基于F1596的乘積型混頻器電路設計與實現

董茂林，謝洪森，王傳剛

（海軍航空工程學院 青島分院，山東 青島 266041）

隨著無線通信技術的飛速發展，無線通信系統產品已經成為當今人類信息社會發展不可或缺的一個部分。接收機作為整個系統的重要一環，其結構和性能直接影響著整個通信系統。而混頻器是接收機電路中的一個重要模塊，是接收系統的核心部件，每個接收機至少包含一個混頻器，其性能直接影響了整個接收機的性能[1]。在接收機中，混頻器的作用是將射頻信號變換成容易處理的中頻信號[2]，起到了頻率搬移功能。文中介紹了一種由F1596構成的混頻器電路。

1 總體結構

由F1596、濾波器、鑒頻器和壓控振蕩器組成的乘積型混頻器可將信號電壓和本振電壓通過模擬乘法器直接相乘，再由選頻網絡取出所需頻率分量實現混頻，并通過反饋回路控制本振信號實現穩頻輸出[3]。原理方框圖如圖1所示。

圖1 乘積型混頻器原理方框圖Fig.1 Multiply mixer diagram

設輸入信號的表示為 us=Usmcos（ωst+KpUΩmcosΩt），本振信號uL=ULmcosωLt，則模擬乘法器輸出電流為：

通過設定濾波器的中心頻率可選定輸出信號為差頻（ωL-ωs）或和頻（ωL+ωs），由于接收機通常是將射頻信號變換成容易處理的中頻信號，故濾波器輸出選擇差頻輸出，電壓表達式為：

式中K為常數，KP是調相波的比例常數。

輸出信號經鑒頻器和壓控振蕩器處理，形成反饋電壓輸入F1596的10腳構成一個閉環，由此可實現混頻器電路的穩頻輸出[4-5]。

2 混頻器電路設計

混頻器原理電路圖如圖2所示。

圖2 混頻器原理電路圖Fig.2 Mixer circuit

圖2中，F1596是單片集成雙平衡模擬乘法器的代表性產品之一，文中的F1596是作為混頻器使用的。F1596的本振電壓uL由10腳輸入，信號電壓uS由4腳輸入，混頻后的中頻電壓uS由12腳經濾波器（可選擇π型帶通濾波器）輸出[6-7]。為減少輸出信號的波形失真，1腳與4腳之間接有調平衡電路，為增大輸入信號動態范圍，采用±15 V雙電源供電[8]。

3 鑒頻器電路設計

鑒頻器電路可采用平衡雙失諧回路斜率鑒頻器，由放大器 V1、V2， 諧 振 回 路 L1、C4、L2、C5及 檢 波 器 件 VD1、VD2等 組成，如圖3所示。

圖3 鑒頻器原理電路圖Fig.3 PF circuit

圖3中，上、下兩個回路的諧振頻率分別為：f01=f0+Δf0f02=f0－Δf0

由于兩個回路的幅頻特性形狀對稱，失諧量也對稱相等，因此兩個檢波器輸出電壓中的直流分量和偶次（失真）項分量相互抵消了，擴大了線性鑒頻范圍，其鑒頻特性如圖4所示。如上圖，兩個回路幅鑒特性相互補償，在 f0附近鑒頻特性的線性較好，當頻率偏離f0過大時，進入幅頻特性峰值附近，鑒頻特性曲線開始彎曲，最后基本按幅頻特性規律下降。

圖4 鑒頻器特性曲線Fig.4 PF characteristic

當輸入信號頻率f=f0時V0=0；當輸入信號頻率f＞f0時V0＞0；當輸入信號頻率 f＜f0時 V0＜0。

4 壓控振蕩器電路設計

壓控振蕩器選用克拉潑振蕩器實現，由V3、L4、C16、VD3-4等組成，原理電路圖如圖5所示。

圖5 壓控振蕩器原理電路圖Fig.5 VCO circuit

在圖5電路中，采用變容二極管VD3-4改變振蕩器頻率時，應使，且在調節壓控振蕩器振蕩頻率時，不影響電路的反饋系數。用電感線圈串聯小電容可以減少晶體管對振蕩器回路的耦合，提高了電路的頻率穩定度[9-10]。

當混頻器[11-12]輸出的信號頻率高于f0時，則鑒頻器的振幅檢波電路將輸出正直流電壓，當變容二極管兩端電壓升高時，XC將減少，Cj將增大，由可知，壓控振蕩器的振蕩頻率將升高，反之亦然。

5 結 論

本電路的設計實現了接收機將高頻信號向中頻信號的變換，由于采用了模擬乘法器F1596混頻使電路具有以下優點：

1）混頻輸出電流頻譜較為純凈，可大大減少寄生通道干擾。

2）允許輸入信號的線性動態范圍較大，有利于減少交調和互調失真。

3）對本振電壓無嚴格限制，其大小只影響變頻增益而不引起信號失真。

4）采用壓控振蕩器輸出本振信號送至F1596的本振輸入端，保證了混頻器輸出的中頻信號更加穩定。

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