实验8 模拟乘法混频
模拟乘法混频实验报告
模拟乘法混频实验报告一、引言在电子通信领域，乘法混频是一种常见的信号处理技术，用于将不同频率的信号进行混频、放大和解调。
乘法混频器是乘法混频技术的核心组件，它可以将输入信号与局部振荡器的频率相乘，产生混频输出。
本实验旨在模拟乘法混频的原理和过程，通过实际操作验证乘法混频器的性能和效果。
二、实验设备与方法1. 实验设备：本实验使用的设备包括信号源、乘法混频器、示波器、频谱分析仪等。
2. 实验方法：（1）连接实验设备：将信号源的输出端与乘法混频器的输入端相连，将乘法混频器的输出端与示波器的输入端相连。
（2）设置实验参数：根据实验需要，设置信号源的频率和幅度，调整乘法混频器的局部振荡器频率。
（3）观察实验结果：通过示波器显示的波形和频谱，观察乘法混频的效果和输出信号的特点。
三、实验步骤与结果1. 设置实验参数：将信号源的频率设置为100 kHz，幅度为1 V；乘法混频器的局部振荡器频率设置为10 MHz。
2. 观察示波器波形：在示波器上观察到了输入信号和混频输出信号的波形。
输入信号为100 kHz的正弦波，混频输出信号为频率为10 MHz和100 kHz 的乘积信号。
3. 分析频谱：通过频谱分析仪对混频输出信号进行频谱分析。
观察到频谱图上出现了频率为10 MHz和100 kHz的峰值，验证了乘法混频的效果。
四、实验结果分析通过观察示波器的波形和频谱分析仪的频谱图，可以得出以下结论：1. 输入信号与局部振荡器的频率相乘，产生混频输出信号。
2. 混频输出信号的频率为输入信号频率与局部振荡器频率的乘积。
3. 混频输出信号的频谱中出现了频率为输入信号和局部振荡器频率的峰值。
五、实验总结通过本实验，我们模拟了乘法混频的原理和过程，并验证了乘法混频器的性能和效果。
乘法混频技术在电子通信中具有广泛的应用，可以实现频率变换、信号放大和解调等功能。
掌握乘法混频技术对于理解和应用现代通信系统至关重要。
通过实验，我们深入理解了乘法混频的原理，对乘法混频器的性能和输出信号特点有了更清晰的认识。
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模拟乘法混频实验报告姓名：学号：班级：日期：模拟乘法混频一、实验目的1.进一步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、实验原理及实验电路说明混频器的功能是将载波为vs（高频）的已调波信号不失真地变换为另一载频（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图1所示。
VsV图1 混频器电路模型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VL，并与输入信号VS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。
本实验采用集成模拟相乘器作混频电路实验。
图2为模拟乘法器混频电路，该电路由集成模拟乘法器MC1496完成。
五、实验注意事项1、测量时应用双踪同时观察本振-载波，载波-中频，以便比较。
2、本实验用到晶振输出信号。
因此，在进行本实验前必须调整好晶振的输出，使之满足本实验的要求。
六、思考题1、除乘法器外，还有哪些器件可组成混频器？试举例说明。
混频器常用的非线性器件还有二极管、三极管、场效应管等。
2、分析寄生干涉的原因，并讨论预防措施。
原因：干扰频率通过寄生通道形成。
混频器件工作在非线性状态，不可避免地存在干扰和噪声作用在混频器上。
它们和输入信号电压VS、本振电压VL之间任意两者都有可能产生组合频率，这些组合信号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，对输出级产生干涉，影响输入信号的接收。
预防措施：减少非线性失真的各种组合频率干扰，选择器件特性接近平方律或近似理想相乘器。
模拟乘法器实验
模拟乘法器的应用——低电平调幅姓名： 学号： 实验台号：一、 实验目的1、掌握集成模拟乘法器的工作原理及其特点2、进一步掌握集成模拟乘法器（MC1596/1496）实现振幅调制、同步检波、混频、倍频的电路调整与测试方法二、实验仪器低频信号发生器 高频信号发生器频率计 稳压电源 万用表 示波器三、实验原理1、MC1496/1596 集成模拟相乘器集成模拟乘法器是继集成运算放大器后最通用的模拟集成电路之一，是一种多用途的线性集成电路。
可用作宽带、抑制载波双边带平衡调制器，不需要耦合变压器或调谐电路，还可作为高性能的SSB 乘法检波器、AM 调制解调器、FM 解调器、混频器、倍频器、鉴相器等，它与放大器相结合还可以完成许多数学运算，如乘法、除法、乘方、开放等。
