混频器仿真实验
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。
实验七 混频器的仿真设计
中频电流成分为：
i02 g1Vs cos(s L )t g1Vs cos 0t i01 g1Vs cos(s L )t g1Vs cos 0t
总输出中频电流为： i0 i02 i01 2g1Vs cos 0t
对随同本振进入的噪声： u2n Vn cos nt u1n Vn cos(nt ) 混频后产生的中频噪声输出为： i2n g1Vn cos(n L )t g1Vn cos 0nt
二极管的非线性电阻混频机理 混频二极管上加大功率本振、 小功率信号及直流偏置(或零偏 压)时 电流在工作点用泰勒级数展开：
i f ( E0 U L cos Lt U S cos St ) f ( E0 U L cos Lt ) f '( E0 U L cos Lt )U S cos St 1 f ''( E0 U L cos Lt )(U S cos St ) 2 … 2!
= n各项不存在 相差2 的各项不存在 （例 m=1，n=3，…..)
1800（反相型）平衡混频器
加到两管上的信号同相， 3 l 4 本振相位差为π。本振偶次谐波 组合频率无输出、结构复杂。
U S1 U S 2 VS cos st U L 2 VL cos Lt
ff S
L
三、混频器的基本电路结构
1、 混频管二极管
通常非线性变频管采用二极管（非线性电阻二极管：肖特基 势垒二极管）,本振输入功率约2~10mW，变频损耗约-4dB左右，
噪声系数约4-6dB.
非线性电容二极管：变容管、阶跃恢复二极管等,利用结电容 对所加电压的非线性变化来实现频率变换。一般为15-25mW， 变频损耗约-6dB左右 晶体管（微波场效应管，MESFET）。
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。
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。
第5次仿真实验-混频器仿真实验报告 东南大学
混频器实验（虚拟实验）（一）二极管环形混频电路傅里叶分析得到的频谱图为：分析：电路图如下：二极管导通受本振信号UL控制，正半周时，D1，D2导通，负半周时，D2,D3导通，将二极管用开关等效（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：电路图为：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：将下图连接到前混频器的一输出端：（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：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：思考题：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。
将本振信号都设为1MHz，射频频率设为200kHz后：三极管单平衡混频电路：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：吉尔伯特混频器：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：（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。
答：有源滤波器：将滤波器中的运算放大器OPAMP_3T_YIRTUAL 属性中的value项下的Unity-Gain Bandwidth(FU)由原来的1.5MHZ改成1.2M（减小20%）即可。
射频实验报告： 混频器(单平衡)
课程实验报告
《集成电路设计实验》
2010- 2011学年第 1 学期
班级：
混频器（单平衡）实验名称：
指导教师：
姓名学号：
实验时间：2011年5月23日
一、实验目的：
1、了解基本射频电路的原理。
2、理解基本混频器的工作原理并设计参数。
3、掌握Cadence的运用，仿真。
二、实验内容：
1、画出混频器的原理图。
2、仿真电路：仿真出混频器的的输入、输出频谱，输出增益，1dB压缩点。
Gain=8dB，NF<8dB，IIp3=0dBm，IP1dB=-10dBm。
三、实验结果
1、混频器原理图为：
2、仿真平台的建立
3、混频管参数
设置差分管参数如下，漏端电阻R=600，隔直电容1pF，晶体管W=32u，L=400n，nr=4，m=2
4、仿真参数
