混频与鉴频器设计综述.docx

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混频与鉴频器设计综述

湖南工程学院

课程设计

课程名称高频电子线路

课题名称混频与鉴频器设计

专业电子信息工程

班级电信

学号

姓名

指导教师熊卓列

20年6月20日

湖南工程学院

课程设计任务书

课程名称　高频电子电路

题目混频与鉴频器设计

专业班级电子信息

学生姓名

学号

指导老师熊卓列

审批

任务书下达日期年6月6日

设计完成日期年6月20日

设计内容与设计要求

一、设计内容

1、混频与鉴频器设计

2、以混频、鉴频器模块核心，完成高频调频信号放大、混频、鉴频和混频本振信号产生电路的设计

3、相关元件参数及元件选择要求。

二、总体要求

1、给出具体设计思路和系统实现的框图，系统总体框图打印出图纸。

2、给出高频调频信号放大、混频、鉴频和混频本振信号产生电路的具体实现电路，说明其工作原理；对选择回路或滤波器给出元件参数要求。

3、编写设计说明书，所有图纸和说明书均用16K纸打印。

三、电路指标要求

1、高频调频信号频率30MHZ

2、中频载波频率为10.6MHZ

5、回路空载品质因素Q0=100

四、给定条件

1、+VCC=8~12V、

2、主要器件：

三极管、电阻、电容、电感若干。

主要设计条件

1、提供直流电源一台；

2、其它必要的仪器和连接导线等；

3、计算机。

说明书格式

1、课程设计封面；

2、任务书；

3、说明书目录；

4、设计总体思路及系统框图；

5、电路设计；

6、总结与体会；

7、附录；

10、参考文献；

8、电路器件连接总图。

进度安排

十五周星期一上午：

下达设计任务书，介绍课题内容与要求；

十五周星期一下午至星期三上午：

查找资料，确定总体设计方案，画出整机原理图草图；

十五周星期三下午至星期五：

具体电路设计；

十六周星期一上午至星期星期五上午书写设计报告打印出图纸。

十六周星期五下午：

答辩。

参考文献

1.张肃文主编.，《高频电子线路》，高等教育出版社.。

2.谢自美主编，《电子线路设计、实验、测试》，华中理工大学出版社。

3.沈伟慈主编，《通信电路》，西安电子科技大学出版社。

1.总体设计框图与思路.......................................................5

2.各个单元电路设计...........................................................5

2.1高频小信号放大器...................................................6

2.2混频器电路设计.......................................................7

2.3本机振荡器电路........................................................9

2.4鉴频器电路...........................................................11

3.心得与体会.....................................................................13

4.附录及元件.....................................................................14

5.参考文献.........................................................................14

6.总电路图.........................................................................15

7.成绩评定表.....................................................................16

一．设计框图与总体思路

混频与鉴频器设计是指以混频、鉴频器模块为核心，完成高频调频信号放大、混频、鉴频和混频本振信号产生，其组成框图如下所示：

中频信号

f2-f1=10.6MHZ

f1=30MHZ

f2=40.6MHZ

其工作原理是：

将接受的信号f1经高频功率放大器放大，进入混频器；本机振荡器输出的另一高频信号f2亦进入混频器，则混频器的输出为含有f1、f2、（f1+f2）、（f2-f1）等频率分量的信号。

混频级的输出接调频回路选出中频信号（f2-f1），再经中频放大器放大，获得足够高增益，然后鉴频器解调出低频调制信号。

由于天线接收到的高频信号经过混频成为固定的中频，再加以放大。

优点：

接收机的灵敏度较高，选择性较好，性能也比较稳定。

二．各个单元电路设计

2.1高频小信号放大器

高频放大器是用来放大高频信号的器件。

根据高放的对象是载频信号这一情况，一般采用三极管做放大器件，而且并联谐振回路作为负载，让信号谐振在信号载频。

这样做的好处是：

回路谐振能抑制干扰；

并联回路谐振时，其阻抗很大，从而可输出很大的信号。

电路如图2.1.1所示,他不仅要放大高频信号，而且还要有一定的选频作用，因此晶体管的负载为LC并联谐振回路。

图2.1.1高频小信号放大器电路

工作原理：

从输入接收到的高频信号经过L1、C1、CT1组成的选频回路，选取有用信号，经晶体管Q1进行放大，由C4、T1初级组成的调谐回路，进一步滤除无用信号，再经过变压器进行放大输出信号

