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集成模拟乘法器混频、平衡调幅实验一、实验目的掌握利用乘法器（MC1496）实现混频，平衡调幅的原理及方法。
二、实验仪器双踪示波器一台、高频电子实验箱一台、万用表一台三、实验原理（1）混频用模拟乘法器实现混频，只要x u 端和y u 端分别加上两个不同频率的信号，相差一中频如，再经过带通滤波器取出中频信号，其原理如图所示：若()cos x s s u t V w t = ()00cos y u t V w t =则()00cos cos c s s u t KVV w t w t = ()()0001cos cos 2s s s KV V w w t w w t =++-⎡⎤⎣⎦ 经带通滤波器后，取差频 ()()0001cos 2s s V t KV V w w t =- 0s i w w w -=为某中频频率。
（2）振幅调制 设载波信号的表达式为()c o s c c m c u t U t ω=，调制信号的表达式为()c o s m u t U t ΩΩ=Ω，调制信号叠加直流电源Q U ，则调幅信号的表达式为 ()()()()000cos 11cos cos cos 22o M Q cm c m c a m c a m c u t A U u t U tU t m U t m U t ωωωωΩ⎡⎤=+⎣⎦=++Ω+-Ω0m M Q cm U A U U =a m ——调幅系数，a m Q m U U Ω=；0cos m c U t ω——载波信号；()01cos 2a m c m U t ω+Ω——上边频分量； ()01cos 2a m c m U t ω-Ω——下边频分量 它们的波形及频谱如图所示。
由图可见，调幅波中载波分量占有很大比重，因此信息传输效率较低，称这种调制为有载波调制。
为提高信息传输效率，广泛采用抑制载波的双边带或单边带振幅调制。
双边带调幅波的表达式为()()()0cos cos 11cos cos 22M m cm c m c m c u t A U t U tU t U t ωωωΩ=Ω⋅=+Ω+-Ω 式中 m M m cm U A U U Ω=⋅⋅四、实验步骤1、混频器实验● 连接好跳线J12、J13、J15、J19、J110（此时J11、J14、J16、J17、J18应断开）。
模拟乘法混频实验报告姓名：学号：班级：日期：模拟乘法混频一、实验目的1.进一步了解集成混频器的工作原理2.了解混频器中的寄生干扰二、实验原理及实验电路说明混频器的功能是将载波为vs（高频）的已调波信号不失真地变换为另一载频（固定中频）的已调波信号，而保持原调制规律不变。
例如在调幅广播接收机中，混频器将中心频率为535~1605KHz的已调波信号变换为中心频率为465KHz的中频已调波信号。
此外，混频器还广泛用于需要进行频率变换的电子系统及仪器中，如频率合成器、外差频率计等。
混频器的电路模型如图1所示。
VsV图1 混频器电路模型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。
目前，高质量的通信接收机广泛采用二极管环形混频器和由双差分对管平衡调制器构成的混频器，而在一般接收机（例如广播收音机）中，为了简化电路，还是采用简单的三极管混频器。
本实验采用集成模拟相乘器作混频电路实验。
图2为模拟乘法器混频电路，该电路由集成模拟乘法器MC1496完成。
五、实验注意事项1、测量时应用双踪同时观察本振-载波，载波-中频，以便比较。
2、本实验用到晶振输出信号。
因此，在进行本实验前必须调整好晶振的输出，使之满足本实验的要求。
六、思考题1、除乘法器外，还有哪些器件可组成混频器？试举例说明。
混频器常用的非线性器件还有二极管、三极管、场效应管等。
2、分析寄生干涉的原因，并讨论预防措施。
原因：干扰频率通过寄生通道形成。
混频器件工作在非线性状态，不可避免地存在干扰和噪声作用在混频器上。
它们和输入信号电压VS、本振电压VL之间任意两者都有可能产生组合频率，这些组合信号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，对输出级产生干涉，影响输入信号的接收。
预防措施：减少非线性失真的各种组合频率干扰，选择器件特性接近平方律或近似理想相乘器。
实用标准文档班级：姓名：学号：指导教师：林森成绩：电子与信息工程学院信息与通信工程系混频器的设计1概述在高频电子线路中，振幅调制、同步检波、混频、倍频、鉴频等调制与解调的过程均可视为两个信号相乘的过程，而集成模拟乘法器正是实现两个模拟量，电压或电流相乘的电子器件。
采用集成模拟乘法器实现上述功能比用分立器件要简单得多，而且性能优越，因此集成模拟乘法器在无线通信、广播电视等方面应用较为广泛。
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，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。
本次设计主要内容是基于MC1496的混频器应用设计与仿真，阐述混频器基本原理，并在电路设计与Multisim仿真环境中创建集成电路乘法器MC1496电路模块，利用模拟乘法器MC1496完成各项电路的设计与仿真，并结合双踪示波器实现对信号的混频，对接收信号进行频率的转换,变成需要的中频信号。
