高頻課程設(shè)計(jì)

1、通信電子線路課程設(shè)計(jì)說明書混頻器院 、 部：電氣與信息工程學(xué)院學(xué)生姓名：翁旋堂鄧子偉郭攀飛指導(dǎo)教師：李欣專業(yè)：通信工程班級：通信 1202 班完成時(shí)間：摘要混頻器在通信工程和無線電技術(shù)中， 應(yīng)用非常廣泛， 在調(diào)制系統(tǒng)中， 輸入的基帶信號都要經(jīng)過頻率的轉(zhuǎn)換變成高頻已調(diào)信號。 在解調(diào)過程中， 接收的已調(diào)高頻信號也要經(jīng)過頻率的轉(zhuǎn)換， 變成對應(yīng)的中頻信號。特別是在超外差式接收機(jī)中，混頻器應(yīng)用較為廣泛， 如 AM 廣播接收機(jī)將已調(diào)幅信號 535KHZ 一 1605KHZ 要變成為 465KHZ 中頻信號，電視接收機(jī)將已調(diào) 485M 一 870M 的圖象信號要變成 38MHZ 的中頻圖象信號。移動(dòng)通信中一

2、次中頻和二次中頻等。在發(fā)射機(jī)中，為了提高發(fā)射頻率的穩(wěn)定度， 采用多級式發(fā)射機(jī)。 用一個(gè)頻率較低石英晶體振蕩器做為主振蕩器，產(chǎn)生一個(gè)頻率非常穩(wěn)定的主振蕩信號， 然后經(jīng)過頻率的加、 減、乘、除運(yùn)算變換成射頻， 所以必須使用混頻電路， 又如電視差轉(zhuǎn)機(jī)收發(fā)頻道的轉(zhuǎn)換，衛(wèi)星通訊中上行、下行頻率的變換等，都必須采用混頻器。由此可見，混頻電路是應(yīng)用電子技術(shù)和無線電專業(yè)必須掌握的關(guān)鍵電路。本文通過 MC1496構(gòu)成的混頻器來對接收信號進(jìn)行頻率的轉(zhuǎn)換 , 變成需要的中頻信號 .關(guān)鍵詞： 混頻器；基帶信號；中頻信號；MC1496ABSTRACTMixer in radio communications engin

3、eering and technology, is widely used in the modulation system, the baseband signal input to go through frequency conversion into a high-frequency modulated signal. In the demodulation process, the received modulated high-frequency signal is also subject to frequency conversion, into a corresponding

4、 intermediate frequency signal. Especially in a superheterodyne receiver, the mixer is widely used, such as AM radio receiver AM-modulated signal 535KHZ to 1605KHZ become intermediate frequency signal is 465KHZ, the television receiver the modulated 48.5M to 870M of IF you want to become a video sig

5、nal of the image signal 38MHZ. Mobile Communications and the secondary one IF IF etc. In the transmitter, in order to improve the stability of the transmission frequency, the use of multi-stage transmitters. With a lower frequency crystal oscillator to do the main oscillator frequency to produce a v

6、ery stable master oscillator signal, and then undergoes frequency, subtraction, multiplication, and division operations converted into radio frequency, so you must use a mixer circuit, and if conversion transceiver for television channels, satellite communication uplink, downlink frequency conversio

7、n, etc., must be used mixer. Thus, the mixer circuit is the key to the application of electronic circuits and radio professional must master. By MC1496 mixer configured to perform frequency conversion of the received signal into an intermediate frequency signal required.Key words mixer;the baseband

8、signa;intermediate frequency signa ;mc1496目 錄1概述12. 方案分析23單元電路的工作原理33.1LC正弦波振蕩器33.2模擬乘法器電路43.3選頻放大電路54 電路性能指標(biāo)的測試65課程設(shè)計(jì)體會(huì)136.參考文獻(xiàn)14附錄總電路圖15附錄元器件清單161 概述混頻技術(shù)應(yīng)用的相當(dāng)廣泛， 混頻器是超外差接收機(jī)中的關(guān)鍵部件。直放式接收機(jī)是高頻小信號檢波， 工作頻率變化范圍大時(shí)， 工作頻率對高頻通道的影響比較大（頻率越高，放大量越低，反之頻率低，增益高），而且對檢波性能的影響也較大，靈敏度較低。采用超外差技術(shù)后，將接收信號混頻到一固定中頻，放大量基本不受接收頻

