5模拟乘法器混频电路

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1、实验五模拟乘法器混频电路一、实验目的1、了解基于MCI496模拟乘法混频器的工作原理二、实验内容1、研究模拟乘法混频器的频率变换过程，熟悉混频器重要性能指标。2、研究模拟乘法混频器输出中频电压与输入本振电压的关系3、研究模拟乘法混频器输出中频电压与输入信号电压的关系4、了解混频器频率变换前后的时域波形，及频域变换的频谱特性。三、实验原理及实验电路说明1混频电路基本原理在超外差无线通信中，常常需要将信号自某一频率变成另一个频率。这样不仅能满足各种无线电设备的需要，而且有利于提高设备的性能。对信号进

2、行变频，是将信号的各分量移至新的频域，各分量的频率间隔和相对幅度保持不变。进行这种频率变换时，新频率等于信号原来的频率与某一参考频率之和或差。该参考频率通常称为本机振荡频率。本机振荡频率可以是由单独的信号源供给，也可以由频率变换电路内部产生。当本机振荡由单独的信号源供给吋，这样的频率变换电路称为混频器。混频器常用的非线性器件有二极管、三极管、场效应管和乘法器。本振用于产生一个等幅的高频信号力，并与输入信号匕•经混频器后所产生的混频信号经带通滤波器滤出。本实验采用集成模拟相乘器作混频电路实验。因为

3、模拟相乘器的输出频率包含有两个输入频率之差或和，故模拟相乘器加滤波器，滤波器滤除不需要的分量，取和频或者差频二者之一，即构成混频器。图4-1相乘混频方框图相对振幅本机振荡高頻调幅波中频调帼波相对幅u)s-Qu)su)s+ak—勁U)图4-3变频器输入输出波形图图4-1所示为相乘混频器的方框图。设滤波器滤除和频，则输出差频信号。图4-2为信号经混频前后的频谱图。图4-3变频器输入输出信号吋域波形图。假设信号是：载波频率为人的普通调幅波。本机振荡频率为九。设输入信号为V5=VsCOS695r,本机振

4、荡信号为vL=VLCOS®/由相乘混频的框图可得输出电压1=%cos（e厶-（os）t式中v.=^kfkmvlvs定义混频增益Aw为中频电压幅度％与高频电压匕之比，就有am=^-=^kfkmvl为了实现混频功能，混频器件必须工作在非线性状态，而作用在混频器上的除了输入信号电压Vs和本振电压％外，不可避免地还存在干扰和噪声。它们之间任意两者都有可能产生组合频率，这些组合信号频率如果等于或接近中频，将与输入信号一起通过川频放人器、解调器，对输出级产生干涉，影响输入信号的接收。干扰是由于混频器不满足线

5、性时变工作条件而形成的，因此不可避免地会产生干扰，其中影响最大的是中频干扰和镜象干扰。2混频器主要性能指标（1）混频增益（或变频损耗）混频器输出屮频电压幅值与输入信号幅值％m的比值称为混频增益：力1/=少，变吃m频增益常以分贝表示，它主要是用来衡量由高频转换为低频的能力。用功率表示为：Gp=101og10g（dB）,用电压表示为:Ac=201ogio孕（dB）。比m其中，2分别是输出的中频功率和输入高频信号的功率。（2）噪声系数NF由于非线性器件的特性是非直线型的，这时就会产生新的频率分量的信号

6、，进而产生内部噪声并对输出中频信号产生干扰。噪声系数直接决定了接收机接收信号能力的强弱，NF是指在混频器输入端信号频率去的输入信噪比与在混频器输出端中频频率/，的输出信噪比的比值：输入信噪比（在信号频率£上）（S/N）NF==输出信噪比（在信号频率&上）（S/N）°NF=101og107^（dB）（n）0（3）ldB压缩电平（对RF信号来说）——ldBCompressionLevel理想混频器的混频增益为常数，即=常数，也就是说输出的中频信号振幅金正比于输入已调波信号的振幅％m。一开始混频增益为

7、定值是因为当输入信号功率较小时，输出屮频功率随输入信号功率线性增大，但是当输入信号功率增大到一定程度吋，非线性器件的非直线型特性开始作用,使得输出中频功率并不随着输入信号功率的增大而呈直线增大，这时就出现了所谓的“增益压缩”的现象。而混频器实际功率增益低于理想线性功率增益ldB时所对应的中频功率电平称为ldB压缩电平，用RidB表示，如图4-4所示。（4）选择性理论上混频器的输出只可能是中频，但是实际上由于干扰、非线性器件的影响会混杂很多干扰信号，使混频器的输出受到干扰。3实验电路说明图4・5为

8、基于MCI496构成的模拟乘法器混频电路。I-GXDrriGKDVeeGN.gaMKCGaifiAdjaMNCCimerIfipocNCNCMCI侏14GXD4加GXDVA3处C3GXDI:~~OCT42SGX.U.OVTDMCONTKCLAOOLO_DCLOJX—c图4-5混频器PCB板电路连接图该图的清晰度较差，请参照《混频电路仿真分析》中的图4・3实际混频器电路图其中射频载波l・6MHz,卒振频率为2.065MHz,中频465KHz,运用multisim对电路的混频特性进行研究。调幅信号为