三极管混频电路分析报告.ppt

三极管混频电路 三极管混频电路 变频器组成图如下 三级管混频器实验原理电路图 下图为仿真时的电路图： 步骤一、输入信号的频率为10MHz，本振信号的频率为10.455MHz，两者的频率差为455kHz，仿真观察输出信号的波形及频率（波形记录如下） 将时间轴调小，将图形放大了测量其幅值 规律总结：随着射极电流的增大，电路的变频增益也逐渐增大。但是随着射极电流的增大，混频电路的噪声系数会急剧增加，受噪声影响输出波形有很多毛刺（如下图）。因此，射级电流也不能太大。  晶体管需要设置一个合适的直流工作点，才能保证混频器电路正常工作，有一定的电压增益。通常，适当的增加晶体管射极的直流电流Ie可以提高晶体管的交流放大倍数，增大混频器电路的变频增益。但Ie过大，混频电路的噪声系数会急剧增加。对于混频器电路，一般控制Ie在0.2-1mA之间。 步骤三、在仿真过程中增加本振信号的幅度，保持输入信号幅度1V不变观察混频器变频增益的变化，和输出波形的变化。（噪声，失真度） 步骤四、在仿真过程中保持本振信号的幅度5V不变，增加输入信号的幅度，观察混频器变频增益的变化，和输出波形的变化。（噪声，失真度） 思考 问题1、为什么混频电路的电压增益会随本振信号幅度（输入信号幅度不变）的增大而增大，当增大到一定程度后又逐渐减小？ 问题1、为什么混频电路的电压增益会随本振信号幅度（输入信号幅度不变）的增大而增大，当增大到一定程度后又逐渐减小？ 答:输入信号幅度不变时，逐渐增加本振信号的幅度，刚开始由于本振信号的幅度较小，晶体管的变频跨导较小，此时随着本振信号幅度的增加，晶体管的变频跨导也逐渐增加，混频器的变频增益逐渐增加。当本振信号幅度达到一定大小时，再增加本振信号的幅度，晶体管工作点的变化更加剧烈，晶体管的变频跨导就会逐渐下降，混频器的变频增益也逐渐下降，并且混频器的噪声系数会大大增加。 问题2、为什么要满足VoVs,即本振信号要远远大于输入信号？ 答：输入信号电压很小，那么无论它工作在特性曲线的哪个区域，都可以认为特性曲线是线性的，而本振信号电压相对很大的话，可以认为器件参量基本上是受本振信号控制的，即在这种情况下可以认为器件的跨导随简谐振荡电压周期性改变，从而起到混频的作用。 12级通信工程一班二组 在通信技术中，经常需要将信号自某一频率变换为另一频率，一般用得较多的是把一个已调的高频信号变成另一个较低频率的同类已调信号。例如：；在调频广播接收机中, 把载频位于88 MHz～108MHz的各调频台信号变换为中频为10.7MHz的调频信号。完成这种频率变换的电路称变频器，采用变频器后，接收机的性能将得到提高。本振信号用于产生一个等幅的高频信号UL ，并与输入信号US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。 调幅波频率形图和混频前后的频谱原理图：　　　 vin1 VCC Rb1 R b2 Re Ce Vout L C Cin1 Cout Cin2 vin2 电容Cin1、Cin2、Cout为信号输入和输出的耦合电容(隔直电容），起到隔直流的作用，使前后级的直流电位不相互影响，保证各级工作的稳定性。 去耦电容Ce对高频交流信号相当于短路，消除偏置电阻Re对高频信号的负反馈作用，提高高频信号的增益。 电阻元件Rb1、Rb2、Re决定晶体管的工作点 电路中的电感L和电容C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。 滑动变阻器R4和电阻R2,R3是晶体管基极的直流偏置电阻，用来决定晶体管基极的直流电压 电阻R1是射极直流负反馈电阻，决定了晶体管射极的直流电流Ie。 一个瓷片电容和一个电解电容并联，则起滤波作用。瓷片电容滤除高频，电解电容器滤除低频，使输出的直流信号纹波和干扰更小，有利于降低电路噪声。 该变频增益为 Vi/Vs=2.164V/0.998V=2.2 步骤二、在仿真过程中增加射极电流Ie的值，观察混频器变频增益的变化，和输出波形的变化。（噪声，失真度） 14.7 10.7 8.137 2.2 变频增益(倍) 2.3 1.17 0.798 0.714 射极电流（mA） 5.1 4.2 3.8 2.2 变频增益(倍) 10 7 5 3 本振信号幅度（V） 规律总结：变频增益随着本振信号电压幅度的变大而增加。 Vo=3v Vo=5v Vo=7v Vo=10v 1.3 1.5 2.2 3.8 变频增益(倍) 4 3 2 1 输入信号幅度（V） 规律总结：变频增益随着输入信号幅度的增加