=30MHZ

高频等效电路图如图：

图2.1.2高频等效电路

单级放大器的电压放大倍数定义为输出电压

与输出电压

的比值

根据并联回路中电压变换关系，集电极电压

和输出电压

之比，等于他们在线圈L上的接入系数

和

之比

由此可得

当电路处于谐振频率时

因此电路的电压增益为

，

2.2混频器电路设计

混频是将不同载频的高频已调波信号变换为较低的同一个固定载频（一般称为中频）的高频已调波信号，但保持其调制规律不变，然后送入中频放大器。

在接收端，它起频率变换作用，最后采用混频方式可以大大提高接收机性能。

在较低而又固定的中频上，还可以用较复杂的回路系统或滤波器进行选频。

它们具有接近理想矩形的选择性曲线，因此有较高的邻道选择性。

如果器件仅实现变频，振荡信号由其它器件产生则称之为混频器。

混频器的实质是非线性电路，通过器件的非线性效应产生新的频率分量，最后通过滤波器选择出所需要的频率分量，滤除其它的频率分量。

晶体管混频器电路如图2.21所示：

高频信号f1从基级输入，本振信号从发射机注入，两种信号相互干扰不易产生牵引现象。

对于本振电压来说是共基电路，输入阻抗较小，不易过激励，因此振荡波形好，失真小。

混频器的实质是非线性电路，通过器件的非线性效应产生新的频率分量，最后通过滤波器选择出所需要的频率分量，滤除其它的频率分量。

图2.2.1晶体管混频器电路

其中晶体管起信号混频作用，两个输入信号分别f1和f2，电容C6、C9、C10为信号输入和输出的耦合电容，起隔直流的作用，使前后级的直流电位不相互影响，保证各级工作的稳定性，电容C8对高频信号相当于短路，消除偏置电阻R9对高频信号的负反馈作用，提高高频信号的增益；电阻元件R7，R8，R9决定晶体管的工作点；电路中的电感L2和电容C7组成的谐振电路起选频作用，在产生的组合频率中选择所需要的中频输出信号。

2.3本机振荡器电路

本振电路与混频电路一起可以接收到不同载频的各发射台高频已调波信号变换为同一载频（中频）的高频已调波信号，然后送入中频放大器进行放大。

它一般用LC谐振回路来产生一个稳定的本地振荡频率，将这个稳定的谐振频率与高频放大输出信号混频，得到一个中频信号。

电路如图2.3.1所示，本机振荡器的静态工作点主要由R10、R11、R12、R13决定，为使本机振荡器输出较大的电压，静态电流Icq应较大，但也不能太大，否则会使振荡输出的波形发生畸变，产生高次谐波，影响混频级电路的性能。

实验表明+Vcc=+6V时，Icq取（0.4~0.8）mA较好，电容C13为本机振荡器的输出耦合电容.

由于混频管工作在非线性状态，易引起各种信号的干扰，如中频干扰、镜像干扰等。

采用晶振构成的本机振荡电路，可以减小干扰，必要时，在混频级前加一级高频调谐放大器，可大大抑制镜像干扰。

2.3.1本机振荡电路

三极管Q2与晶振Y1构成的本机振荡电路称为电容反馈三点式振荡电路，又称“考毕兹电路”。

电路的反馈系数F=C13/C11，振荡频率主要由晶振的频率决定，因此频率稳定度较高，分析表明，振荡频率

的表达式为：

式中Lq为晶振的等效电感，与频率无关。

对于频率为几十兆赫的晶振，Lq约为几毫亨；

为谐振回路的总电容，由晶振的等效电容C0、Cq与电容C11、C13、C4,共同决定

由等效电路图可知：

其等效电路图如图下所示

2.3.2本机振荡器等效电路

2.4鉴频器电路

在鉴频器部分，采用比例鉴频器，普通鉴频器的线性范围较宽，调整较易，但在鉴频器前必须加上一级限幅器，而比例鉴频器则不需要但是为了得到良好的限幅特性，必须仔细调整比例鉴频器的工作状态与电路参数，也可以在前一级加一个限幅器。