设置端口初始化仿真参数frf=800MHz，prf=-40dBm，flo=850MHz，plo=20dBm，Vbias=1.5V，采用PSS和Pac仿真：
3、仿真结果
（1）增益
运行spacture,得到电压转换增益为8.8dB，在输入功率-8dBm以下保持不变，如下：
（2）线性度
1、查看PSS结果，得到输入1dB压缩点IP-1=-6.5dBm，
2、得到IIP3=3.8dBm
3、噪声
仿真Pnoise，得到输出变频DSB噪声在50MHz约为12.5dB，
4、心得体会
这次实验让我可以开始熟练的使用PSS、pnoise等仿真，同时也更为深刻的了解到了Cadence的运用。
在以后的实验中我会更努力的做好实验的。
multisim仿真教程混频器电路
03
混频器电路设计
电路设计流程
确定设计目标
明确混频器的性能指标，如输入频率、输出 频率、增益等。
选择合适的元件
根据设计目标，选择合适的电阻、电容、电 感等元件。
电路原理图设计
根据混频器的工作原理，使用Multisim软件 绘制电路原理图。
参数设置与优化
根据元件规格和性能指标，设置元件参数并 进行优化。
元件பைடு நூலகம்择与参数设置
元件选择
根据设计需求选择合适的电阻、电容、电感等元件， 确保元件的精度和稳定性。
参数设置
根据元件规格和电路性能要求，设置元件参数，如电 阻值、电容值、电感值等。
参数优化
通过调整元件参数，优化电路性能，提高混频器的性 能指标。
电路仿真与调试
电路仿真
使用Multisim软件进行电路仿真，模拟电路的 实际工作情况。
用于绘制电路图，可随意缩放和平 移。
03
02
元件库
提供各种电路元件，方便用户选择 和放置。
仿真面板
提供仿真参数设置和仿真运行控制。
04
元件库与虚拟仪器
元件库
包含各种电子元件，如电阻、电容、电感、 晶体管等。
虚拟仪器
可设置元件的参数和属性，模拟实际元件的 行为。
元件属性
提供各种测量仪器，如示波器、信号发生器 、频谱分析仪等。
干扰与欺骗
电子战系统中的干扰机使用混频器生成干扰信号，对敌方通 信和雷达系统进行干扰和欺骗。混频器在此过程中起到关键 作用，能够生成具有特定频率和功率的干扰信号，有效降低 敌方系统的性能。
06
总结与展望
混频器电路的重要性和发展趋势
混频器电路在通信、雷达、电子对抗等领域具有广泛应用，是现代电子系统中的 重要组成部分。随着技术的发展，混频器电路的性能要求不断提高，具有更高的 频率、更低的噪声、更小的体积和更低的功耗等发展趋势。
基于multisim10的混频器仿真分析
基于multisim10的混频器仿真分析利用multisim10创建了由模拟乘法器构成的混频器，利用虚拟仪器仪表对此电路进行了仿真。
仿真结果与理论分析结果一致，证明了Multisim软件仿真的正确性，在电子电路基础实验教学中具有非常重要的意义。
标签：multisim10 混频器仿真Multisim软件是专门用于电子电路仿真和设计的自动化软件，它具有形象直观的用户界面、丰富的元件库、强大的虚拟仪器功能、完备的电路分析手段和超强的仿真能力等特点，因此，在电子设计中可以利用此软件实现计算机仿真设计与虚拟实验，验证设计电路是否达到设计要求。
设计与仿真实验可以同步进行，边设计边实验，修改调试方便，实验中不消耗实际上的元器件。
根据仿真实验的结果再进行实际电路的制作，不仅方便、经济，而且省时、高效，具有很高的实用价值。
1 混频器原理在无线电技术中，混频器广泛应用于无线电广播、电视、通信接收机及各种仪器仪表中，利用混频器可改变振荡器输出信号的频率。
在频率合成器中，也常用混频器完成频率的加减运算，从而得到各种不同频率的信号。
所谓混频就是将两个不同频率的信号（其中一个称为本机振荡信号，另一个为高频已调波信号）加到非线性器件进行频率变换，然后由选频回路取出中频分量。
在混频过程中，它的调制规律并不改变，改变的只是信号的载频。
能完成这种频率变换功能的电路称为混频器。
混频器由非线性器件和带通滤波器组成。
混频器的组成框图如图1所示。
当输入信号为某一高频信号uS(t)，它与等幅的本振信号uL(t)进行混频，输出则为两者的差频或和频信号uI(t)，从而实现频率变换。
图1混频电路的组成框图2 混频器的设计与仿真利用Multisim10建立模拟乘法器混频器的电路如图2所示。
如图2所示设置调幅信号源、本振信号以及其他元件的参数，其中调幅信号源的跳幅度设为0.8。
打开仿真电源开关，双击示波器，正确设置示波器的参数，观察混频器输入的调幅波以及混频器的输出波形，如图3所示。
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课程名称通信电子线路
实验项目混频器仿真实验
1.实验目的
（1）加深对混频理论方面的理解，提高用程序实现相关信号处理的能力；
