模拟乘法混频实验报告

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 模拟乘法混频

一、实验目的

1.         进一步了解集成混频器的工作原理

2.         了解混频器中的寄生干扰

二、实验原理及实验电路说明

混频器的功能是将载波为vs（高频）的已调波信号不失真地变换为另一载频（固定中频）的已调波信号，而保持原调制规律不变。例如在调幅广播接收机中，混频器将中心频率为535~1605KHz的已调波信号变换为中心频率为465KHz的中频已调波信号。此外，混频器还广泛用于需要进行频率变换的电子系统及仪器中，如频率合成器、外差频率计等。

混频器的电路模型如图1所示。

图1  混频器电路模型

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VL，并与输入信号 VS经混频器后所产生的差频信号经带通滤波器滤出。目前，高质量的通信接收机广泛采用二极管环形混频器和由双差分对管平衡调制器构成的混频器，而在一般接收机（例如广播收音机）中，为了简化电路，还是采用简单的三极管混频器。本实验采用集成模拟相乘器作混频电路实验。

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混频器实验（虚拟实验）

                   

（一）二极管环形混频电路

傅里叶分析

得到的频谱图为

分析：可以看出信号在900Hz和1100Hz有分量，与理论相符

（二）三极管单平衡混频电路

直流分析

傅里叶分析

一个节点的傅里叶分析的频谱图为

两个节点输出电压的差值的傅里叶分析的频谱图为：

分析：同样在1K的两侧有两个频率分量，900Hz和1100Hz

有源滤波器加入电路后

U_IF的傅里叶分析的频谱图为：

U_out节点的傅里叶分析的频谱图为：

分析：加入滤波器后，会增加有2k和3k附近的频率分量

（三）吉尔伯特单元混频电路

直流分析

傅里叶分析

一个节点的输出电压的傅里叶分析的参数结果与相应变量的频谱图如下：

两个节点输出电压的差值的傅里叶分析的参数结果与相应变量的频谱图为：

分析：1k和3k两侧都有频率分量，有IP₃失真

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课程实验报告

 《集成电路设计实验》

  2010-20##学年第  1 学期

一、实验目的：

1、了解基本射频电路的原理。

2、理解基本混频器的工作原理并设计参数。

3、掌握Cadence的运用，仿真。

二、实验内容：

1、画出混频器的原理图。

2、仿真电路：仿真出混频器的的输入、输出频谱，输出增益，1dB压缩点。

Gain=8dB，NF<8dB，IIp3=0dBm，IP1dB=-10dBm。

三、实验结果

1、混频器原理图为：

2、仿真平台的建立

3、混频管参数

   设置差分管参数如下，漏端电阻R=600，隔直电容1pF，晶体管W=32u，L=400n，nr=4，m=2

4、仿真参数

设置端口初始化仿真参数frf=800MHz，prf=-40dBm，flo=850MHz，plo=20dBm，Vbias=1.5V，采用PSS和Pac仿真：

3、仿真结果

（1）增益

运行spacture,得到电压转换增益为8.8dB，在输入功率-8dBm以下保持不变，如下：

（2）线性度

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            高频电子线路实验报告（实验四）                  

       

              二极管开关混频器实验

               班级：xxx          

               姓名：xxx          

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混频器仿真实验报告

一．实验目的

（1）加深对混频理论方面的理解，提高用程序实现相关信号处理的能力；

（2）掌握multisim实现混频器混频的方法和步骤；

（3）掌握用muitisim实现混频的设计方法和过程，为以后的设计打下良好的基础。

二．实验原理以及实验电路原理图

(一).晶体管混频器电路仿真

本实验电路为AM调幅收音机的晶体管混频电路，它由晶体管、输入信号源V1、本振信号源V2、输出回路和馈电电路等组成，中频输出465KHz的AM波。

电路特点：（1）输入回路工作在输入信号的载波频率上，而输出回路则工作在中频频率（即LC选频回路的固有谐振频率fi）。（2）输入信号幅度很小，在在输入信号的动态范围内，晶体管近似为线性工作。（3）本振信号与基极偏压Eb共同构成时变工作点。由于晶体管工作在线性时变状态，存在随U _L周期变化的时变跨导g _m(t)。

