高频倍频器三倍频器电路设计.docVIP

西安航空学院 高频电子线路 课程设计 题目： 3倍频器电路设计 专业班级： 电信1431 学 号： 46 学生姓名： 张琳 指导教师： 教师职称： 起止时间： 2012.12.29——2013.1.6 课程设计（论文）任务及评语  目录 第一章 倍频器工作原理分析 1 1.1工作原理 1 1.2晶体管倍频原理电路、工作状态及其特点 2 第二章 丙类倍频器功效分析 4 第三章 三倍频器的主要质量指标 7 3.1 变频增益 7 3.2 失真和干扰 7 3.3 选择性 7 3.4噪声系数 7 第四章 电路设计与仿真 8 第五章 设计分析与总结 10 参考文献 11  第一章 倍频器工作原理分析 1.1工作原理 倍频器（Frequency double）是一种输出频率等于输入频率整数倍的电路，用以提高频率，如下图所示的例子。 图1.1倍频器的应用 采用倍频器以下优点： 发射机的主振频率可以降低，这对稳频是有利的。因为振荡器的频率越高，频率稳定度就越低。一般主振频率不宜超过5MHz。因此，发射频率高于5MHz的发射机，一般宜采用倍频器。 在采用石英晶体稳频时，振荡频率越高，石英晶体越薄，越易震碎。一般来说，最薄的石英晶体的固有振荡频率限制在20MHz以下。超过这一频率，就宜在石英振荡器后面采用倍频器。 如果中间级既可以工作在放大状态，也可以工作于倍频状态，那么就可以在不扩展主振波段的的情况下，扩展发射机的波段。这对稳频是有利的，因为振荡波段越窄，频率稳定度就越高。 倍频器的输入与输出不同，因而减弱了寄生耦合，使发射机的工作稳定性提高。 如果是高频或调相发射机，则可采用倍频器来加大频移或相移，亦即加深调制度。 在超高频段难以获得足够的功率，可采用参量倍频器将频率较低、功率较大的信号转变为频率较高、功率亦较大的输出信号。 倍频器按其工作原理可分为三类。一类是和丙类放大器电流脉冲中的谐波经选频回路获得倍频。 第二类是利用模拟乘法器实现倍频。第三类是利用 PN结电容的非线性变化,得到输入信号频率的谐波,经选频回路获得倍频,称为参量倍频器。当工作频率为几十MHz时,主要采用三极管丙类倍频器,而当工作 频率高于１０００ＭＨＺ时,主要采用变容二极管、阶跃二极管构成的参量倍频器。乘法器构成的倍频器主要受乘法器的上限工作频率的限制。 图1.2丙类倍频器 1.2晶体管倍频原理电路、工作状态及其特点 电路： 与丙类谐振功放相似不同点在于LrCr谐振在 （二）工作状态 ： 应工作在欠压或临界状态 一般不工作在过压状态的原因： 　a）需很大的激励功率，使功率管增益明显下降 　b）晶体管进入饱和区输出阻抗明显降低，致使下降，严重影响滤波能力 特点： 谐振在nωs上，n不宜过大，否则电流太小 LC 选频网络选出nωs分量，滤除大于或小于nωs的分量，要求滤波条件苛刻。 n一般采取2或3，不宜过大，否则会导致： 若　　可能导致B-E结击穿；若，LC回路难以选择，所以n一般为2或3。 电路： 高的倍频可以用n个二倍频或三倍频电路级联 采用推挽电路： 　a）若输出电流差分，可实现奇数倍频 b）若输出电流之和，可实现偶数倍频 图2.1丙类功率放大器工作原理图 图2.1是一个丙类功率放大器原理图 在丙类工作时 ,晶体管集电极电流脉冲中含有丰富的谐波分量。如果把集电极谐振回路调谐在二次谐波或三次谐波频率上。那么,放大器只有二次谐波电压或三次谐波电压输出。这样的丙类放大器就成为二倍频器或三倍频器。倍频器的输入、输出电压瞬时值可写为 而晶体管极间瞬时电压可写成为 式中 , 为回路两端的n次谐波电压振幅。 利用高频功率放大器的分析结果 ,n次倍频器输出的功率和效率为 由余弦脉冲分解系数可知 ,无论通角为何值,均小于,也就是在同样条件下,丙类倍频器的输出功率都低于丙类放大器的输出功率和效率。 ????为了提高输出功率和效率 ,丙类倍频器在通角的选取上,必须满足 =120/n因为 n=2时,=60°,为最大值;有n=3时,=40° ·为最大值。所以,三倍频器的应取40° 。这样,对应的输出功率和效率达最大。=120°时的放大器输出功率相比较有： =0.52 =0.35 由此可见，在采用最佳通角值的情况下，二次倍频器的输出功率只能约等于它作为放大器时的1/2，三次倍频器的输出功率只能约等于它作为放大器时的1/3。同样由效率公式可以推出它的效率也随着倍频次数n的增加而下降。 由以上的讨论可见，随着倍频次数n的增大，它