高频电路基础混频器
高频课程设计—混频器讲解
《通信电子线路》课程设计说明书混频器院、部：电气与信息工程学院学生姓名：卢卓然指导教师：张松华职称副教授专业：电子信息工程班级：电子1201班学号： 1230340104完成时间：2014.12.222014年12月摘要模拟相乘器的主要技术指标是工作象限、线性度和馈通度。
工作象限是指容许输入变量的符号范围。
只容许ux和uy均为正值的相乘器称为一象限的,而容许ux和uy都可以取正、负值的则称为四象限的。
线性度是指相乘器的输出电压uO与输入电压ux(或uy)成线性的程度。
馈通度是指两个输入信号中一个为零时，另一个在输出端输出的大小。
混频是将载波为高频的已调信号，不失真地变换为载波为中间的已调信号。
在通信接收机中, 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(一般称为中频)的高频已调波信号, 而保持其调制规律不变。
例如, 在超外差式广播接收机中, 把载频位于535 kHz～1605kHz中波波段各电台的普通调幅信号变换为中频为465kHz的普通调幅信号, 把载频位于88 MHz～10.8MHz的各调频台信号变换为中频为10.7MHz的调频信号, 把载频位于四十几兆赫至近千兆赫频段内各电视台信号变换为中频为38 MHz的视频信号。
由于设计和制作增益高, 选择性好, 工作频率较原载频低的固定中频放大器比较容易, 所以采用混频方式可大大提高接收机的性能。
此设计就是利用仿真软件，采用模拟相乘器实现混频电路的。
关键词：模拟相乘器；混频电路ABSTRACTThe mixer in communication engineering and radio technology, application is very extensive, in modulation system, the input of baseband signal are throughfrequency conversion into a high frequency modulated signal. In the demodulation process, the received modulated high frequency signal afterfrequency conversion, into intermediate frequency signals corresponding to.Especially in the superheterodyne receiver, mixer is widely used, such as AMradio receiver will be amplitude modulated signal 535KHZ- a 1605KHZ to become 465KHZ IF signal, image signal television receiver will have a 870M48.5M to become 38MHZ of intermediate frequency image signal. In mobile communication, a frequency and the two frequency etc..In the transmitter, in order to improve the stability of transmitting frequency, uses the multistagetype transmitter. With a low frequency of the quartz crystal oscillator as the main oscillator, generating the main oscillation signal of a frequency is verystable, and then through the frequency plus or minus, multiply, divide intoradio frequency, we must use a mixer circuit, such as converting TV transposer transceiver channel, the uplink, downlink frequency in satellitecommunication transform, must be in the mixer. Thus, mixing circuit is the key module of Applied Electronic Technology and professional radio must master.Key words anlog mixer; mixer circuit目录绪论 (1)1 系统分析 (3)1.1 设计课题任务 (4)1.2 课题基本原理 (5)1.3 混频电路分类 (6)1.4 混频电路的实际运用 (7)2 单元电路工作原理 (8)2.1 模拟乘法器 (9)2.2 混频器 (10)2.3 选频电路 (11)3 电路性能指标测试 (15)4 结论 (16)参考文献 (17)致谢 (18)附录 (19)绪论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。
