《現(xiàn)代通信電子線(xiàn)路設(shè)計(jì)》課程設(shè)計(jì)-現(xiàn)代通信電子線(xiàn)路設(shè)計(jì)

1、學(xué) 號(hào)： 課 程 設(shè) 計(jì)題 目現(xiàn)代通信電子線(xiàn)路設(shè)計(jì)學(xué) 院專(zhuān) 業(yè)通信工程班 級(jí)通信姓 名指導(dǎo)教師年月日課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)學(xué)生姓名 專(zhuān)業(yè)班級(jí)： 通信 指導(dǎo)教師： 工作單位： 信息工程學(xué)院 題 目: 現(xiàn)代通信電子線(xiàn)路設(shè)計(jì)初始條件：晶體管9018,電阻,電容,可變電位器,NPN型晶體三極管,晶體振蕩器，單刀雙擲開(kāi)關(guān).電壓為12V的電源，扼流圈，電路板，電路仿真軟件multisim等要求完成的主要任務(wù):完成電路設(shè)計(jì)和實(shí)物制作：LC三點(diǎn)式反饋振蕩器與晶體振蕩器設(shè)計(jì)與制作高頻小信號(hào)調(diào)諧放大器的電路設(shè)計(jì)與仿真時(shí)間安排：1、理論講解，老師布置課程設(shè)計(jì)題目，學(xué)生根據(jù)選題開(kāi)始查找資料；2、課程設(shè)計(jì)時(shí)間為1周。（1）確定

2、技術(shù)方案、電路，并進(jìn)行分析計(jì)算， 時(shí)間1天；（2）選擇元器件、安裝與調(diào)試，或仿真設(shè)計(jì)與分析，時(shí)間2天；（3）總結(jié)結(jié)果，寫(xiě)出課程設(shè)計(jì)報(bào)告，時(shí)間2天。指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日系主任（或責(zé)任教師）簽名： 年 月 日摘要現(xiàn)代通信電子線(xiàn)路是通信系統(tǒng)的基礎(chǔ)，隨著電子技術(shù)的迅速發(fā)展，電子線(xiàn)路已廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)，軍事和人們?nèi)粘Ｉ畹母鱾€(gè)領(lǐng)域。現(xiàn)代通信電子線(xiàn)路主要是研究高頻小信號(hào)放大器和高頻功率放大器，高頻振蕩器，調(diào)制器，解調(diào)器，混頻器與負(fù)反饋控制電路等各種電路的工作原理。對(duì)常用電路進(jìn)行工程計(jì)算，仿真，調(diào)整和測(cè)試，學(xué)習(xí)高頻儀表的使用方法。由于高頻電子線(xiàn)路工作頻率一般比較高，電路比較復(fù)雜，在理論分析時(shí)候需要進(jìn)

3、行一定的歸納和抽象。所以這次課程設(shè)計(jì)的主要目的在于解決通信電子線(xiàn)路的一些實(shí)際問(wèn)題，通過(guò)實(shí)踐環(huán)節(jié)進(jìn)行學(xué)習(xí)和加深理解。另外，實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的積累還可以幫助開(kāi)闊思路，提高創(chuàng)新能力。目 錄一、高頻小信號(hào)調(diào)諧放大器的電路設(shè)計(jì)與仿真31.主要技術(shù)指標(biāo)：32.給定條件43.設(shè)計(jì)過(guò)程44.單調(diào)諧高頻小信號(hào)放大器電路仿真實(shí)驗(yàn)6二、LC三點(diǎn)式反饋振蕩器與晶體振蕩器設(shè)計(jì)與制作71、電容三點(diǎn)式振蕩器原理工作原理分析82、主要設(shè)計(jì)技術(shù)性能指標(biāo)103.基本設(shè)計(jì)條件114.電路結(jié)構(gòu)115. 靜態(tài)工作電流的確定116.確定主振回路元器件126、性能測(cè)試13三、高頻諧振功率放大器電路設(shè)計(jì)與制作13四、變?nèi)荻O管調(diào)頻與鑒頻器電路設(shè)計(jì)1