9、率的影響，這樣，頻段內(nèi)信號的放大一致性好，靈敏度可以做得很高，選擇性也較好。 因?yàn)榉糯蠊δ苤饕旁谥蟹?，因此可以用良好的濾波電路。采用超外差接收后，調(diào)整方便，放大量選擇性主要由中頻部分決定，且中頻較高頻信號低， 性能指標(biāo)容易得到滿足。 混頻器在一些發(fā)射設(shè)備中也是必不可少的。在頻分多地址信號的合成、微波接力通信、 衛(wèi)星通信等系統(tǒng)中也有其重要地位。此外，混頻器也是許多電子設(shè)備、測量儀器（如頻率合成器、 頻譜分析儀等 ) 的重要組成部分。混頻器是頻譜線性搬移電路，能夠?qū)⑤斎氲膬陕沸盘栠M(jìn)行混頻。具體原理框圖如圖 1 所示。振蕩器輸出一頻率為f1 =10MHz、幅值 0.2V U 1m 1V 的正弦波信

10、號，此信號作為混頻器的第一路輸入信號；高頻信號源輸出一正弦波信號，f2 =10MHz、幅值 U 2m =200mV，此信號作為混頻器的第二路信號，將這兩路信號作為模擬乘法器的輸入進(jìn)行混頻。選頻放大電路則對混頻后的信號進(jìn)行選頻、放大，最終輸出2MHz的正弦波信號。正弦波模擬選頻、振蕩器乘法器放大電路高頻信號源圖 1混頻器原理框圖2. 方案分析對于混頻電路的分析， 重點(diǎn)應(yīng)掌握，一是混頻電路的基本組成模型及主要技術(shù)特點(diǎn)，二是混頻電路的基本原理及混頻跨導(dǎo)的計(jì)算方法，三是應(yīng)用電路分析?；祛l電路的基本組成模型及主要技術(shù)特點(diǎn)：混頻，工程上也稱變頻，是將信號的頻率由一個(gè)數(shù)值變成另一個(gè)數(shù)值的過程，實(shí)質(zhì)上也是頻譜

11、線性搬移過程，完成這種功能的電路就稱為混頻電路或變頻電路。混頻電路由三部分基本單元電路組成。 分別是相乘電路、 本級振蕩電路和帶通濾波器 ( 也稱選頻網(wǎng)絡(luò) ) 。混頻電路的基本原理：圖 2中， Us(t) 為輸入信號， Uc (t) 為本振信號。 Ui(t) 輸出信號。分析：當(dāng) U s (t)U smcosst則 U p (t)U s (t)U c (t)=U sm cos st U cmcosct=Am cosst cos ct（ 1）其中： Am U sm U cm對上式進(jìn)行三角函數(shù)的變換則有U p t1Am cosst cos ct： 1Am cos( c s)t cos(c -s )t

12、（2）2從上式可推出， Up(t) 含有兩個(gè)頻率分量和為( c +S) ，差為 ( C- S) 。若選頻網(wǎng)絡(luò)是理想，上邊帶濾波器則輸出為 U i (t)1 Amcoscst 21 Amcosc - s t若選頻網(wǎng)絡(luò)是理想，下邊帶濾波器則輸出：U i (t)2>> 往往混頻器工程上對于超外差式接收機(jī)而言，如廣播電視接收機(jī)則有cS的選頻網(wǎng)絡(luò)為下邊帶濾波器，則輸出為差頻信號，U i (t)1Amcos c - s t 為2接收機(jī)的中頻信號。 衡量混頻工作性能重要指標(biāo)是混頻跨導(dǎo)。規(guī)定混頻跨導(dǎo)的計(jì)算公式：混頻跨導(dǎo) g：輸出中頻電流幅度偷入信號電壓幅度。該電路由 LC 正弦波振蕩器高頻信號源模