高频电子线路实验课件
| 1 | 10 | 1 | 10 | 0.8 | | 3 | 30 | 1 | 30 | 0.4 |
实验结果分析与讨论
实验结果分析
VS
根据实验数据记录，当输入信号频率 增加时，输出信号幅度逐渐减小。这 表明滤波器对高频信号的抑制作用较 强，而对低频信号的抑制作用较弱。 因此，该滤波器为高通滤波器。
系统集成与优化
未来的高频电子线路实验将更加注重系统集成和优化，将 不同的器件和电路模块进行整合，实现更高效、更可靠的 高频电子系统。
实验方法创新
未来的高频电子线路实验将不断创新实验方法，引入新的 实验技术和工具，提高实验的效率和精度。
结合实际应用
未来的高频电子线路实验将更加注重与实际应用的结合， 通过实验研究高频电子线路在各个领域中的应用，提高实 验的应用价值。
05
高频电子线路实验项目三 ：滤波器
实验目的与原理
01
实验目的
02
1. 掌握滤波器的原理及设计方法；
03
2. 了解滤波器对信号频率成分的影响；
实验目的与原理
• 学会使用示波器和信号发生器等设备进行实验操作。
实验目的与原理
实验原理
滤波器是一种频率选择性器件，它可以通过抑制某些频率成分、而允许其他频率成分通过。在高频电 子线路中，滤波器常用于减小信号中的噪声、提取有用信号等。根据频率响应的不同，滤波器可分为 低通、高通、带通和带阻等类型。
• 讨论：调谐放大器在通信、雷达等高频电子系统中具有广泛应用。本实 验通过探究其工作原理及性能特点，为实际应用提供理论支持和实践经 验。同时，实验中可能存在的误差来源也需要进行讨论并加以修正，以 提高实验的准确性和可靠性。
04
高频电子线路实验项目二 ：混频器
混频器电路工作原理
混频器电路工作原理
混频器电路是一种用于频率变换的电路，其工作原理主要是利用非线性电阻元件的特性，将两个不同频率的信号混合在一起，输出得到两个输入信号的和频信号和差频信号。
在混频器电路中，常用的非线性元件有二极管、晶体管等。
以二极管混频器为例来说明其工作原理：
1. 工作偏置：对二极管进行偏置使其在正向截止区工作，即保持二极管处于反向偏置状态。
2. 输入信号：将两个不同频率的输入信号分别输入到二极管的两个端口，其中一个信号为射频信号(RF)，另一个信号为本振信号(LO)。
3. 非线性特性：二极管在正向截止区具有非线性特性，当输入射频信号和本振信号通过二极管时，非线性特性会导致二极管产生交叉调制效应。
交叉调制过程实际上是两个频率信号相乘的过程。
4. 输出信号：经过交叉调制后，二极管产生了和频信号
(RF+LO)和差频信号(RF-LO)。
通常情况下只取其中一个也可
以称之为产品信号。
5. 滤波：由于混频器产生了很多杂散频率，需要通过滤波器对输出信号进行滤波，保留所需的和频信号或差频信号。
总结起来，混频器电路的工作原理主要包括非线性调制、交叉调制和滤波等过程。
通过将不同频率的输入信号经过非线性元件相乘，得到和频信号和差频信号，进而实现频率变换的功能。
高频电子线路答案+完整
第二章 高频电路基础2－1对于收音机的中频放大器，其中心频率f 0=465 kHz ．B 0.707=8kHz ，回路电容C=200pF ，试计算回路电感和 Q L 值。
若电感线圈的 Q O =100，问在回路上应并联多大的电阻才能满足要求。
解2-1：答：回路电感为0.586mH,有载品质因数为58.125,这时需要并联236.66k Ω的电阻。
2－5 一个5kHz 的基频石英晶体谐振器， C q =2.4X10－2pF C 0=6pF ，，r o =15Ω。
求此谐振器的Q 值和串、并联谐振频率。
解2-5：答：该晶体的串联和并联频率近似相等，为5kHz ，Q 值为88464260。
2－7 求如图所示并联电路的等效噪声带宽和输出均方噪声电压值。
设电阻R=10k Ω，C=200 pF ，T=290 K 。
解：答：电路的等效噪声带宽为125kHz ，和输出均方噪声电压值为19.865μV2.2－10 接收机等效噪声带宽近似为信号带宽，约 10kHz ，输出信噪比为 12 dB ，要求接收机的灵敏度为 1PW ，问接收机的噪声系数应为多大？ 解2-10：根据已知条件答：接收机的噪音系数应为32dB 。
第三章 高频谐振放大器3－4 三级单调谐中频放大器，中心频率f 0=465 kHz ，若要求总的带宽B0.7=8 kHZ ，求每一级回路的 3 dB 带宽和回路有载品质因数Q L 值。
解3－4： 设每级带宽为B 1，则：答：每级带宽为15.7kHz,有载品质因数为29.6。