4、6五 乘積型相位鑒頻設(shè)計(jì)與仿真201.乘積型相位鑒頻器原理說(shuō)明202.乘積型相位鑒頻器實(shí)驗(yàn)電路說(shuō)明213.MC1496鑒頻電路的鑒頻實(shí)驗(yàn)224.鑒頻特性曲線(xiàn)（S曲線(xiàn)）的測(cè)量方法22實(shí)驗(yàn)總結(jié)24儀器儀表清單25參考文獻(xiàn)26一、高頻小信號(hào)調(diào)諧放大器的電路設(shè)計(jì)與仿真1.主要技術(shù)指標(biāo)：諧振頻率：10.7MHz,諧振電壓放大倍數(shù)：，通頻帶：，矩形系數(shù)：。要求：放大器電路工作穩(wěn)定，采用自耦變壓器諧振輸出回路。2.給定條件回路電感L=4H, ，晶體管用9018，=50。查手冊(cè)可知，9018在、時(shí)，,，。負(fù)載電阻。電源供電。 3.設(shè)計(jì)過(guò)程高頻小信號(hào)放大器一般用于放大微弱的高頻信號(hào),此類(lèi)放大器應(yīng)具備如下基本特性

5、:只允許所需的信號(hào)通過(guò),即應(yīng)具有較高的選擇性。放大器的增益要足夠大。放大器工作狀態(tài)應(yīng)穩(wěn)定且產(chǎn)生的噪聲要小。放大器應(yīng)具有一定的通頻帶寬度。除此之外,雖然還有許多其它必須考慮的特性,但在初級(jí)設(shè)計(jì)時(shí),大致以此特性作考慮即可. 基本步驟是: 選定電路形式依設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)要求，考慮高頻放大器應(yīng)具有的基本特性,可采用共射晶體管單調(diào)諧回路諧振放大器，設(shè)計(jì)參考電路見(jiàn)圖1-1所示。 圖1-1 單調(diào)諧高頻小信號(hào)放大器電原理圖圖中放大管選用9018，該電路靜態(tài)工作點(diǎn)Q主要由Rb1和Rw1、Rb2、Re與Vcc確定。利用和、的分壓固定基極偏置電位，如滿(mǎn)足條件：當(dāng)溫度變化，抑制了變化，從而獲得穩(wěn)定的工作點(diǎn)。由此可知，只有

6、當(dāng)時(shí)，才能獲得恒定，故硅管應(yīng)用時(shí)， 。只有當(dāng)負(fù)反饋越強(qiáng)時(shí)，電路穩(wěn)定性越好，故要求，一般硅管取：。 設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn)由于放大器是工作在小信號(hào)放大狀態(tài)，放大器工作電流一般在0.82mA之間選取為宜，設(shè)計(jì)電路中取 ，設(shè)。因?yàn)椋?而 所以：因?yàn)椋?硅管的發(fā)射結(jié)電壓為0.7V) 所以： 因?yàn)椋?所以：因?yàn)椋?而 取則： 取標(biāo)稱(chēng)電阻8.2K因?yàn)椋?則：，考慮調(diào)整靜態(tài)電流的方便，用22K電位器與15K電阻串聯(lián)。諧振回路參數(shù)計(jì)算1）回路中的總電容C因?yàn)椋?則:2）回路電容C因有 所以取C為標(biāo)稱(chēng)值30pf,與5-20Pf微調(diào)電容并聯(lián)。3）求電感線(xiàn)圈N2與N1的匝數(shù)： 根據(jù)理論推導(dǎo)，當(dāng)線(xiàn)圈的尺寸及所選用的磁心確定后

7、，則其相應(yīng)的參數(shù)就可以認(rèn)為是一個(gè)確定值，可以把它看成是一個(gè)常數(shù)。此時(shí)線(xiàn)圈的電感量?jī)H和線(xiàn)圈匝數(shù)的平方成正比，即： 式中：K-系數(shù)，它與線(xiàn)圈的尺寸及磁性材料有關(guān)； N-線(xiàn)圈的匝數(shù)一般K值的大小是由試驗(yàn)確定的。當(dāng)要繞制的線(xiàn)圈電感量為某一值時(shí)，可先在骨架上(也可以直接在磁心上)纏繞10匝，然后用電感測(cè)量?jī)x測(cè)出其電感量，再用下面的公式求出系數(shù)K值： 式中： -為實(shí)驗(yàn)所繞匝數(shù)，由此根據(jù)和K值便可求出線(xiàn)圈應(yīng)繞的圈數(shù)，即：實(shí)驗(yàn)中，L采用帶螺紋磁芯、金屬屏蔽罩的10S型高頻電感繞制。在原線(xiàn)圈骨架上用0.08mm漆包線(xiàn)纏繞10匝后得到的電感為2uH。由此可確定要得到4 uH的電感，所需匝數(shù)為 匝 最后再按照接入系