1.1混频器原理混频技术应用的相当广泛，混频器是超外差接收机中的关键部件。
直放式接收机是高频小信号检波，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（频率越高，放大量越低，反之频率低，增益高），而且对检波性能的影响也较大，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。
因为放大功能主要放在中放，因此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。
在频分多地址信号的合成、微波接力通信、卫星通信等系统中也有其重要地位。
此外，混频器也是许多电子设备、测量仪器（如频率合成器、频谱分析仪等）的重要组成部分。
实验五模拟乘法器混频电路一、实验目的1、了解基于MCI496模拟乘法混频器的工作原理二、实验内容1、研究模拟乘法混频器的频率变换过程，熟悉混频器重要性能指标。
2、研究模拟乘法混频器输出中频电压与输入本振电压的关系3、研究模拟乘法混频器输出中频电压与输入信号电压的关系4、了解混频器频率变换前后的时域波形，及频域变换的频谱特性。
三、实验原理及实验电路说明1混频电路基本原理在超外差无线通信中，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吋，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力，并与输入信号匕•经混频器后所产生的混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相乘混频方框图图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。
图4-3变频器输入输出信号吋域波形图。
假设信号是：载波频率为人的 普通调幅波。
本机振荡频率为九。
设输入信号为V 5 = V s COS695r ,本机振荡信号为v L = V L COS®/ 由相乘混频的框图可得输出电压相 对 振 幅本机振荡高頻调幅波U)中频调帼波相 对幅u)s-Q u)s u)s+a k —勁图4-3变频器输入输出波形图=% cos （e 厶-（o s ）t定义混频增益Aw 为中频电压幅度％与高频电压匕之比，就有A M =^- = ^K F K M V L为了实现混频功能，混频器件必须工作在非线性状态，而作用在混频器上的除了输入信 号电压Vs 和本振电压％外，不可避免地还存在干扰和噪声。
实验5 乘法器的应用3---混频器实验一、实验目的1.熟悉集成电路实现的混频器的工作原理。
2.了解混频器的多种类型及构成。
3.For personal use only in study and research; not for commercial use4.5.了解混频器中的寄生干扰。
二、预习要求1.For personal use only in study and research; not for commercial use2.3.预习混频电路的有关资料。
4.认真阅读实验指导书，对实验电路的工作原理进行分析。
三、实验仪器1.双踪示波器2.高频信号发生器（最好有产生调制信号功能的信号源）3.频率计4.实验板GPMK7四、实验电路说明目前高质量的通信接收机中多采用二极管环形混频器和由双差分对管平衡调制器构成的混频器，本实验采用的是集成模拟乘法器（MC1496）构成的混频电路。
用模拟乘法器实现混频，只要u x端和u y端分别加上两个不同频率的信号，相差一中频如1.5MHz，再经过带通滤波器取出中频信号，其原理方框图如图所示5-1 混频原理框图若u x (t)=U s cosωs t u y(t)=U c cosωc t则u c(t) = KU s U c cosωs t·cosωc t=1/2 KU s U c［cos(ωc+ωs )t+ cos(ωc-ωs )t］ωc-ωs =ωi 为某中频频率。
由MC1496 模拟乘法器构成的混频器电路如图5-2所示。
注意：电源+12V -12V本振信号U C（频率为6MHz）接到乘法器的⑽脚，将调幅波信号U S（频率为4.5MHz）接到乘法器的⑴脚，混频后的中频信号由乘法器的⑹脚输出，经形带通滤波器（其调谐在1.5MHz，带宽为450KHz）由电路输出端OUT得到差频（1.5MHz）信号（即：所谓中频信号）。
为了实现混频功能，混频器件必须工作在非线性状态，而作用在混频器上的除了输入信号电压U S和本振电压U C外，不可避免地存在干扰和噪声信号。
东北石油大学课程设计任务书
课程高频电子线路
题目基于模拟乘法器的混频及倍频电路设计
专业电子信息工程姓名学号
主要内容、基本要求、主要参考资料等
1、主要内容
本题目为集成模拟乘法器应用设计之一，即运用模拟乘法实现混频电路和倍频电路。
通过本次电路设计，掌握集成模拟乘法器的基本原理及其所构成的混频和倍频电路的设计方法、电路调整及测试技术。
加深对高频电子线路课程理论知识的理解，提高电路设计及电子实践能力。
2、基本要求
(1) 采用集成模拟乘法器设计混频电路；
(2) 设计混频所用的本地振荡器，振荡频率范围：1.00MHz~2.07MHz；
(3) 利用集成模拟乘法器设计倍频电路。
3、主要参考资料
[1] 阳昌汉. 高频电子线路. 哈尔滨：高等教育出版社，2006.