13、擬乘法器以及選頻放大電路組成。LC正弦波振蕩器產(chǎn)生的 10MHz正弦波與高頻信號源所產(chǎn)生的 8MHz正弦波通過模擬乘法器進(jìn)行混頻后產(chǎn)生雙邊帶調(diào)幅信號， 然后通過選頻放大器選出有用的頻率分量，即頻率 2MHz的信號，對其進(jìn)行放大輸出， 最終輸出 2MHz的正弦波信號?；祛l器電路如圖3 所示。圖 3混頻器電路圖3單元電路的工作原理3.1 LC 正弦波振蕩器本次設(shè)計(jì)采用 LC 電容三點(diǎn)式反饋電路，也叫考畢茲振蕩電路。利用電容將諧振回路的一部分電壓反饋到基極上， 而且也是將 LC 諧振回路的三個(gè)端點(diǎn)分別與晶體管三個(gè)電極相連，所以這種電路叫電容三點(diǎn)式振蕩器。三點(diǎn)式LC 振蕩器的相位平衡條件是kF2，在L

14、C 諧振回路，X cbX beX ce ， X cb 與 X be X ce 性質(zhì)相反，當(dāng)X be X ce 為電容， X cb 就是電感；當(dāng) Xbe X ce 為電感， X cb 就是電容。在 LC三點(diǎn)式振蕩器電路中 , 如果要產(chǎn)生正弦波，必須滿足振幅平衡條件：即滿足 A?F 1。由相位平衡條件和振幅平衡條件可得：Ri? 11（ 3）選取FFF60 ，故選用 2N2222A三極管。 2N2222A是 NPN型三極管，屬于低噪聲放大三極管。本電路的三極管采用分壓偏置電路， 為了使三極管處于放大狀態(tài)，必須滿足：電流IB510 IBQ（4）電壓U B1 1 U cc（5）53由此可以確定 R1=5

15、.1K，R3=2.2K，R4=2K。正弦波的輸出信號頻率f =10MHz，電路連接如圖4 所示圖 4 LC 正弦波振蕩器R1R2R4 組成支流偏置電路， R5是集電極負(fù)載電阻， L2 CTCC4構(gòu)成并聯(lián)回路，其中 R6用來改變回路的Q值，C1C3為耦合電容， L1 C6C5 構(gòu)成了一個(gè)去耦電路，用來消除電路之間的相互影響。其交流通路如圖5 所示。圖 5 交流通路圖根據(jù)設(shè)計(jì)要求，正弦波振蕩器輸出頻率為 10MHz，故由此可以大概確定 L2C4CT的數(shù)值，再通過仿真進(jìn)行調(diào)試最終確定其參數(shù)。電路的諧振頻率為1110.1MHzf3.14 10 10635010 122 L2 C4/ CT27%靜態(tài)工作

16、點(diǎn)為 VB12R1125.1982.3mvR25.12.2100R1R355%3.2 模擬乘法器電路用模擬乘法器實(shí)現(xiàn)混頻，就是在U x 端和 U y 端分別加上兩個(gè)不同頻率的信號，相差一中頻，再經(jīng)過帶通濾波器取出中頻信號，其原理方框圖如圖6所示U xU c通頻帶濾波器U 0U g圖 6混頻原理框圖U xtU s cos wsU y tU 0 cos w0t則U ctKV sV0 coswst cosw0t1 KV sV0cos w0wstcos w0 ws t2經(jīng)帶通濾波器后，取差頻V0 t1 KVsV0 cos w0 ws tw0ww為所需要的中頻頻2si率。由MC1496 模擬乘法器構(gòu)成的

17、混頻器電路如圖7 所示。圖中， LC正弦波振蕩器輸出的 10MHz正弦波由 10端（ X輸入端）注入，高頻信號源輸出的10MHz正弦波由一端（ Y輸入端）輸入，混頻后的中頻電壓由 6端經(jīng) 形帶通濾波器輸出，其中C17 L11C11C19構(gòu)成一選頻濾波回路， 調(diào)節(jié)可變電阻 Rp能使 14腳直流電位差為零，可以減小輸出信號的波形失真，使電路平衡。在 23腳之間加接電阻，可擴(kuò)展輸入信號 us 的線性范圍。圖 7 MC1496 構(gòu)成的混頻器3.3選頻放大電路電路連接如圖 8 所示，晶體管選2SC945，R1R2Re 組成支流偏置電路， L2 L3C2R 構(gòu)成并聯(lián)諧振回路， 其中 R 用來改變回路的 Q