MC1496的内部电路继引脚排列如图所示MC1496型模拟乘法器只适用于频率较低的场合，一般工作在1MHz 以下的频率。
双差分对模拟乘法器MC1496/1596的差值输出电流为121562()()()22TyTi i i th th V R V υυυ=-≈MC1595是差值输出电流为式中，错误！未找到引用源。
为乘法器的乘法系数。
MC1496/1596使用时，VT1至VT6的基极均需外加偏置电压。
2.乘法器振幅调制原理X通道两输入端8和10脚直流电位均为6V，可作为载波输入通道；Y通道两输入端1和4脚之间有外接调零电路；输出端6和12脚外可接调谐于载频的带通滤波器；2和3脚之间外接Y通道负反馈电阻R8。
若实现普通调幅，可通过调节10kΩ电位器RP1使1脚电位比4脚高错误！未找到引用源。
，调制信号错误！未找到引用源。
与直流电压错误！未找到引用源。
叠加后输入Y通道，调节电位器可改变错误！未找到引用源。
的大小，即改变调制指数Ma ；若实现DSB调制，通过调节10kΩ电位器RP1使1、4脚之间直流等电位，即Y通道输入信号仅为交流调制信号。
为了减小流经电位器的电流，便于调零准确，可加大两个750Ω电阻的阻值，比如各增大10Ω。
混频器实验预习报告
混频器实验预习报告学号201300121126 姓名牛梦豪试验台号22（一）模拟乘法器的应用(混频)一、实验目的：1、掌握集成模拟乘法器的工作原理及其特点。
2、进一步掌握用集成模拟乘法器（MC1596/1496）实现混频的电路调整与测试方法。
二、实验仪器：低频信号发生器、高频信号发生器、频率计、稳压电源、万用表、示波器三、实验原理：1、集成模拟乘法器原理：集成模拟乘法器是继集成运算放大器后最通用的模拟集成电路之一，是一种多用途的线性集成电路。
可用作宽带、抑制载波双边带平衡调制器，不需要耦合变压器或调谐电路，还可作为高性能的SSB乘法检波器、AM调制/解调器、FM 解调器、混频器、倍频器、鉴相器等，它与放大器相结合还可以完成许多数学运算,如乘法、除法、乘方、开方等。
单片集成模拟乘法器MC1496/1596的内部电路及引脚排列如下图所示。
a）内部电路b ）引脚排列图中晶体管VT1～VT4组成双差分放大器，VT5、VT6组成单差分放大器，用以激励VT1～VT4；VT7、VT8、VT9及相应的电阻等组成多路电流源电路、VT9、VT8分别给VT5、VT6、提供0I /2的恒流电流；R 为外接电阻，可用以调节0I /2的大小。
另外，由VT5、VT6两管的发射级引出接线端2和3，外接电阻Ry ，利用Ry 的负反馈作用可以扩大输入电压2u 的动态范围。
c R 为外接负载电阻。
MC1496型模拟乘法器只适用与频率比较低的场合，一般工作在1MHZ 以下的频率。
双差分对模拟乘法器MC1496/1495的差值输出电流为：22x yy T v v i t h R V ⎛⎫≈ ⎪⎝⎭MC1496/1596广泛用于调幅及解调、混频等电路中，但应用时VT1、VT2 、VT 3、VT4 、VT5、VT6晶体管的基极均需外加偏置电压（即在8与10端、1与4端间加直流电压），方能正常工作。
通常把8、10端称为X 端Y 端，输入参考电压1v ；4、1端称为Y 输入端，输入信号电压2v 。
模拟乘法混频实验报告心得与体会
模拟乘法混频实验报告心得与体会
首先，模拟乘法混频实验通常需要用到一些基本的电路元件，如放大器、信号发生器、滤波器和混频器等。
实验首先需要设计电路图和电路参数，然后进行电路实验，通过调整电路参数和观察信号波形来验证实验结果。
在实验过程中，有一些常见的心得和体会可以参考：
1. 实验前一定要认真阅读实验指导书，仔细观察电路图，理解电路的基本原理和参数设置要求。
2. 在进行实验时要注意安全，避免因误操作或电路设计不当而造成伤害或损坏。
3. 在实验过程中，要仔细观察信号波形、频率和幅值等参数的变化情况，及时记录数据，以便后续分析和比较。
4. 如果实验结果与预期不符，应及时排查问题，检查电路连接和元件设置是否正确，分析可能的原因，并尝试进行调整和改进。
5. 在实验结束后，应认真整理实验记录和数据，并撰写实验报告，总结实验过程中的心得和体会，反映实验结果和结论。
同时，也要充分发扬科学态度，虚心接受他人的批评和建议，不断完善实验方法和结果。
总之，模拟乘法混频实验是一项比较复杂和重要的实验，需要专业的知识和技能，也需要科学的态度和认真的实验精神。
只有通过认真的实验操作和不断的体验和总结，才能得到更好的实验结果和体验。
模拟乘法混频实验报告
