二倍频器设计.pdf

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1、辽辽宁宁工工学学院院高频电子线路高频电子线路课程设计（论文）课程设计（论文）题目：题目：二倍频器院（系）院（系） ： 信息科学与工程学院系信息科学与工程学院系专业班级：专业班级：通信通信 034034学学号：号：030305105030305105学生姓名：学生姓名：包海全包海全指导教师：指导教师：教师职称：教师职称：起止时间：起止时间：2006.6.192006.6.192006.6.302006.6.30院（系） ：教研室：学 号课程设计（论文） 题目030305105学生姓名包海全专业班级通信 034基 极 调 幅要求：1用 WEB 仿真，能够观察输入输出波形。 2针对所设计的电路进行分

2、析参数：输入信号频率 15000HZ，电压 500mV 左右 输入直流电源电压 12V，能够观察输入输出波形。参数自定设计要求：1 .分析设计要求，明确性能指标。必须仔细分析课题要求、性能、指标及应用环境等，广开思路，构思出各种总体方案，绘制结构框图。2 .确定合理的总体方案。 以电路的先进性、结构的繁简、成本的高低及制作的难易等方面作综合比较，并考虑器件的来源，敲定可行方案。3 .设计各单元电路。总体方案化整为零，分解成若干子系统或单元电路，逐个设计。4.组成系统。在一定幅面的图纸上合理布局，通常是按信号的流向，采用左进右出的规律摆放各电路，并标出必要的说明。课程设计（论文）任务指导教师评语

3、及成绩成绩：指导教师签字：年月日目录第一章第一章 二倍频器的工作原理二倍频器的工作原理 . .第二章第二章 二倍频器的的主要质量指标二倍频器的的主要质量指标.第三章 晶体管二倍频器的分析晶体管二倍频器的分析 .第四章第四章 二倍电路设计与参数计二倍电路设计与参数计算算第五章第五章 总体框图与电路总体框图与电路.参考文献第一章第一章 二倍频器的工作原理二倍频器的工作原理二倍频器是把高频信号经过频率变换， 变为一个固定频率。这种频率变换常是将已调高频信号的载波频率从高频变为更高频， 同时必须保持其调制规律不变。 具有折中作用的电路成为混频电路或变频电路或二倍频电路， 既称二倍频电路。 输入高频调幅

4、波vs的载波频率范围为 1.76MHz，与本振等幅波v0的频率范围为 2.1656.46MHz，经过混频后， 输出频率为 （2.1656.465） MHz+ （1.76） MHz= （3.712）MHz 的更高频调幅波vi。输出的更高频调幅波与输入的高频调幅波的调制规律完全相同。即变频前与变频后的频谱结构相同， 只是中心频率有fs改变为fi。即产生了频谱搬移。但应注意，更高频已调信号的上、下边频搬移到更高频位置后，分别成了下、上边频。在实际应用中也可能将高频信号变为固定的中频信号。这时，同样只是把已调高频信号的载波频率变为中频，但调制规律保持不变。在频谱上也只是把已调波的频谱从高频位置搬移到中

5、频位置， 各频谱分量的相对大小和相互间距并不发生变化。 输出的中频可以取本振信号频率与输入信号频率的和频，也可以他们的差频。假定输入到二倍频器的两个信号都是正弦波，且二倍频器的伏安特性为i b0b1v b2v2则将V VsV0Vsmcos即i b0b1cos0t b1cos0t t Vs0mcos0t得1122cos20tbb2Vms2Vsm221122b2Vomb2Vomcos20t b2VsmV0mcos(s)t cos(0s)022因此，当两个不同频率的高频电压作用于非线性器时，电流中不仅包含基波（s，0）成分，同时由于平方顶的存在，还产生了许多新的频率成分。通常，振幅为b2VsmV0m

6、且与输入信号的电压振幅成正比的和频量（0+s）就是变频所需要的中频成分i。只要在输出端接上一个中心频率为i的滤波器网络，就能选出高频成分，而滤除掉其他成分。以上是假设vs是正弦波的情况。 如果vs是调幅波， 即它的振幅Vsm按照调制规律而变化， 则可知， 输出高频电流b2VsmV0mcos(0s)t的振幅与Vsm成正比，即按照同样调制规律而变化。这样，就完成了变频作用。第二章第二章 二倍频器的主要质量指标二倍频器的主要质量指标1 变频增益二倍频器输出电压振幅Vim与高频输入信号电压振幅Vsm之比，成为变频电压增益或变频放大倍数，表示如下：变频电压增益AvcVimVsm另一种表示方法为：Apc更

7、高频输出信号功率Pi高频输入信号功率Ps显然，边频增益高对提高接收机的灵敏度有利。2 失真和干扰失真有频率失真和非线性失真。 由于非线性还会产生组合频率、交叉调制与互相调制、阻塞和易倒混频干扰。这些是二倍频器产生的特有干扰。3 选择性接收有用信号， 排除干扰信号的能力决定于高频输出回路的选择性是否良好。4噪声系数二倍频器的噪声系数对接收设备的总噪声系数影响很大，应尽量低。这就要求很好的选择所用器件和工作点电流。第三章第三章 晶体管二倍频器的分析晶体管二倍频器的分析加上信号电压vs和震荡电压v0后， 晶体管的转移特性曲线如图所示。由于信号电压vs很小， 无论它工作在特性曲线的哪个区域， 都可以认

