通信電子線路課程設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、 通信電子線路課程設(shè)計(jì) 課程名稱 通信電子線路課程設(shè)計(jì) 專 業(yè) 通信工程 2015年7月15日 目錄前言2一、課程設(shè)計(jì)目的3二、課程設(shè)計(jì)的基本要求3三、課程設(shè)計(jì)的題目和要求3四、概述34.1 混頻器原理及分類34.2 混頻器性能指標(biāo)64.3混頻器的干擾74.4 混頻器的應(yīng)用8五、方案分析10六、單元電路的工作原理116.1LC正弦波振蕩器116.2 模擬乘法器136.3 混頻電路146.4 選頻電路15七、電路性能及干擾分析16八、課程設(shè)計(jì)心得體會(huì)20九、參考文獻(xiàn)21附錄 電路圖22附錄 元器件清單23前言混頻器在通信工程和無(wú)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(hào)都要經(jīng)過(guò)頻率的轉(zhuǎn)

2、換變成高頻已調(diào)信號(hào)。在解調(diào)過(guò)程中，接收的已調(diào)高頻信號(hào)也要經(jīng)過(guò)頻率的轉(zhuǎn)換，變成對(duì)應(yīng)的中頻信號(hào)。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(hào)535KHZ1605KHZ要變成為465KHZ中頻信號(hào)，電視接收機(jī)將已調(diào)48.5M870M 的圖像信號(hào)要變成38MHZ的中頻圖像信號(hào)。移動(dòng)通信中有一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(jí)式發(fā)射機(jī)。用一個(gè)頻率較低石英晶體振蕩器作為主振蕩器，產(chǎn)生一個(gè)頻率非常穩(wěn)定的主振蕩信號(hào)，然后經(jīng)過(guò)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

3、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(wú)線電專業(yè)必須掌握的關(guān)鍵電路。混頻器能夠?qū)⑤斎氲膬陕沸盘?hào)進(jìn)行混頻，而保持其原信號(hào)特征不變，所以混頻器是一種頻譜搬移電路，混頻前后信號(hào)的頻譜結(jié)構(gòu)并不發(fā)生改變。一般用混頻器產(chǎn)生中頻信號(hào)：混頻器將天線接收的信號(hào)與本地振蕩器產(chǎn)生的信號(hào)進(jìn)行混頻，當(dāng)混頻的頻率等于中頻時(shí)，這個(gè)信號(hào)可以通過(guò)中頻放大器，被放大后可進(jìn)行峰值檢波，然后顯示出來(lái)。由于本振電路頻率隨時(shí)間不停變化，因此頻譜儀在不同時(shí)刻收到的頻率也是不同的。當(dāng)本地振蕩器頻率隨時(shí)間進(jìn)行掃描時(shí)，示波器就顯示出了被檢測(cè)信號(hào)在不同頻率上的幅度。常用的混頻器有晶體管混頻器、二極管混頻器、模擬乘法器混頻器等。從兩信號(hào)

4、在時(shí)域的處理過(guò)程來(lái)看，又可以歸為疊加性混頻器和乘積性混頻器兩大類。本文通過(guò)模擬乘法器構(gòu)成的混頻器來(lái)對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行頻率的轉(zhuǎn)換,變成需要的中頻信號(hào)。乘積型混頻器具有混頻輸出電流純凈；減少對(duì)接收系統(tǒng)干擾；所允許線性動(dòng)態(tài)范圍較大，利于減少互調(diào)、交調(diào)失真；本振電壓的大小不會(huì)引起信號(hào)的失真等優(yōu)點(diǎn)。但同時(shí)也要考慮器件的非理想性導(dǎo)致混頻過(guò)程出現(xiàn)的干擾，包括組合頻率干擾、交叉干擾等，并針對(duì)不同的干擾采用不同方法進(jìn)行克服。一、課程設(shè)計(jì)目的通過(guò)課程設(shè)計(jì)，使學(xué)生加強(qiáng)對(duì)高頻電子技術(shù)電路的理解，學(xué)會(huì)查尋資料方案比較，以及設(shè)計(jì)、計(jì)算等環(huán)節(jié)。進(jìn)一步提高分析、解決實(shí)際問(wèn)題的能力，創(chuàng)造一個(gè)動(dòng)腦動(dòng)手獨(dú)立開展電路實(shí)驗(yàn)的機(jī)會(huì)，鍛煉分析

