三极管混频器
晶体三极管混频器.ppt
第10章振幅调制、 解调及混频
10.3.2 混频电路 1．晶体三极管混频器
ic
f0＝fI us
uL
Eb
Ec
图10.―510 晶体三极管混频器原理电 路
《高频电路原理与分析》
第10章振幅调制、 解调及混频 《高频电路原理与分析》
第10章振幅调制、 解调及混频
iC Ic0(t) gm (t)us
1 2 UsUL
cos t[cos(L
c )t
cos(L
c )t]
(10―85)
u1 U1 cos t cos1t
(10―810)
《高频电路原理与分析》
第10章振幅调制、 解调及混频
us
uo 带 通滤 波 器
uI
uL (a)
非 线性 器 件 uo 带 通滤 波 器
uI
uL (b)
图10.―53 混频器的组成框图 《高频电路原理与分析》
第10章振幅调制、 解调及混频
本振为单一频率信号,其频谱为
FL(ω)=π［δ(ω-ωc)+δ(ω+ωc)］ 输入信号为己调波,其频谱为Fs(ω),则
Fo ( )
1
2
Fs ( ) FL ( )
1 2
Fs () [ (
第10章振幅调制、 解调及混频
gm
gm(t )
③
gc
②
①
0
0
ube
t
0
Eb
①
②
③
图10.―58 gC～Eb的关系 《高频电路原理与分析》
《高频电路原理与分析》
第10章振幅调制、 解调及混频
三极管混频器
2012高频课程设计1.三极管混频器的设计内容及要求1.1设计内容在本次通信电子线路课程设计中我采用了Multisim仿真软件对三极管混频器进行设计及绘制，并模拟仿真，在仿真的基础上再做了实物。
从理论上对电路进行了分析。
选择合适的元器件，设计出满足要求的三极管混频器。
1.2设计要求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。
1.3设计框图及原理说明1.3.1混频原理框图混频器是一种典型的线性时变参数电路，要完成频谱的线性搬移，关键是要获得两个输入信号的乘积，能找到这个乘积项，就可完成所需的线性搬移功能。
如下图1.1为混频器的组成电路，它由非线性器件、本地振荡器和带通滤波器组成。
图1.1 混频工作原理1.3.2混频原理说明混频电路输入的是载频为fc 的高频已调波信号ui（t）和频率为f r的本地振荡信号ur(t),经过非线性器件变频后输出端有两个信号的差频（f r-f c）、和频（f r+f c）及其他频率分量，再经滤波器滤掉不需要的频率分量，取差频（或和频）f I 作为中频已调波信号uI（t）,即中频f I=(f r-f c),或f I=(f r+f c),从而实现变频作用。
通常从输出端取出差频的混频称为下混频，而取出和频的混频称为上混频。
本次课程设计我的电路是用10MHZ的交流信号电压源、本振电路（产生16.455MHZ）、三极管混频器电路以及选频电路组成。
信号源所产生的10MHZ 的正弦波与本振电路所产生的16.455MHZ正弦波通过三极管进行混频后产生和频、差频信号及其它频率信号，然后通过滤波网络滤掉不需要的频率分量，取出差频（6.455MHZ）的信号，即为所需的6.455MHZ信号。
错误！未指定书签。
2．设计电路及原理与仿真2.1本地振荡电路本地振荡器是本设计电路的重要部分，同时也是超外差式接收机的主要部分。
其主要作用是将直流信号变为高频正弦信号，2.1.1振荡起振条件正弦波振荡器按工作原理可分为反馈式振荡器与负阻式振荡器两大类。
实验三 晶体三极管混频实验
实验三晶体三极管混频实验一、实验目的1.掌握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.For personal use only in study and research; not for commercial use2.3.混频器系统原理图4.三极管混频电路原理图如下，晶体管起信号的混频作用，两个输入信号分别为和；电容C in1、C in2、C out为信号输入和输出的耦合电容，起到隔直流的作用，使前后级的直流电位不相互影响，保证各级工作的稳定性；电容C e对高频交流信号相当于短路，消除偏置电阻R e对高频信号的负反馈作用，提高高频信号的增益；电阻元件R b1、R b2、R e决定晶体管的工作点；电路中的电感L和电容C组成的谐振电路起选频作用，在产生的组合频率中选择所需要的中频输出信号。
For personal use only in study and research; not for commercial use三、仿真结果1.仿真原理图如下。
为获得中频频率为475MHZ信号，设置本振信号V2为500mv （10.7MHZ），载波信号V1为100mv（10.245MHZ）；L1为10uH，C3为12nF,以达到选频作用；示波器分别接入载波信号和输出信号，观察输出波形。
For personal use only in study and research; not for commercial useFor personal use only in study and research; not for commercial use2.去掉V1，进行直流工作点分析，测试放大器的静态直流工作点，结果如下：For personal use only in study and research; not for commercial use3.选取电路节点8作为输出端，对输出信号进行“傅里叶分析”，结果如下图。
5三极管混频
