大连理工大学
本科实验报告
课程名称：电子系统仿真实验
学院（系）：信息与通信工程学院
专业：电子与信息工程
班级：
学号：
学生姓名：
2014年月日
一、 实验目的和要求
使用电路分析软件，运用所学知识，设计一个晶体管混频器。
要求输入频率为10MHz ，本振频率为16.485MHz 左右，输出频率为6.485MHz 。
本振电路为LC 振荡电路。
二、实验原理和内容
混频电路是一种频率变换电路，是时变参量线性电路的一种典型应用。
如一个振幅较大的振荡电压（使器件跨导随此频率的电压作周期变化）与幅度较小的差频或和频，完成变频作用。
它是一个线性频率谱搬电路。
图2.1是其组成模型框图。
中频
图2.1
本地振荡器产生稳定的振荡信号（设其频率为L f ）通过晶体管混频电路和输入的高频调幅波信号（设其频率为s f ），由于晶体管的非线性特性，两个信号混合后会产生L f +s
f L f -s f 频率的信号，然后通过中频滤波网络，取出L f -s f 频率的信号，调节好L f -s f 的大
小使其差为中频频率，即所需要的中频输出信号。
图 2.2调幅前后的频谱图。
图2.2
本次试验本振电路采用LC 振荡电路。
其等效原理图为西勒振荡电路，如图2.3所示。
本振电路
非线性器件
输入
中频滤波
输出
图2.3
混频器采用晶体混频电路，其等效电路图如图2.4。
图2.4
三、主要仪器设备
名称型号主要性能参数
电子计算机宏碁V-531,Windows 7 AMD A10-4600M 2.3GHz,2GB
内存
电路分析软件 Multisim.12 多种电路元件，多种虚拟仪
器多种分析方法
表3.1
四、实验步骤及操作方法
1、设计本振电路。
(1)、本振电路图
图4.1.1
(2)、电路中使用器件：
仪器及器件名称组库属性电阻R1 Basic RESISTOR 20KΩ电阻R2 Basic RESISTOR 27KΩ电阻R3 Basic RESISTOR 50Ω
电阻R4 Basic RESISTOR 4.3KΩ电阻R5 Basic RESISTOR 1KΩ
可调电阻R6 Basic POTENTIOMETER 0-10KΩ电容C1 Basic CAPACIYOR 440pF 电容C2 Basic CAPACIYOR 6pF
电容C3 Basic CAPACIYOR
43pF 可调电容C4 Basic V ARIABLE_CAPACITOR 0-100pF 可调电容C5
Basic
V ARIABLE_CAPACITOR
0-10pF
电容C6 Basic CAPACIYOR 1nF 电容C7 Basic CAPACIYOR
10uF 可调电容C8 Basic VARIABLE_CAPACITOR 0-350pF 电感1
Basic INDUVTOR
10uH 直流稳压电源VCC Sources
POWER_SOURCES
5V 晶体管2N222（1） Transistors TRANSISTORS_VIRTUAL 晶体管2N222（2） Transistors TRANSISTORS_VIRTUAL
表4.1
(3)、调整本振电路元器件的值使得AF>1,使之输出频率为16.454MHz 的正弦波信号。
i.调整C8为65%，则C8=227.5pF, 1
8
3C C C F +==0.61
ii.调整电阻R6为48%，则R6=4.8K Ω，得到合适的静态工作点，以及合适的电压增益。
图4.1.2
iii.调整电容C4为51%，则C4=51pF ，调整电容C5为37%，则C5=3.7pF,最后得到振荡频率为))542(12/(1C C C L Pi f ++==16.8MHz
图4.1.3
(4)、振荡器最后输出波形
图4.1.4 2、设计晶体管混频电路。
(1)、混频电路图
图4.2.1
(2)、电路中使用器件：
仪器及器件名称
组 库
属性
可调电阻R8 Basic POTENTIOMETER 0-300K Ω 电阻R9 Basic RESISTOR 20K Ω 电阻R10 Basic RESISTOR 450Ω 电阻R11 Basic RESISTOR 20.0K Ω 可调电阻R12 Basic POTENTIOMETER 0-100K Ω 电阻R13 Basic RESISTOR
40K Ω 可调电容C9 Basic VARIABLE_CAPACITOR 0-30pF 电容C10 Basic CAPACIYOR 1.5nF 电容C11 Basic CAPACIYOR 910nF 电容C12 Basic CAPACIYOR 1nF 电容C13 Basic CAPACIYOR 10uF 电容C14 Basic CAPACIYOR 56pF 电感L2
Basic INDUVTOR
100uH 稳压电压源VCC1 Sources
POWER_SOURCES
12V 晶体管2N222(3) Transistors TRANSISTORS_VIRTUAL
表4.2
(3)、调整本振电路元器件的值
i.调整电阻R8为70%，则R8=210K Ω，得到合适的静态工作点。
图4.2.2
ii.调整电容C9为0%，则C9=0，谐振频率为))9142(12/(1C C C L Pi f ++==6.45MHz
iii.输入信号Us 调整为f=10MHz,,V=50mV ,移向为0.
(4)、中频滤波输出(上波形为中频输出，下波形为V2输入)。
图4.2.3
中频输出频率：
图4.2.4
3、交流分析
图4.3.1
图4.3.2
4、瞬态分析
图4.4.1
图4.4.2
5、失真分析
图4.5.1
图4.5.2
6、噪声分析
图4.6.1
图4.6.2
五、实验结果与分析
本次试验，总体上是成功的，达到了所要求输入频率为10MHz，本振频率为16.485MHz 左右，输出频率为6.485MHz。
（一）、频率分析
振荡器输入频率为16.484MHz,输入信号频率为10.00MHz,最后中频输出频率为6.484MHz.由于LC振荡器产生频率不够稳定，频率波动在16.484MHz左右，不容易找到晶体管3最合适的非线性区域，最后导致输出频率不稳定，波动在6.484MHz左右。
图5.1.1振荡器频率图5.1.2中频输出频率
（二）波形分析
振荡器波形有些失真（图5.2.1），失真原因可能是因为晶体管的静态工作点没有调整到适合的点，靠手动慢慢调到合适的工作点非常困难。
解决方法是设计输出波形更稳定的振荡电路，例如设计石英晶体振荡电路，会有更稳定的频率输出。
虽然本振电路输出波形失真，但对最后中频输出没有影响，中频输出波形基本没有失真（图5.2.2）。
图5.2.1 本振电路振荡波形
图5.2.2 混频器输入与输出波形（上为输出，下为输入）（三）、混频电路静态工作点
理论上静态工作点Ieqq应该在0.3-1.0mA最为合适，但实际得到的为48.3uA,与
理论值有很大差距。
晶体管特性不一样，所以得到的静态工作点不一样。
图5.3.1。