混频器实验
实验七 二极管开关混频器实验
实验七 二极管开关混频器一、实验目的掌握变频原理及开关混频原理。
掌握环形开关混频器组合频率的测试方法。
了解环形开关混频器的优点。
二、实验原理1、环形开关混频器的工作原理 变频器的原理方框图如图1所示。
图1 变频原理方框图图中υi 为信号电压，υL 为本地振荡电压。
当这两个不同频率的正弦电压，同时作用到一个非线性元件上时，就会在它的输出电流中，产生许多组合频率分量，选用适当的滤波器取出所需的频率分量ωo ，此时就完成了频率变换，这就是变频原理。
根据所选用的非线性器件不同，可以组成不同的混频器。
如二极管混频器、晶体管混频器、场效应管混频器和差分对管混频器等。
这些混频器各有其优缺点。
随着生产和科学技术的发展，人们逐渐认识到由二极管组成的平衡混频器和环形混频器较之晶体管混频器具有：动态范围大、噪声小；本地振荡无辐射、组合频率少等优点，因而目前被广泛采用。
环形开关混频器工作在开关状态时，输出电流中的组合频率只有本振电压的奇次谐波与信号电压频率的基波的组合，用一通式表示组合频率为()ωω±+L P 12其中p=0、1、2、……。
即使环形混频器不工作在开关状态时，它的输出电流也只含有本振电压的奇次谐波与信号电压的奇次谐波的组合，也可用通式()()s L q P ωω1212+±+来表示，其中p=1、2、3、……。
较之其他的混频器，组合频率干扰少是其突出的优点之一。
2、实验电路原理图如附图G7，图中MIX41为集成环形开关混频器，型号为HSPL —1。
其内部电原理如图2-6。
图2 集成环形开关混频器内部电路原理图封装外引脚功能如下：其中，1脚为射频信号输入端，8脚为本振信号输入端，3脚、4脚为中频信号输出端，2、5、6、7接地。
3.实验线路本混频器的本振输入信号在+3dBm — +13 dBm 之间，用高频信号源输入本振信号，频率选为10.7MHz ，而射频信号是由正弦振荡部分产生的10.245 MHz 的信号。
晶体振荡—混频器综合实验
三、原理描述及电路设计说明
混频电路由本机振荡器、混频器和选频 回路三部分组成，其方框图如下图所示：
（1）本机振荡器电路设计
频率稳定度（比较LC振荡器和晶体或 陶瓷振荡器）。 振荡电路的波形要求（说明静态电流， 反馈系数选择不同时对电路和输出波形 的影响，电源对波形的影响）。
（2）混频电路设计
中频谐振回路的作用（窄带滤波）， （ 比较中周考电路
五、时间安排（2周）
1、方案设计 2天 （答疑时间：第2天一 整天） 2、制板及电路调试 6天 3、验收 2天
六、参考电路的调试步骤及方法
1.
2.