18、 值， C1 為輸入耦合電容， C3 為輸出耦合電容， C7 位晶體管發(fā)射極旁路電容， L1 C4C5 構(gòu)成了一個(gè)去耦電路，用來消除電路之間的相互影響，R1 R2 提供電路的靜態(tài)工作點(diǎn)。其中電路的諧振頻率為f1C 2L2L3211.99MHz（6）23.1451010 121010 62.4310 6靜態(tài)工作點(diǎn)為 VB12R26.2（7）R1R2123.51V156.2圖 8 選頻放大電路四電路性能指標(biāo)的測試根據(jù)設(shè)計(jì)方案，應(yīng)用計(jì)算機(jī)Multisim軟件進(jìn)行了模擬仿真。用示波器觀察LC正弦波振蕩器的輸出，輸出波形如圖9 所示。圖 9 LC 正弦波振蕩器輸出波形用示波器觀察混頻器輸出信號，波形如圖

19、10 所示。圖 10 混頻后的信號波形圖用示波器觀察模擬乘法器的輸出，輸出波形如圖11 所示。圖 11模擬乘法器輸出波形LC正弦波振蕩器的輸出頻率應(yīng)為f1110.1MHz ，靜態(tài)23.141010 635010 127%2L 2C4 / CT工作點(diǎn) VB12R1125.1982.3mv；選頻R2R35.12.2100R155%放大電路輸出頻率應(yīng)為f12C2L2L311.99MHz23.1451010 121010 62.4310 6，靜態(tài)工作點(diǎn) VB12R26.23.51V 。R112156.2R2通過仿真測試可得LC 正弦波振蕩器的輸出頻率為10.1MHz，靜態(tài)工作點(diǎn)VB983.3mv ；選

20、頻放大電路輸出頻率為1.99MHz，靜態(tài)工作點(diǎn) VB 3.47mv 。結(jié)論 : 有計(jì)算值與仿真值的比較可得, 本設(shè)計(jì)基本完成了設(shè)計(jì)要求，并且由示波器可觀察到相應(yīng)的波形，仿真值基本滿足要求，說明電路各部分均正常工作。美中不足的是仿真結(jié)果同理論值仍存在一定的誤差，需要進(jìn)一步改善電路的性能，使電路更加精確和抗干擾能力更強(qiáng)。五課程設(shè)計(jì)體會(huì)本次課程設(shè)計(jì)的題目是混頻器的設(shè)計(jì)， 主要應(yīng)用了通信電子線路中三方面內(nèi)容，分別是電容三點(diǎn)式振蕩電路、模擬乘法器和選頻放大電路。通過查找資料，結(jié)合書本中所學(xué)的知識(shí)， 完成了課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容。 把書中所學(xué)的理論知識(shí)和具體的實(shí)踐相結(jié)合，有利于我們對課本中所學(xué)知識(shí)的理解， 并加強(qiáng)了我們的動(dòng)手能力。在這次的課程設(shè)計(jì)過程中， 我懂得了很多，課程設(shè)計(jì)不光是讓我們?nèi)?“設(shè)計(jì)”，更重要的是培養(yǎng)我們的能力！ 通過本次課程設(shè)計(jì)使我對通信電子線路又有了進(jìn)一步的了解，增加了對所學(xué)知識(shí)的應(yīng)用。本次課程設(shè)計(jì)教會(huì)我查閱書籍的重要性， 通過翻閱書籍我找到了與我課設(shè)題目有關(guān)的內(nèi)容， 順利進(jìn)行了課程設(shè)計(jì)， 我希望通過更多這樣有價(jià)值的課設(shè)來充實(shí)自己。雖然課設(shè)中有很多困難， 但經(jīng)過指導(dǎo)老師的幫助和我的努力都一一克服了，增強(qiáng)了自信心。參考文獻(xiàn)1 宋樹祥，周冬梅 . 高頻電子線路 .M 北京大學(xué)出版社， 2007 年 2 月2 陳邦媛 . 射頻通信電子線路學(xué)習(xí)指