高频实验报告--实验五 模拟乘法混频

实验五 模拟乘法混频

一、实验目的

1．了解集成混频器的工作原理。 2．了解混频器中的寄生干扰。

二、实验内容

1．研究平衡混频器的频率变换过程。

2．研究平衡混频器输出中频电压Vi与输入本振电压的关系。 3．研究平衡混频器输出中频电压Vi与输入信号电压的关系。 4．研究镜象干扰。

三、实验原理

在高频电子电路中，常常需要将信号自某一频率变成另一个频率。这样不仅能满足各种无线电设备的需要，而且有利于提高设备的性能。对信号进行变频，是将信号的各分量移至新的频域，各分量的频率间隔和相对幅度保持不变。进行这种频率变换时，新频率等于信号原来的频率与某一参考频率之和或差。该参考频率通常称为本机振荡频率。本机振荡频率可以是由单独的信号源供给，也可以由频率变换电路内部产生。当本机振荡由单独信号源供给时，这样的频率变换电路称为混频器。

混频器常用的非线性器件有二极管、三极管、场效应管和乘法器。本振用于产生一个等幅的高频信号VL，并与输入信号VS经混频器后所产生的差频信号经带通滤波器滤出。

本实验采用集成模拟相乘器作混频电路实验。

因为模拟相乘器的输出频率包含有两个输入频率之差或和，故模拟相乘器加滤波器，滤波器滤除不需要的分量，取和频或者差频二者之一，即构成混频器。

图5-1 相乘混频方框图

图5-2 混频前后的频谱图

图5-1所示为相乘混频器的方框图。设滤波器滤除和频，则输出差频信号。图5-2为信号经混频前后的频谱图。我们设信号是：载波频率为fS的普通调幅波。本机振荡频率为fL。

设输入信号为vS?VScos?St，本机振荡信号为vL?VLcos?Lt

由相乘混频的框图可得输出电压

1 v0?KFKMVLVScos(?L??S)t2

v0?V0cos(?L??S)t 1v0?KFKMVLVS图5-3为模拟乘法器混频电路，该电路由集成模拟乘法器MC1496完成。 2+12VR7 1K R10R141KC7C8 R110.1u100R160.1u 200TH6U1MC14968R153.3K3.3K12GADJC12100.1u14TH7R12820C11R13820CAR+CAR-SIG+SIG-VEEGADJTH8TH91OUT+OUT-BIAS6125R216.8K1J9F24.5MR171KJ73TP50.1uR20510C150.1uC160.1u14D28.2VJ81-12V图5-3 MC1496构成的混频电路

四、实验步骤

1．打开电源开关，观察对应的发光二极管是否点亮，熟悉电路各部分元件的

作用。

2．用实验的信号源做本振信号，将频率fL?8.7MHz（幅度VLp-p=600mV左右）的本振信号从J8处输入（本振输入处），在相乘混频器的输出端J9处用双踪示波器观察输出中频信号波形。

3．将频率fS?4.19MHz（幅度VSp-p=300mV左右）的高频信号（由3号板提供）从相乘混频器的输入端J7输入，用示波器观察J9处中频信号波形的变化。

4．用示波器观察TH8和TH9处波形。

5．改变高频信号电压幅度，用示波器观测，记录输出中频电压Vi的幅度，并填入下表。 VSP-P(mV) ViP-P(mV) 200 300 400 改变本振信号电压幅度，用示波器观测，记录输出中频电压Vi的幅值，并填入下表。 VLP-P(mV) ViP-P(mV) 200 300 400 500 600 7．用频率计测量混频前后波形的频率。

8．镜象干涉频率的观测（需外接信号源代替③号板）

缓慢将高频信号发生器的输出频率从4.2MHz调至13.2MHz，用示波器的双路观测载波－中频波形变化，并验证下列关系：f镜象-f载波=2f中频

9.混频的综合观察（需外接信号源代替③号板） 令外接信号源输出一个由1K音频信号调制的载波频率为4.2MHz的调幅波，作为本实验的射频输入，本振信号不变，用示波器对比观察J9处的调制信号波形。

五、实验结果

1．打开电源开关，观察到对应的发光二极管点亮。 2．用信号发生器的信号源做本振信号，将频率fL?8.7MHz（幅度VLp-p=600mV左右）的本振信号从J8处输入（本振输入处），在相乘混频器的输出端J9处用双踪示波器观察到没有波形输出。

3．使用实验箱自带的信号源将频率fS?4.19MHz（幅度VSp-p=300mV左右）的高频信号（由3号板提供）从相乘混频器的输入端J7输入，用示波器观察J9处中频信号波形的变化。

4．用示波器观察到TH9处波形如下