高频电子线路专业课程设计方案报告.doc

目 录

一、设计任务与规定………………………………................................................1
二、总体方案…………….………………………………………………………...1
三、设计内容……………………………………………………………………....3
3.1电路工作原理...........................................…………………………….…......3
3.1.1 LC正弦波振荡器………………………………….….................…..….3
3.1.2 模仿乘法器电路 …………………….……….......................................4
3.1.3 选频﹑放大电路 .……….......................................................................6
3.2 仿真成果与分析…………………………………………………….........6
四、 总结…………………………………………………......…...….......................9
五、 重要参照文献………………………………………………………………....9
附录………………………………………………………………………………....9

一、设计任务与规定
混频电路是应用电子技术和无线电专业必要掌握核心电路。
混频器是频谱线性搬移电路，可以将输入两路信号进行混频。详细原理框图如图1所示。
振荡器输出一频率为=10MHz、幅值0.2V＜＜1V正弦波信号，此信号作为混频器第一路输入信号；高频信号源输出一正弦波信号，=10MHz、幅值=200mV，此信号作为混频器第二路信号，将这两路信号作为模仿乘法器输入进行混频。选频放大电路则对混频后信号进行选频、放大，最后输出2MHz正弦波信号。
正弦波
振荡器
模仿
乘法器
选频、
放大电路
高频
信号源

图1混频器原理框图

二、总体方案
对于混频电路分析，重点应掌握，一是混频电路基本构成模型及重要技术特点，二是混频电路基本原理及混频跨导计算办法，三是应用电路分析。
混频电路基本构成模型及重要技术特点：
混频，工程上也称变频，是将信号频率由一种数值变成另一种数值过程，实质上也是频谱线性搬移过程，完毕这种功能电路就称为混频电路或变频电路。混频电路基本原理：

^ 图2中，Us(t)为输入信号，Uc(t)为本振信号。Ui(t)输出信号。
分析：当
则
=
=
其中：
对上式进行三角函数变换则有
：
从上式可推出，Up(t)具有两个频率分量和为(ψc+ψS)，差为(ψC-ψS)。若选频网络是抱负
上边带滤波器则输出为．
若选频网络是抱负下边带滤波器则输出：
．
工程上对于超外差式接受机而言，如广播电视接受机则有ψc >>ψS．往往混频器选频网络为下边带滤波器，则输出为差频信号，为接受机中频信号。衡量混频工作性能重要指标是混频跨导。规定混频跨导计算公式：混频跨导g：输出中频电流幅度偷入信号电压幅度。
该电路由LC正弦波振荡器﹑高频信号源﹑模仿乘法器以及选频放大电路构成。LC正弦波振荡器产生10MHz正弦波与高频信号源所产生8MHz正弦波通过模仿乘法器进行混频后产生双边带调幅信号，然后通过选频放大器选出有用频率分量，即频率2MHz信号，对其进行放大输出，最后输出2MHz正弦波信号。混频器电路如图3所示。

图3 混频器电路图
三、 设计内容
3.1电路工作原理
3.1.1 LC正弦波振荡器
本次设计采用LC电容三点式反馈电路，也叫考毕兹振荡电路。运用电容将谐振回路一某些电压反馈到基极上，并且也是将LC谐振回路三个端点分别与晶体管三个电极相连，因此这种电路叫电容三点式振荡器。
三点式LC振荡器相位平衡条件是，在LC谐振回路，，与﹑性质相反，当﹑为电容，就是电感；当﹑为电感，就是电容。
在LC三点式振荡器电路中,如果要产生正弦波，必要满足振幅平衡条件：即满足。
由相位平衡条件和振幅平衡条件可得：

选用，故选用2N2222A三极管。2N2222A是NPN型三极管，属于低噪声放大三极管。本电路三极管采用分压偏置电路，为了使三极管处在放大状态，必要满足：电流

电压

由此可以拟定R1=5.1K，R3=2.2K，R4=2K。
正弦波输出信号频率=10MHz，电路连接如图4所示

图4 LC正弦波振荡器
R1﹑R2﹑R4构成支流偏置电路，R5是集电极负载电阻，L2﹑CT﹑C﹑C4构成并联回路，其中R6用来变化回路Q值，C1﹑C3为耦合电容，L1﹑C6﹑C5构成了一种去耦电路，用来消除电路之间互相影响。其交流通路如图5所示。

图5 交流通路图
依照设计规定，正弦波振荡器输出频率为10MHz，故由此可以大概拟定L2﹑C4﹑CT数值，再通过仿真进行调试最后拟定其参数。电路谐振频率为
，静态工作点为，基本符合设求。
3.1.2 模仿乘法器电路
用模仿乘法器实现混频，就是在端和端分别加上两个不同频率信号，相差一中频，再通过带通滤波器取出中频信号，其原理方框图如图6所示：