检查元件是否接对，包括三极管的e、b、c、 中周等，元器件的焊接是否牢固，不应出 现虚焊、假焊等现象。 静态工作点的调整：先调整本振部分，调 节R2使集电极直流电压为2.3V左右，正常 时Vb=1.57V，Ve=0.9V，Vc=2.3V。然后 用示波器测振荡管的集电极波形，应该输 出大约200mV峰峰值的正弦波信号。否则 先检查振荡级，即先保证振荡器起振。
三极管选择的和静态工作点的确定：三 极管的选择主要考虑的是特征频率fT， 噪声系数NF。 静态工作点的选择应保 证功率增益 和fT 尽可能的大, 而噪声系 数NF尽可能的小（选用易于购买的）, 射极电流一般可选择在0~1mA。参考三 极管的资料确定。 说明不同的注入方式优缺点。
（3）中频谐振回路
3.混频级的调整：调节R5使Vb=0.5~0.6V， Ve=0.02~0.03V，Vc=3.9V左右，此时管子 工作于非线性区域。 4.输入端输入频率为11.23MHz、幅度为 100~150mV的正弦信号。 5.示波器接至输出端，微调信号源频率，使波 形输出的幅度为最大值。此时示波器上显示 的频率约为6.5MHz左右即可。若输出的频率 等于输入的频率时，说明没有差频，应检查 本振部分。
混频器实验
实验二混频器仿真实验一．无源混频器仿真实验二极管环形混频电路载频是f L=1kHz，调制频率为f R=100Hz，因此混频后会出现f L f Rf L- f R==900Hz ，f L+ f R=1100Hz，如图所示前两个峰值。
由于二级管的开关作用，还会产生组合频率，不过幅度会随次数的增加而减小，如图所示后两个峰值。
二．有源混频器仿真实验1．三极管单平衡混频电路直流分析傅里叶分析差模输出将直流分量抵消，组合频率分量也被抵消了，本振不会馈通。
但是由于射频信号是非平衡的，所以射频信号带入的直流分量与本振信号相乘后产生了较大幅值的本振频率分量，并且在频谱中还是会出现少量本振信号的奇次谐波与射频相混频的频率分量，单平衡混频电路有效地抑制了高频率分量，单节点输出存在低频分量过大的问题，但使用差分放大器的双点输出能够很好地解决这个缺陷。
但与无源混频器相比，出现了大量的杂波。
2.加入有源滤波器后混频后得到上下变频分量，通过一个带通滤波器，滤除上变频以及本振频率分量，只剩下下变频。
3.吉尔伯特单元混频电路由于射频信号差分输入，因此在输出的时候射频直流分量被抵消，本振不会馈通。
由于是双差分输入，频谱较为纯净。
但是由于吉尔伯特电路也是通过本振大信号作为开断信号对输出信号采样，因此也产生了本振信号的奇次谐波的分量与射频信号相混频产生的组合频率分量。
加入有源滤波器后本电路将作为接收机电路的前端。
与单平衡电路的频谱比较起来更加纯净，无用的频率分量更少，幅值更小。
思考题：1. 吉尔伯特电路是双平衡电路，而三极管是单平衡电路，它们的区别体现在射频信号是否是平衡的，吉尔伯特电路射频信号是平衡的，射频信号中蕴含的直流分量在输出时被抵消，因此不会产生本振信号馈通。
而三极管单平衡电路产生馈通和许多组合频率分量。
当频率增加后会更加明显，因为各个频点上的幅值都会降低，区别显得更加突出。
2.如图,该二阶带通有源滤波器的截止频率在1k 与1.4k 附近正好可以滤去不需要的分量。
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42.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7.1P01.1P03For personal use only in study and research; not for commercial use.Nur für den persönlichen für Studien, Forschung, zu kommerziellen Zwecken verwendet werden.Pour l 'étude et la recherche uniquement à des fins personnelles; pas à des fins commerciales.толькодля людей, которые используются для обучения, исследований и не должны использоваться в коммерческих целях.For personal use only in study and research; not for commercial use以下无正文For personal use only in study and research; not for commercial use.Nur für den persönlichen für Studien, Forschung, zu kommerziellen Zwecken verwendet werden.Pour l 'étude et la recherche uniquement à des fins personnelles; pas à des fins commerciales.