模拟乘法混频实验报告姓名：学号：班级：日期：模拟乘法混频一、实验目的1. 进一步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、实验原理及实验电路说明混频器的功能是将载波为vs （高频）的已调波信号不失真地变换为另一载频（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图1所示。
图1 混频器电路模型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VL ，并与输入信号 VS 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。
本实验采用集成模拟相乘器作混频电路实验。
图2为模拟乘法器混频电路，该电路由集成模拟乘法器MC1496完成。
V sV图2 MC1496构成的混频电路MC1496可以采用单电源供电，也可采用双电源供电。
本实验电路中采用＋12V，－8V供电。
R12（820Ω）、R13（820Ω）组成平衡电路，F2为4.5MHz选频回路。
本实验中输入信号频率为fs＝4.2MHz，本振频率fL＝8.7MHz。
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VS和本振电压VL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，这些组合信号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，对输出级产生干涉，影响输入信号的接收。
干扰是由于混频器不满足线性时变工作条件而形成的，因此干扰不可避免，其中影响最大的是中频干扰和镜象干扰。
应用模拟乘法器实现混频电路的系统仿真设计
编号题目应用模拟乘法器实现混频电路的系统仿真设计学生姓名学号专业班级指导教师2010年 5 月目录摘要 (3)第1章模拟相乘器 (4)1.1模拟相乘器的基本特性 (4)第2章混频器 (6)2.1混频概念和实现模式 (7)2.2混频干扰 (8)2.3模拟相乘器组成的混频电路 (13)第3章 MC1496的介绍 (16)3.1有关MC1496介绍 (16)3.2基本工作原理 (17)第4章设计总结 (19)结束语 (20)致谢 (21)参考文献 (21)应用模拟乘法器实现混频电路的系统仿真设计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u O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，必须保持①调制类型，调制参数不变，即原调制规律不变。
②频谱结构不变，各频率分量的相位大小，相互间隔不变混频是将已调波中载波频率变换为中频频率，而保持调制规律不变的频率变换过程。
f I = f L - f C 或f I = f L+f C （其中f I表示中频频率，f L表示本振频率，f C表示载波频率。
一般取差频）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。
模拟相乘器和混频器
三、二极管相乘器
2. 二极管平衡相乘器
② 工作原理
➢ V1m>>V2m，V1m>>VD(on)
v1控制 D1 、 D2开关工作
★ 若v1>0，D1、D2导通；若v1<0，D1、D2截止
i
iD1
- iD2
2v2 K1 ( 1t )
RD 2RL
v2K1(1t )
RL
➢ i 含频谱分量：ω2，ω1±ω2，3ω1±ω2 … …
三、二极管相乘器
2. 二极管平衡相乘器 ② 工作原理
➢ 实现相乘条件：
在RL两端并上LC带通滤波 (满足中心频率为ω1，BW3dB = 2ω2)
则：在负载上选出
iω1 ω2
2 RL π V1m
v1v2
➢
vo
iω1 ω2
RL
π
2 V1m
v1v2
三、二极管相乘器
1. 二极管双平衡相乘器（环形相乘器） ① 电路及特点
② 非线性传输特性 ③ 正弦信号传输特性
一、模拟相乘器的基本特性
3. 误差分析（静态误差 (vx vy)） 引起误差原因：
AM AM A
vx vx vxos voAMvxvy vo AMvxvy (vx vy )
vy vy vyos
(vx vy ) Avxvy vxF vyF voo N(vx vy )
➢ 若V1m≥260mv,
th
qv1 2kT
K2 ( ω1t
)
2．单差分对相乘器
1) 电路
v1=V1mcosω1t v2=V2mcosω2t
2) 工作原理
➢ iC3
v2
VBE( on ) RE
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实验八模拟乘法混频
