教學設備

集成乘法器混頻實驗

 
一、      實驗目的
1． 進一步學習變頻電路的相關理論。
2． 掌握集成乘法器混頻電路的工作原理和調試方法
二、實驗使用儀器
1．集成乘法器調幅、混頻模塊
2．20MH雙蹤示波器
3. 萬用表
三、實驗基本原理與電路
1. LC振蕩電路的基本原理
在通信技術中，經(jīng)常需要將信號自某一頻率變換為另一頻率，一般用得較多的是把一個已調的高頻信號變成另一個較低頻率的同類已調信號。例如：在超外差中波接收機中，常天線接收到的高頻信號(載頻位于535 kHz～1605kHz中波波段各電臺的普通調幅信號) 通過變頻，變換成465KHz的中頻信號；在調頻廣播接收機中, 把載頻位于88 MHz～108MHz的各調頻臺信號變換為中頻為10.7MHz的調頻信號。完成這種頻率變換的電路稱變頻器，采用變頻器后，接收機的性能將得到提高。

 
混頻器的電路模型如圖 5-1所示。混頻器常用的非線性器件有二極管、三極管、場效應管和乘法器。本振用于產(chǎn)生一個等幅的高頻信號U_L ，并與輸入信號US經(jīng)混頻器后所產(chǎn)生的差頻信號經(jīng)帶通濾波器濾出。目前，高質量的通信接收機廣泛采用二極管環(huán)形混頻器和由差分對管平衡調制器構成的混頻器，而在一般接收機（例如廣播收音機）中，為了簡化電路，還有采用簡單的三極管混頻器，本實驗采用集成乘法器進行混頻器工作特性實驗。 
混頻器主要技術指標有：
混頻增益K_Pc
所謂混頻增益K_Pc是指混頻器輸出的中頻信號功率P_i與輸入信號功率P_s之比。

噪聲系數(shù)N_F
混頻器由于處于接收機電路的前端，對整機噪聲性能的影響很大，所以減小混頻器的噪聲系數(shù)是至關重要的。
 
混頻失真與干擾
     混頻器的失真有頻率失真和非線性失真。此外，由于器件的非線性還存在著組合頻率干擾。這些組合頻率干擾往往是伴隨有用信號而存在的，嚴重地影響混頻器的正常工作。因此，如何減小失真與干擾是混頻器研究中的一個重要問題。
選擇性
所謂選擇性是指混頻器選取出有用的中頻信號而濾除其他干擾信號的能力。選擇性越好輸出信號的頻譜純度越高。選擇性主要取決于混頻器輸出端的中頻帶通濾波器的性能。
 
2.實驗電路
集成乘法器混頻電路如圖5-2所示，
說明：為增加模塊功能，本模塊已改進為“乘法器混頻、調幅”模塊，除保留原集成乘法器調幅功能外，另加入集成乘法器混頻功能。
當進行集成乘法器混頻實驗時，把J2、J3、J5、J8、J9上的跳線塊置于1-2位置，將J1上的跳線塊改插于2-3位置，（J4、J6、J7不插跳塊）；IN1、IN3分別輸入10.245 MHz與10.7MHz高頻正弦波，IN2空閑。
本實驗的混頻輸出中頻為：Fi=F_L-Fs=10.7MHZ-10.245MHZ=455KHZ，經(jīng)455KHZ陶瓷濾波器濾波后輸出。

 
圖5-2 集成乘法器調幅、混頻模塊電路
 
四、實驗內容
1.用示波器觀察輸入輸出波形；
2.用頻率計測量混頻器輸入輸出頻率；
3.用示波器觀察輸入波形為調幅波時的輸出波形。
五、實驗步驟
   1.中頻頻率觀測
在實驗箱主板上插上集成乘法器混頻電路實驗模塊，LC、晶體正弦波振蕩電路實驗模塊，接通實驗箱上電源開關電源指標燈點亮。
將LC、晶體正弦波振蕩電路接成晶體正弦波振蕩電路，輸出10.7MHz正弦信號，并將此信號接入集成乘法器混頻電路實驗模塊的IN3端。
通過調整高頻信號源，產(chǎn)生10.245MHz左右的正弦信號作為本振信號接入集成乘法器混頻電路實驗模塊的IN1端。
調整兩個信號的大小和W1，用示波器觀測 TPO11點輸出波形，并用頻率計測量OUT端頻率，應有455KHZ的混頻后信號輸出。微調高頻信號源上的可變電容，使輸出信號幅值最大、失真最小。
（注意：當改變高頻信號源的頻率時，輸出中頻 P03的波形作何變化，為什么？）
 2. 混頻的綜合觀測(選做項目，需用2塊集成乘法器調幅、混頻電路實驗模塊)
在實驗箱主板上插上一塊集成乘法器調幅、混頻電路模塊，接通實驗箱上電源開關電源指標燈點亮。
插上另一塊集成乘法器幅度調制電路實驗模塊，并按實驗1的操作步驟產(chǎn)生10.7MHz調幅信號，并接入第一塊集成乘法器混頻電路實驗模塊IN3端，將高頻信號源產(chǎn)生的10.245MHz本振信號接入IN1端。
調整兩個信號的大小和W1，用示波器觀測 TPO11點的輸出波形，特別注意觀察TPI1和TP3兩點波形的包絡是否一致。
 
六、實驗報告要求
1．根據(jù)觀測結果，繪制所需要的波形圖，并作分析。
2．歸納并總結信號混頻的過程。
3．總結由本實驗所獲得的體會