5、解決高頻電子電路問(wèn)題的實(shí)際本領(lǐng)，真正實(shí)現(xiàn)由課本知識(shí)向?qū)嶋H能力的轉(zhuǎn)化；通過(guò)典型電路的設(shè)計(jì)與制作，加深對(duì)基本原理的了解，增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐能力。二、課程設(shè)計(jì)的基本要求1）培養(yǎng)學(xué)生根據(jù)需要選學(xué)參考書，查閱手冊(cè)，圖表和文獻(xiàn)資料的自學(xué)能力，通過(guò)獨(dú)立思考深入鉆研有關(guān)問(wèn)題，學(xué)會(huì)自己分析解決問(wèn)題的方法。2）通過(guò)實(shí)際電路方案的分析比較，設(shè)計(jì)計(jì)算元件選取安裝調(diào)試等環(huán)節(jié)，初步掌握簡(jiǎn)單實(shí)用電路的分析方法和工程設(shè)計(jì)方法。3）掌握常用儀表的正確使用方法，學(xué)會(huì)簡(jiǎn)單電路的實(shí)驗(yàn)調(diào)試和整機(jī)指標(biāo)測(cè)試方法，提高動(dòng)手能力。4）了解與課程有關(guān)的電子電路以及元器件工程技術(shù)規(guī)范，能按課程設(shè)計(jì)任務(wù)書的技術(shù)要求，編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明，能正確反映設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)成

6、果，能正確繪制電路圖。5）培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)和科學(xué)態(tài)度，使學(xué)生逐步建立正確的生產(chǎn)觀點(diǎn)，經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)和全局觀點(diǎn)。三、課程設(shè)計(jì)的題目和要求設(shè)計(jì)要求：用模擬乘法器設(shè)計(jì)一個(gè)混頻電路，要求輸入信號(hào)為10MHz正弦波，本振信號(hào)為16.465MHz正弦波，輸出為465KHz的正弦波，諧振回路選用465KHz。 四、概述4.1 混頻器原理及分類混頻器將天線上接收到的信號(hào)與本地振蕩器產(chǎn)生的信號(hào)混頻，通常由非線性元件和選頻回路構(gòu)成。是多個(gè)頻率信號(hào)進(jìn)行混和調(diào)制，產(chǎn)生一個(gè)新頻率的調(diào)制信號(hào)的過(guò)程，幅度、頻率、波形都將變化。當(dāng)混頻的頻率等于中頻時(shí)，這個(gè)信號(hào)可以通過(guò)中頻放大器，被放大后，進(jìn)行峰值檢波。檢波后的信號(hào)被視頻放大器進(jìn)

7、行放大，然后顯示出來(lái)。由于本振電路的振蕩頻率隨著時(shí)間變化，因此頻譜分析儀在不同的時(shí)間接收的頻率是不同的。從頻譜觀點(diǎn)看，混頻的作用就是將已調(diào)波的頻譜不失真地將輸入信號(hào)從fc搬移到中頻的位置上，因此，混頻電路是一種典型的頻譜搬移電路，可以用相乘器和帶通濾波器兩個(gè)不同頻率的高頻作用于非線性器件時(shí)，經(jīng)非線性變換，電流中包含直流分量、基波、諧波、和頻和差頻分量等。其中差頻分量就是混頻所需要的中頻成分，通過(guò)中頻帶通濾波器把其它不需要的頻率分量濾掉，取出差頻分量完成混頻。其原理框圖可如下所示：圖1 混頻器原理框圖一般變頻器應(yīng)有該四部分組成，即輸入回路、模擬乘法器、本機(jī)振蕩器及選頻放大電路。其中本機(jī)振蕩器用來(lái)