所以为简单起见本次设计采用比例鉴频器，其电路如图2.4.1所示。

图2.4.1比例鉴频器电路

原理图如图2.4.2所示：

图2.4.2比例鉴频器原理图

它与相位鉴频器在调频-调幅调频波变换部分相同，但检波器部分有较大变化，主要差别是：

1.在f–g两端并接一个大电容量C15，其电容量约为10μF，由于C5和（R3+R4）组成电路的时间常数很大，约为（0.1～0.2）秒，这样在检波过程中，对于15Hz以上的寄生调幅有惰性，电容C15上的电压来不及跟着变化，而保持在某一恒定的电容上。

2.检波电阻中点和检波电容中点断开，输出电压取自d–e两端，而不是取自f–g两端。

在负载电阻RL中，C14和C13放电电流的方向相反，因而起到了差动输出的作用。

CL数值的选取应对高频短路，对音频开路。

3.为了构成检波器的直流通路，D1、D2的链接方向相反，这样，电容C3、C4两端的电压是

与

之和，而不是两者之差。

三．心得与体会

通过这次混频器与鉴频器的设计与制作，让我了解了设计电路的过程，也让我了解了关于混频鉴频器的原理与设计理念。

因为设计过程中都是使用仿真，没有实际线路的连接，一些在实际可能遇到的问题也没去考虑，还是有点失败的。

在仿真时电路都是理想情况，实际接线中有着各种各样的条件制约，不可能与理想情况完全一致。

所以，在设计时应考虑两者的差异，从中找出最适合的设计方法。

通过这次课程设计，让我对一些在书本中出现的电路有了大概的了解。

坐而言不如立而行，对于这些电路还是应该自己动手实际操作才会有深刻理解。

两周的课程设计飞快的过去了。

在这两周的时间中，我完成了相关资料的查询和搜集、电路的总体设计，各模块电路分析、电路图的仿真模拟等任务。

在课程设计的过程中，自己遇到了这样那样的困难，但经过自己的努力查找书本资料，和同学的帮助还是解决了。

刚拿到课题时不知道从何做起，还纠结了两天。

后面通过看书和网上查询大概了解了这个课题。

进一步提高分析解决实际问题的能力，给我们创造一个动脑动手﹑独立开展电路实验的机会，锻炼分析﹑解决高频电子电路问题的实际本领，真正实现由课本知识向实际能力的转化；通过典型电路的设计与制作，加深对基本原理的了解，增强学生的实践能力。

我们做课程设计的目的是通过这一过程使自己掌握了独立搜集资料、思考分析问题的能力和独立学习的能力，使自己无论在今后的学习中还是工作中遇到困难的时候都能自己将其解决。

在做电路仿真时因为以前用过protel99SE，所以绘制电路图还算是轻车熟路，最后经过将近两个星期的努力，终于完成了这份课程设计报告。

四．附录

本次设计共用到器材如下：

电阻16个

滑动变阻器1个

电容20个

二极管3个

电感5个

变压器1个

晶振1个

天线1个

可变电容2个

三极管3个

导线若干

五．参考文献

1.张肃文主编.，《高频电子线路》，高等教育出版社.。

2.谢自美主编，《电子线路设计、实验、测试》，华中理工大学出版社。

3.沈伟慈主编，《通信电路》，西安电子科技大学出版社。

六．电路设计总图

电气与信息工程系课程设计评分表

项目

评价

优

良

中

及格

差

设计方案的合理性与创造性（10%）

硬件设计或软件编程完成情况（10%）

硬件测试或软件调试结果*（10%）

设计说明书质量（10%）

设计图纸质量（10%）

答辩汇报的条理性和独特见解（10%）

答辩中对所提问题的回答情况（10%）

完成任务情况（10%）

独立工作能力（10%）

出勤情况（10%）

综合评分

指导教师签名：

________________

日期：

________________

注：

表中标*号项目是硬件制作或软件编程类课题必填内容；

此表装订在课程设计说明书的最后一页。

课程设计说明书装订顺序：

封面、任务书、目录、正文、评分表、附件（非16K大小的图纸及程序清单）。