混頻器項目報告

1、1 成都信息工程學(xué)院電子工程學(xué)院成都信息工程學(xué)院電子工程學(xué)院 CDIO 項目報告項目報告 題題 目：目： 乘積型混頻器設(shè)計乘積型混頻器設(shè)計 專專 業(yè)：業(yè)： 電子信息科學(xué)與技術(shù)電子信息科學(xué)與技術(shù) 班班 級：級： 2010 級級 1 班班 姓姓 名：名： 指導(dǎo)教師：指導(dǎo)教師： 評評 分：分： 2013 年年 1 月月 12 日日 2 目錄目錄 1. 項目計劃項目計劃.1 1.11.1 器件選擇器件選擇 .1 1.21.2 實驗要求實驗要求 .2 2. 項目內(nèi)容項目內(nèi)容.2 2.12.1 實驗原理實驗原理 .2 2.22.2 實物加工實物加工 .3 2.2.12.2.1 材料清單材料清單.3 2.2

2、.22.2.2 加工制作加工制作.4 2.2.32.2.3 電路實物電路實物.4 2.32.3 實驗測試實驗測試 .5 2.3.12.3.1 測試儀器測試儀器.5 2.3.22.3.2 測試準備測試準備.5 2.3.32.3.3 混頻測試混頻測試.5 2.3.42.3.4 調(diào)幅測試調(diào)幅測試.6 2.3.52.3.5 檢波測試檢波測試.7 3. 項目總結(jié)項目總結(jié).8 3.13.1 實驗總結(jié)實驗總結(jié) .8 3.23.2 心得體會心得體會 .8 4. 參考資料參考資料.8 5. 附錄附錄.8 1 1. 項目計劃項目計劃 按照 CDIO 教學(xué)大綱，在本這學(xué)期 CDIO 工程實習(xí)中，我們將試著做與混頻器

3、相關(guān)的內(nèi)容?；祛l 又叫變頻，是將信號頻率由一個量值變換為另一個量值的過程。具有這種功能的電路稱為混頻器 （或變頻器） 。 1.11.1 器件選擇器件選擇 在這次項目實施之前，為了達到設(shè)計要求，經(jīng)過多番比較和慎重考慮，我們選擇了 MC1496 芯 片作為這次項目制作的主要元件。如圖一所示。 圖一 MC1496 管腳圖 MC1496 集成模擬乘法器是是完成兩個模擬量（電流或電壓）相乘的電子器件。在 高頻電子線路中，振幅調(diào)制、同步檢波、混頻、倍頻、鑒頻、鑒相等調(diào)制與解調(diào)的過 程，均可視為兩個信號相乘或包含相乘的過程。采用集成模擬乘法器實現(xiàn)上述功能比 采用分離器件如二極管和三極管要簡單的多，而且性能優(yōu)

4、越。所以目前在無線通信、 廣播電視等方面應(yīng)用較多。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖二所示。 圖二 MC1496 內(nèi)部結(jié)構(gòu) MC1496 是摩托羅拉公司生產(chǎn)的一款單片集成模擬乘法器，該芯片內(nèi)部非常簡單， 只集成了 8 個晶體管。它是一款可應(yīng)用于抑制載波調(diào)幅、普通調(diào)幅，同步解調(diào)，F(xiàn)M 解 調(diào)，相位解調(diào)等應(yīng)用的模擬 。它具有以下特性。 （1） 、極佳的載波抑制性能。 2 （2） 、增益和信號處理均可調(diào)。 （3） 、高共模抑制比，其典型值為-85dB。 （4） 、平衡輸入輸出且具有多種封裝形式。 1.21.2 實驗要求實驗要求 （1） 、基本要求：混頻。范圍 1KHz10MHz。 （2） 、擴展要求：調(diào)制幅度。 同步檢