8、提供本地震蕩信號(hào)。輸入的高頻調(diào)幅波Vs（頻率為fs）與本地正弦波Vl經(jīng)混頻后輸出中頻調(diào)幅波Vi（頻率為fi）。輸出的中頻調(diào)幅波與高頻調(diào)幅波的調(diào)制規(guī)律完全相同。只是中心頻率由fs改變?yōu)閒i，也就是產(chǎn)生了頻譜搬移。高頻已調(diào)信號(hào)的上下邊頻搬移到中頻位置后分別成為了上下邊頻。其基本原理為： 圖2中，Us(t)為輸入信號(hào)，Uc(t)為本振信號(hào)。Ui(t)輸出信號(hào)。分析：當(dāng)則= = 其中： 對(duì)上式進(jìn)行三角函數(shù)的變換則有：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若選頻網(wǎng)絡(luò)是理想下邊帶濾波器則輸出：工程上對(duì)于超外差式接收機(jī)而言，如廣播電視接收

9、機(jī)則有c >>S往往混頻器的選頻網(wǎng)絡(luò)為下邊帶濾波器，則輸出為差頻信號(hào)，為接收機(jī)的中頻信號(hào)。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(hào)電壓幅度?；祛l器可按照不同標(biāo)準(zhǔn)具有不同的分類：1）從工作性質(zhì)可分為二類，即加法混頻器和減法混頻器分別得到和頻及差頻。2）從電路元件也可分為三極管混頻器和二極管混頻器。3）從電路分有混頻器（帶有獨(dú)立震蕩器）和變頻器（不帶有獨(dú)立震蕩器）。4.2 混頻器性能指標(biāo) 1）噪聲系數(shù)混頻器的噪聲定義為：NF=Pno/Pso，Pno是當(dāng)輸入端口噪聲溫度在所有頻率上都是標(biāo)準(zhǔn)溫度即T0=290K時(shí)，傳輸?shù)捷敵龆丝诘目傇?/p>

10、聲資用功率。Pno主要包括信號(hào)源熱噪聲，內(nèi)部損耗電阻熱噪聲，混頻器件電流散彈噪聲及本振相位噪聲。Pso為僅有有用信號(hào)輸入在輸出端產(chǎn)生的噪聲資用功率。 2）變頻損耗混頻器的變頻損耗定義為混頻器射頻輸入端口的微波信號(hào)功率與中頻輸出端信號(hào)功率之比。主要由電路失配損耗，二極管的固有結(jié)損耗及非線性電導(dǎo)凈變頻損耗等引起。 3）1dB壓縮點(diǎn)在正常工作情況下，射頻輸入電平遠(yuǎn)低于本振電平，此時(shí)中頻輸出將隨射頻輸入線性變化，當(dāng)射頻電平增加到一定程度時(shí)，中頻輸出隨射頻輸入增加的速度減慢，混頻器出現(xiàn)飽和。當(dāng)中頻輸出偏離線性1dB時(shí)的射頻輸入功率為混頻器的1dB壓縮點(diǎn)。對(duì)于結(jié)構(gòu)相同的混頻器，1dB壓縮點(diǎn)取決于本振功率大

11、小和二極管特性，一般比本振功率低6dB。 4）動(dòng)態(tài)范圍動(dòng)態(tài)范圍是指混頻器正常工作時(shí)的微波輸入功率范圍。其下限因混頻器的應(yīng)用環(huán)境不同而異，其上限受射頻輸入功率飽和所限，通常對(duì)應(yīng)混頻器的1dB壓縮點(diǎn)。 5）雙音三階交調(diào)如果有兩個(gè)頻率相近的微波信號(hào)fs1和fs2和本振fLo一起輸入到混頻器，由于混頻器的非線性作用，將產(chǎn)生交調(diào)，其中三階交調(diào)可能出現(xiàn)在輸出中頻附近的地方，落入中頻通帶以內(nèi)，造成干擾，通常用三階交調(diào)抑制比來(lái)描述，即有用信號(hào)功率與三階交調(diào)信號(hào)功率比值，常表示為dBc。因中頻功率隨輸入功率成正比，當(dāng)微波輸入信號(hào)減小1dB時(shí)，三階交調(diào)信號(hào)抑制比增加2dB。 6）隔離度射頻混頻器的隔離度是指各頻率

