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混频器设计报告

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高频电子线路课程设计说明书

题 目 混频器

院、 部： 电气与信息工程学院

学生姓名： 张 韦

指导教师： 张松华 职称

专 业： 电子信息工程

班 级： 电子1004班

完成时间： 2012—11—29

目 录

一、设计任务与要求………………………………................................................1

二、总体方案…………….………………………………………………………...1

三、设计内容……………………………………………………………………....3

3.1电路工作原理...........................................…………………………….…......3

3.1.1 LC正弦波振荡器………………………………….….................…..….3

3.1.2 模拟乘法器电路 …………………….……….......................................4

3.1.3 选频﹑放大电路 .……….......................................................................6

3.2 仿真结果与分析…………………………………………………….........6

四、总结…………………………………………………......…...….......................9

五、主要参考文………………………………………………………………....9

附录………………………………………………………………………………....9

一、设计任务与要求

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。

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1所示。

振荡器输出一频率为1f=10MHz、幅值0.2V＜mU1＜1V的正弦波信号，此信号作为混频器的第一路输入信号；高频信号源输出一正弦波信号，2f=10MHz、幅值mU2=200mV，此信号作为混频器的第二路信号，将这两路信号作为模拟乘法器的输入进行混频。选频放大电路则对混频后的信号进行选频、放大，最终输出2MHz的正弦波信号。

图1

正弦波

振荡器 模拟

乘法器 选频、

放大电路

高频

信号源 二、总体方案

对于混频电路的分析，重点应掌握，一是混频电路的基本组成模型及主要技术特点，二是混频电路的基本原理及混频跨导的计算方法，三是应用电路分析。

混频电路的基本组成模型及主要技术特点：

混频，工程上也称变频，是将信号的频率由一个数值变成另一个数值的过程，实质上也是频谱线性搬移过程，完成这种功能的电路就称为混频电路或变频电路。混频电路的基本原理：

图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

则(t)(t)UU(t)Ucsp

= ctcmstsmcos Ucos U

= ctstcoscos Am

其中：cmsmUUAm

对上式进行三角函数的变换则有

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

从上式可推出，Up(t)含有两个频率分量和为(ψc+ψS)，差为(ψC-ψS)。若选频网络是理想

上边带滤波器则输出为]t Amcos[21(t)Usci．

若选频网络是理想下边带滤波器则输出：

]t-Amcos[21(t)Usci．

工程上对于超外差式接收机而言，如广播电视接收机则有ψc >>ψS．往往 混频器的选频网络为下边带滤波器，则输出为差频信号，]t-Amcos[21(t)Usci为接收机的中频信号。衡量混频工作性能重要指标是混频跨导。规定混频跨导的计算公式：混频跨导g：输出中频电流幅度偷入信号电压幅度。

该电路由LC正弦波振荡器﹑高频信号源﹑模拟乘法器以及选频放大电路组成。LC正弦波振荡器产生的10MHz正弦波与高频信号源所产生的8MHz正弦波通过模拟乘法器进行混频后产生双边带调幅信号，然后通过选频放大器选出有用的频率分量，即频率2MHz的信号，对其进行放大输出，最终输出2MHz的正弦波信号。混频器电路如图3所示。

图3 混频器原理图

图4 混频器原理图输出波形图

三、设计内容

3.1电路工作原理

3.1.1 LC正弦波振荡器

本次设计采用LC电容三点式反馈电路，也叫考毕兹振荡电路。利用电容将谐振回路的一部分电压反馈到基极上，而且也是将LC谐振回路的三个端点分别与晶体管三个电极相连，所以这种电路叫电容三点式振荡器。

三点式LC振荡器的相位平衡条件是2Fk，在LC谐振回路，cebecbXXX，cbX与beX﹑ceX性质相反，当beX﹑ceX为电容，cbX就是电感；当beX﹑ceX为电感，cbX就是电容。

在LC三点式振荡器电路中,如果要产生正弦波，必须满足振幅平衡条件：即满足1FA。

由相位平衡条件和振幅平衡条件可得：

FFFRi11

选取60，故选用2N2222A三极管。2N2222A是NPN型三极管，属于低噪声放大三极管。本电路的三极管采用分压偏置电路，为了使三极管处于放大状态，必须满足：电流

BQBII10~5

电压

由此可以确定R1=5.1K，R3=2.2K，R4=2K。

正弦波的输出信号频率f=10MHz，电路连接如图4所示

11~53BccUU

图5 LC正弦波振荡器

图6 C正弦波振荡器波形 R1﹑R2﹑R4组成支流偏置电路，R5是集电极负载电阻，L2﹑CT﹑C﹑C4构成并联回路，其中R6用来改变回路的Q值，C1﹑C3为耦合电容，L1﹑C6﹑C5构成了一个去耦电路，用来消除电路之间的相互影响。其交流通路如图5所示。