三极管变频一、实验目的（1）掌握晶体三极管变频器变频的过程（2）了解本振电压L u 和工作电流e I 对中频输出电压大小的影响二、实验原理混频器的功能是将载波为S f （高频）的已调波信号不失真地变换为另一载频I f （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下图所示。
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L u ，并与输入信号S u 经混频器后所产生的差频信号经带通滤波器滤出。
混频器电路模型 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。
本实验采用晶体三极管作混频电路实验。
Q l 为变频管，作用是把通过输入调谐电路收到的不同频率的电台信号(高频信号)变换成固定的465KHz 的中频信号。
Q l 、T 2、CC1等元件组成本机振荡电路，它的作用是产生一个比输入信号频率高465KHz 的等幅高频振荡信号。
由于C 9对高频信号相当短路，T 1的次级L 的电感量又很小，为高频信号提供了通路，所以本机振荡电路是共基极电路，振荡频率由T 2、C C1控制，C C1是双连电容器的另一连，调节它可以改变本机振荡频率。
T2是振荡线圈，其初次级绕在同一磁芯上，它们把Q l 的集电极输出的放大了的振荡信号以正反馈的形式耦合到振荡回路，本机振荡的电压由T 2的抽头引出，通过C 10耦合到Q l 的发射极上。
混频电路由Q l 、T 3的初级线圈等组成，是共发射极电路。
其工作过程是：调制信号从J4输入，经选频回路选频，通过T l 的次级线圈送到Q l 的基极，本机振荡信号又通过C 10送到Q l 发射极，调制信号和本振信号在Q l 中进行混频，由于晶体三极管转移伏安特性的非线性特性，产生众多的组合频率S L qf pf ，其中有一种是本机振荡频率和调制信号频率的差等于465KHz 的信号，这就是中频信号。
三极管混频器
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：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)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。
晶体三极管混频器
3dB
3dB 压缩 电 平
输入 电平 /dB
图10.―55 混频器输入、输出电平的关系曲线 《高频电路原理与分析》
第10章振幅调制、 解调及混频
5) 选择性
混频器的中频输出应该只有所要接收的有用信号 (反映为中频,即fI=fL-fc),而不应该有其它不需要的干扰 信号。但在混频器的输出中,由于各种原因,总会混杂很 多与中频频率接近的干扰信号。
第10章振幅调制、 解调及混频
图10.―102为二极管环形混频器,其输出电流io为
io 2 g D K ( L t ) u s 2gD ( 4 4 3
cos L t
cos 3 L t )U s c t
(10―100)
经中频滤波后,得输出中频电压 4 u1 g DU D cos( L c ) t U 1 cos 1t
V1 V2 输出 1.2 k
2 00
－12 V
ZL 1 00 H
ZL 100 H 9.5 H 0.001 F L1 9 MHz 输出 R L ＝50 5～80 pF
6
6.8 k
图10.―105 用模拟乘法器构成混频器 《高频电路原理与分析》
5 ～ 8 0p F
第10章振幅调制、 解调及混频
15V C1 u L (50 ) 250 MHz 0.5/8 pF C2 u s (50 ) 200 MHz L2 C3 0.5/8 pF Lc 3.9 H 0.001 (a ) C4 0.5/8 pF C5 0.5/8 pF 5/30 pF 0.5/8 pF Lc 3.9 H L3 0.15 H L1 C7 50 MHz (50 ) 0.001
实验5 晶体三极管混频实验
实验5 晶体三极管混频实验一、实验准备1．做本实验时应具备的知识点：●混频的概念●晶体三极管混频原理●用模拟乘法器实现混频2.做本实验时所用到的仪器：●晶体三极管混频模块●LC振荡与射随放大模块●高频信号源●双踪示波器二、实验目的1．进一步了解三极管混频器的工作原理；2.了解混频器的寄生干扰。
三、实验内容1.用示波器观察输入输出波形；2.用频率计测量混频器输入输出频率；3.用示波器观察输入波形为调幅波时的输出波形。
四、基本原理混频器的功能是将载波为（高频）的已调波信号不失真地变换为另一载频f i（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 5-1所示。
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U L，并与输入信号US经混频器后所产生的差频信号经带通滤波器滤出。
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，本实验采用晶体三极管作混频电路实验。
图5-2是晶体三极管的混频器电路，本振电压U L频率为(8.8MHZ)从晶体管的发射极e输入，信号电压Us(频率为6.3MHZ)从晶体三极管的基极B输入，混频后的中频(Fi=F L-Fs)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Fi=F L-Fs=8.8MHZ-6.3MHZ=2.5MHZ。
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Us和本振电压U L外，不可避免地还存在干扰和噪声。