12、端口間的相互隔離，包括本振與射頻，本振與中頻，及射頻與中頻之間的隔離。隔離度定義為本振或射頻信號(hào)泄漏到其它端口的功率與輸入功率之比，單位dB。 7）本振功率混頻器的本振功率是指最佳工作狀態(tài)時(shí)所需的本振功率。原則上本振功率愈大，動(dòng)態(tài)范圍增大，線性度改善（1dB壓縮點(diǎn)上升，三階交調(diào)系數(shù)改善）。 8）端口駐波比端口駐波直接影響混頻器在系統(tǒng)中的使用，它是一個(gè)隨功率、頻率變化的參數(shù)。 9）中頻剩余直流偏差電壓當(dāng)混頻器作鑒相器時(shí)，只有一個(gè)輸入時(shí)，輸出應(yīng)為零。但由于混頻管配對(duì)不理想或巴倫不平衡等原因，將在中頻輸出一個(gè)直流電壓，即中頻剩余直流偏差電壓。這一剩余直流偏差電壓將影響鑒相精度。4.3 混頻器的干擾1

13、）信號(hào)與本振組合頻率干擾（噪音干擾）信號(hào)頻率和本振頻率的各次諧波之間、干擾信號(hào)與本振信號(hào)之間、干擾信號(hào)與信號(hào)之間以及干擾信號(hào)之間，經(jīng)非線性器件相互作用會(huì)產(chǎn)生很多的頻率分量。在接收機(jī)中，當(dāng)其中某些頻率等于或接近于中頻時(shí)，就能夠須利地通過(guò)中頻放大器，經(jīng)解調(diào)后，在輸出級(jí)引起串音、噪音和各種干擾，影響有用信號(hào)的正常接收。形成的條件：一般所以上式可為：2）外來(lái)干擾與本振的組合頻率干擾（副波道干擾）外來(lái)干擾與本振電壓產(chǎn)生的組合頻率干擾稱為寄生通道干擾。 圖3 外來(lái)干擾 3）交叉調(diào)制干擾（交調(diào)干擾）當(dāng)有用信號(hào)和干擾信號(hào)兩種調(diào)幅波均加至混頻器輸入端時(shí)，由于混頻器非線性作用，使干擾信號(hào)的包絡(luò)轉(zhuǎn)移到中頻信號(hào)上 。

14、交叉調(diào)制的產(chǎn)生與干擾臺(tái)的頻率無(wú)關(guān)，任何頻率較強(qiáng)的干擾信號(hào)加到混頻器的輸入端，都有可能形成交叉調(diào)制干擾。4）互調(diào)干擾兩個(gè)（或多個(gè)）干擾信號(hào)，同時(shí)加到混頻器輸入端，由于混頻器的非線性作用，兩干擾信號(hào)與本振信號(hào)相互混頻，產(chǎn)生的組合頻率分量若接近于中頻，它就能順利地通過(guò)中頻放大器，經(jīng)檢波器檢波后產(chǎn)生干擾。5）包絡(luò)失真與阻塞干擾因此對(duì)差中頻進(jìn)行選頻并抑制產(chǎn)生的有害諧波分量，對(duì)影響混頻的兩種干擾（鏡像干擾、中頻干擾）抑制，盡量減少諧波分量的產(chǎn)生，對(duì)鏡像頻率實(shí)行再利用是很有必要的。 每一種干擾均有對(duì)應(yīng)的數(shù)學(xué)關(guān)系。4.4 混頻器的應(yīng)用1）頻率變換 這是混頻器的一個(gè)眾所周知的用途。常用的有雙平衡混頻器和三平衡混

15、頻器。三平衡混頻器由于采用了兩個(gè)二極管電橋。三端口都有變壓器，因此其本振、射頻及中頻帶寬可達(dá)幾個(gè)倍頻程，且動(dòng)態(tài)范圍大，失真小，隔離度高。但其制造成本高，工藝復(fù)雜，因而價(jià)格較高。 2）鑒相 理論上所有中頻是直流耦合的混頻器均可作為鑒相器使用。將兩個(gè)頻率相同，幅度一致的射頻信號(hào)加到混頻器的本振和射頻端口，中頻端將輸出隨兩信號(hào)相差而變的直流電壓。當(dāng)兩信號(hào)是正弦時(shí)，鑒相輸出隨相差變化為正弦，當(dāng)兩輸入信號(hào)是方波時(shí)，鑒相輸出則為三角波。使用功率推薦在標(biāo)準(zhǔn)本振功率附近，輸入功率太大，會(huì)增加直流偏差電壓，太小則使輸出電平太低。 3）可變衰減器/開關(guān) 此類混頻器也要求中頻直流耦合。信號(hào)在混頻器本振端口和射頻端口

