混频器课程设计报告

混频器课程设计报告姓名：

班级：通信04

学号：09090829

指导老师：

完成时间：2011、7、2

目录一．摘要

二．方案分析

三．单元电路的工作原理分析四．电路性能及干扰分析五．课程设计的心得体会六．参考文献

一：摘要

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 的图象信号要变38MHZ 的中频图象信号。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做为主振荡器，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。

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。

正弦波振荡器

模拟

乘法器

选频、

放大电路

高频

信号源

二：方案分析

A ：课程设计的要求：将频率为10MHZ 的输入信号，和频率为16.465MHZ 的本振信号，利用MC1496模拟乘法器进行混频，再利用中周得到频率为464KHZ 的输出信号。

由于我们的设计是通过软件模拟来实现，所用的软件版本中没有MC1496芯片，在方案里我选用相乘器来代替。 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。 混频电路的组成模型及频谱分析

混频电路的基本原理：

U s (t)为输入信号，U c (t)为本振信号。U i (t)输出信号。 分析：当st sm s cos U (t)U ψ= 则(t)(t)U U (t)U c s p = = ct cm st sm cos U cos U ψψ = ct st cos cos Am ψψ

其中：cm sm U U Am =

对上式进行三角函数的变换则有

()t c st 1p cos cos Am t U ψψ=：)t]-(c s)t c [cos(

Am 2

1s c ψψψψos ++ 从上式可推出，U p (t)含有两个频率分量的和量和差量。若选频网络

是理想上边带滤波器则输出为]t Amcos[

21(t)U s c i ψψ+=，若选频网络是理想下边带滤波器则输出：]t -Amcos[2

1(t)U s c i ψψ=。在工程应用中，我们多选用的是差频分量。

通过对设计题目的分析，要想得到465KHZ 的输出信号，是不可能通过一次混频直接得到的。必须要在经过二次混频。通过分析：第一次混频会出现两个频率分量：26.465MHZ 和6.465MHZ 的输出信号。我在这里选择了6.465MHZ 的输出信号作为二次混频的输入信号，选择6.93MHZ 的信号作为二次混频的本振信号。这样在最终的相乘器输出端里就含有我们所需要的465KHZ 的信号。

三：单元电路的工作原理分析

1：振荡电路

本次设计当中我采用的是软件里边提供的信号源作为稳定的振荡源。如果具体到镇党员的设计时，我们主要会采用三点式振荡电路，其中有四种类型的振荡电路可供选择。

三点式LC 振荡器的相位平衡条件是πφφ2=+F k ，在LC 谐振回路，

()ce be cb X X X +=，cb X 与be X ﹑ce X 性质相反，当be X ﹑ce X 为电容，cb X 就

是电感；当be X ﹑ce X 为电感，cb X 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>?F A 。

由相位平衡条件和振幅平衡条件可得：

F

F F R i 11+?>

β 2：模拟乘法器

用模拟乘法器实现混频，就是在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，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：

x U

c U U

g U

图6 混频原理框图

若

()s

s x w U t U cos =

()t

w U t U y 00cos = 则

()()()[]

t w w t w w V KV t w t w V KV t U s s s s s c -++==00000cos cos 2

1

cos cos 取差频()()t w w V KV t V s s -=000cos 2

1

, i s w w w =-0为所需要的中频

频率。

3：选频、放大电路

通频带滤波器

这是一个典型的带通滤波器，他是选用有源二阶低通滤波器和有源二阶高通滤波器的串联来实现带通滤波功能的。这是本课程设计的的重点。这样就是的这个选频网络不仅有很好的选频特性，同时也具备较好的放大功能。

低通滤波器的具体参数分析：

通带放大倍数：

2

1

1.015

11 1.75

1.353

up

R

A

R

=+=+=

品质因数：

11

0.8

3 1.25

up

Q

A

===

-

通带截止频率：

1

550

2

p

f KHZ

RC

π

==

高通滤波器的具体参数分析：

通带放大倍数：

2

1

1.593

11 1.75

2.123

up

R

A

R

=+=+=

品质因数：

11

0.8

3 1.25

up

Q

A

===

-

通带截止频率：

1

350

2

p

f KHZ

RC

π

==

带通滤波器的同频带：350KHZ—550KHZ

有以上的参数分析可以得知：整个选频网络的放大倍数达到3倍。

设计的带通滤波器的幅频特性如图所示：

由图可知：所需要选择的频率465KHZ落在了通频带范围内，而且有较好的放大特性。

四：电路性能及干扰分析

1：一次混频后的波形

2：二次混频后的波形

3：二次混频后输出波形的傅里叶分析图：

由幅频特性可以看出有四个主要的频率分量有：465KHZ、13.395MHZ、19.535MHZ、33.395MHZ。

下边依次对其中的三个干扰频分量进行分析：之所以会出现13.395MHZ的干扰分量是因为在二次混频的时候，我们输入的频率为6.465MHZ的输入信号和二次混频的频率为6.93MHZ的本振信号之间的干扰产生的。

出现19.353MHZ的干扰分量是因为在第一次混频的时候由于频率为10MHZ的输入信号与一次混频的频率为16.465MHZ的本振信号之间产生的干扰，因为在一次混频与二次混频之间没有加选频网络，导致这一干扰信号随着二次混频的输入信号一同输入到了二次混频的相乘电路当中。致使这个外来干扰与二次混频的本振之间产生了19.353MHZ的差频干扰分频。

出现33.395MHZ与19.353MHZ的原因是一样的，33.395MHZ 的干扰分频是二次混频的外来干扰与本振信号之间的和频的干扰分

频。

4：调试过程当中出现的问题：

这是将信号源和本振的幅值调整到3V的时候产生的输出失真，造成这种失真的主要原因是，有源滤波器中的有源器件的直流工作电压是-20V—+20V，当选3V的电压时，最终的放大后输出的波形的幅值将会大于有源器件的工作电压。所以被切割了顶部。

5：最终输出地波形：

由此波形可以计算得出

2111

464.64652.1523f KHZ KHZ T T s μ=

==≈-

五：课程设计心得体会

本次课程设计的题目是混频器的设计，主要应用了通信电子线

路中三方面内容，分别是电容三点式振荡电路、模拟乘法器和选频放大电路。通过查找资料，结合书本中所学的知识，完成了课程设计的内容。把书中所学的理论知识和具体的实践相结合，有利于我们对课本中所学知识的理解，并加强了我们的动手能力。

在这次的课程设计过程中，我懂得了很多，课程设计不光是让我们去“设计”，更重要的是培养我们的能力！通过本次课程设计使我对通信电子线路又有了进一步的了解，增加了对所学知识的应用。

本次课程设计教会我查阅书籍的重要性，通过翻阅书籍我找到了与我课设题目有关的内容，顺利进行了课程设计，我希望通过更多这样有价值的课设来充实自己。虽然课设中有很多困难，但经过指导

的帮助和我的努力都一一克服了，增强了自信心。

同时通过本次课程设计也是我自己明白了，其实我们遇到一个问题的时候必须要具备的是要冷静，这个很关键，在一个就是表达，在最后的检查的时候这一点尤为的重要，能不能把我们自己真真实实设计的东西讲出来，能不能让检查老师在最短的时间内将你的作品了解这个也十分的重要。另外就是前后知识的链接，甚至是跨科目的链接，这些都是十分的重要。总之，每一次实践都会有不一样的体会。

六：参考文献

1：罗桂娥、张静秋、罗群模拟电子技术基础中南大学出版社2：于洪珍通信电子线路清华大学出版社

附图：