5、波。 預(yù)計在完成電路板制作后，能實現(xiàn)兩個信號的混頻，在混頻的基礎(chǔ)上，能達到調(diào) 幅和檢波的效果。 2. 項目內(nèi)容項目內(nèi)容 2.12.1 實驗原理實驗原理 本次實驗共做了三個內(nèi)容，即混頻，調(diào)幅和檢波。當調(diào)制信號和載波經(jīng)過調(diào)幅， 產(chǎn)生已調(diào)信號，在本振信號輸入下經(jīng)過混頻，混頻后的信號與載波再同步檢波得到調(diào) 制信號?；?MC1496 組成的乘積型混頻器可將調(diào)制信號和本振信號通過模擬乘法器直 接相乘，再由選頻網(wǎng)絡(luò)取出所需頻率分量實現(xiàn)混頻，并通過反饋回路控制本振信號實 現(xiàn)穩(wěn)頻輸出。其原理框圖如圖三所示。 圖三 實驗原理框圖 調(diào)幅原理如圖四所示。 圖四 調(diào)幅電路原理圖 如圖四所示，其中載波信號 Uc 經(jīng)高頻

6、耦合電容 C2 從 Ux 端輸入，C3 是高頻旁路電 3 容，使 8 腳接地。 調(diào)制信號 U 經(jīng)低頻耦合電容 C1 從 Uy 端輸入，C4 為低頻旁路電容， 使 4 腳接地。調(diào)幅信號 Uo 從 12 腳單端輸出。由于器件采用雙電源供電，所以 5 腳的 偏置電阻 R5 接地。由此可計算器件的靜偏置電流 I5 或 Io 即 腳 2 與 3 之間接入負反饋電阻 Re，以擴展調(diào)制信號的 U 的線性動態(tài)范圍。Re 增 大，線性范圍增大，但乘法器的增益隨之減小。電阻 R6,R7,R8 和 Rl 為器件提供靜態(tài) 偏置電壓，保證器件內(nèi)部的各個晶體管工作在放大狀態(tài)。 圖五 混頻電路原理圖 圖五是基于 MC149

7、6 的混頻器，其中 Ux 端輸入信號 Fc=20.945MHz，Uy 端輸入信號 fs=10.245MHz 的信號，輸出端接有帶通濾波器 LC。只要相差一中頻如 10.7Mhz，再經(jīng) 過帶通濾波器取出中頻信號，就可實現(xiàn)混頻。原理方框圖如圖六所示。 圖六 乘積型混頻器原理框圖 若 則 經(jīng)帶通濾波器后，取差頻 （Wo-Ws=Wi 為某中頻頻率） 4 圖七 同步檢波原理圖 圖七是基于 MC1496 的同步檢波。其中 Ux 端輸入同步信號或載波信號 Uc，Uy 端輸 入已調(diào)波信號 Us。輸出端接有由 R3C 與 C35，C37 組成的低通濾波器及隔直電容 C38。 所以該電路對有載波調(diào)幅信號及抑制載波

8、調(diào)幅信號均可實現(xiàn)解調(diào)。調(diào)節(jié)電位器 RP3 可 使輸出波形 Uo（t）的幅度增大，波形失真減小。 2.22.2 實物加工實物加工 2.2.12.2.1 材料清單材料清單 經(jīng)過電路圖的設(shè)計后，我們需要電器元件來完成電路板的 制作，整個電路板所需 元件如圖八材料清單所示。 型號數(shù)量 單價（元）合計（元） 芯片 MC149639.929.7 10K60.53 3.3K150.57.5 定值電阻 1K120.56 可變電阻 0750K313 0.1UF150.57.5 電容 20UF616 電感 1.2UH313 排針若干 22 圖八 材料清單表 2.2.22.2.2 加工制作加工制作 經(jīng)過電路的設(shè)計和

9、布局，我們得到了電路 PCB 圖。在實驗室的條件下，將 PCB 圖 在銅板上印好，并用酸液腐蝕銅板，得到布好了電路線的銅板。如圖九所示。 5 圖九 電路 PCB 圖 制作工具 電駱鐵一個， 已制作好的銅板一塊， 圖五所示的電器元件， 松香一塊， 焊錫若干。 2.2.32.2.3 電路實物電路實物 在電路板的焊接過程中，要注意不要刮損銅板上的電路線，由于這次電路器件全 是貼片式焊接，所以在焊接過程中也不要將電器元件損壞。最后，焊接好的實物如圖 十所示。 圖十 電路實物圖 2.32.3 實驗測試實驗測試 2.3.12.3.1 測試儀器測試儀器 直流穩(wěn)壓電源一臺， DS5102M 示波器一臺， F4