16、間的傳輸損耗是有中頻電流大小控制的。當(dāng)控制電流為零時(shí)，傳輸損耗即為本振到射頻的隔離，當(dāng)控制電流在20mA以上時(shí)，傳輸損耗即混頻器的插入損耗。這樣，就可用正或負(fù)電流連續(xù)控制以形成約30dB變化范圍的可變衰減器，且在整個(gè)變化范圍內(nèi)端口駐波變化很小。同理，用方波控制就可形成開關(guān)。 4）相位調(diào)制器（BPSK） 此類混頻器也要求中頻直流耦合。信號(hào)在混頻器本振端口和射頻端口間傳輸相位是由中頻電流的極性控制的。在中頻端口交替地改變控制電流極性，輸出射頻信號(hào)的相位會(huì)隨之在0°和180° 兩種狀態(tài)下交替變化。 5）正交相移鍵控調(diào)制 QPSK是由兩個(gè)BPSK、一個(gè)90度電橋和一個(gè)0度功分器構(gòu)成

17、。I/Q調(diào)制/解調(diào)器調(diào)制與解調(diào)實(shí)為相互逆反的過(guò)程，在系統(tǒng)中是可逆。這里主要介紹I/Q解調(diào)器，I/Q解調(diào)器由兩個(gè)混頻器、一個(gè)90度電橋和一個(gè)同相功分器構(gòu)成。 6）像抑制混頻器 鏡像頻率的濾波器一般都是固定帶寬的。但當(dāng)信號(hào)頻率改變時(shí)，鏡頻頻率也隨之改變，可能移出濾波器的抑制頻帶。在多信道接收系統(tǒng)或頻率捷變系統(tǒng)中，這種濾波器將失去作用。這時(shí)采用鏡頻抑制混頻器，本振頻率變化時(shí)，由于混頻器電路內(nèi)部相位配合關(guān)系，被抑制的鏡頻范圍也將隨之改變，使其仍能起到鏡頻抑制的作用。由于電路不是完全理想特性，存在幅度不平衡和相位不平衡，可能使鏡像抑制混頻器的電性能發(fā)生惡化，下圖為幅度不平衡和相位不平衡對(duì)電性能加以說(shuō)明。

18、 7）邊帶調(diào)制器 信道發(fā)射系統(tǒng)中，由于基帶頻率很低若采用普通混頻器作頻譜搬移，則在信道帶寬內(nèi)將有兩個(gè)邊帶，從而影響頻譜資源的利用。這時(shí)可采用單邊帶調(diào)制器來(lái)抑制不需要的邊帶，其基本結(jié)構(gòu)為兩個(gè)混頻器、一個(gè)90度功分器和一個(gè)同相功分器。將基帶信號(hào)分解為正交兩路與本振的正交兩路信號(hào)混頻，采用相位抵消技術(shù)來(lái)抑制不需要的邊帶，本振由于混頻器自身的隔離而得到抑制。五、方案分析設(shè)計(jì)要求為用模擬乘法器設(shè)計(jì)一個(gè)混頻電路，要求輸入信號(hào)為10MHz正弦波，本振信號(hào)為16.465MHz正弦波，輸出為465KHz的正弦波，諧振回路選用465KHz。 通過(guò)對(duì)設(shè)計(jì)題目的分析，要想得到465KHZ的輸出信號(hào)，是不可能通過(guò)一次混

