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三极管混频器

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百度文库 - 让每个人平等地提升自我

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通信电子线路课程设计说明书

三极管混频器

院 、 部：

学生姓名：

指导教师： 职称：

专 业：

班 级：

完成时间：

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1 摘 要

混频器在现代通信中的应用非常的广泛，融入了人们的生活当中。是现代通信中一个不可或缺的。混频器通过改变频率来达到应有的目的，即变频。

本次课程设计采用三级管混频器，电路简单，变频增益高。输入两个高频信号，通过三极管混频电路和选频回路，最后可以得到一个差频信号。采用9014三极管，用中周来充当选频回路，本设计结构简单，性能相对较为稳定，成本低，使用滑动变阻器改变静态工作点，使其工作在非线性工作区域，是发射极注入、基极输入式变频电路。

关键词：混频器；三极管；选频

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2 ABSTRACT

Application of mixer in modern communication is very wide, into

people's lives. The modern communication is an indispensable. The mixer

to achieve the desired objective by changing frequency, variable

frequency.

This course is designed with three pipe mixer, simple circuit, high

conversion gain. Input two high-frequency signal, pipe mixer circuit and

frequency selection circuit through the pole, and then we can get a

difference frequency signal. The 9014 triode, used in the weeks to act

as a frequency selective circuit, this design has the advantages of simple

structure, performance is relatively stable, low cost, the use of a

sliding rheostat change the static working point, which works in the

nonlinear area, is the emitter injection, base input type frequency

conversion circuit.

Key word: mixer;transistor;frequency

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3 目 录

第一章 三极管混频器的设计内容及要求 ................................................................................... 1

设计内容 ................................................................................................................................... 1

设计要求 ................................................................................................................................... 1

混频器工作原理及系统框图 ................................................................................................... 1

三极管混频器的设计方案 ....................................................................................................... 3

第二章 电路设计及其原理分析 ................................................................................................... 4

本地振荡电路 ........................................................................................................................... 4

混频电路 ................................................................................................................................... 6

第三章 三极管混频器的仿真和调试 ........................................................................................... 9

仿真软件介绍 ........................................................................................................................... 9

混频器电路的仿真 ................................................................................................................... 9

实物调试 ................................................................................................................................. 10

总结......................................................................................................................................... 10

参考文献......................................................................................................................................... 11

致 谢 ............................................................................................................................................ 12

附 录 ............................................................................................................................................ 13

附录 A .................................................................................................................................. 13

附录 B .................................................................................................................................. 14

附录 C .................................................................................................................................. 14

附录 D .................................................................................................................................. 15

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1 第一章 三极管混频器的设计内容及要求

设计内容

在本次课程设计中采用了Multisim仿真软件对三极管混频器进行设计及绘制，并模拟仿真。从理论上对电路进行了分析。选择合适的预案器件，设计出满足要求的三极管混频器。

设计要求

设计一个三极管混频器，要求输入信号为10MHz正弦波，本振信号为正弦波，混频输出为的正弦波。

混频器工作原理及系统框图

一个实际应用中调幅收音机的混频电路的主要功能是使信号自某一频率变换成另外一个频率，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变换，将其变换为频率固定的中频信号。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。混频电路的类型较多，常用的模拟相乘混频器、二极管平衡混频器、环形混频器、三极管混频器等。其中三极管混频器最为常用，其工作原理图如下：

高频信号 中频输出

f外 f中

f本

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混频器设计

混频器设计

混频器设计

4.1引言

无线传感网(WSN,Wireless Sebnsor Networks)就是由部署在监测区域内的大量的廉价微型传感器节点组成，通过无线通信的方式形成的一个多跳自组织网络，它是一种全新的信息获取平台，能够实现监测和采集网络分布区域内的各种检测对象的信息。由于无线传感网的广泛发展，应用于无线传传感的技术也得到广泛的发展，下混频器是无线传感网中的关键模块，它的性能与各种通信系统的通信质量密切相关。

混频器电路按非线性器件性质的不同，分为无源混频器电路和有源混频器电路。无源混频器电路结构相对来说比较简单，设计周期也不用太长，有较高的性价比，其中最主要的优

点是无源结构混频器不需要电源电压，并且当理想情况下时，并没有静态功耗存在，而且具

有好线性度性能。但是无源混频器也存在很多不足之处，无源混频器电路有插入损耗存在，

一般可采用后置有源电路提供足够的增益。有源混频器需要外接电源来提供一定增益，虽然

需要消耗一定的功率，但可以使整个系统的增益在集成电路中得到提高。有源混频器的转换

增益和端口的隔离度都比无源混频器要大的，但是它的噪声系数比较小，而且有源混频器所

消耗功率较大，线性度也比无源混频器差。

按照组成混频器的不同电路结构[27]，可以分为平衡混频器、单端混频器。单端混频器电路结构简单，但性能较差。平衡混频器又可分为单平衡混频器和双平衡混频器两种，它们具 有噪声小、灵敏度高、抗干扰能力强及频带宽等优点。就单平衡结构和双平衡结构而言，双平衡混频器结构具有更好的性能，平衡结构有更好的端口隔离度，本振电压和输入信号电压不会通到中频输出端，也即本振端口和输入是隔离的。单管跨导型混频电路、单平衡型混频电路和吉尔伯特双平衡型混频电路等是有源混频器比较常见的电路形式。二极管双平衡型混频电路和无源场效应管混频电路等是无源混频器比较常见的电路形式。