通频带滤波器

图6 混频原理框图
若
则经带通滤波器后，取差频
为所需要中屡屡率。
由MC1496 模仿乘法器构成混频器电路如图7 所示。图中，LC正弦波振荡器输出10MHz正弦波由10端（X输入端）注入，高频信号源输出10MHz正弦波由一端（Y输入端）输入，混频后中频电压由6端经形带通滤波器输出，其中C17﹑L11﹑C11﹑C19构成一选频滤波回路，调节可变电阻Rp能使1﹑4脚直流电位差为零，可以减小输出信号波形失真，使电路平衡。在2﹑3脚之间加接电阻，可扩展输入信号线性范畴。

图7 MC1496构成混频器
3.1.3选频﹑放大电路
电路连接如图8所示，晶体管选2SC945，R1﹑R2﹑Re构成支流偏置电路，L2﹑L3﹑C2﹑R构成并联谐振回路，其中R用来变化回路Q值，C1为输入耦合电容，C3 为输出耦合电容，C7位晶体管发射极旁路电容，L1 ﹑C4﹑C5构成了一种去耦电路，用来消除电路之间互相影响，R1 ﹑R2 提供电路静态工作点。
其中电路谐振频率为

静态工作点为 。

图8 选频﹑放大电路
3.2仿真成果与分析
依照设计方案，应用计算机Multisim软件进行了模仿仿真。用示波器观测LC正弦波振荡器输出，输出波形如图9所示。

图9 LC正弦波振荡器输出波形
用示波器观测混频器输出信号，波形如图10所示。

图10 混频后信号波形图
用示波器观测模仿乘法器输出，输出波形如图11所示。

图11 模仿乘法器输出波形
LC正弦波振荡器输出频率应为 ，静态工作点 ；选频﹑放大电路输出频率应为
，静态工作点。
通过仿真测试可得LC正弦波振荡器输出频率为10.1MHz，静态工作点 ；选频﹑放大电路输出频率为1.99MHz，静态工作点。
结论:有计算值与仿真值比较可得,本设计基本完毕了设计规定，并且由示波器可观测到相应波形，仿真值基本满足规定，阐明电路各某些均正常工作。美中局限性是仿真成果同理论值仍存在一定误差，需要进一步改进电路性能，使电路更加精准和抗干扰能力更强。
四、 总结
本次课程设计题目是混频器设计，重要应用了通信电子线路中三方面内容，分别是电容三点式振荡电路、模仿乘法器和选频放大电路。通过查找资料，结合课本中所学知识，完毕了课程设计内容，基本达到了预期规定，由于时间因素，尚有局限性之处没有找到。
五、重要参照文献
[1] 宋树祥，周冬梅.高频电子线路.[M]北京大学出版社，2月
[2] 陈邦媛.射频通信电子线路学习指引.[M]科学出版社，6月
[3] 吴慎山.高频电子线路.[M]电子工业出版社，1月
[4] 谢沅清.通信电子线路.[M]电子工业出版社，7月
[5] 曾兴雯.高频电子线路.[M]高等教诲出版社，1月
[6] 杨翠娥.高频实验与课程设计.[M]哈尔滨工程大学出版社，1月
[7] 于洪珍.通信电子线路.[M]清华大学出版社，1月
[8] 陈利永.电子电路基本.[M]中华人民共和国铁道出版社，7月
[9] 周选昌.高频电子线路.[M]浙江大学出版社，7月

附录元器件清单
清单

序号
编号
元件名称
型号
数量
1
C15
电容
1.0nF
1个
2
C14
电容
510pF
1个
3
R10
电阻
15K
1个
4
R9，R5
电阻
1.0k
2个
5
L5
可变电感
10uH
1个
6
U1
模仿乘法器
MC1458
1个
7
C7，C6
电容
1.6pF
2个
8
C12
电容
1.0nF
1个
9
C11，C10
电容
10nF
2个
10
Q2
三极管
2SC945
1个
11
R8
电阻
6.2k
1个
12
R7
电阻
15k
1个
11
C4
电容
120pF
1个
12
C5
可变电容
350pF
1个
13
C9，C8，C2，C1
电容
10nF
4个
14
L2
电感
330uH
1个
15
L1
电感
10uH
1个
16
Q1
三极管
2N2222A
1个
17
C3
电容
100pF
1个
18
R6
电阻
110k
1个
19
R4
电阻
2.0K
1个
20
R3
电阻
2.2k
1个
21
R2
可变电阻
100K
1个
22
R1
电阻
5.1k
1个
23
V1
高频信号源
8MHz
1个