19、頻直接得到的，必須要經(jīng)過(guò)二次混頻。在經(jīng)過(guò)10MHZ和16.465MHZ第一次混頻后會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)頻率分量：26.465MHZ和6.465MHZ的輸出信號(hào)。我們?cè)谶@里選擇6.465MHZ的差頻輸出信號(hào)作為二次混頻的輸入信號(hào)，選擇6.93MHZ的信號(hào)作為二次混頻的本振信號(hào)。這樣在最終的相乘器輸出端里就含有我們所需要的465KHZ的信號(hào)。輸入信號(hào)和本地震蕩信號(hào)均采用正弦信號(hào)進(jìn)行模擬仿真?？紤]到接收端接收信號(hào)同發(fā)送端的標(biāo)準(zhǔn)正弦信號(hào)相比遭受高斯噪聲、多徑衰落、頻率選擇性衰落等多因素干擾，本方案采用LC振蕩電路作為輸入信號(hào)發(fā)生器，更加貼合實(shí)際通信環(huán)境中接收端所收到的受損正弦波。本地震蕩信號(hào)則采用軟件中提供的交

20、流電壓源來(lái)精確代表實(shí)際通信電路中的本地震蕩信號(hào)。由于我們的設(shè)計(jì)是通過(guò)軟件模擬來(lái)實(shí)現(xiàn)，所用的軟件版本中沒(méi)有MC1496芯片，在方案里選用相乘器來(lái)代替該芯片得到差頻與和頻信號(hào)，相乘器可入下圖所示： 圖3 相乘器符號(hào)選頻濾波部分由于模擬軟件中不存在干擾和誤差，我們采用結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單的無(wú)源帶通濾波器，它由高通濾波器和低通濾波器組成。我們?cè)谝淮位祛l后利用帶通濾波器選出需要的差頻信號(hào)，使其進(jìn)入二次混頻。在二次混頻后再利用帶通濾波器篩選出需要的中頻信號(hào)?？傇O(shè)計(jì)框圖可如下所示： 圖4 混頻器設(shè)計(jì)框圖六、單元電路的工作原理6.1LC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

21、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，在LC諧振回路，與性質(zhì)相反，當(dāng)為電容，就是電感；當(dāng)為電感，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。由相位平衡條件和振幅平衡條件可得：選取，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：電流電壓由此可以確定R1=2.2K，R2=5.1K，R3=2K。正弦波的輸出信號(hào)頻率=10MHz，電路連接如圖5所

22、示圖5 LC正弦波振蕩器R2R3R4組成支流偏置電路，R5是集電極負(fù)載電阻，L1C5C3C4構(gòu)成并聯(lián)回路，其中R6用來(lái)改變回路的Q值，C1C3為耦合電容，L2C6C7構(gòu)成了一個(gè)去耦電路，用來(lái)消除電路之間的相互影響。其交流通路如圖6所示。圖6 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L1C4C5的數(shù)值，再通過(guò)仿真進(jìn)行調(diào)試最終確定其參數(shù)。電路的諧振頻率為 f，靜態(tài)工作點(diǎn)為滿足振蕩器的起振條件，設(shè)計(jì)基本符合設(shè)求。6.2 模擬乘法器 用模擬乘法器實(shí)現(xiàn)混頻，就是在端和端分別加上兩個(gè)不同頻率的信號(hào)，相差一中頻，再經(jīng)過(guò)帶通濾波器取出中頻信號(hào)，其原理方框圖如圖7所示：通頻帶

23、濾波器 U 圖7 混頻原理框圖若 則 取差頻 , 為所需要的中頻頻率。6.3 混頻電路將LC振蕩器和本地振蕩器產(chǎn)生的信號(hào)經(jīng)由模擬乘法器得出中頻信號(hào)的過(guò)程為一次混頻，其電路圖可如下所示： 圖8 一次混頻電路 根據(jù)電路的設(shè)計(jì)分析，將一次混頻后的差頻信號(hào)經(jīng)過(guò)帶通濾波器后再和本地震蕩信號(hào)進(jìn)行二次混頻，其電路圖可如下所示： 圖9 二次混頻電路6.4 選頻電路 圖10 一次混頻后的帶通濾波器圖10是用來(lái)濾除由16.465MHZ的正弦波和10MHZ的正弦波混頻后產(chǎn)生的26.465MHZ波形，留下6.465MHZ的波形。 通帶上邊帶截止頻率：f上=12R7C9=12×22KHZ×1PF=7

