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实验七 二极管开关混频器
一、实验目的
掌握变频原理及开关混频原理。
掌握环形开关混频器组合频率的测试方法。
了解环形开关混频器的优点。
二、实验原理
1、环形开关混频器的工作原理
变频器的原理方框图如图1所示。
图1 变频原理方框图
图中υi 为信号电压,υL 为本地振荡电压。当这两个不同频率的正弦电压,同时作用到一个非线性元件上时,就会在它的输出电流中,产生许多组合频率分量,选用适当的滤波器取出所需的频率分量ωo ,此时就完成了频率变换,这就是变频原理。
根据所选用的非线性器件不同,可以组成不同的混频器。如二极管混频器、晶体管混频器、场效应管混频器和差分对管混频器等。这些混频器各有其优缺点。随着生产和科学技术的发展,人们逐渐认识到由二极管组成的平衡混频器和环形混频器较之晶体管混频器具有:动态范围大、噪声小;本地振荡无辐射、组合频率少等优点,因而目前被广泛采用。
环形开关混频器工作在开关状态时,输出电流中的组合频率只有本振电压的奇次谐波与信号电压频率的基波的组合,用一通式表示组合频率为
其中p=0、1、2、……。
即使环形混频器不工作在开关状态时,它的输出电流也只含有本振电压的奇次谐波与信号电压的奇次谐波的组合,也可用通式来表示,其中p=1、2、3、……。较之其他的混频器,组合频率干扰少是其突出的优点之一。
2、实验电路原理图
如附图G7,图中MIX41为集成环形开关混频器,型号为HSPL—1。其内部电原理如图2-6。
图2 集成环形开关混频器内部电路原理图
封装外引脚功能如下:
·
·1 ·3 ·5 ·7
·2 ·4 ·6 ·8
其中,1脚为射频信号输入端,8脚为本振信号输入端,3脚、4脚为中频信号输出端,2、5、6、7接地。
3.实验线路
本混频器的本振输入信号在+3dBm — +13 dBm之间,用高频信号源输入本振信号,频率选为10.7MHz,而射频信号是由正弦振荡部分产生的10.245 MHz的信号。输出取差频10.7-10.245=455KHz信号,经过455KHz的陶瓷滤波器FL41进行滤波,选取中频信号,因信号较弱,经Q41进行放大。此放大电路的静态工作电流为ICQ=7mA(VE=3.36V)。
选R414=RE=470Ω,取RC=R412=560Ω。R411=3.6K。R410=5.1K。W41=5.1K。其中R41,R42,R43;R45,R44,R46;R48,R47,R49组成隔离电路。
图3 实验参考电路
因为频率较高,信号较强,且信号引入较长,存在一定感应,在输出可能存在一定强度的本振信号和射频信号。
三、实验步骤
调整静态工作点:按下开关K41,调节电位器W41使三极管Q41的UEQ=3.36V(即测P1与G两焊点之间的电压)。
接通射频信号(从IN42输入),射频信号选用10.245MHz,此信号由正弦振荡部分产生(产生的具体方法参见正弦振荡部分,连接J54、J53;其余断开,信号从TT51输出)。
输入本振信号:从IN41注入频率为10.7MHz本振信号(高频信号源产生),用示波器观测,Vp-p不小于300mV。
3、用示波器在TT42处观察输出波形,比较TT41与TT42处波形形状。并用频率计测量输出信号频率。输出的中频信号为信号源即IN41处信号和射频信号IN42处信号的差值,结果可能不是准确的455KHz,而在其附近。
4、观察混频器的镜像干扰
IN41处信号不变。由正弦振荡单元的LC振荡部分产生11.155MHz的信号(产生的具体方法参见正弦振荡部分实验内容),作为IN42处的输入信号。观察TT42处的信号是否也为455KHz。此即为镜像干扰现象。
六、实验报告内容
1、绘制TT41、TT42处用示波器测出的波形。
2、说明镜像干扰引起的后果,如何减小镜像干扰?
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