信息工程（实验班）059111011120111480郭尧实验三集成混频器的实验研究一、实验目的1．了解集成乘积混频器的工作原理及典型电路。2．了解本振电压幅度和模拟乘法器的偏置电流对混频增益的影响。3．学习利用直流负反馈改善集成混频器动态工作范围的方法。4．观察混频器寄生通道干扰现象。二、实验原理当本振电压uL和信号电压us皆为小信号(ULm<<26mV，Usm<<26mV)时，模拟乘法器的输出电压可表示为[1][4](2-15)式中，RL为负载电阻，I0为恒流源电流。当uL为大信号、us为小信号(ULm约为100～200mV，Usm<<26mV)时，模拟乘法器的输出电压是多谐波的，可表示为[1][4](2-16)其中最低的一组频率分量(n=1)为(2-17)式中，相乘因子较为小信号时增大。由上述讨论可知，若模拟乘法器输出端接有带通滤波器，也就是说接有中频为的滤波网络作为负载，可取出所需的差频分量来实现混频。三、实验电路说明集成混频器的实验电路如图2-7所示。图中，晶体管VT1与电容C1、C2、C3、C4及L1构成改进型电容三点式振荡电路，作为本地振荡器。晶体管VT2和VT3分别构成两级射随器起缓冲隔离作用。本振电压uL从P1端口馈入，信号电压us从P2端口馈入。中频滤波网络为L2、C13、C14构成的并联回路。VT4为缓冲隔离级。在图2-7所示实验电路中，中频回路调谐于2MHz，模拟乘法器及其外接元件的作用与前一个实验中的情况相似，只是Rw4代替了接在MC1496P引脚2和引脚3之间的固定反馈电阻RE。电位器Rw5用来调节乘法器的偏置电流I5。另外，图中的P4端口是由中频回路副方输出的中频电压uI。四、实验仪器及设备1．直流稳压电源SS3323型1台2．数字示波器DSO-X2012A型1台3．高频信号发生器TFG6080型1台4．数字万用表DT9202型1块5．实验电路板1块图2-7集成混频器的实验电路I5P3VT1VT2VT3VT4五、实验内容1．测量UIm～ULm关系曲线(1)接通实验板电源，用示波器测量P1点，调整W2使其输出一个不失真的、振荡频率为10MHz、幅度ULm＜1V的本振信号电压。本振信号波形：(2)高频信号源输出信号频率fs=8MHz、输出电压幅度Us≈15mV，将此信号作为混频器输入us；记录中频调谐输出电压UIm的频率、幅度及波形。中频信号波形：UIm频率2.016MHz、幅度3.425V(3)令Rw4≈0，调节Rw5使I5=1mA(用万用表电压挡测量R6两端的电压，计算出I5电流)，然后调节Rw2改变ULm大小，测量UIm～ULm关系曲线。ULm（mV）UIm（V）13403.23525303.34537503.54049303.740511203.960613803.860UIm～ULm曲线：结果分析：ULm和Uim基本成线性关系，正相关。由（2-17）可得：当Uim随ULm随之线性增大。2．测量UIm～I5关系曲线保持上述信号源频率US不变。令本振信号幅度ULm=500mV，保持Rw4≈0，调节Rw5改变I5(用万用表电压挡测量R6=1KΩ两端的电压，计算出I5电流)，测量UIm～I5关系曲线。I5（mA）UIm（V）10.62.1720.72.4230.82.7640.93.04513.2861.13.58UI～I5曲线：结果分析：UIm和I5成正比，随着I5的增大，Uim随之线性增大。，其中I5≈I03．观察串联电流负反馈电阻Rw4对输出中频信号幅度的影响。保持本振幅度uL=500mV，Rw4≈0不变，输入一个调幅波，调幅波的载频为fS=8MHz，调制信号频率为F=1kHz，调
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为m=40%，乘法器偏置电流I5≈0.6mA。(1)令Rw4≈0，调节高频信号源输出电压幅度Usm的大小，使之逐步加大到中频电压波形开始出现明显失真为止，记下此时的Usmo和UImo大小(Usmo值可直接从高频信号发生器读取，UImo值可利用示波器来测量)。(2)令Rw4>0，重复上述步骤(1)，记下此时的Usmo和UImo大小，并与Rw4≈0时测量的结果进行比较。Usmo（mV）UImo（V）1Rw4≈0504.22Rw4>0602.45中频电压失真波形：结果分析：当Rw4增大时，波形失真越不明显。当RW4>0时对回路起到了负反馈的作用，使得系统更加稳定，使乘法器的输出波形更加不失真。4．观察混频器中干扰信号的分布情况用高频信号源输入一个等幅波，且Us≈15mV，本振ULm=500mV，保持I5=1mA，在6.5MHz～30MHz范围内改变高频信号源的输出频率，观察并记录哪些频率点上有明显的中频信号出现，分析出有那些干扰信号。干扰信号f（MHz）212182228哪类干扰中频干扰镜频干扰寄生通道干扰寄生通道干扰寄生通道干扰结果分析：当干扰信号为2,12,18,22,28MHz时出现明显的干扰。当组合频率满足即就会有中频干扰电压输出,产生寄生通道干扰。P=0，q=1时ft=fI形成“中频干扰，即f=2MHz形成中频干扰。P=-1，q=1时非线性转移特性中的平方项起作用，刚好满足：ft=fL+fi形成“镜频干扰”此时，f=12MHz。P=2，q=-1，ft=18MHz。P=-2，q=1，ft=22MHz。P=3，q=-1，ft=28MHz。六、实验报告要求1．某种原因导致中频回路的谐振频率值fI与指导
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给出的数值不一样，如果仍按书中给定的信号频率值fs加入高频信号，将会出现什么现象？怎样解决？可能会造成寄生通道干扰，滤波时有可能会将部分有用信号滤掉，混入噪声。最后得出的中频信号不是高频调制后的载波信号。改变本振信号的频率值，使的。这样就可以过滤出需要的调频信号，滤掉噪声。实验中可以任意改动中频回路参数吗？为什么？答：不可以。因为改变中频回路参数会导致谐振频率值fI等重要参数发生变化，造成（1）的结果导致信号失真或者是干扰。3．有何心得体会及对实验的改进建议?在这次实验中，通过对亲自动手实践，观察各种波形，加深了对于混频概念的理解，对于电路也有了熟悉。在写实验报告以及预习过程中，看书弄明白了很多之前不太清楚的内容。
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