[2] 吴运昌. 模拟集成电路原理与应用. 广州：华南理工大学出版社，2000.
[3] 谢自美. 电子线路设计·实验·测试. 武汉：华中科技大学出版社，2000.
[4] 高吉祥. 电子技术基础实验与课程设计. 北京：电子工业出版社，2002.
完成期限2月25日-3月1 日
指导教师
专业负责人
2013 年 2 月22 日。
实验课程名称：_高频电子线路它内部电路含有 8 个有源晶体管，引脚 8 与 10 接输入电压 VX、1与 4接另一输入电压VY,6 与12 接输出电压 VO。
一个理想乘法器的输出为VO=KVXVY，而实际上输出存在着各种误差，其输出的关系为:VO=K（VX +VXOS）(VY+VYOS)+VZOX。
为了得到好的精度，必须消除 VXOS、VYOS与 VZOX三项失调电压.引脚 2 与 3 之间需外接电阻，对差分放大器 T5与 T6产生交流负反馈，可调节乘法器的信号增益,扩展输入电压的线性动态范围。
各引脚功能如下：1:SIG+ 信号输入正端2： GADJ 增益调节端3：GADJ 增益调节端4: SIG—信号输入负端5：BIAS 偏置端6： OUT+ 正电流输出端7: NC 空脚8: CAR+ 载波信号输入正端9：NC 空脚10: CAR—载波信号输入负端11： NC 空脚12: OUT- 负电流输出端13: NC 空脚 14： V—负电源（2）Multisim建立MC1496电路模块启动multisim11程序，Ctrl+N新建电路图文件，按照MC1496内部结构图，将元器件放到电子工作平台的电路窗口上，按住鼠标左键拖动，全部选中。
被选择的电路部分由周围的方框标示，表示完成子电路的选择。
为了能对子电路进行外部连接,需要对子电路添加输入/输出.单击Place / HB/SB Connecter 命令或使用Ctrl+I 快捷操作,屏幕上出现输入/输出符号，将其与子电路的输入/输出信号端进行连接。
带有输入/输出符号的子电路才能与外电路连接.单击Place/Replace by Subcircuit命令,屏幕上出现Subcircuit Name对话框,在对话框中输入MC1496，单击OK，完成子电路的创建选择电路复制到用户器件库，同时给出子电路图标。
双击子电路模块，在出现的对话框中单击Edit Subcircuit 命令，屏幕显示子电路的电路图，可直接修改该电路图。
基于模拟乘法器的混频器
摘要
Multism10是属于新一代的电子工作平台，是一种在电子技术界广泛应用的优秀的计算机仿真软件，Multism10被称为电子工作人员的“计算机里的电子实验室”。
集成模拟乘法器是完成两个模拟量（电压或电流）相乘的电子器件。
在高频电子线路中，振幅调制、同步检波、混频、倍频、监频、相频等调制与解调的过程，均可视为两个信号相乘或包含相乘的过程。
采用集成模拟乘法器实现上述工程采用分离器件如二极管和三极管要简单的多，而且性能优越。
所以目前在无线通信、广播电视等方面应用比较多。
继承模拟乘法器的常见产品有BG314、F1595、F1596、MC1495、MC1496、LM1595、LM1596等。
主要内容是基于MC1496混频器应用设计与仿真，阐述了混频器基本原理，并在电路设计与Multism仿真环境中创建集成电路乘法器MC1496电路模块，利用模拟乘法器MC1496完成各项电路的设计与仿真，并结合双踪示波器实现对信号的混频。
关键字：Multism10，模拟乘法器MC1496，混频器
第一章绪论
混频器在高频电子线路和无线电技术中，应用非常广泛，在调制过程中，输入的基带信号都要经过频率的转换变成高频的已调信号。