（2）掌握multisim实现混频器混频的方法和步骤；
（3）掌握用muitisim实现混频的设计方法和过程，为以后的设计打下良好的基础。
2.实验电路及基本原理分析
(一).晶体管混频器电路仿真
本实验电路为AM调幅收音机的晶体管混频电路，它由晶体管、输入信号源V1、本振信号源V2、输出回路和馈电电路等组成，中频输出465KHz的AM波。
电路特点：（1）输入回路工作在输入信号的载波频率上，而输出回路则工作在中频频率（即LC选频回路的固有谐振频率fi）。
（2）输入信号幅度很小，在在输入信号的动态范围内，晶体管近似为线性工作。
（3）本振信号与基极偏压Eb共同构成时变工作点。
由于晶体管工作
在线性时变状态，存在随U
L 周期变化的时变跨导g
m
(t)。
工作原理：输入信号与时变跨导的乘积中包含有本振与输入载波的差频项，用带通滤波器取出该项，即获得混频输出。
在混频器中，变频跨导的大小与晶体管的静态工作点、本振信号的幅度有关，通常为了使混频器的变频跨导最大（进而使变频增益最大），总是将晶体管的工作点确定在：
U L =50~200mV，I
EQ
=0.3~1mA，而且，此时对应混频器噪声系数最小。
(二).模拟乘法器混频电路
模拟乘法器能够实现两个信号相乘，在其输出中会出现混频所要求的差频（ω
L -ω
C
），然
后利用滤波器取出该频率分量，即完成混频。
与晶体管混频器相比，模拟乘法器混频的优点是：输出电流频谱较纯，可以减少接收系统的干扰；允许动态范围较大的信号输入，有利于减少交调、互调干扰。
3.实验步骤及内容记录（包括数据、图表、波形、程序设计等）
(一).晶体管混频器电路仿真
1、直流工作点分析
使用仿真软件中的“直流工作点分析”，测试放大器的静态直流工作点。
注：“直流工作点分析”仿真时，要将V1去掉，否则得不到正确结果。
因为V1与晶体管基极之间无隔直流回路，晶体管的基极工作点受V1影响。
若在V1与Q1之间有隔直流电容，则仿真时可不考虑V1的存在。
2、混频器输出信号“傅里叶分析”
选取电路节点8作为输出端，对输出信号进行“傅里叶分析”，参数设置为：
基频5KHz，谐波数为120，采用终止时间为0.001S，线性纵坐标
请对测试结果进行分析。
在图中指出465KHz中频信号频谱点及其它谐波成分。
注：傅里叶分析参数选取原则：频谱横坐标有效范围=基频×谐波数，所以这里须进行简单估算，确定各参数取值。
由图表可以看出，频率为465KHz的信号电压值最大，越靠近465KHz的谐波分量，电压越大。
(二).模拟乘法器混频电路
1、混频输入输出波形测试
在仿真软件中构建如图二所示模拟乘法器混频电路，启动仿真，观察示波器显示波形，分析实验结果。
在示波器上看，A通道为第一个乘法器的输出信号，B通道为第二个乘法器的输出信号，A通道的频率明显大于B通道，但其包络的变化规律不会发生变化。
2、混频器输出信号“傅里叶分析”
选取电路节点6作为输出端，“傅里叶分析”参数设置为：
基频10KHz，谐波数为60，采用终止时间为0.001S，线性纵坐标
从输出频谱中找出最高频谱点500KHz 中频信号成分，同时观察电路中较弱的其它谐波成分。
由图表可以看出，频率为500KHz 的信号电压值最大，越靠近500KHz 的谐波分量，电压越大。
4. 实验结果分析
分析见每个实验结果下方
5. 实验分析
(一).晶体管混频器电路
KHz MHz f f L S 465465.06.1065.2==-=-，与LC 选频回路的固有谐振频率相同，所以经过选频电路后，输出频率在465KHz 处的信号，由于谐振回路有一定的同频带，所以465KHz 附近的一些谐波分量也会输出，但是越远离465KHz,增益越低，有傅里叶分析的表格可以看出，它的电压值也越小。
(二).模拟乘法器混频电路
经过第一个乘法器，KHz f f L S 5.10995.01100=-=-；
经过第二个乘法器，KHz f f L S 5005.10991600≈-=-
所以明显的A 通道频率大于B 通道频率，而且通过选频电路后，在500KHz 时，电压值最大，500KHz 附近的一些谐波分量，越远离500KHz,增益越低，电压值也越小。
通过混频电路，输出信号只改变了频率大小，却不改变其变化规律，实现了频谱的搬移，有利于放大信号以及选频。
6. 实验小结
1.对晶体管混频器电路，f s -f L =
2.065-1.6=0.465MHZ=465kHZ, 与LC 选频回路的固有谐振
频率相同，所以经过选频电路后，输出频率在465KHz 处的信号，由于谐振回路有一定的同频带，所以465KHz 附近的一些谐波分量也会输出，但是越远离465KHz,增益越低，有傅里叶分析的表格可以看出，它的电压值也越小.。