晶体三极管混频器的设计(2)

2019-09-01 19:23

**师范学院电气信息工程学院2014届通信工程专业课程设计报告

图7交流等效电路

根据西勒振荡电路的特点,C3的大小对电路性能有很大影响。因为频率是靠调节C4来改变,所以C3不能过大,否则振荡频率主要由C3和L决定,因为将限制频率调节的范围。此外,C3过大也不利于消除晶体管极间电容的影响。 在西勒振荡电路中,L和C1-C4的值可用式(1.2.1)计算出,不过若L与C的比值太小的话,在低频下难以振荡。有大致的标准,即振荡频率为1MHZ时,L在10uH以上;10MHZ时L>1uH。另需注意C1、C2的大小,若C2/C1太小,波形就会受限制,同时也会增加输出波形中的高次谐波。反之,若太大,不能够完全补偿振荡电路的损耗而停振。

又由于本电路要产生16.544MHZ的信号,所以fL=16.455MHZ 即f?12?LC?16.455MHZ

综上所述,可以取值C1=60PF,C2=120PF,C3=30PF,C4=18PF,L2=2.5uH 其它主要器件的参数如下,C5=300PF为基极耦合电容,R3=100用来限制射极电流,R1=12K,R2=2K为基极偏置电阻,用来给三极管确定一个合适的静态工作点,L1为高频扼流圈。 2.2混频电路

三极管混频器的特点是电路简单,有较高的变频增益,要求本振电压幅度较小,当信号电压较大时会产生非线性失真。 2.2.1混频原理电路

图8是三极管混频器的原理电路。图中,L1C1为输入信号回路,调谐在fC 第5页

**师范学院电气信息工程学院2014届通信工程专业课程设计报告 上。L2C2为输出中频回路,调谐在fI上。本振电压?L?VLmcos?Lt 接在基极回路中,VBB0为基极静态偏置电压,由图可见,加在发射结上的电压

?BE?VBB0??L??S。若将(VBB0??)作为三极管的等效基极偏置电压,用?BB(t)

L表示,称之为时变基极偏压,则当输入信号电压?S?Vsmcos?ct很小,满足线性时变条件时,三极管集电极电流 iC?f(?BE)?IC0(?L)?gm(?L)?S

图8三极管混频器的原理电路

在时变偏压作用下,gm(?L)的傅里叶级数展开式为 gm(?L)?gm(t)?g0?gm1cos?Lt?gm2cos2?Lt??

gm(t)中的基波分量gm1cos?Lt与输入信号电压?S相乘

gm1cos?Lt?Vsmcos?ct?1gm1Vsm[cos(?L??c)t?cos(?L??c)t] 2令?I?(?L??C),得到的中频电流分量为

1gm1Vsmcos?It?gmcVsmcos?It 2IIm1其中 gmc?定义为输出中频电流幅值IIm对输入?gm1 称为混频跨导,

Vsm2 iI?IImcos?It?信号电压幅值Vsm之比,其值等于gm(t)中基波分量的一半。

若设中频回路的谐振电阻为Re,则所需的中频输出电压 ?I??iIRe, 相应的混频增益为AC?VIm??gmcRe Vsm综上所述,在满足线性时变条件下,三极管混频电路的混频增益与gmc成正比。而gmc又与VLm和静态偏置有关。

第6页

**师范学院电气信息工程学院2014届通信工程专业课程设计报告 2.2.2设计电路及电路参数选择

如图9为晶体混频器的设计电路。电路的输入信号(用10MHZ的信号源代替)与本振电压分别从基极输入和发射极注入。该电路主要由Q2和6.455MHZ选频回路(图10)组成。

图9晶体三极管混频电路

图10选频电路

在高频放大器或振荡器中,由于某种原因,会产生不需要的振荡信号,这种振荡称为计生振荡。为了电源去耦,消除由公共电源引起的多级寄生振荡,在设计电路时加入了C8、C12、L5。而在信号源连接处加一电容是为了滤波用,如C6、C7、C10。R4、R5、R6用来确定静态工作点,通过改变电阻R4的值来改变混频器晶体工作点,使其工作在适合的非线性区域,同时也可以用来调节混频增益。

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**师范学院电气信息工程学院2014届通信工程专业课程设计报告 而选频电路的取值:f?12?LC?6.455MHZ

倒推可得: LC?607.92?10?8F?H

从而通过对结合仿真效果,可取L=3uH,C=200pF。 2.3总电路图

图11总电路图 3 三极管混频器的仿真和调试 3.1仿真软件介绍

Multisim软件是迄今为止,在电路级仿真上表现最为出色的软件,有了Multisim软件,就相当于拥有了一个设备齐全的实验室,可以非常方便的从事电路设计、仿真、分析工作。Multisim软件的前身是加拿大IIT(Electronics Workbench),后来,EWB将原先版本中的仿真设计模板更名为Multisim,之后又相继推出了Multisim2001、Multisim7等各个版本。

2005年后,加拿大IIT公司隶属于美国国家仪器公司(National Instrument,简称NI公司),美国NI公司于2005年12月首次推出Multisim9版本。Multisim9最大的改变就是将Multisim的计算机仿真与虚拟仪器进行了完美的结合。2007年初该公司又推出了NI Multisim10版本。相对于其它EDA软件,它具有更加形象直观的人机交互界面,并且提供更加丰富的元件库、仪表库和各种分析方法。完全满足电路中各种仿真需要。

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**师范学院电气信息工程学院2014届通信工程专业课程设计报告 2010年1月NI公司下属的Electronics Workbench Group又推出了NI Multisim11。该版本是NI公司电子线路仿真软件的最新版本。 3.2各部分电路的仿真及调试 本地振荡电路的仿真结果如下

图12本地振荡电路的仿真结果

三极管混频电路的仿真及调试:

当R4为5??时的输出频率和输出波形如下所示:

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