混频器仿真实验报告

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UL周期变化的时变跨导gm(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：UL=50~200mV，IEQ=0.3~1mA，而且，此时对应混频器噪声系数最小。(二).模拟乘法器混频电路模拟乘法器能够实现两个信号相乘，在其输出中会出现混频所要求的差频（ωL-ωC），然后利用滤波器取出该频率分量，即完成混频。与晶体管混频器相比，模拟乘法器混频的优点是：输出电流频谱较纯，可以减少接收系统的干扰；允许动态范围较大的信号输入，有利于减少交调、互调干扰。三．实验内容及记录(一).晶体管混频器电路仿真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。注：“直流工作点分析”仿真时，要将V1去掉，否则得不到正确结果。因为V1与晶体管基极之间无隔直流回路，晶体管的基极工作点受V1影响。若在V1与Q1之间有隔直流电容，则仿真时可不考虑V1的存在。2、混频器输出信号“傅里叶分析”选取电路节点8作为输出端，对输出信号进行“傅里叶分析”，参数设置为：基频5KHz，谐波数为120，采用终止时间为0.001S，线性纵坐标请对测试结果进行分析。在图中指出465KHz中频信号频谱点及其它谐波成分。注：傅里叶分析参数选取原则：频谱横坐标有效范围=基频×谐波数，所以这里须进行简单估算，确定各参数取值。由图表可以看出，频率为465KHz的信号电压值最大，越靠近465KHz的谐波分量，电压越大。(二).模拟乘法器混频电路1、混频输入输出波形测试在仿真软件中构建如图二所示模拟乘法器混频电路，启动仿真，观察示波器显示波形，分析实验结果。在示波器上看，A通道为第一个乘法器的输出信号，B通道为第二个乘法器的输出信号，A通道的频率明显大于B通道，但其包络的变化规律不会发生变化。2、混频器输出信号“傅里叶分析”选取电路节点6作为输出端，“傅里叶分析”参数设置为：基频10KHz，谐波数为60，采用终止时间为0.001S，线性纵坐标从输出频谱中找出最高频谱点500KHz中频信号成分，同时观察电路中较弱的其它谐波成分。由图表可以看出，频率为500KHz的信号电压值最大，越靠近500KHz的谐波分量，电压越大。四．实验分析总结(一).晶体管混频器电路KHzMHzffLS465465.06.1065.2，与LC选频回路的固有谐振频率相同，所以经过选频电路后，输出频率在465KHz处的信号，由于谐振回路有一定的同频带，所以465KHz附近的一些谐波分量也会输出，但是越远离465KHz,增益越低，有傅里叶分析的表格可以看出，它的电压值也越小。(二).模拟乘法器混频电路经过第一个乘法器，KHzffLS5.10995.01100；经过第二个乘法器，KHzffLS5005.10991600所以明显的A通道频率大于B通道频率，而且通过选频电路后，在500KHz时，电压值最大，500KHz附近的一些谐波分量，越远离500KHz,增益越低，电压值也越小。通过混频电路，输出信号只改变了频率大小，却不改变其变化规律，实现了频谱的搬移，有利于放大信号以及选频。