8、數(shù)要求的比例，來(lái)繞變壓器的初級(jí)抽頭與次級(jí)線(xiàn)圈的匝數(shù)。因有，而匝。則： 匝 確定耦合電容與高頻濾波電容：耦合電容C1、C2的值，可在1000 pf0.01uf之間選擇 ，一般用瓷片電容。旁路電容Ce 、C3、C4的取值一般為0.01-1F，濾波電感的取值一般為220-330uH。4.單調(diào)諧高頻小信號(hào)放大器電路仿真實(shí)驗(yàn) 用EWB電子工作平臺(tái)軟件構(gòu)建1-1所示設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路，仿真時(shí)可完成下列內(nèi)容： 測(cè)量并調(diào)整放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)。仿真條件：晶體管用理想庫(kù)（defauit）中的（ideal）器件。電感線(xiàn)圈用固定電感L1=2.8uH、L2=1.2uH，中間抽頭。其余元件參數(shù)參見(jiàn)圖1-1。IC=1.5mA。可

9、采用直接或間接方法。自建表格記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。 諧振頻率的調(diào)測(cè)與電壓放大倍數(shù)的測(cè)量。仿真條件：輸入高頻信號(hào)頻率fo=10.7MHz,幅度（峰-峰值）50mV。阻尼電阻R=、反饋電阻Re=1K、負(fù)載電阻RL=10K 研究阻尼電阻變化對(duì)放大器增益、帶寬、品質(zhì)因數(shù)的影響用頻率特性測(cè)試儀測(cè)試放大器的幅頻特性，并計(jì)算出增益、帶寬及品質(zhì)因數(shù)。測(cè)試條件：輸入高頻信號(hào)頻率=fo=10.7MHz,幅度（峰-峰值）50mV。反饋電阻Re=1K、負(fù)載電阻RL=10K。阻尼電阻R=（開(kāi)路） 阻尼電阻R=10K 阻尼電阻R=3K 阻尼電阻R=470 研究反饋電阻變化對(duì)放大器的影響測(cè)試條件：輸入高頻信號(hào)頻率=fo=10.7M

10、Hz,幅度（峰-峰值）50mV。阻尼電阻R=10K、負(fù)載電阻RL=10K。反饋電阻R=1K 負(fù)載電阻R=2K 反饋電阻R=510二、LC三點(diǎn)式反饋振蕩器與晶體振蕩器設(shè)計(jì)與制作在電子線(xiàn)路中，除了要有對(duì)各種電信號(hào)進(jìn)行放大的電子線(xiàn)路外，還需要有能在沒(méi)有激勵(lì)信號(hào)的情況下產(chǎn)生周期信號(hào)的電子電路，這種在無(wú)需外加激勵(lì)信號(hào)的情況下，能將直流電能轉(zhuǎn)換成具有一定波形、一定頻率和一定幅度的交變能量的電子電路稱(chēng)為振蕩器。振蕩器的種類(lèi)很多，根據(jù)工作原理可以分為反饋型振蕩器和負(fù)阻型振蕩器。根據(jù)選頻網(wǎng)絡(luò)采用的器件可分為L(zhǎng)C振蕩器、晶體振蕩器、變壓器耦合振蕩器等。振蕩器的功能是產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)的信號(hào)源，廣泛應(yīng)用于各類(lèi)電子設(shè)備中。為此

11、,振蕩器是電子技術(shù)領(lǐng)域中最基本的電子線(xiàn)路,也是從事電子技術(shù)工作人員必須要熟練掌握的基本電路。1、電容三點(diǎn)式振蕩器原理工作原理分析反饋式正弦波振蕩器有RC、LC和晶體振蕩器三種形式，電路主要由放大網(wǎng)絡(luò)、選頻回路和反饋網(wǎng)絡(luò)三個(gè)部分構(gòu)成。本實(shí)驗(yàn)中，我們研究的主要是LC三點(diǎn)式振蕩器。所謂三點(diǎn)式振蕩器，是晶體管的三個(gè)電極（B、E、C），分別與三個(gè)電抗性元件相連接，形成三個(gè)接點(diǎn)，故稱(chēng)為三點(diǎn)式振蕩器，其基本電路如圖2-1所示：圖2-1 三點(diǎn)式振蕩器的基本電路根據(jù)相位平衡條件，圖2-1 (a)中構(gòu)成振蕩電路的三個(gè)電抗元件，X1、X2必須為同性質(zhì)的電抗，X3必須為異性質(zhì)的電抗，若X1和X2均為容抗，X3為感抗，

