實驗二

混頻器實驗

一、實驗內(nèi)容

1.連接混頻器實驗板，將混頻器設(shè)置為下變頻模式。

2.用射頻連接線將信號加至實驗電路板，觀測本振信號和射頻信號以及中頻輸出的波形，記錄并分析。

3.觀測中頻輸出未經(jīng)過濾波電路和經(jīng)過濾波電路的輸出信號，分別記錄信號的波形并進行分析。

4.保持本振不變，改變射頻信號的功率，測量得出混頻器的1dB壓縮點

二、實驗記錄

1．記錄信號源產(chǎn)生的信號波形。

2．用示波器在測量點3、測量點4觀測本振信號和射頻信號的波形，記錄并分析。

測量點3：本振信號

測量點4：射頻信號

分析：設(shè)本振信號為：，射頻信號為：，圖可知對于本振信號為15MHZ，本振信號峰峰值為380mv。

對于射頻信號為20MHZ，峰峰值為52mv。

3．用示波器在測量點5和輸出2端分別觀測未經(jīng)過濾波電路和經(jīng)過濾波電路的輸出信號，分別記錄信號的波形并進行分析。

測量點5輸出信號波形：

分析：測試點5輸出信號為中頻信號，從頻域角度看，變頻是一種頻譜的線性搬移，輸出中頻信號與輸入射頻信號的頻譜結(jié)構(gòu)相同，唯一不同得是載頻。從時域波形看，輸出中頻信號的波形與輸入射頻信號的波形相同，不同的也是載波頻率。

輸出2端輸出信號波形：

分析：濾波前的輸出信號波形有毛刺，有失真，說明有噪聲干擾；濾波后波形比較光滑。輸出信號通過濾波器，利用電路的幅頻特性，其通帶的范圍設(shè)為有用信號的范圍，而把其他頻譜成分過濾掉，從而濾除無用信號和噪聲干擾。

4·改變射頻信號的功率，在產(chǎn)生射頻信號的信號源輸出端和輸出3端分別測量射頻輸入信號的幅度VRF和中頻放大輸出信號的幅度VIF，分析計算混頻器的1dB壓縮點。

輸入信號幅度VRF（單位mV）：100,200,300,400,500,600,700,800,900,1000,1100,1200,1300,1400,1500,1600,1700

對應(yīng)輸出信號幅度VIF（單位mV）：66,124,176,230,278,320,365,388,408,416,445,448,456,464,464,464,472則計算可得

輸入功率PRF（單位*10^4mW）：1,4,9,16,25,36,49,64,81,100,121,144,169,196,225,256,289

輸出功率PIF（單位*10^3mW）:4.356,15.376,30.976,52.9,77.284,102.4,133.225,150.544,166.464,173.056,198.025,200.704,207.936,215.296,215.296,215.296,222.784對應(yīng)圖像：由于其電阻值相同，故功率可直接寫成信號幅度的平方，對前四個值進行擬合后的函數(shù)為w=3.2414*x+1.1146

轉(zhuǎn)換為dBm后的圖像為(w=0.9011*x1+0.3469)：

由圖可得1dB壓縮點的位置大致在輸入功率65dBm左右。

5.改變射頻信號的頻率，記錄下不同的射頻頻率及其對應(yīng)的中頻信號頻率，繪出中頻頻率隨射頻頻率變化的曲線。

射頻頻率（MHz）：6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20

對應(yīng)中頻信號頻率（MHz）：9.01,8.00,6.99,5.99,5.00,4.00,3.01,2.00,1.00,0.00,1.00,2.00,2.99,4.00,5.00

對應(yīng)圖像：

三、思考題

1.一般情況下，環(huán)行變頻器的射頻口輸入信號都要求信號的頻率值，而中頻輸出信號的頻率值卻可以從最高頻率延伸到直流，請結(jié)合實驗原理說明是什么原因？

因為中頻輸出信號頻率fIF=fRF-fLO，本振信號頻率fLO從0Hz到fIF，當(dāng)fLO=0時，中頻輸出信號頻率fIF=fRF，為最高頻率當(dāng)fLO=

fRF時，中頻輸出信號頻率fIF=0。

2．混頻器產(chǎn)生干擾的原因有哪些？

由于器件非線性特性的高次方項，使本振與輸入信號除產(chǎn)生有用中頻分量外還會產(chǎn)生很多組合頻率，當(dāng)某些組合頻率落到中頻帶寬內(nèi)，就形成了對有用中頻信號的干擾。一般可分為以下幾種：

(1)

干擾哨聲

混頻器的中頻是。若本振和射頻的諧波引起的組合滿足，其中是音頻，p、q為整數(shù)，它是由非線性器件的（p+q）次方產(chǎn)生的。則這些組合頻率分量和有用中頻就會在檢波器輸出產(chǎn)生差頻，形成哨叫聲，稱此為干擾哨聲。

(2)

寄生通道干擾

當(dāng)混頻器的輸入信號中伴有干擾信號時，本振除與射頻產(chǎn)生中頻信號外，還可能與干擾相互作用產(chǎn)生中頻，即：，它是由非線性器件的（q＋p）次方項產(chǎn)生的。若把射頻信號與本振產(chǎn)生中頻的通道稱為主通道，則干擾與本振產(chǎn)生中頻的通道稱為寄生通道。寄生通道產(chǎn)生的中頻干擾了有用信號的中頻分量。

(3)

互調(diào)失真

當(dāng)混頻器的射頻輸入口有多個干擾信號、同時進入時，每個干擾信號單獨與本振作用的組合頻率并不等于中頻，但可能會產(chǎn)生如式

所示的組合頻率分量，使變頻器的輸出中頻失真。它是由非線性器件的（r＋s＋1）次方產(chǎn)生的。這種由兩個干擾信號相互作用而產(chǎn)生的干擾稱為互調(diào)失真。r和s的值越小，相應(yīng)產(chǎn)生的寄生中頻分量的幅度越大，互調(diào)失真就越嚴(yán)重

3．混頻器克服干擾的措施有哪些？

（1）提高混頻器前端電路的選擇性（如天線回路的選擇性）

（2）將中頻選在接收頻段以外，避免產(chǎn)生最強干擾哨聲，同時也可以有效地發(fā)揮混頻前各級電路的濾波作用。

（3）合理選擇混頻管的工作點，使其主要工作在器件特性的二次方區(qū)域，或者選擇具有平方律特性的場效應(yīng)管作為混頻器件，可減少輸出組合頻率數(shù)目，進而減少混頻干擾。

（4）采取各種平衡電路，如模擬乘法器、平衡混頻器、環(huán)形混頻器，可以大大減少組合頻率分量，也就減少了混頻干擾。

四、實驗總結(jié)與心得體會

通過此次實驗理解了混頻器的工作原理，也理解了混頻器的產(chǎn)生干擾類型及原因以及克服干擾的措施，對1dB截止頻率也有了更深的理解