3－5 若采用三级临界耦合双回路谐振放大器作中频放大器（三个双回路），中心频率为f o =465 kHz ，当要求 3 dB 带宽为 8 kHz 时，每级放大器的3 dB 带宽有多大？当偏离中心频率 10 kHZ 时，电压放大倍数与中心频率时相比，下降了多少分贝？ 解3-5 设每级带宽为B 1，则：0226120611244651020010100.5864465200f L f C mHπππ-==⨯⨯⨯⨯=≈⨯⨯2由（）03034651058.125810LL 0.707f Q f Q B =⨯===⨯0.707由B 得：900312000000000010010171.222465102001024652158.1251171.22237.6610058.125L LLL L L L Q R k C C C Q Q R g g g R Q Q R R R k Q Q Q ΩωππωωΩ∑-===≈⨯⨯⨯⨯⨯⨯===++=-==⨯≈--因为：所以：（）0q q0q 00q0q 093120q C C 60.024C 0.024pF C C C 60.024f f f 0.998f 4.99kHz C 11122C 1110Q 884642602f Cr 25100.0241015 3.6-⨯==≈=++==≈=⎛⎫++ ⎪⎝⎭====ππ⨯⨯⨯⨯⨯π总电容串联频率品质因数20220002064121),11|()|11()11arctan(2)1(2)211101254410200108RH R j CR j C R H j df df H CR df fCR fCR CR kHz CR ωωωωωπππ∞∞∞∞-===++=+==+====⨯⨯⨯⎰⎰⎰0n 网络传输函数为H(j 则等效噪音带宽为B =22202343214444 1.3710290101251019.865()n n n n kTGB H kTB R kTRB R V μ-====⨯⨯⨯⨯⨯⨯=输出噪音电压均方值为U 121212234061015.85101015.8515.85 1.3710290101015883215.85 1.3729o i i F o S N S N kTB N S N dB---=====⨯⨯⨯⨯=≈≈⨯⨯。
高频第7章混频电路ppt课件
双极型晶体三极管混频器根本电路的交流通道 :
共射极混频电路 ：本振信号由基极串联方式注入； 本振信号由射极注入.
VT
+- uc +- uL
(a)
CL
共基极混频电路：
VT
+-uc uL+(b)
C L
VT +- uc +- uL
3. 振幅调制、检波与混频器的相互关系
(1) 调幅(DSB为例)
uΩ
乘法器
uDSB 带通滤波器
uc
〔2〕检波
uDSB
乘法器 uc
〔3〕混频 uDSB
= uc
乘法器
2Ωma x
ωo
低通滤波器
uΩ
Ωmax
带通滤波器
uI
uL ωc
2 Ωmax
ωI=ωL-
ωL
ωC
ωI=ωL-ωc
混频器主要性能目的
1.混频增益
vR F
非线性 器件
带通滤 波器
vIF
vL
本机O振 荡器
混频器的普通构造框图
2 混频器任务原理 混频器是频谱的线性搬移电路，是一个三端口网络。
uc (t)
uc
t
混频器 uI uL
uc的频谱
uL (t)
t
Fc-F fc fc+F
f uL的频谱
uI (t) t
uI的频谱
fI-F fI fI+F
f
有两个输入信号：
第六章小结
• 调角信号的根本概念，包括定义、表达式、频谱 构造、有效带宽及功率等参数。
混频器的工作原理
混频器的工作原理
混频器是一种电子设备，用于将多个频率不同的信号进行混合并输出。
其工作原理主要涉及两个重要的电路：输入电路和混频电路。
输入电路是将多个信号输入到混频器中的电路。
每个输入信号都经过放大器进行放大，然后经过带通滤波器进行滤波，以去除其他频率的干扰信号。
放大后的信号被分配到混频电路中的不同通道。
混频电路是混频器的核心部分，用于将多个输入信号进行混合。
混频电路通常由一对互相垂直的交流耦合晶体管组成。
这两个晶体管的输入端分别连接到输入电路中的两个通道。
当输入信号进入晶体管时，会产生两个相位正交的电流。
这两个电流会通过晶体管中的非线性元件（如PN结）进行非线性混合。
非线性混合会产生新的频率成分，包括两个输入频率之和、差以及其他互调产物。
通过选择不同的晶体管工作点和采用合适的滤波器，可以实现对特定频率的混频输出。
混频输出信号经过放大器进行放大，然后经过低通滤波器去除不需要的高频成分。
最后，混频器的输出信号可以通过调节输入信号的幅度、频率和相位，实现不同频率信号的混合和处理。
这种工作原理广泛应用于无线通信、雷达、广播电视等领域，为多频信号的处理提供了有效的方法。
高频课设——混频器
