2033mv fs ⨯⨯⨯⨯⨯+=ππ），第二幅为进过混频后输出的频率图二 参数分析（1）静态工作点的变化对输出的影响三极管静态工作点的位置决定了信号进行非线性变化之后高次分量，合理的静态工作点会有效的排除一些不必要的干扰。

在本实验中通过改变电阻R3可以改变静态工作点。

对参数R3进行扫描分析，图形如下（2）输入的本地信号幅度对输出的影响混频器的正常工作条件除了合理的静态工作点之外，还要求本地振荡信号的幅度远远大于射频信号的幅度（一般为十倍关系），但是本地振荡信号的幅度过大也会影响到混频的效果。

如下分别列出了本地振荡信号的幅度过大和过小两种情况下的混频输出结果。

1.本地载波输入过小（为20mv）2.本地载波过大（为2v）输入信号过小时，对于混频器来说信号的强度不够，输出信号的信噪比就不够，便容易引起失真；但是输入过大，如上述第二幅波形图所示，会引起严重的失真。

二极管的瞬时工作点取决于直流偏置电压，本地载波以及输入的调幅，时变静态工作点是由于直流偏置电压，本地载波决定，当输入信号远远小于本地振荡时，晶体管便不再是一个静态工作点随本地振荡信号变化而变化的线性元件，从而导致输出失真。

混合信号电路设计及仿真一、引言混合信号电路作为数字和模拟两类信号的结合，设计复杂度高，涉及领域广泛，因此对于混合信号电路设计及仿真有着更高的要求和挑战。

在本文中，我们将会探讨混合信号电路及设计的关键技术以及相应的仿真分析方法。

二、混合信号电路的概念混合信号电路可以理解为将模拟和数字两种信号混合在一起的电路。

其中模拟信号指的是连续可变的电压/电流，数字信号指的是离散的0/1二进制信号。

混合信号电路利用数字电路的计算和控制能力，通过模拟电路实现其它各种功能，具有数字电路高可靠性、计算精度高和制造工艺的优点以及模拟电路的高保真度等优点。

三、混合信号电路的基本原理混合信号电路在设计中需要考虑各种信号波形的变化，对于模拟信号来说，需要考虑幅度、频率和相位等变化，对于数字信号来说，则需要考虑信号的时间特性和线性度。

混合信号电路的主要部分包括模拟电路和数字电路两部分。

其中，模拟电路包括运放电路、滤波电路、放大器等，数字电路则包括计数器、多路选择器、比较器等。

混合信号电路的设计中，需要考虑到电路的噪声、功耗和干扰等问题，比如在模拟电路中需要考虑信噪比，而在数字电路中需要考虑信号干扰问题。

四、混合信号电路的设计过程混合信号电路的设计过程中，需要注意以下几个方面：1.电路的功能：首先需要确定电路所需要实现的功能，并对其进行分析和优化。

2.电路原理图：接下来需要绘制电路原理图，其中需要包括各种模块和电路及其连接方式。

3.电路模型：根据电路原理图，建立相应的电路模型来进行仿真分析。

4.电路 PCB 布局：电路 PCB 的布局是电路设计中十分重要的一步，不仅需要考虑到电路连接方式，还需要考虑到电路 EMF 防护、功率分配等问题。

5.电路测试和调试：完成电路设计的最后一步是测试和调试。

测试过程中通常需要对电路进行综合分析和比较噪声效果等测试，以确定电路的优化方向，并对其进行调试。

五、混合信号电路的仿真分析混合信号电路仿真分析是评估和验证混合信号电路性能和功能的重要途径。

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。

选课时间段：周五3、4、5序号：实验报告课程名称：通信电路上机实验实验名称：混频器设计及仿真学生姓名：***学生学号：********实验日期：5月24日混频器的设计及仿真一、 设计要求及主要指标1、 LO 本振输入频率：1.45MHz ，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：0.5V 。

3、 混频器三个端口的阻抗为50Ω。

4、 本实验采用二极管环形混频器进行设计，二极管采用DIN4148。

二、 实验电路图三、实验波形图图12R 的输出电压ifV 波形图22R 两端电压IF V 的频谱图频谱图分析：由输出的频谱图可见，环形混频器的输出电压中主要的组合频率分量为：0.45MHZ ，2.45MHz ，3.35 MHz ，5.35 MHz ，6.24 MHz ，8.25 MHz ，9.15 MHz 等等。

其中0.45MHZ 为差频输出信号，2.45MHz 为和频输出信号。

图3 输入RF 信号电压in V 波形图图4 输入RF 信号电流in I 波形图由图2可知：输出的中频（0.45MHZ ）幅度为：mV V if 2.153=由图3，图4可知输入电压，电流的幅值分别为： mV V in 8.270=mA I in 47.4=通过以上数据求出混频器的混频增益为： dB A C 95.48.2702.153log20== 输出的中频功率为：mW R V P LIFIF 2347.0212==RF 信号的输入功率为： mW I V P in in in 60524.021==所以有混频器的混频损耗为： dB P P L IFinC 11.4log10== 对于RF 输入端可得到输入阻抗为： Ω==6.60ininin i V R表1 输入\输出电压及电流值通过MATLAB仿真我们可以得到输入、输出功率(dBm)的关系图，如图5所示。