工作原理：输入信号与时变跨导的乘积中包含有本振与输入载波的差频项，用带通滤波器取出该项，即获得混频输出。

在混频器中，变频跨导的大小与晶体管的静态工作点、本振信号的幅度有关，通常为了使混频器的变频跨导最大（进而使变频增益最大），总是将晶体管的工作点确定在：U_L=50~200mV，I_EQ=0.3~1mA，而且，此时对应混频器噪声系数最小。

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混频器仿真实验

混频器的作用是在保持已调信号的调制规律不变的前提下，使信号的载波频率升高（上变频）或下降（下变频）到另一个频率。

一、晶体管混频器电路仿真

本实验电路为AM调幅收音机的晶体管混频电路，它由晶体管、输入信号源V1、本振信号源V2、输出回路和馈电电路等组成，中频输出465KHz的AM波。

电路特点：（1）输入回路工作在输入信号的载波频率上，而输出回路则工作在中频频率（即LC选频回路的固有谐振频率fi）。（2）输入信号幅度很小，在在输入信号的动态范围内，晶体管近似为线性工作。（3）本振信号与基极偏压Eb共同构成时变工作点。由于晶体管工作在线性时变状态，存在随U_L周期变化的时变跨导g_m(t)。

工作原理：输入信号与时变跨导的乘积中包含有本振与输入载波的差频项，用带通滤波器取出该项，即获得混频输出。

在混频器中，变频跨导的大小与晶体管的静态工作点、本振信号的幅度有关，通常为了使混频器的变频跨导最大（进而使变频增益最大），总是将晶体管的工作点确定在：U_L=50~200mV，I_EQ=0.3~1mA，而且，此时对应混频器噪声系数最小。

1、直流工作点分析

使用仿真软件中的“直流工作点分析”，测试放大器的静态直流工作点。

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实验一、调幅接收系统实验

一、实验目的：图2为实验中的调幅接收系统结构图（虚框部分为实验重点，低噪放电路下次实验实现，本振信号由信号源产生。）。通过实验了解与掌握调幅接收系统，了解与掌握三极管混频器电路、中频放大/AGC电路、检波电路。

图2 调幅接收系统结构图

二、预习内容：

1、给出完整的调幅接收系统结构图。

2、晶体管混频器电路

图T6-1为晶体管混频电路图，熟悉电路，并论述其原理。思考并回答下列问题：

A、何为混频增益，如何测量混频增益，给出需要的仪器，测试方法和测试结构图。

混频增益Au=输出中频电压振幅/输入高频电压增益

仪器：示波器

测试方法：

在调试好2BG1的静态工作点后，加入30MHZ的调试载波和30.455MHZ的本振波，在V2-3接示波器，观察波形；调节谐振回路（2C3），得到最大不失真波形，测量出其赋值Ui；在V2-1接示波器，测量其赋值Us;则Au=Ui/Us.

B、混频管的静态工作电流对混频增益有何影响？

Au=-gm*RD

而混频跨导与gm与晶体管的特性和直流工作点有关。

3、中频放大/AGC和检波电路

图8-4为中频放大/AGC和检波电路图。熟悉电路，并论述其原理。思考并回答下列问题：

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模拟乘法混频

一、实验目的

（1）了解集成混频器的工作原理。

（2）了解混频器中的寄生干扰。

二、实验原理

   混频，又称变频，也是一种频谱的线性搬移过程，它是使信号自某一个频率变换成另一个频率。完成这种功能的电路称为混频器(或变频器)。混频器是频谱线性搬移电路，是一个六端网络。它有两个输入电压，输入信号和本地振荡信号， 输出信号为，称为中频信号，其频率是和的差频或和频，称为中频， (同时也可采用谐波的差频或和频)。由此可见，混频器在频域上起着减(加)法器的作用。

 

    混频器的输入信号是高频已调波、本振是正弦波信号，中频信号也是已调波，除了中心频率与输入信号不同外，由于是频谱的线性搬移，其频谱结构与输入信号的频谱结构完全相同。表现在波形上，中频输出信号与输入信号的包络形状相同，只是填充频率不同(内部波形疏密程度不同)。

混频器是超外差接收机中的关键部件。采用超外差技术后，将接收信号混频到一固定中频，放大量基本不受接收频率的影响, 这样，频段内信号的放大一致性较好，灵敏度可以做得很高，选择性也较好。

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