混频鉴频器设计

第一章设计总体思路及框图

本次高频课程设计设计的是一个混频鉴频器。电路主要以混频、鉴频器模块核心，完成高频调频信号放大、混频、鉴频和混频本振信号产生电路组成。设计总体框图如下:

此电路功能是先将由信号发生器产生的调频信号经过高频信号放大器放大，然后送到混频器与本地振荡(19.4MHZ)所产生的等幅高频信号进行差频，产生载波信号，将此载波信号送入载波频率为10.6MHZ中频放大器中放大，使此载波信号更容易被鉴频器给解调出来，最后经鉴频器解调输出低频信号。此过程中高频小信号放大器的作用是将输入的调频信号放大。混频器的作用是将已调制的高频信号变成已调制的中频信号而保持其调制规律不变，这里的中频信号为10.6MHZ。中频放大器是将混频后所产生的载波放大以便于后来的解调。鉴频器的作用是调频波中检出调制信号。在这里主要

用的是比例鉴频器，它有限幅的作用，可以用来减小或消除外界干扰以及内部噪声的影响，消除鉴频器输入端的调频信号引起的寄生调幅。使信号能更好的解调出来。

第二章单元电路设计

2.1 高频小信号放大器的设计

高频小信号放大器按器件分可分为晶体管放大器，场效应管放大器，集成电路放大器；按通带分可分为窄带放大器，宽带放大器；若按负载分可分为谐振放大器，非谐振放大器。因从谐振回路耦合过来的信号太微弱，所以必须要将其进行放大，采用高频小信号电路和分析方法。使用共射极放大，具体电路如图2.1所示。

图2.1 高频小信号放大器设计电路

单级并在工作频率下的放大倍数：

A uo= V o/V i = -P1P2Y fe / g∑= -P1P2Y fe / (g p+P12g oe+P22g ie)

其中P1、P2为接入系数，Y fe是晶体管的反向传输导纳，Q0是回路的品质因数，W0是载波频率，L是回路电感，R4 是射极偏

置电阻，C 1 、C 2 是滤波电容， C 4 、C 5 是耦合电容， C 7 是高频旁路电容， C 3 、C 6 是旁路电容。

2.2 混频器的设计

混频器完成频率的交换，混频也称为变频。混频是将载频为f c 的已调波不失真地变换成载频为f 1 的已调波，即进行频谱的搬移。这里我用的是二极管混频电路。电路如图2.2所示：

图2.2 混频器设计电路

L1C1为输入信号回路，调谐于输入信号频率；L2C2为输出中频回路，调谐于中频频率10.6MHZ 。输出中频回路直接与混频二极管D 、信号输入电压μS 、本振电压μO 和偏置电源EO 串联在一起，输出中频电压μi 全部反作用到混频二极管上。这种二极管混频器具有电路简单、噪声小和工作频率高等特点，但混频电压增益较低。 这种混频器具有如下特性：

（1）它属平衡电路形式，可克服单管混频器在非线性和动态范围方面的不足；

（2）具有稳定可靠的优点，变频增益低和无再生效应； （3）混频噪声小；

（4）混频器的动态范围依赖于本振电压的大小。

2.3 本地振荡器的设计

本地振荡电路是为解调器提供与输入信号载波同频率的信号，本设计中的本振频率为19.4MHZ 。电路特点是在克拉泼振荡器的基础上，用一电容C4。并联于电感L 两端。功能是保持了晶体管与振荡回路弱耦合，振荡频率的稳定度高，调整范围大。电路的振荡频率位：

4

21

C C L f π

=

本振电路的特点是：

1,对振荡频率的选取有要求;要求振荡器的振荡频率和幅度精度高,稳定性好;

2,有锁相环,数字分频、数字鉴相器等电路，保证极高的稳定度,否则会产生本振频率漂移;

3,都有锁相环电路来保证本振频率的稳定度; 4,一般采用稳定性好的晶体振荡器

5,振荡频率高,易起振,振频稳,振幅高,振荡特性好; 6,本振电路多采用体积小、可靠性高的单片大规模集成数字频率合成器,

7,每一级电源都应有0.1 μF 或0.01 μF 的旁路电容接地 8,电源可数模分开供电，接地及屏蔽良好,本振输出端有带通滤

波器，使本振输出杂波小。

设计电路如图2.3所示：

图2.3 本地振荡器的设计电路图

2.4 比例鉴频器的设计

常用的鉴频器有斜率鉴频器、相位鉴频器、比例鉴频器等，这里我选用比例鉴频器。原理图如图2.4:

图2.4 比例鉴频器

比例鉴频器与相位鉴频器一样都是利用耦合电路的相频特性来实现调频波变换为调幅调频波的，将调频信号的频率变换为两个电压之间的相位变化，再将这相位变化转换为对应的调幅波变化，然后利用幅度检波器检出幅度的变化。这样，幅度的变化就反映了频率的变化。但比例鉴频器较相位鉴频器多了一个限幅的功能。可以用来减小或消除外界干扰以及内部噪声的影响，消除鉴频器输入端的调频信号引起的寄生调幅。是信号能更好的解调出来。鉴频器的输出电压为：

（）

其中为幅度检波器的电压传输系数。

本电路的特点是：相比在相同的条件下，比例鉴频器输出音频的幅度比相位鉴频器输出的音频电压幅度小一半。

第三章总结与体会

此次课程设计加深了我对EWB软件的操作。开始设计电路原理图时，看题目感觉很难，无从下手。上网查了资料后自己才找到出路，其实就是将一个个过程模块化，然后再连起来。这样的话就容易多了。混频鉴频器是最近比较常用的器件，这次课程设计我们运用了我们的专业知识来解决实际问题，使得我们的专业知识得以加深和巩固。特别是本振、混频、中放、鉴频的理解。，经过此次课程设计还提高了动手和运用课本知识的能力，也提高了对课外资料的利用，更深入了解了混频鉴频器的工作原理及实现此工作原理的电路。

在整个过程中，有付出也有收获。虽然那段时间很辛苦和累，有时也会想到要放弃，但我们坚持了下来。从中我们体会到：做什么事都有它最困难的时期，只要坚持不懈，一定会取得胜利！

其次，在连接各个模块的时候一定要注意各个输入、输出引脚的对应，因为电路比较复杂，每个模块都有很多相同的引脚和元器件，否则稍有不慎就会出现错误，出现任何一点小的错误就会导致整个电路系统的错误，在器件的选择上也有一定的技巧，只有选择了合适当前电路所适合的器件，电路才能得到完满成功。

经过这次的课程设计，让我了解了软件的灵活性，加深了对团队合作的理解，并在克服各种困难的过程中，锻炼了独立思考和解决问题的能力和查询资料的能力。总的来说，这次设计还是比较成功的，终于觉得平时所学的知识有了实用的价值，达到了理论与实际相结合的目的，不仅学到了不少知识，而且锻炼了自己的能力。

附录A 元件清单

电容 21个

可变电容 1个

电阻 13个

电感 4个

三极管 2个

二极管 4个

变压器 4个

附录B 参考文献

1、高吉祥主编，高频电子线路（第二版）[M]. 北京：电子工业出版社，2007

2、谢自美主编，电子线路设计、实验、测试，华中理工大学出版社。

3、沈伟慈主编，通信电路，西安电子科技大学出版社

4、康华光.电子技术基础-模拟部分（第四版）[M]. 北京：高等教育出版社，2005

5、刘正青主编，通信电子线路实验指导书，2006

附录C 电路器件连接总图