本文设计的下混频器由于采用一级变频，直接从2.4Gz下变频到40M，所以性能肯定是受到影响的，相比于多级变频器，各项指标一般，但是大大降低了成本。因此在要求并不严苛的情况下，一级混频器拥有比较高的性价比，是比较合适的选择。在比较几种混频器结构后，决定采用Gilbert混频器作为原型电路结构。为了能够提供更好地性能，采用电流注入技术，使噪声系数和增益同时得到改善。 .4.2原理分析

三极管混频器改

三极管混频器改

1 1 三极管混频器任务、功能要求说明及总体方案

1.1课题任务

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。

1.2 课题总体方案介绍及工作原理

1.2.1 总体方案

图1.1 结构和原理

（1）输出中频调幅波与输入高频调幅波规律完全相同，即载波振幅的包络形状完全相同。唯一的差别是载波频率不同。

（2）从频谱上看，输出中频信号与输入高频信号的频谱结构相同，只不过在频谱上搬移了一个位置。

（3） （称为下混频） 低中频

（称为上混频） 高中频

一般，用于振幅调制与解调的电路均可用于混频，需要改变的只是输入、输出回路和输出滤波器的参数。若非线性器件本身仅实现混频，本振信号由单独的本地振荡器提供，称为混频器； 若非线性器件既产生本振信号又实现混频，则称为变频器。 SILSILSISILSIfffffffffffff 2 1.2.2 工作原理

混频电路的基本原理：

图1.2

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stsmscosU(t)U （1.1）

则： (t)(t)UU(t)Ucsp （1.2）

= ctcmstsmcos Ucos U

= ctstcoscos Am

其中： cmsmUUAm （1.3）

对上式进行三角函数的变换则有：

tcst1pcoscos AmtU：)t]-(cs)tc[cos( Am21scos

三极管混频电路

三极管混频电路

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，RL=1 kΩ。

电路主要元件参数：晶体管CS9018，β=60，查手册知在f0=300MHz，IC=2mA，Vcc=9V条件下测得y参数为gie=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。直流偏置由Rb1、Rb2、Rc实现，电阻器W1为47kΩ，用于调整静态工作点。电路中的电容一般使用体积小的瓷片电容。

实验五 晶体三极管混频实验

实验五 晶体三极管混频实验

实验五 晶体三极管混频实验

一、 实验内容

1、掌握了解三极管混频器的工作原理；

2、了解混频器的寄生干扰。

二、 实验原理

1、混频器的工作原理

混频器的功能是已调波信号（高频）不失真地变换为另一已调波信号，保持原调制规律不变。为实现混频功能，混频器件必须工作在非线性状态，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高频信号UL ，与输入信号US经混频器后所产生的差频信号，经带通滤波器滤出。除输入信号电压Us和本振电压UL外，还存在干扰和噪声。它们之间任意两者都有可能产生组合频率，这些组合频率如果等于或接近中频，将与输入信号一起通过中频放大器、解调器，对输出级产生干扰，影响输入信号的接收。 干扰是由于混频不满足线性时变工作条件而形成的，不可避免，其中影响最大的是中频干扰和镜像干扰。

2、实验电路

图中，本振电压为11.2MHZ从晶体管的发射极e输入，信号频率为8.2MHZ从晶体三极管的基极B输入，混频后的中频信号由晶体三管的集电极C输出。输出端的带通滤波器必须调谐在中频Fi上，本实验 中频为3MHZ。

三、 实验内容

1、用频率计测量混频器的输入输出频率，观察输入输出信号的波形；

2、 用示波器观察输入波形为调幅波时的输出波形。

四、 实验步骤

（一）模块上电

将LC振荡器模块③晶体三极管混频器模块④接通电源。

（二）中频频率的观测

1、将LC 振荡器调整到“串S”、1C09（150P）状态下，其产生的振荡频率为11.9MHZ信号作为本实验的本振信号，接晶体三极管混频器本振输入2P01，高频信号发生器输出8.9MHz，VP-P =0.5V信号接晶体三极管混频器本振输入2P02。用示波器观测2TP03波形，测量其中频值。顺时针调整2W01，输观察2TP03的波形变化。

2、混频的综合观测。将调制信号为1KHZ载波频率为8.9MHZ的调幅波，作为本实验的晶体三极管混频器射频输入，用双踪示波器的观察2TP01、2TP02、2TP03各点波形，特别注意观察2TP02和2TP03两点波形的包络是否一致。