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
f的号。
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。
普通调幅波。
本机振荡频率为
L
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 t
V V K K v S L S L S L M F )cos()cos(2
1
00ωωωω-=-=
式中 S L M F V V K K v 2
1
0=
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 2
1
0==
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。
+12
-12
J7J8
J9
C12104
C11104
C7104
C15104
C8104
R10
1K
R11200
R12820
R13820
R71K
R14100
R153.3K
R163.3K
R216.8K
R20510
R171k
F24.5M
D28.2V
C16104
TH6
TH7
TH8
TH9
TP5
SIG+
1
G N A D J
2
G N A D J
3
SIG-
4
B I A S
5
OUT+6NC 7CAR+8NC 9CAR-
10
NC 11OUT-12
NC 13V E E
14
U1
MC1496
图4-3 MC1496构成的混频电路
MC1496可以采用单电源供电，也可采用双电源供电。
本实验电路中采用＋12V ，－8V 供电。
R 12（820Ω）、R 13（820Ω）组成平衡电路，F 2为4.5MHz 选频回路。
本实验中输入信号频率为S f ＝4.2MHz ，本振频率L f ＝8.7MHz 。
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V S 和本振电压V 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，这些组合信号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，对输出级产生干涉，影响输入信号的接收。
干扰是由于混频器不满足线性时变工作条件而形成的，因此不可避免地会产生干扰，其中影响最大的是中频干扰和镜象干扰。
四、实验步骤
1.打开本实验单元的电源开关，观察对应的发光二极管是否点亮，熟
悉电路各部分元件的作用。
2. 静态工作点测试：用万用表测量MC1496各管脚的电压
管脚 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 参考
电压
0 -0.74 -0.74 0 -7.16 8.7 0 5.93 0 5.93 0 8.7 0 -8.2 （V）
实测
电压
（V）
f=8.7MHz（幅度V LP-P＝
3、用实验箱的信号源做本振信号，将频率
L
f=4.2MHz 300mV左右）的本振信号从J7处输入（本振输入处），将频率
S （幅度V SP-P＝200mV左右）的高频信号（由三号板提供）从相乘混频器的输入端J8输入，用示波器观察J9处中频信号波形，纪录中频信号的频率。
4、改变高频信号电压幅度，用示波器观测，记录输出中频电压V i的幅
值，并填入表4-1。
表4-1
V SP-P（mV）50 100 150 200 250
V iP-P（mV）
5、改变本振信号电压幅度，用示波器观测，记录输出中频电压V i的幅
值，并填入表4-2。
表4-2
V Lp-p（mV）100 200 300 400 500 600 V ip-p（mV）
6、改变高频信号发生器的输出频率从8.2MHz调至9.1MHz，用示波器的双路观测载波、中频波形变化，记录相应的混频输出频率，并填入表4-3
表4-3
f
本振频率
L
8.3 8.5 8.7 8.9 9.1
（MHz）
混频输出频率
（MHz）
混频输出电压
的峰峰值
（mV）
2.混频的综合观测（需外接信号源）
令高频信号发生器输出一个由1K音频信号调制的载波频率为4.2MHz 的调幅波，作为本实验的载波输入，外接信号源输出8.7MHz的本振信号，用示波器观察并记录混频输出（J9处）的波形，纪录混频输出的频率。
五、实验报告要求
1.整理实验数据，填写表格4-1、4-2和4-3。
2.归纳并总结信号混频的过程，写出实验体会。
六、实验仪器
1.高频实验箱1台
2.双踪示波器1台
3.万用表1块
4.无感起子1个。