10、0 數(shù)字合成函數(shù)信號發(fā)生器三臺， 連接導(dǎo)線若干。 6 2.3.22.3.2 測試準備測試準備 將電器元件按照 PCB 圖在銅板上焊接好以后，我們完成了電路板的制作，在測試 之前，先檢查電路板以及電器元件是否有損壞，同時接通直流穩(wěn)壓電源看電路板有無 響應(yīng)，檢查之后接下來按圖十一所示接好測試儀器進行相關(guān)測試。 圖十一 電路測試圖 2.3.32.3.3 混頻測試混頻測試 圖十二 混頻測試圖 圖十三 混頻測試效果圖 7 如圖十二所示，我們輸入一個 10MHz 和 5MHz 的信號，在圖十三中得到一個差頻信 號 5.3279MHz。 2.3.42.3.4 調(diào)幅測試調(diào)幅測試 圖十四 AM 調(diào)幅測試圖 圖十

11、五 AM 調(diào)幅效果圖 如圖十四所示，我們輸入一個 10KHz 的載波，1KHz 的調(diào)制信號，在圖十五中得到 已調(diào)信號 9.007KHz。 2.3.52.3.5 檢波測試檢波測試 8 圖十六 檢波測試圖 圖十七 檢波效果圖 如圖十六所示，我們輸入一個 50KHz 的載波信號和一個 1KHz 的調(diào)制信號，在經(jīng)過 調(diào)幅、混頻和檢波后，在圖十七中我們得到了 871Hz 的調(diào)制信號。 3. 項目總結(jié)項目總結(jié) 3.13.1 實驗總結(jié)實驗總結(jié) 在最后電路板進行測試時，測試的結(jié)果達到了我們最初設(shè)計時的要求。比如在混 頻中，輸入一個 10MHz 和 5MHz 的信號，理論上應(yīng)到多個信號，但由于實驗條件的限制，

12、示波器只能顯示出一個信號，即如圖十三所得到的差頻信號。且理論上的差頻值應(yīng)是 5MHz，實際測出的結(jié)果是 5.3279MHz。又如在調(diào)幅中，輸入一個 10KHz 的載波，1KHz 的調(diào)制信號，理論上應(yīng)得到 10KHz 的已調(diào)信號，實際測試確實 9.007KHz?？偟膩碚f在 誤差在可接收的范圍。說明這次實驗在誤差允許范圍內(nèi)取得成功。 3.23.2 心得體會心得體會 經(jīng)過兩組成員的共同努力，我們終于完成了當初的設(shè)計要求。在制作之初，我們 還曾使用過 MC0406 芯片來設(shè)計，但由于最后檢測不到效果，經(jīng)查證，是 MC0406 的可 用頻率范圍太小，為了達到設(shè)計要求，不得不重新?lián)Q用芯片，由此可知，在設(shè)計之初， 芯片的選擇很重要，要考慮會不會達到效果。在換芯片重新申請芯片等待的時間太長， 以至太浪費時間。在以后設(shè)計工作中，應(yīng)當避免這種情況。而在團隊的努力合作中， 我們更加體會到團隊的合作以及協(xié)調(diào)性多么重要。 4. 參考資料參考資料 高頻設(shè)計電路 科學(xué)出版社 M1496 芯片中文資料 電子發(fā)燒友 百度文庫 9 豆丁網(wǎng) 5. 附錄附錄 任務(wù)分配表 任務(wù)一任務(wù)二任務(wù)三任務(wù)四任務(wù)五任務(wù)六 前期資料 搜集 方案討論 與選擇 PCB 畫圖 電路板焊 接 電路測試 報告撰寫 P