图7 交流通路图

根据设计要求，正弦波振荡器输出频率为10MHz，故由此可以大概确定L2﹑C4﹑CT的数值，再通过仿真进行调试最终确定其参数。电路的谐振频率为

CTCLf//4221MHz1.10%710350101014.321126，静态工作点为mvRRRRVB3.982%551002.21.51.512321112，基本符合设求。

3.1.2 模拟乘法器电路

用模拟乘法器实现混频，就是在xU端和yU端分别加上两个不同频率的信号，相差一中频，再经过带通滤波器取出中频信号，其原理方框图如图6所示：

xU cU 0U

gU

图8 混频原理框图

若ssxwUtUcos twUtUy00cos

则通频带滤波器 twwtwwVKVtwtwVKVtUsssssc00000coscos21coscos经带通滤波器后，取差频

twwVKVtVss000cos21 iswww0为所需要的中频频率。

由MC1496 模拟乘法器构成的混频器电路如图7 所示。图中，LC正弦波振荡器输出的10MHz正弦波由10端（X输入端）注入，高频信号源输出的10MHz正弦波由一端（Y输入端）输入，混频后的中频电压由6端经形带通滤波器输出，其中C17﹑L11﹑C11﹑C19构成一选频滤波回路，调节可变电阻Rp能使1﹑4脚直流电位差为零，可以减小输出信号的波形失真，使电路平衡。在2﹑3脚之间加接电阻，可扩展输入信号su的线性范围。

图9 MC1496构成的混频器

3.1.2选频﹑放大电路

电路连接如图8所示，晶体管选2SC945，R1﹑R2﹑Re组成支流偏置电路，L2﹑L3﹑C2﹑R构成并联谐振回路，其中R用来改变回路的Q值，C1为输入耦合电容，C3 为输出耦合电容，C7位晶体管发射极旁路电容，L1 ﹑C4﹑C5构成了一个去耦电路，用来消除电路之间的相互影响，R1 ﹑R2 提供电路的静态工作点。

其中电路的谐振频率为 32221LLCfMHz99.11043.210101051014.3216612

图10 选频﹑放大电路

图11 选频﹑放大电路波形图

3.2仿真结果与分析

LC正弦波振荡器的输出频率应为 CTCLf//4221MHz1.10%710350101014.321126，静态工作点mvRRRRVB3.982%551002.21.51.512321112 ；选频﹑放大电路输出频率应为32221LLCfMHz99.11043.210101051014.3216612

，静态工作点VRRRVB51.32.6152.61221212。

通过仿真测试可得LC正弦波振荡器的输出频率为10.1MHz，静态工作点mvVB3.983 ；选频﹑放大电路输出频率为1.99MHz，静态工作点mvVB47.3。

结论:有计算值与仿真值的比较可得,本设计基本完成了设计要求，并且由示波器可观察到相应的波形，仿真值基本满足要求，说明电路各部分均正常工作。美中不足的是仿真结果同理论值仍存在一定的误差，需要进一步改善电路的性能，使电路更加精确和抗干扰能力更强。

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实验八 二极管环形混频器_2

实验八 二极管环形混频器_2

实验八 二极管环形混频器

一、实验目的

1.进一步了解二极管环形混频器的工作原理；

2.了解环形混频器与其他混频器的特点。

二、实验原理

在环形混频电路中, 输出电流中仅有（2n-1）ωL±ωS, 没有ωL项出现。也就是它的输出中仅包含PωL±ωS（P=2n-1 为奇数）的组合分量, 而抵消了ωL以及PωL±ωS（P为偶数）等众多的组合分量。

本实验实验电路如图, 图中T1、T2、D01、D02、D03 、D04构成环形混频电路, P01为输入信号输入口, P03为本振信号输入口。L01、C04谐振回路构成滤波电路, 选出所需要的中频信号而滤除其他无用信号。Q01对中频信号进行放大。TP02为输出测量点, P02为中频信号输出口。

三、实验结果

将LC振荡器的输出频率为8.8MHz作为本实验的本振信号输入, Vp-p=1V（5.8MHz）输入环形混频器1P01,观测1P01.1P02.1P03各点波形如图12, 可知FS=5.82MHZ,

FL=7.95MHZ, FI=2.288MHZ, 基本满足FI=FL-FS。

改变高频信号源的频率时, 输出中频波形如图4, 频率随之发生变化。

图1.1P01.1P02

图2.1P02.1P03

图4

2.将音频调制信号为1KHz, 载波频率为5.8MHz的调幅波作为本实验的射频输入,

1P01.1P02.1P03各点波形如图567。可看出1P01.1P03波形包络一致。

图5.1P01

图6.1P02

图7.1P01.1P03

仅供个人用于学习、研究；不得用于商业用途。

For personal use only in study and research; not for commercial use.

Nur für den persönlichen für Studien, Forschung, zu kommerziellen Zwecken verwendet werden.