课程设计班级：电信10-2班姓名：马小龙学号：1006110213指导教师：张沛泓成绩：电子与信息工程学院信息与通信工程系摘要混频器是经典的频谱搬移电路，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~1605KHZ要变成为465KHZ 中频信号，电视接收机将已调48.5M~870M 的图象信号要变成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，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。
本文通过MC1496构成的混频器来对接收信号进行频率的转换,变成需要的中频信号。
关键词：MC496相乘器，选频电路，混频器，仿真目录摘要 (2)1 混频器简介及原理 (1)2 模拟乘法器电路 (4)3 电路性能指标的测试 (6)4 结束语 (8)参考文献 (8)1 混频器简介及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。
第一讲：混频器的工作原理分析
第一讲：混频器的工作原理分析第一节混频器简介混频器作为超外差接收机的重要组成部分，已经在雷达、通信、电子对抗、广播电视、遥控遥测等诸多领域中得到了广泛的应用。
其技术指标的好坏直接影响到整机性能的发挥。
变频（混频）是将高频信号经过频率变换，变为一个固定的频率。
这种频率变换通常是将已调高频信号的载波从高频变为中频同时必须保持其调制规律不变。
具有这种功能的电路称为混频电路或变频电路，亦称为混频器（mixer）或变频器（convertor）。
一般用混频器产生中频信号：混频器将天线上接收到的信号与本振产生的信号混频，cosαcosβ=[cos(α+β)+cos(α-β)]/2 可以这样理解，α 为信号频率量，β 为本振频率量，产生和差频。
当混频的频率等于中频时，这个信号可以通过中频放大器，被放大后，进行峰值检波。
检波后的信号被视频放大器进行放大，然后显示出来。
由于本振电路的振荡频率随着时间变化，因此频谱分析仪在不同的时间接收的频率是不同的。
当本振振荡器的频率随着时间进行扫描时，屏幕上就显示出了被测信号在不同频率上的幅度，将不同频率上信号的幅度记录下来，就得到了被测信号的频谱。
混频器的分类：●从工作性质可分为二类，即加法混频器和减法混频器分别得到和频及差频。
●从电路元件也可分为三极管混频器和二极管混频器。
●从电路分有混频器（带有独立震荡器）和变频器（不带有独立震荡器）。
●混频器和频率混合器是有区别的。
后者是把几个频率的信号线性的迭加在一起，不产生新的频率。
第二节混频器组成框图一般变频器应由四部分组成，即输入回路、非线性器件、带通滤波器和本机振荡器组成，如图1-1 所示，本机振荡器用来提供本振信号频率 fL 。
输入高频调幅波 Vs ，与本振等幅波 VL ，经过混频后输出中频调幅波 Vi 。
输出的中频调幅波与输入的高频调幅波的调制规律完全相同。
即变频前与变频后的频谱结构相同，只是中心频率由 f s 改变为 f i ，也就是产生了频谱搬移。
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设法在负载上提取此项，可以完成信号的n次方或相乘等非线 性运算结果。
2020/7/15
高频电路基础
6
非线性电路的频率变换作用
当v1和v2都是简谐信号时，输出信号的 (v1＋v2)n 项为
iDn an (V1m cosw1t V2m cosw2t)n an (V1m cosw1t)n nan (V1m cosw1t)n1V2m cosw2t ... ... nanV1m cosw1t(V2m cosw2t)n1 an (V2m cosw2t)n
所以，在 (v1＋v2)n 项中将出现输入信号中所没有的频率成分
wn = | pw1±qw2 |，其中 p + q = n ，称为组合频率输出信号
当只有一个输入信号时，(v1＋v2)n 项退化为vsn，此时的输出
信号中含有频率为wn = nws的成分，即输入信号的 n 次倍频
信号
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频谱变换
调制：将消息信号调制到载波上
解调 信息信号的频谱
调制
fC
f 已调信号的频谱
变频：将已调信号改变到另一个载频。根据改变前后的频率 高低，分成上变频和下变频
上变频 下变频
f
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高频电路基础
1
变频的作用
改变载波的频率（上变频、下变频），达到某个需 要的频率。
通过变频，可以实现对不同频率的输入信号以同一 个频率进行放大，从而满足对于增益、带宽、矩形 系数等一系列指标
8
假定由偏置电阻确定的偏置电压为VBB，则将 iC 在工作点附近展 开（3次项及以上忽略）后，有
iC a0 a1(vBE VBB ) a2 (vBE VBB )2 ......