在解调过程中，接受的已调高频信号也要经过频率转换，变成对应的中频信号。
特别是在超外差式接收机中，混频器应用比较广泛，如AM广播接收机将已调信号535KHZ-1605KHZ要变成465KHZ 的中频信号，电视接收机将48.5M-870M的图像信号要变成38M的中频图像信号。
再发射机中，为提高发射频率的稳定度，采用多级式发射机。
用一个频率较低的石英晶体振荡器为主振荡器，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。
由此可见，混频电路是电子技术和无线电专业必须掌握的关键电路。
本文通过MC1496构成的混频器来对接收信号进行频率转换，变成需要的中频信号。
第二章硬件设计
2-1 混频器原理
变频电路的基本功能是保持已调信号的调制规律不变，仅改变其载波频率处理过程。
用模拟乘法器实现混频，只要在Ux 端和Uy 端分别加上两个不同的频率信号，相差一中频如10.7MHZ ，再经过带通滤波器取出中频信号，其原理方框图如下：
Ux Uc V0
图2-1混频器原理框图
若Ux （t ）=Uscoswst Uy=u 0cosw 0t 则Uc(t)=KVsV 0cosw s tcosw 0t
=1/2KVsV 0[cos(w 0+w s )t+cos(w 0-ws)t] 经带通滤波器后，取差频
V 0(t)=1/2KVsV 0cos(w 0-w s )t w 0-w s =w i 为某中频频率
2-2 变频电路的主要性能指标：
（1） 变频增益
变频增益实质变频电路输出的中频电压振幅V 1m 与其输入的高频电压振幅V sm 之比，用A vc 表示，即 Avc=V 1m /V sm .
对晶体管来说，还应有变频功率增益这个指标，即变频电路输出的中频信号功率P I 与诸
如的高频信号功率P
s 之比，用A
pc
表示，A
pc
=P
I
/P
s
（2）失真与干扰
变频电路除有频率失真与非线性失真外，还会产生各种组合频率干扰。
如何既完成混频任务，又尽量避免或减少这些失真和干扰是我们过关心的问题。
（3）选择性
在变频电路的输出中，可能存在很多与中频频率接近的干扰信号，为了抑制这些干扰，就要求中频滤波器具有良好的、接近于矩形的幅频特性。
（4）噪声系数
变频电路的噪声系数大小，将直接影响整机总的噪声系数，尤其是变频电路前没有高频放大器的无线电接收设备，其影响就更大。
变频电路噪声系数的大小，与所用器件及其工作状态有关，实践中必须仔细选择。
（5）稳定性
因为变频电路的输入输出端分别连接调谐于高频和中频的谐振回路，所以不会产生因反馈而引起的不稳定现象。
这里所说的稳定性，主要是指本振的频率稳定度。
因为变频电路输出端的中频滤波器的通频带宽度是一定的，如果本振频率产生较大的漂移，那么经变频所得的中频可能超出中频滤波器通频带的范围，引起总增益的降低。
2-3 常用的混频电路：
晶体三极管混频电路、场效应管混频电路、晶体二极管混频电路、集成模拟乘法器混频电路等。
2-4 变频干扰
（哨声干扰）
信号本振
（交叉（寄生（本振
调制）通道）噪声）
干扰噪声
（互相调制）（倒易混频）
图2-2混频干扰分类及其名称示意图
哨叫干扰是由于变频器不满足时变参量线性电路条件而形成。
这是，信号本身的谐波不可忽略，其产生干扰的条件是
︱±pw
l ±qw
c
︱=wI+W
式中，W是可听的音频频率。
上式包括以下四种情况
Pw
L -qw
c
=w
I
+W
-pw
L +qw
c
=w
I
+W
pw
L +qw
c
=w
I
+W
-pw
L -qw
c
=w
I
+W
