實驗四 二極管開關混頻器實驗

1、 高頻電子線路實驗報告（實驗四） 二極管開關混頻器實驗 班級：xxx 姓名：xxx 學號：xxx實驗四 二極管開關混頻器實驗一、 實驗目的1.1進一步掌握變頻原理及開關混頻原理。1.2掌握環(huán)形開關混頻器組合頻率的測試方法。1.3了解環(huán)形開關混頻器的優(yōu)點。二、實驗儀器 1、頻譜分析儀（可選） 一臺 2、40MHz雙蹤模擬示波器 一臺 3、萬用表 一臺 4、調試工具 一套三、實驗原理1、混頻器的原理混頻(或變頻)是將信號的頻率由一個數值變換成另一個數值的過程。完成這種功能的電路叫混頻器(或變頻器)。如廣播收音機，中波波段信號載波的頻率為535kHz1.6MHz，接收機中本地振蕩的頻率相應為12.0

2、65MHz，在混頻器中這兩個信號的頻率相減，輸出信號的頻率等于中頻頻率465kHz。圖4.1混頻器的原理方框圖混頻器的原理方框圖如圖4.1所示?；祛l器電路是由信號相乘電路，本地振蕩器和帶通濾波器組成。信號相乘電路的輸入一個是外來的已調波us，另一個是由本地振蕩器產生的等幅正弦波u1。us與u1相乘，產生和、差頻信號，再經過帶通濾波器取出差頻(或和頻)信號ui。根據所選用的非線性元件不同，可以組成不同的混頻器。如二極管混頻器、晶體管混頻器、場效應混頻器和集成模擬乘法器混頻器等。這些混頻器各有其優(yōu)缺點。隨著生產和科學技術的發(fā)展，人們逐漸認識到由二極管組成的平衡混頻器和環(huán)形混頻器較之晶體管混頻器具有

3、：動態(tài)范圍大、噪聲?。槐镜卣袷師o輻射、組合頻率少等優(yōu)點，因而目前被廣泛采用。混頻器主要技術指標有：1.1混頻增益KPc 所謂混頻增益KPc是指混頻器輸出的中頻信號功率Pi與輸入信號功率Ps之比。1.2 噪聲系數NF混頻器由于處于接收機電路的前端，對整機噪聲性能的影響很大，所以減小混頻器的噪聲系數是至關重要的。 1.3 混頻失真與干擾 混頻器的失真有頻率失真和非線性失真。此外，由于器件的非線性還存在著組合頻率干擾。這些組合頻率干擾往往是伴隨有用信號而存在的，嚴重地影響混頻器的正常工作。因此，如何減小失真與干擾是混頻器研究中的一個重要問題。1.4 選擇性所謂選擇性是指混頻器選取出有用的中頻信號而濾

4、除其他干擾信號的能力。選擇性越好輸出信號的頻譜純度越高。選擇性主要取決于混頻器輸出端的中頻帶通濾波器的性能。2.二極管環(huán)形混頻器圖4.2二極管環(huán)形混頻器電路實驗系統(tǒng)的二極管開關混頻器模塊為一二極管環(huán)形混頻器電路，它由4個單二極管混頻器采用平衡對消技術組合而成，原理圖如圖4.2。由圖可見，各二極管的電流分別為式中為二極管跨導，是單向開關函數。因此混頻器總的輸出電流同時可以導出輸入電流 由以上兩式導出輸出中頻電流的幅值和輸入信號電流的幅值 二極管環(huán)形混頻器采用平衡對消技術，電路對稱，混頻失真小。由于本振電壓從環(huán)形混頻器的橋路中線饋入，大大的減小了本振電壓經輸入端或輸出端產生的輻射泄漏。與其他混頻器

5、比較，二極管混頻器的功率增益小于1，但具有動態(tài)范圍大、線性好、工作頻率高、噪聲系數小等優(yōu)點，因此應用十分廣泛，特別是微波段普遍采用這種混頻電路。3、實驗電原理圖二極管開關混頻器模塊電原理圖如圖4.3所示，圖中二極管環(huán)形混頻器采用為集成環(huán)形開關混頻器MIX41，型號為HSPL1，其封裝外引腳功能如下：其中，1腳為射頻信號輸入端，8腳為本振信號輸入端，3腳、4腳為中頻信號輸出端，2、5、6、7接地。圖4.3 二極管開關混頻器模塊電原理圖本混頻器的本振輸入信號在 +3dBm +13dBm之間，用高頻信號源輸入本振信號，頻率選為10.7MHz，而射頻信號是由正弦振蕩部分產生的10.245 MHz的信號

6、。輸出取差頻10.7-10.245455KHz信號，經過455KHz的陶瓷濾波器FL41進行濾波，選取中頻信號，因信號較弱，經Q41進行放大。此放大電路的靜態(tài)工作電流為ICQ=7mA(VE=3.36V)。選R414=RE=470，取RC=R412=560。R411=3.6K，R410=5.1K，W41=5.1K，R41 、R42 、R43 、R44 、R45 、R46 、R47 、R48、 R49組成隔離電路。因為頻率較高，信號較強，且信號引入較長，存在一定感應，在輸出端可能存在一定強度的本振信號和射頻信號。三、實驗內容 因混頻器是一非線性器件，輸出的組合頻率較多，為了能更好的觀察輸出信號，建

7、議使用頻譜分析儀來對混頻器輸出端的信號進行測試。1、 熟悉頻譜分析儀的使用。2、 調整靜態(tài)工作點：按下開關K41，調節(jié)電位器W41使三極管Q41的UEQ=3.36V(R413旁焊盤的電壓)。3、 接通射頻信號（從TPI42輸入），射頻信號選用10.245MHz，此信號由正弦振蕩部分產生（產生的具體方法參見實驗二正弦波振蕩器實驗，連接J54、J53；其余插鍵斷開，也就是說，由10.245MHz晶體產生該信號，信號從TPO51輸出）。4、 輸入本振信號：從TPI41注入本振信號，本振信號由信號源部分提供，頻率為10.7MHz的載波信號（產生的方法參考高頻信號源的使用），大小為：用示波器觀測，Vp-

8、p不小于300mV。5、 驗證環(huán)形開關混頻器輸出組合頻率的一般通式（選做）。用頻譜儀在TPO41處觀察混頻器的輸出信號，驗證環(huán)形開關混頻器輸出組合頻率的一般通式為 （2p+1）f1+fs (p=0、1、2)同時用示波器在TPO41處觀察波形。6、 測量輸出回路：用頻譜儀在TPO43處觀察步驟5所測到的頻率分量，計算選頻回路對除中頻455KHz之外的信號的抑制程度，同時用示波器在TPO42處觀察輸出波形，比較TPO41和TPO42處波形形狀。（輸出的中頻信號為信號源即TPI41處信號和射頻信號TPI42處信號的差值，結果可能不是準確的455KHz，而在其附近）。四、實驗報告內容1、 整理本實驗步驟5、6中所測得的各頻率分量的大小，并計算選頻電路對中頻以外的分量的抑制度。由實驗要求可知，輸入本振信號的頻率為10.7MHZ，輸入射頻信號的頻率為10.245MHZ，故其中頻為。但由于實驗儀器存在的誤差所測得的實際中頻為460KHZ。抑制度的計算為：中心頻率的分量大小減去其他頻率的分量大小。各頻率分量的大小如下所示：單位為10dB/格頻率/KHZ4602407001025010700大小 /格6.243.643.6抑制度/dB