8、为特性曲线是线性的。而由于本振信号v0很大，在混频过程中，混频管的跨导是按v0的角频率0周期性的变化的。这时集电极电流ic和输入电压vBE可写成如下函数关系：i f (vBE) f (vBBv0vs)其中vBB为直流偏置电压。 若信号电压vs远远小于本振电压v0， 则得：ic (I0Icm1cos0t Icm2cos20t .)012(ggcos0t gcos0t .)Vsmcosst若更高频频率和频i=0+s，则由上式可得出更高频电流分量为：iVigs12cos(0s)t其本振振幅为IVigs12输出的更高频电流振幅Ii与输入的高频信号电压振幅vs之比， 成为变频跨导gc，有gicVI12g

9、is晶体管的跨导 g（t）随本振信号v0做周期性变化，可表示成g(t) g0g1cos0t g2cos0t .T式中g221Tg(t)cosT0tdt2g（t）是个复杂的函数，想用式的积分关系求出g1很困难的。晶体管的跨导 g 与vBE的关系曲线如图所示。设直流工作点选在曲线的线性部分的中间 Q 点处。同时认为，在本振电压v0的作用下，跨导不超过现行范围 Q 点处。因此式g(t) g0g1cos0t式中，g0为工作点的跨导又图可见ggmasgmin12gmas2而 Q 点为g0gmasg2mingmas2所以，当gmasgmin时，可得gg10gmas2即在数值上，g1可看成等于工作点的跨导g

10、0。因而变频跨导gmas11g02g12g04实验证明g (0.35 0.7)0IE2621(sIErbb)T26式中，r为晶体管的特征角频率；IE为工作点电流。晶体管用做放大器时，工作点可选在gmas附近，以得到较高的电压和功率增益；用做混频器时，又式可知，gc仅有gmas的 1/4。因此，在负载相同情况下， 变频电压增益和功率增益分别只有作用放大器时电压和功率增益的 1/4 和 1/16。知道了变频跨导gc，即可求出变频电压增益和变频功率增益，如图所示的晶体管耳倍频器的等效电路。第四章第四章 二倍频器电路设计与电路参数计算二倍频器电路设计与电路参数计算一 确定电路形式设计一个二频器。根据题

11、意要求（输入信号频率 1MHz，幅度为500mF） 主要元件有 17.8MHz 的晶振、 10.7MHz 高频变压器、 6.5MHz高频变压器，主要技术指标：工作频率P0=0.3W（RL=8）高频频率f0=6.5MHz，输出功率f2=10.7MHz，灵敏度为 10V。选如图所示的电路，其中输入耦合回路电路直接采用 6.5MHz 电视半音高频变压器，本振振荡器为 17.8MHz 的晶振与三极管T2组成的考毕慈电路，微调电容C4可以是本振频率为 17.2MHz；三极管T1与高频变压器TrF1组成二倍频器，输出 10.7MHz 高频信号。二 设置静态工作点为使二倍频器管子T1易进入线性区，T1的静态

12、工作点 Q1 应较低，取IC1Q 0.4mA，VRCE1Q 4V,VE1Q 3.5V,设 60，则13VE1QBQ1I 500C1QVRIVR21（0.7V VE1Q）1 22K6IC1QVE1QVB1QCE1QVR2 81KB1Q为使本振振荡器易于起振且输出电压较大， 晶体管T2的静态工作点 Q2 比 Q1 要高，取IC2Q 0.6mAVRCE2Q 4V,VE2Q 3.5V,设 60，则2VE2Q6BQ25I 33C2QVRIVR4（0.7V VE1Q）215K6IC2QVE2QVB2QB2QE1QCE2QR7V(VVCE1R2 47K 833)(VCE2QVE2Q)IC2Q电阻R8的作用是

13、降低变频级中晶体管的静态工作点并滤除电源纹波。R8可又下式计算R8VCC(VCE1QVE1Q)IC1QIC2Q1.8K三 确定交流信号通路的元件参数输入回路的电容C1取 100pF，调整磁心位置使回路谐振频率为 6.5MHz。本机振荡器的C4取值为 20/5pF 的可变电容，为满足C4 C7C4 C5，取C7=100pF，C5=510pF。C2、C6为高频旁路电容，取值为 0.02F。本振电压输出耦合电容C3取值几十 pF 至几百 pF。注意在电路不起振时， 可以改变晶体管静态工作点及参数。 本振的输出电压不能太低，一般 500mV。第五长第五长 总体电路框图与电路总体电路框图与电路一一 总体

14、框图总体框图二二 总体电路总体电路电路说明： 输入频率与输出频率为 2 倍关系的调制方法和规律保持不变。第六章第六章 设计总结设计总结本次实验我做的是二倍频器， 在做之前我对个部分做了系统的了解使我对个部分的功能有了很好的认识， 虽然在做的过程中遇到了很多困难，比如在选用振荡器是不只选用哪个， 并且在确定参数时调试了很多次才得到了一个满意的结果。 通过这次试验使我对二倍频器的工作原理有了一个很好的认识， 并把平时所学的知识得到了一次很好的应用。参考文献1 常用电子电器电路精选曲学基电子工业出版社1991 年2 电子技术课程设计彭介华高等教育出版社1997 年3 现代电子技术实践课程指导谢云、易波机械工业出版社2003 年4 电子技术实验与课程设计蔡忠法浙江大学出版社2003 年5 电子工艺实习教程毕满清国防工业出版社2003 年