如取wI= wL-wc,则第三种情况是不可能的，第四种情况是不存在的。
而是第一、二种
情况可写成pw
L -qw
c
=±(w
I
+W)
通常Wi≥W,因此上式可化简为w
c ≈(p1±1)w
I
/(q-p)
上式表明，当信号频率wc和已选定的中频频率wI满足上式关系时，就可能产生干扰哨叫声。
若p和q取不同的正整数，则可产生干扰哨声的信号频率就会有无限多个，并且其值均接近于wI的整数倍或分数倍。
但实际上，一旦任何一部接收机的工作频率段都是有限宽的；二因混频器管集电极电流组合中组合频率分量的振幅总是随着（p+q）的增加而迅速地减小，因而只有对应于p和q值较小的信号才会产生明显的干扰哨声，而对应于p和q较大的信号所产生的干扰哨声均可忽略。
由此可见，减少干扰噪声的方法是合理选择中频频率，将产生最强的干扰哨声的频率移到接收频段以外。
其次是限制信号和本振电压的振幅不宜过大。
寄生通道干扰
寄生通道干扰是由于变频器必须工作在非线性状态而形成的。
如果变频器前的高频放
大器也具有非线性特性，则当频率为w
M 的干扰信号Vm(t)通过放大器是，产生了w
M
的各次
谐波，用qw
M 表示，q=0,1,2，...他们与本振信号各次谐波差排，如满足︱±pw
L
±qw
M
︱≈
Wi
该干扰信号将通过接收机，造成对有用信号的干扰，称这种烦扰为寄生通道干扰。
对于中频干扰，混频电路十几起到中频放大的作用，因而它具有比有用信号更强的传
输能力；对于像频干扰，它具有与有用通道相同的变换能力。
只要这两种干扰信号一旦加到混频电路输入端，就无法将其削弱或抑制。
因此，减少中频和像频干扰的主要方法是提高混频电路前级的选择性。
交叉调制干扰
交叉调制干扰是由于混频器或高频放大电路的非线性传输特性产生的。
交调干扰仅与干扰信号振幅有关，而与频率无关，因此它是一种危害性更大的干扰，减少交调干扰的有效方法是提高混频电路前级的选择性。
互相调制干扰
互相调制干扰也是由于混频电路或高频放大电路的非线性传输特性产生的。
减少互调干扰的主要方法是提高混频电路前的选择性和设法是混频器件特性四次方项以及四次方项以上的偶次方项系数为零。
本振噪声干扰与倒易混频干扰
一般情况下，特别是在厘米波段混频电路中，本机振荡电路提供本真信号的同时，还不可变地会产生噪声，其频谱按本振回路谐振特性曲线形状分布。
这样，混频器件就可以把那些与本振频率相差一个中频的噪声频谱分量变换为中频通频带内的噪声，使混频电路的噪声输出增大，通常称为本振噪声干扰。
减少振荡器噪声影响的一个最基本和最重要的手段是提高振荡器的选频回路的Q值，回路Q值越高，谐振曲线也越尖锐，对噪声的衰减也越大，一般LC组成的回路，其空载Q 值一般在300以下。
为提高回路Q值人们采用了许多方法，其中采用石英晶体振荡器是最有效的方法之一。
第三章
基于MC1496模拟乘法器构成的混频器的仿真与实现下图是由MC1496模拟乘法器构成的混频器
示波器产生波形：
第四章心得体会
这次课程设计我们按照课程设计上的程序，先复习混频电路的原理，然后选择电路，计算关键元件的值，学习Multisim的使用，最后连线调试出预期的混频和滤波效果。
在做课程设计报告时我对混频的认识只限于基本原理和理论---在通信接受机中，混频电路的作用在于将不同载频的高频已调波信号变换为同一个固定载频中频的高频已调波信号。
调幅信号频谱宽度不变，包络形状不变。
正式开始设计后，在对电路的实现中，我先学习了Multisim软件的使用，这个虚拟电子实验室可以仿真各种电路。
应用过程中我发现这个软件确实功能强大的操作软件！
参考文献：张义芳《高频电子线路》第四版
李新春，陈俊霏《高频电子教学实验》。
