混频器电路的设计.doc
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1、任务书设计目的通过设计三极管混频器电路输出中频频率设计要求1原理分析及电路图设计2用相关仿真软件画出电路并对电路进行分析与测试(1)输入信号频率f0=10MHz,本振信号频率f1=16.455MHz左右,中频频率f2=6.455MHz(2)电源电压Vcc=12V;(3)混频器工作点连续可调;(4)混频输出波形目测无失真。摘 要混频,又称变频,也是一种频谱的线性搬移过程,它是使信号自某一个频率变换成另一个频率。完成这种功能的电路称为混频器。混频技术的应用十分广泛。混频器是超外差式收音机中的关键部件。直放式接收机高频小信号检波,工作频率变化范围大时,工作频率对高频通道的影响比较大,灵敏度较低。采用
2、超外差技术后,将接收信号混频到一固定中频,放大量基本不受接收频率的影响,这样,频段内信号的放大一致性好,灵敏度可以做得很高,选择性也较好。因为放大功能主要在中放,可以用良好的滤波电路。采用超外差接收后,调整方便,放大量、选择性主要由中频部分决定,且中频较高频信号的频率低,性能指标容易得到满足。混频器在一些发射设备中也是必不可少的。在频分多址信号的合成、微波接力通信、卫星通信等系统中也有其重要的地位。此外,混频器也是许多电子设备、测量仪器的重要组成部分。关键字:信号;频率;混频器目 录摘 要2第一章 系统分析41.1 设计任务41.2 工作原理及系统框图4第二章 软件介绍52.1 Multisi
3、m 10简介52.2 Multisim 10特点5第三章 硬件电路图及原理分析63.1 总电路图63.2 本地振荡回路73.2.1 振荡起振条件73.2.2 电路参数选择及原理分析83.3 变频电路93.3.1 混频原理93.3.2 电路参数选择及性能分析113.4中频滤波电路12第四章 仿真及结果14第五章 结论17参考文献18第一章 系统分析1.1 设计任务 设计一混频电路要求输入信号为10MHz,本振信号为16.455MHz左右,中频频率为6.455MHz。1.2 工作原理及系统框图 一个实际应用中调幅收音机的混频器电路的主要功能是使信号自某一个频率变换成另外一个频率,实际上是一种频谱线
4、性搬移电路。它能将高频载波信号或已调波信号进行频率 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。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。其中三极管混频器最为常用,其工作原理图如图所示 系统原理图从图中可以看出混频电路主要有三大部分组成:本地振荡器、晶体管变频器电路和中频滤网络,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)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),由于晶体管的非线性特性,两个信号混合后会产生+、-频率的信号,然后通过中频滤波网络,取
5、出-频率的信号,调节好、的大小使其差为中频频率,即所需要的中频信号6.455MHZ。第二章 软件介绍2.1 Multisim 10简介 Multisim是美国国家仪器(NI)有限公司推出的以Windows为基础的仿真工具,适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式,具有丰富的仿真分析能力。工程师们可以使用Multisim交互式地搭建电路原理图,并对电路进行仿真。Multisim提炼了SPICE仿真的复杂内容,这样工程师无需懂得深入的SPICE技术就可以很快地进行捕获、仿真和分析新的设计,这也使其更适合电子学教育。通过Multisim和虚拟仪器
6、技术,PCB设计工程师和电子学教育工作者可以完成从理论到原理图捕获与仿真再到原型设计和测试这样一个完整的综合设计流程。 NI Multisim软件结合了直观的捕捉和功能强大的仿真,能够快速、轻松、高效地对电路进行设计和验证。凭借NI Multisim,您可以立即创建具有完整组件库的电路图,并利用工业标准SPICE模拟器模仿电路行为。借助专业的高级SPICE分析和虚拟仪器,您能在设计流程中提早对电路设计进行的迅速验证,从而缩短建模循环。与NI LabVIEW和SignalExpress软件的集成,完善了具有强大技术的设计流程,从而能够比较具有模拟数据的实现建模测量。2.2 Multisim 10
7、特点通过直观的电路图捕捉环境, 轻松设计电路通过交互式SPICE仿真, 迅速了解电路行为借助高级电路分析, 理解基本设计特征通过一个工具链, 无缝地集成电路设计和虚拟测试通过改进、整合设计流程, 减少建模错误并缩短上市时间第三章 硬件电路图及原理分析3.1 总电路图 3.2 本地振荡回路 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,将产生的正弦高频信号与输入的高频调幅信号相乘得到+、-的信号,其中为正弦信号频率,为调幅信号频率,通过中频滤波器得到中频信号-。即本地振荡器主要是产生一个和调幅信号相乘的高频信号,通过信号相乘以得到新的
8、频率,若振荡器不能够稳定工作,就会使产生的中频信号不稳,为此我们必须保证振荡器的稳定性,故这里采用高稳定度的石英晶体振荡器。3.2.1 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。反馈式振荡器是在放大器电路中加入正反馈,当正反馈足够大时,放大器产生振荡,变成振荡器。所谓振荡器是指这时放大器不需要外加激励信号,而是由本身的正反馈信号来代替外加激励信号的作用。负阻式振荡器则是将一个呈现负阻性的有源器件直接与谐振电路相接,产生振荡。本设计中用的是反馈式振荡器,图2.1所示即为LC三点式反馈式振荡器的原理图。通过我们对高频电路的学习知道,三点式振荡器的构成法则是:与的符
9、号相同,与的符号则相反。凡是违反这一准则的电路不能产生振荡。 3.2.2 电路参数选择及原理分析本振电路图交流等效电路 图为是本次课设所使用的LC振荡电路,由图中可以看出是并LC振荡电路,其交流等效电路如图2.3所示,由图可知,晶体管发射极和电容C4、C5相连其阻抗性质相同,同为容性;集电极和C3、C4相连;基极和C5、L1相连同理其阻抗性质也是相反的,故此振荡器满足振荡条件,其类似于考毕兹振荡电路。振荡频率公式为: Ct=1/(1/C3+1/C4+1/C5) 可通过共识计算可得其振荡频率为: =16.455MHZ 电路中其它主要器件的参数如下R1=12K,R2=2K为基极偏置电阻,用来给给三
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