24、.23MHZ通帶下邊帶截止頻率：f下=12R8C10=12×26KHZ×1PF=6.12MHZ帶通濾波器的同頻帶6.12MHZ7.23MHZ則濾除26.465MHZ，保留6.465MHZ 圖11 二次混頻后的帶通濾波器圖11是用來(lái)濾除由外加本振信號(hào)6.93MHZ和6.465MHZ混頻后產(chǎn)生的13.395MHZ，留下465KHZ的信號(hào)。通帶上邊帶截止頻率：f下=12R9C11=12×339KHZ×1PF=469.5KHZ通帶下邊帶截止頻率：f下=12R10C12=12×346KHZ×1PF=460KHZ帶通濾波器的同頻帶460KHZ46

25、9.5KHZ濾除13.395MHZ，保留465KHZ設(shè)計(jì)的帶通濾波器的幅頻特性如圖所示：圖12 帶通濾波器波特圖 由圖可知：所需要選擇的頻率465KHZ落在了通頻帶范圍內(nèi)，而且有較好的濾波特性。七、電路性能及干擾分析 根據(jù)模擬電路可得知各點(diǎn)波形及其相關(guān)數(shù)據(jù)，其具體數(shù)據(jù)可如下圖所示： 圖13 LC振蕩器產(chǎn)生的正弦波 圖14 一次混頻后的波形 圖15 經(jīng)過(guò)濾波的一次混頻后的波形 圖16 二次濾波后的波形 圖17 最終輸出中頻信號(hào) 圖18 中頻信號(hào)的一個(gè)周期由上圖可知，所以由于一次混頻后和二次混頻后的波形均為非正弦信號(hào)，我們?cè)谠擖c(diǎn)對(duì)波形進(jìn)行頻譜分析可得知一次混頻后的波形是由頻率為6.465MHz的正

26、弦波、16.465MHZ和26.465MHZ的正弦波合成所得，二次混頻后的波形是由頻率為465KHZ的正弦波和13.395MHZ的正弦波合成所得。 圖19 一次混頻后的頻譜分析 圖20 二次混頻后的頻譜分析同時(shí)最終輸出頻率為465KHZ，在得出最終波形后，我們?nèi)粲?jì)算出最后正弦波的頻率和預(yù)期頻率相同，則結(jié)果可取。 下邊依次對(duì)其中的兩個(gè)干擾頻率分量進(jìn)行分析：之所以會(huì)出現(xiàn)13.395MHZ的干擾分量是因?yàn)樵诙位祛l的時(shí)候，我們輸入的頻率為6.465MHZ的輸入信號(hào)和二次混頻的頻率為6.93MHZ的本振信號(hào)之間的干擾產(chǎn)生的。出現(xiàn)26.465MHZ的干擾分量是因?yàn)樵诘谝淮位祛l的時(shí)候由于頻率為10MHZ的

27、輸入信號(hào)與一次混頻的頻率為16.465MHZ的本振信號(hào)之間產(chǎn)生的干擾。 在采用本方案時(shí)，調(diào)試過(guò)程中出現(xiàn)最后生成的波形不是流暢的正弦波而且波峰和波谷略有損失的正弦波，如下圖21所示： 圖21 輸出的正弦波由于LC振蕩器生成的波形相對(duì)于本地震蕩器產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)正弦波略有失真，則不能完全生成標(biāo)準(zhǔn)正弦波，而是略有損失的正弦波。這并不是本方案的缺點(diǎn)，反而更能解釋實(shí)際情況中正弦波的接收和混頻，具有更好的推廣價(jià)值。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(shuō)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

28、路的性能，使電路更加精確和抗干擾能力更強(qiáng)。但該電路較好的模擬了實(shí)際情況中輸入兩電壓幅值不相等、接收正弦波波形受損等多種情況，具有較好的實(shí)用性。八、課程設(shè)計(jì)心得體會(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、模擬乘法器和選頻電路。通過(guò)查找資料，結(jié)合書本中所學(xué)的知識(shí)，并在遇到不懂的問(wèn)題時(shí)詢問(wèn)老師順利的完成了課程設(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，有利于加強(qiáng)我們對(duì)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(guò)程中，我學(xué)到了很多，課程設(shè)計(jì)不僅僅是讓我們?nèi)ァ霸O(shè)計(jì)”，更重要的是培養(yǎng)我們的思維能力。通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)使我對(duì)通信電子線路又有了進(jìn)一步的了解，認(rèn)