Is
exp(VBB ) 1 VT VT
I
s
exp(VBB VT
)
vbe
(t
)
11 (
2 VT
)2
Is
exp(VBB VT
VSVL
cos(wS
wL )t
gm 2VT
VSVL
cos(wS
wL )t
......
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高频电路基础
10
由于输出回路谐振在wS+wL上，所以上述表达式中频率为wS+wL
的成分可输出，即
输出电压为
iC(out )
gm
1 2VT
VSVL
cos(wS
wL )t
vC (out )
gm RL
4
非线性电路的幂级数分析方法
非线性电路的分析，一般需要知道非线性元件的特性的数学表达
式。由于一般的特性表达式均可以幂级数表示，所以常常采用幂
级数分析方法。下图以二极管为例，VB确定工作点的偏置电压，
v1与v2都是输入信号，则流过二极管的电流为
iD
Is
exp vD VT
若不考虑负载压降，则有
v1
vD
VL
cos wLt
VGS (off
VS
)
cos wS t
)2
I DSS
4.3MHz
第二 本振
760kHz ±15kHz
第二本振 扫频振荡器
一种检测电路
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高频电路基础
3
混频原理
利用元件（二极管、三极管、场效应管等）的 非线性，对两个信号实现非线性运算
非线性电路具有频率变换作用，可以实现混频 非线性电路的特点：不满足叠加定理
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高频电路基础
iC (t) ICQ gm (VS coswSt VL coswLt)
gm 2VT
(VS
cos wS t
VL
cos wL t )2
......
ICQ gmVS coswS t gmVL coswLt
gm 2VT
(VS
coswS t)2
gm 2VT
(VL
cos wL t )2
gm 2VT
在改变频率的过程中不改变频谱的形状——频谱的 线性搬移
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高频电路基础
2
混频器在高频电路系统中应用的例子
fS
高频 fS 放大器
混频器 fI
中频 fI 放大器
解调
F 音频 放大器
fL
本机 振荡器
广播收音机
变频器音频 功率 放大器来自10MHz混频器
混频器
混频器
窄带滤波器
检波
15MHz
第一 本振
vD VB v1 v2
v2
VB
iD
Is
exp VB
v1 VT
v2
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高频电路基础
5
若将器件的非线性特性（不局限于e指数）在工作点附近作幂级 数展开，则有
iD a0 a1(vD VB ) a2 (vD VB )2 a3 (vD VB )3 ... a0 a1(v1 v2 ) a2 (v1 v2 )2 a3 (v1 v2 )3 ... a0 a1v1 a1v2 a2v12 2a2v1v2 a2v22 a3v13 3a3v12v2 3a3v1v22 a3v23 ...
vS VS coswSt vL VL coswLt
输出回路谐振在中频wL -wS上 。
试分析其输出。
vS
vL
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高频电路基础
VDD vo
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由于 vgs VGSQ VL coswLt VS coswSt
所以
iD
I DSS
(1 vgs VGS (off
)
)2
I DSS
(1
VGSQ
高频电路基础
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例1 双极型晶体管混频电路
已知右图电路中，晶体管的转
移特性为ic = Is exp (vBE/VT)，两 个输入分别为
vS VS coswSt vL VL coswLt
输出回路谐振在wS+wL上，回
vS
路谐振阻抗为RL 。
试分析其输出。
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高频电路基础
VCC vo
vL
1 2VT
VSVL
cos(wS
wL )t
可见这是一个上变频电路。如果其中vs是输入信号，vC是输出 的中频信号，则其变频跨导和变频电压增益分别为
gC
IC VS
gm
VL 2VT
,
GVC
VC VS
gm
VL 2VT
RL
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高频电路基础
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例2 结型场效应管混频电路
右图为场效应管混频的原理电 路，两个输入分别为
)
vbe2
(t)
ICQ
ICQ VT
vbe (t)
ICQ 2VT 2
vbe2 (t)
ICQ
gmvbe (t)
gm
1 2VT
vbe2 (t)
可以看到，其中0次项就是静态工作点，1次项就是线性项 gmvbe(t)，而2次项（及更高次项）是非线性项。
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高频电路基础
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由于vbe(t)=VScoswSt +VLcoswLt，代入iC(t)表达式，有