混频器实验预习报告

混频器实验预习报告

学号[1**********]6 姓名牛梦豪 试验台号22

（一） 模拟乘法器的应用(混频)

一、实验目的：

1、掌握集成模拟乘法器的工作原理及其特点。

2、进一步掌握用集成模拟乘法器（MC1596/1496）实现混频的电路调整与测试方法。 二、实验仪器：

低频信号发生器、高频信号发生器、频率计、稳压电源、万用表、示波器 三、实验原理：

1、集成模拟乘法器原理：

集成模拟乘法器是继集成运算放大器后最通用的模拟集成电路之一，是一种多用途的线性集成电路。可用作宽带、抑制载波双边带平衡调制器，不需要耦合变压器或调谐电路，还可作为高性能的SSB乘法检波器、AM调制/解调器、FM解调器、混频器、倍频器、鉴相器等，它与放大器相结合还可以完成许多数学运算, 如乘法、除法、乘方、开方等。

单片集成模拟乘法器MC1496/1596的内部电路及引脚排列如下图所示。

a）内部电路

b）引脚排列

图中晶体管VT1～VT4组成双差分放大器，VT5、VT6组成单差分放大器，用以激励VT1～VT4；VT7、VT8、VT9及相应的电阻等组成多路电流源电路、VT9、VT8分别给VT5、VT6、提供I0/2的恒流电流；R为外接电阻，可用以调节I0/2的大小。另外，由VT5、VT6两管的发射级引出接线端2和3，外接电阻Ry，利用Ry的负反馈作用可以扩大输入电压u2的动态范围。Rc为外接负载电阻。 MC1496型模拟乘法器只适用与频率比较低的场合，一般工作在1MHZ以下的频率。双差分对模拟乘法器MC1496/1495的差值输出电流为：

vxvy

i2yth

2VT

MC1496/1596广泛用于调幅及解调、混频等电路中，但应用时VT1、VT2 、VT 3、VT4 、VT5、VT6晶体管的基极均需外加偏置电压（即在8与10端、1与4端间加直流电压），方能正常工作。通常把8、10端称为X端Y端，输入参考电压v1 ；4、1端称为Y输入端，输入信号电压v2。 2、实验电路交流通路如下

:

3、实验电路分析：

①、④引脚调制信号的输入端，外接有调零电路；⑧、⑩引脚作为载波信号的输入端；输出端⑥、12引脚外接调谐于载波的带通滤波器；②、③引脚外接负反馈电阻。

四、实验步骤及内容：

1、当本振信号的频率为fL=4.433MHZ、振幅为V(pp)0.5V，输入信号的频率为

fc=4MHZ、振幅为V(pp)50mV时，观察并测绘输入、输出信号波形，记录fL、fc、fI。

(1)输入信号是DDS发生器产生的AM波：

fL=___________ fc=___________ fI=___________

（2）输入信号是DDS发生器产生的DSB波：

fL=___________ fc=___________ fI=___________

2、当本振信号的频率为fL=4.433MHZ、振幅为V(pp)0.5V，输入信号(DDS产生的等幅波)的振幅为V(pp)50mV时，改变输入信号的频率fc（在3.9~4.1MHZ之间，每隔20kHZ测量一次），测量输出信号的频率和幅度，记录在自行设计的

由此算得带通滤波器的通频带宽度为：________________

3、保持输入信号频率及本振信号幅度不变，改变输入信号振幅Vsm（峰-峰值在40~100mV之间变化）的大小，逐渐测量输入Vsm和中频输出VIm。将测量及计算结果填入自行设计的表格内，并完成下列任务：

1）计算混频增益Avc，将混频电压增益：Avc定义为变频器中频输出电压幅值与输入信号幅值之比，以分贝（dB）表示为 Avc20lg

VIm

Vsm

Avc=___________________

2)作出VIm和Vsm的关系曲线。

(二)晶体管混频器实验

一.实验目的

1）掌握晶体管混频器的工作原理及其作用。

2）弄清混频增益、晶体管工作状态及本振电压的关系。 二.实验仪器与设备 双踪示波器 数字频率计 超高频毫伏表 直流稳压电源 数字万用表 3.实验原理

（1）混频一般工作原理分析 混频的基本功能是保持已调信号的调制规律不变，仅使载波频率升高（上变频）或降低（下变频）。从频谱角度看，混频的实质是将已调制信号的频谱沿频率轴做线性搬移，因而混频电路必须由具有乘法作用的非线性器件和中频带通滤波器组成。如图所示。

vs(t)是输入的已调信号，可以是调幅波或调角波；vL(t)是参考信号，亦称本

机振荡信号或本振。设vs(t)=Vsmcos(wct)，uL(t)=VLmcos(wLt)则其乘积

VSmVLm

[cos(wLwc)tcos(wLwc)t] 2

经中频带通滤波器，取出wLwc或wLwc频率分量，即完成变频作用。新的载波频率习惯上称为中频。

如若取出的频率分量为wIwLwc,则输出中频信号为

VV

vI(t)SmLmcos(wLwc)tVImcoswIt

2

混频器广泛应用于各种电子设备。在发送设备、接收设备和电子仪器中，利用混频器可以改变振荡器输出信号的频率；在频率合成器中，常利用混频器完成频率的加减运算，从而得到各种频率的信号。

混频器的电路形式很多，原则上凡是具有相乘功能的器件都可用来构成混频电路，如集成模拟乘法器、晶体管、二极管、场效应管等。

混频器的主要质量指标之一是混频增益（或混频损耗），它是评价混频器性能的重要指标。混频增益是指混频器输出中频信号电压振幅VIm（或功率

vo(t)=VsmVLmcos(wct)cos(wLt)=

PI）对输入高频信号电压振幅VSm（或功率Ps）的比值，用分贝(dB)表示，即

Avc20lg

VImP

或Gpc10lgI VsmPS

在相同输入信号情况下，分贝数越大，表明混频增益越高，混频器将输

入信号变换为输出中频信号的能力越强，接收机的灵敏的越高。

混频损耗是对不具备混频增益的混频器而言的，它定义为最大功率传输条件下，输入信号功率Ps对输出中频功率PI的比值，用分贝(dB)表示，即

LC10lg

PS

PI

(2)晶体管混频器的原理 晶体管混频器电路如图二所示。高频AM信号经耦合电容C1耦合到混频管的基极；本振信号经耦合电容C2耦合到混频管的发射极。高频信号与本振信号串联接入混频器的b-e结。利用混频管转移特性的非线性集电极电流中产生了高频信号和本振信号频率的差频、和频及各次谐波的差和频，经由陶瓷滤波器选出fI



fLfC的中频信号。图二中调节电位器W1的大小，可以调

节混频管的静态工作点，当闭合JP2时，调节W2的大小，可以调节输出电压的大小。交流通路如图。

4.实验内容及步骤

1）调节电位器W1，使直流工作点为最佳状态并记录。 2）调节本地振荡电压的幅值为最佳。

3）用示波器测量混频电路的输入、输出波形并计算混频增益Avc。（此时应调节回路元件至谐振状态）。 4）调节电位器W1，改变电路的静态工作点，测量Avc随工作点电流IEQ变化的关

5）改变本地振荡电压的幅度VLm，测量Avc随VLm变化的关系，填入自行设计

7)由系统自身产生AM波或DSB波，观察示波器输出的波形。