толькодля людей, которые используются для обучения, исследований и не должны использоваться в коммерческих целях.以下无正文For personal use only in study and research; not for commercial use.Nur für den persönlichen für Studien, Forschu ng, zu kommerziellen Zwecken verwendet werden.Pour l 'étude et la recherche uniquement à des fins personnelles; pas à des fins commerciales.толькодля людей, которые используются для обучения, исследований и не должны использоваться в коммерческих целях.以下无正文。
混频器实验
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. 了解混频器中的寄生干扰。
二、预习要求1. 预习混频电路的有关资料。
2. 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5-1所示5-1 混频原理框图若输入信号为： ()cos x sm s u t U t ω= 本振信号为： ()c o s y c m c u t U t ω= 则混频信号为：[]12c s c s ()cos cos cos()t cos()t o cm sm c s sm cm u t KU U t t KU U ωωωωωω=∙=++-c s i ωωω-= 为某中频频率。
若输入信号为：()(1cos )cos x sm a s u t U m t t ω=+Ω 本振信号为：()cos y cm c u t U t ω=则混频信号为：c s ()(1cos )cos()o om a u t U m t t ωω=+Ω-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）。
平衡混频器实验报告
一、实验目的1. 理解平衡混频器的工作原理；2. 掌握平衡混频器的电路设计；3. 通过实验验证平衡混频器的性能；4. 提高对高频电路的调试能力。
二、实验原理平衡混频器是一种广泛应用于通信系统中的高频电路，它能够将两个不同频率的信号进行混频，产生新的频率信号。
平衡混频器具有抑制杂散频率、宽频带和高线性度等特点。
本实验主要研究二极管平衡混频器。
二极管平衡混频器由四个二极管组成，分为两组，每组两个二极管。
两组二极管分别作为信号端口和本振端口。
当信号端口输入信号电压和本振端口输入本振电压时，两组二极管分别产生差频和和频信号，从而实现混频。
三、实验设备1. 信号发生器：提供信号端口输入信号；2. 本振信号发生器：提供本振端口输入本振信号；3. 示波器：观察输入输出信号波形；4. 频率计：测量输入输出信号频率；5. 平衡混频器实验模块：包含二极管平衡混频器电路。
四、实验步骤1. 连接实验模块，将信号发生器和本振信号发生器分别连接到信号端口和本振端口；2. 打开信号发生器和本振信号发生器，设置输入信号频率为6MHz，本振信号频率为8MHz；3. 使用示波器观察信号端口和本振端口的输入信号波形；4. 使用示波器观察混频器输出端口的信号波形，并记录波形特点；5. 使用频率计测量混频器输出信号的频率，并与理论计算结果进行比较；6. 改变输入信号频率和本振信号频率，观察混频器输出信号波形的变化，分析原因；7. 调整混频器电路参数，优化混频器性能。
五、实验结果与分析1. 输入信号频率为6MHz，本振信号频率为8MHz时，混频器输出信号频率为2MHz，符合理论计算结果；2. 输入信号波形为正弦波，本振信号波形也为正弦波，混频器输出信号波形为正弦波，符合理论分析；3. 当改变输入信号频率和本振信号频率时，混频器输出信号波形和频率也随之改变，符合理论分析；4. 通过调整混频器电路参数，混频器性能得到优化。
六、实验结论1. 平衡混频器能够将两个不同频率的信号进行混频，产生新的频率信号；2. 平衡混频器具有抑制杂散频率、宽频带和高线性度等特点；3. 通过实验验证了平衡混频器的工作原理和性能。
实验四 混频器
实验四模拟乘法混频一、实验目的1.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、实验内容1.研究平衡混频器的频率变换过程2.研究平衡混频器输出中频电压V i与输入本振电压的关系3.研究平衡混频器输出中频电压V i与输入信号电压的关系4.研究镜象干扰。