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。
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。
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通信电子线路课程设计说明书三极管混频器设计系、部：电气与信息工程系学生姓名：指导教师：贾雅琼职称讲师专业：电子信息工程班级：电子0902完成时间：2011年12月设计任务书一、设计目的学生通过理论设计和实物制作解决相应的实际问题，巩固和运用在《通信电子线路》中所学的理论知识和实验技能，掌握通信电子系统的一般设计方法，提高设计能力和实践动手能力，为以后从事电子电路设计、研发电子产品打下良好的基础。
二、设计内容设计一个三极管混频器。
要求输入信号的中心频率：f0=10MHz, 本振频率：fI=16.455MHz。
三、设计要求1、打印《通信电子线路》课程设计说明书一份，给出课题的设计和制作、调试过程；2、根据技术指标要求，画出设计电路图，画出印制电路板图；3、设计时间：一周；4、制作PCB板；5、人员分组：一人一组一实物，选择同一课题的电路不能相同。
四、参考资料[1]赵淑范．通信电子线路实验与课程设计[M]．北京：清华大学出版社，2009.1；[2]杨翠娥．高频电子线路实验与课程设计[M]．哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社，2001.9；[3]杨霓清．高频电子线路实验与综合设计[M]．北京：机械工业出版社，2009.4。
电子信息教研室2011年9月16日摘要随着社会的发展，现代化通讯在我们的生活中显得越来越重要。
混频器在通信工程和无线电技术中，得到非常广泛的应用，混频器是高频集成电路接收系统中必不可少的部件。
要传输的基带信号都要经过频率的转换变成高频已调信号，才能在空中无线传输，在接收端将接收的已调信号要进行解调得到有用信号，然而在解调过程中，接收的已调高频信号也要经过频率的转换，变成相应的中频信号，这就要用到混频器。
其原理是运用一个相乘器件将本地振荡信号与调制信号相乘，经过选频回路选出差频项（中频），在超外差式接收机中，混频器应用十分广泛，如：AM广播接收机将已调振幅信号535K～1605KHZ要变成465KHZ的中频信号；还有移动通信中的一次混频、二次混频等。
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。
关键词混频器；中频信号；选频回路ABSTRACTWith the development of society, the modernization of communication in our life becomes more and more important. Mixer in communication engineering and radio technology, widely used, the mixer is high frequency integrated circuit receiving system essential components. To transmit baseband signal to go through frequency conversion into a high frequency modulated signal, can in the air, wireless transmission, at the receiving end receives the modulated signal to demodulate the received useful signal, however in the demodulation process, receives the modulated high frequency signal to go through frequency conversion, into the corresponding intermediate frequency signal, this will be used mixer. Its principle is to use a multiplication device will be local oscillation signal and modulated signal by frequency selective circuit multiplication, choose the difference frequency term (MF ), in a superheterodyne receiver, mixer, a wide range of applications, such as: AM radio receiver will be modulated amplitude signal 535K ~ 1605KHZ to become 465KHZ intermediate frequency signal; and mobile communication a mixer, a two mixer etc.. Therefore, the mixer circuit is the application of electronic technology and radio