ADS射频电路课程设计——混频器设计与仿真

ADS射频电路课程设计——混频器设计与仿真

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 3

2、 ................................................................... 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 DB定向耦合器的设计 .................................................. .9...…

1.1、 建立工程 ............................................................ 9.......

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。

一款K_及KU_波段混频环的设计与实现

一款K_及KU_波段混频环的设计与实现

23 2023年10月25日第40卷第20期设计应用技术DOI：10.19399/ki.tpt.2023.20.008一款K及KU波段混频环的设计与实现孙高勇，张加程，任浩铭（中国电子科技集团公司第十三研究所，河北 石家庄 050051）摘要：设计并制作了一款K及KU波段混频环。该混频环主要由主环电路、副环电路组成；主环功能为产生16～20 GHz、步进为100 MHz的本振信号；副环功能为产生14～17 GHz、步进为1 GHz的射频信号。副环通过梳谱倍频的方式产生，具有较低的相位噪声。测试结果表明，混频环的输出频率为16～20 GHz，步进频率为 100 MHz，相位噪声为-111 dBc/Hz@1 kHz，杂散为-60 dBc。该混频环能够满足电子系统的低相位噪声与低杂散应用需求。关键词：混频环；梳谱倍频；低相位噪声；低杂散Design and Implementation of a K and Ku Band Mixing RingSUN Gaoyong, ZHANG Jiacheng, REN Haoming(The 13th Research Institute of China Electronics Technology Group Corporation, Shijiazhuang 050051, China)Abstract: A K-band and KU-band mixing ring is designed and fabricated. The mixing ring is mainly composed of a main ring circuit and a secondary ring circuit. The function of the main loop is to generate a local oscillator signal of 16 to 20 GHz with a step of 100 MHz; the function of the secondary loop is to generate radio frequency signals of 14 to 17 GHz in steps of 1 GHz. The secondary loop is generated by comb frequency doubling, which has low phase noise. The test results show that the output frequency of the mixing ring is 16 to 20 GHz, the step frequency is 100 MHz, the phase noise is -111 dBc/Hz@1 kHz, and the spur is -60 dBc. The mixing ring can meet the application requirements of low phase noise and low stray in electronic systems.Keywords: mixing ring; comb frequency doubling; low phase noise; low stray0　引　言频率源广泛应用于雷达、电子对抗、通信等收发系统，其指标的好坏直接影响整个系统性能。按照频率的产生方式，频率源可分为锁相式频率源和直接合成式频率源。直接合成式频率源主要采用倍频和混频方式产生，在相位噪声指标方面有明显优势[1]。相位噪声是频率合成器的一个极为重要的指标，降低相位噪声是频率合成器的主要设计任务[2]。为满足电子系统对低相位噪声、低杂散、小频率步进以及小体积的要求，设计并制作了一款K及KU波段混频环，最终实物测试性能优良。1　方案设计设计一款K及KU波段混频环，输出频率为16～20 GHz，步进频率为100 MHz，相位噪声为 -111 dBc/Hz@1 kHz，杂散为-60 dBc，体积为 48 mm×40 mm×10 mm。该混频环主要包括主环和副环，主环的功能为产生16～20 GHz、步进为100 MHz 的本振信号；副环的功能为产生14～17 GHz、步进为1 GHz的射频信号。混频环通过将信号从高频段混频到低频段进行锁相的方式来降低相位噪声。1.1　低相位噪声设计混频环的原理框架如图1所示，其相位噪声主要由主环相位噪声、副环相位噪声综合决定。一般综合考虑频率步进、相位噪声、频率切换时间等技术指标，通过设计主环环路带宽来满足混频环的远近端相位噪声。该混频环内部的频率变换关系如表1所示，其中f中频信号=f本振信号-f射频信号。主环信号作为混频的本振信号，副环信号作为混频的射频信号，混频环通过16～20 GHz主环信号与14～17 GHz副环信号混频到2～3 GHz的中频频段进行锁相，降低相位 噪声。1.1.1　副环电路低相位噪声设计混频环通过2级梳谱的方式产生副环信号，即100 MHz输入信号经过1级梳谱、滤波、放大后产生1 GHz信号，1 GHz信号再经过另外1级梳谱、滤波、放大后产生14～17 GHz、步进为1 GHz的信号。在频率源中，利用梳谱信号发生器所产生的各次谐波，通过频率合成可得到点数很多的稳定频率输出，应用到雷达、通信、测量遥控以及仪器中[3]。从实现梳状谱倍频的方法上来看，由早期的非线性电收稿日期：2023-09-04作者简介：孙高勇（1989—），男，河南禹州人，硕士研究生，工程师，主要从事微波集成电路研究工作；张加程（1984—），男，山东日照人，本科，高级工程师，主要从事微波集成电路研究及相关管理工作；任浩铭（1997—），男，陕西商洛人，硕士研究生，助理工程师，主要从事微波集成电路研究工作。202310254020Telecom Power Technology