三、实验原理及实验电路说明在高频电子电路中，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时，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V L，并与输入信号V S经混频器后所产生的差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。
我们设信号是：载波频率为S f 的普通调幅波。
本机振荡频率为L f 。
设输入信号为t V v S S S ωcos =，本机振荡信号为t V v L L L ωcos = 由相乘混频的框图可得输出电压t V tV V K K v S L S L S L M F )cos()cos(2100ωωωω-=-=式中 S L M F V V K K v 210=定义混频增益M A 为中频电压幅度0V 与高频电压S V 之比，就有L M F S M V K K V V A 210==图4-3为模拟乘法器混频电路，该电路由集成模拟乘法器MC1496完成。
晶体管混频器实验报告
晶体管混频器实验报告
通过晶体管混频器的实验，掌握混频器的原理和使用方法，了解混频器在通信领域的应用。
实验原理：
混频器是一种非线性器件，利用其非线性特性将两路信号进行混合，产生出频率的和与差信号。
晶体管混频器是一种常用的混频器类型，其结构简单、易于制作和使用。
晶体管混频器主要由一个局部振荡器、一个射频输入端和一个中频输出端组成。
当局部振荡器输出的频率与射频信号的频率相等时，混频器产生出一个中频信号。
该中频信号的频率为局部振荡器频率与射频信号频率的差值。
如果局部振荡器频率高于射频信号频率，则中频信号为正频率；反之，则中频信号为负频率。
实验步骤：
1. 搭建晶体管混频器电路，将局部振荡器和射频输入端连接到同一个天线上。
2. 调整局部振荡器频率，使其与射频信号频率相等。
3. 连接中频输出端到示波器上，观察输出波形。
4. 改变局部振荡器频率，观察中频信号的变化。
5. 将输入信号改为正弦波或方波信号，观察输出信号的差异。
实验结果：
实验中，我们成功搭建了晶体管混频器电路，并通过调整局部振荡器频率，产生了中频信号。
在观察中频信号时，我们发现其频率为
局部振荡器频率与射频信号频率的差值。
我们还发现，当局部振荡器频率高于射频信号频率时，中频信号为正频率；反之，则中频信号为负频率。
在改变输入信号为正弦波或方波信号时，我们观察到输出信号的波形有所不同，但仍能产生中频信号。
实验结论：
晶体管混频器是一种常用的混频器类型，其结构简单、易于制作和使用。
通过实验，我们了解到了晶体管混频器的原理和使用方法，并掌握了其在通信领域中的应用。
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混频器实验（虚拟实验）
姓名：王欢学号：04010218
（一）二极管环形混频电路
傅里叶分析
得到的频谱图为
分析：
信号在900Hz和1100Hz有分量，与理论相符
（二）三极管单平衡混频电路
直流分析
傅里叶分析
一个节点的傅里叶分析的频谱图为
两个节点输出电压的差值的傅里叶分析的频谱图为：
分析：
在1K的两侧有两个频率分量，900Hz和1100Hz
有源滤波器加入电路后
U IF的傅里叶分析的频谱图为：
U out节点的傅里叶分析的频谱图为：
分析：
加入滤波器后，会增加有2k和3k附近的频率分量（三）吉尔伯特单元混频电路
直流分析
傅里叶分析
一个节点的输出电压的傅里叶分析的参数结果与相应变量的频谱图如下：
两个节点输出电压的差值的傅里叶分析的参数结果与相应变量的频谱图为：
分析：
1k和3k两侧都有频率分量，有IP3失真
将有源滤波器加入电路
U IF的傅里叶分析的参数结果与相应变量的频谱图为：
U out节点的傅里叶分析的参数结果与相应变量的频谱图为：
分析：
有源滤波器Uout节点的傅里叶分析的频谱相对于Uif的傅里叶分析的频谱来说，其他频率分量的影响更小，而且Uout节点的输出下混频的频谱明显减小了。
输出的电压幅度有一定程度的下降。
思考题（教材P116）：
（1）比较在输入相同的本振信号与射频信号的情况下，三极管单平衡混频电路与吉尔伯特混频器两种混频器的仿真结果尤其是傅里叶分析结果的差异，分析其中的原因。
若将本振信号都设为1MHz，射频频率设为200kHz，结果有何变化，分析原因。
答：没有改变信号频率时吉尔伯特混频器没有1k、2k、3k处的频率分量，即没有本振信号的频率分量，只有混频后的频率分量。
因为吉尔伯特混频器是双平衡对称电路结果，有差分平衡。
将本振信号频率和射频频率改变后, 本振信号输入频率增大后，经过混频器后的IP3也有增加，即混频器的线性范围也会加宽。
（2）对图18中加入的有源滤波器的特性进行分析，对其幅频特性、相频特性进行仿真。
若要使得滤波器的带宽减小20%，应对滤波器元件参数如何调整。
将调整带宽后的滤波器与混频器相连，比较前后傅里叶分析的结果异同，分析原因。
根据增益带宽积不变原则，弱带宽减少20%，则增益变为原先的125%，故可将运放处的反馈电阻由76K变为95K。
改变后傅里叶分析结果如下：
改变前傅里叶分析结果如下：。