professional must grasp the key circuit.Key words Mixer；intermediate frequency signal；frequency selective circuit目录设计任务书 (1)摘要 (2)1 方案论证 (1)1.1总体方案确定 (1)1.2混频电路部分 (1)1.2.1 方案一 (1)1.2.2 方案二 (2)1.2.3 方案三 (2)1.3本地振荡电路部分 (3)1.3.1 方案一 (3)1.3.2 方案二 (4)1.4选频回路部分 (4)2 硬件系统设计 (5)2.1本地振荡电路 (5)2.1.1 振荡器基本原理 (5)2.1.2 克拉泼振荡器原理 (6)2.1.3 参数选择及性能分析 (6)2.2混频电路 (8)2.2.1 混频原理 (8)2.2.2 参数选择及性能分析 (9)2.3选频回路 (10)2.4总电路设计 (10)3 电路仿真及结果 (11)3.1M ULTISIM软件简介 (11)3.2仿真电路 (12)3.3仿真结果 (12)3.4结果分析 (16)设计体会 (17)参考文献 (18)致谢 (19)附录一：总电路图 (20)附录二：PCB图 (21)附录三：元件清单 (22)1 方案论证在接收机中的混频器电路的主要功能是使信号接收到的高频信号由一个频率变换成另外一个较低的频率，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的搬移，将其变换为某一特定固定频率的信号。
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。
1.1 总体方案确定混频电路的类型较多，常用的有模拟相乘混频器、二极管平衡混频器、环型混频器、三极管混频器等。
由于本设计课题为三极管混频，所以其它电路不与考虑，其三极管混频器组成框图如图1.1所示图 1.1 三极管混频器组成框图混频电路主要有三大部分组成：本地振荡器、晶体管混频电路和选频回路，各个部分独立工作。
本地振荡器产生稳定的振荡信号（设其频率为0f ）通过晶体管混频电路和输入的高频调幅波信号（设其频率为S f ），由于晶体管的非线性特性，两个信号混合后会产生0f +S f 、0f -S f 频率的信号，然后通过中频选频回路，取出0f -S f 频率的信号，调节好0f 、S f 的大小使其差为中频频率，即所需要的中频信号6.455MHZ 。
1.2 混频电路部分用晶体三极管电路实现相乘的电路有多种形式，一般按照晶体管组态和本地振荡电压注入点的不同可分成下面四种方案的基本电路。
1.2.1 方案一此方案输入信号和本地振荡信号都从基极注入，其等效电路如图1.2所示，此电路对信号电压来说是共射电路，它具有输入阻抗大，变频增益大的有点，用作混频时，本地振荡电路负载较轻，容易起振，需要的本振注入的功率也较小。
但是由于信号和本地振荡信号都加在基极，是直接耦合，因此信号电路与本振电路相互影响较大，可能产生频率牵引现象，当相对频差不大时，牵引现象不较严重，不宜采用此方案。
图1.2方案一等效电路1.2.2 方案二此方案电路对于信号电压都是共基电路，其等效电路如图1.3(a)(b)所示，它在较低的频率工作时，变频增益低，输入阻抗也较低，因此在频率较低时一般都不采用。
但在较高的频率工作时(几十MHz)，因为共基电路的截止频率fα比共发电路的fβ要大很多，所以变频增益较大。
因此，在较高频率工作时采用这两种电路。
由于本设计要求的频率较低，所以不宜采用此方案。
(a) (b)图1.3方案二等效电路1.2.3 方案三此方案电路的输入信号与本振电压分别从基极输入和发射极注入，其等效电路如图1.4所示，此电路相互干扰产生牵引现象的可能性小。
同时，对于本振电压来说是共基电路，其输入阻抗较小，是本振电路负载较重，虽不易起振但也不易过激，因此振荡波形好，失真小。
但是需要较大的本振注入功率，不过通常所需的功率也只有几十毫瓦，本振电路完全可也供给。
比较这三种方案，方案三的可行性最好，所以选择此方案。
图1.4方案三等效电路1.3 本地振荡电路部分本振电路主要是产生一个一定频率的高频正弦波信号，产生所需的频率方法多种多样，有LC晶体管振荡器、数字振荡器、运用锁相环路对基准频率倍频或分频等方法，为了电路简单又达到设计要求，本设计采用以LC谐振回路作为选频网络的反馈振荡器，它可以用来产生几十千赫兹到几百兆赫兹的正弦波信号。
LC振荡器按反馈网络结构不同，可分为互感耦合和三点式两大类。
1.3.1 方案一此方案为互感耦合式振荡器，其原理电路如图1.5所示，此电路为了满足振幅起振条件，可通过设计合适的耦合线圈匝数，以及合理调节耦合系数M的大小。
这样，不但可使互感耦合振荡器容易起振，元件的分布电容和漏感的存在，而限制了其振荡频率及稳定度的提高。
另外，因高次谐波的感抗大，故取自变压器次极的反馈电压中高次谐波振幅较大，所以导致输出震荡信号中高次谐波分量较大，波形不理想。
所以不宜采用此方案。
图1.5互感耦合式振荡器原理电路1.3.2 方案二此方案采用克拉泼振荡器，其原理电路如图1.6所示，图中R b1、R b2、R e组成分压式偏置电路； C b、为隔直流电容； L和C1、C2、C3组成振荡回路，作为晶体管放大器的负载阻抗。
电容C1相当于X ce，C2相当于X be，而电感和小电容C3相当于X bc，故它符合三点式振荡器的组成原则。
它属于电容三点式振荡器的一种改进型，此振荡器电路用电容耦合或自耦变压器耦合代替互感耦合, 可以克服互感耦合振荡器振荡频率低的缺点, 是一种广泛应用的振荡电路, 其工作频率可达到几百兆赫。