12、則為電容三點(diǎn)式振蕩電路（如圖2-1 (b)）；若X2和X1均為感抗，X3為容抗，則為電感三點(diǎn)式振蕩器（如圖2-1 (c)）。由此可見(jiàn)，為射同余異。共基電容三點(diǎn)式振蕩器的基本電路如圖2-2所示圖2-2共基電容三點(diǎn)式振蕩器由圖可見(jiàn)：與發(fā)射極連接的兩個(gè)電抗元件為同性質(zhì)的容抗元件C1和C2；與基極和集電極連接的為異性質(zhì)的電抗元件L，根據(jù)前面所述的判別準(zhǔn)則，該電路滿(mǎn)足相位條件。 其工作過(guò)程是：振蕩器接通電源后，由于電路中的電流從無(wú)到有變化，將產(chǎn)生脈動(dòng)信號(hào)，因任一脈沖信號(hào)包含有許多不同頻率的諧波，因振蕩器電路中有一個(gè)LC諧振回路，具有選頻作用，當(dāng)LC諧振回路的固有頻率與某一諧波頻率相等時(shí)，電路產(chǎn)生諧振。雖

13、然脈動(dòng)的信號(hào)很微小，通過(guò)電路放大及正反饋使振蕩幅度不斷增大。當(dāng)增大到一定程度時(shí)，導(dǎo)致晶體管進(jìn)入非線(xiàn)性區(qū)域，產(chǎn)生自給偏壓，使放大器的放大倍數(shù)減小，最后達(dá)到平衡，即AF=1，振蕩幅度就不再增大了。于是使振蕩器只有在某一頻率時(shí)才能滿(mǎn)足振蕩條件， 于是得到單一頻率的振蕩信號(hào)輸出。該振蕩器的振蕩頻率為：反饋系數(shù)F為： 若要它產(chǎn)生正弦波，必須滿(mǎn)足F= 1/2-1/8，太小不容易起振，太大也不容易起振。一個(gè)實(shí)際的振蕩電路，在F確定之后，其振幅的增加主要是靠提高振蕩管的靜態(tài)電流值。但是如靜態(tài)電流取得太大，振蕩管工作范圍容易進(jìn)入飽和區(qū)，輸出阻抗降低使振蕩波形失真，嚴(yán)重時(shí)，甚至使振蕩器停振。所以在實(shí)用中，靜態(tài)電流

14、值一般ICO=0.5mA-4mA。共基電容三點(diǎn)式振蕩器的優(yōu)點(diǎn)是：1）振蕩波形好。2）電路的頻率穩(wěn)定度較高。工作頻率可以做得較高，可達(dá)到幾十MHz到幾百M(fèi)Hz的甚高頻波段范圍。 電路的缺點(diǎn)：振蕩回路工作頻率的改變，若用調(diào)C1或C2實(shí)現(xiàn)時(shí)，反饋系數(shù)也將改變。使振蕩器的頻率穩(wěn)定度不高。為克服共基電容三點(diǎn)式振蕩器的缺點(diǎn)，可對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)，改進(jìn)電路有兩種： 串聯(lián)型改進(jìn)電容三端式振蕩器(克拉潑電路)電路組成如圖2-3示：圖2-3克拉潑振蕩電路電路特點(diǎn)是在共基電容三點(diǎn)式振蕩器的基礎(chǔ)上，用一電容C3，串聯(lián)于電感L支路。 功用主要是以增加回路總電容和減小管子與回路間的耦合來(lái)提高振蕩回路的標(biāo)準(zhǔn)性。使振蕩頻率的穩(wěn)定度

15、得以提高。 因?yàn)镃3遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于C1或C2，所以電容串聯(lián)后的等效電容約為C3。電路的振蕩頻率為：與共基電容三點(diǎn)式振蕩器電路相比，在電感L支路上串聯(lián)一個(gè)電容。但它有以下特點(diǎn)：1、振蕩頻率改變可不影響反饋系數(shù)。2、振蕩幅度比較穩(wěn)定；但C3不能太小，否則導(dǎo)致停振，所以克拉潑振蕩器頻率覆蓋率較小，僅達(dá)1.2-1.4； 為此，克拉潑振蕩器適合與作固定頻率的振蕩器 。 并聯(lián)型改進(jìn)電容三端式振蕩器(西勒電路)電路組成如圖2-4示：圖2-4西勒振蕩電路電路特點(diǎn)是在克拉潑振蕩器的基礎(chǔ)上，用一電容C4，并聯(lián)于電感L兩端。功用是保持了晶體管與振蕩回路弱藕合，振蕩頻率的穩(wěn)定度高，調(diào)整范圍大。電路的振蕩頻率為： 特點(diǎn)：1.

16、振蕩幅度比較穩(wěn)定； 2.振蕩頻率可以比較高，如可達(dá)千兆赫；頻率覆蓋率比較大，可達(dá)1.6-1.8；所以在一些短波、超短波通信機(jī)，電視接收機(jī)中用的比較多。 頻率穩(wěn)定度是振蕩器的一項(xiàng)十分重要技術(shù)指標(biāo)，它表示在一定的時(shí)間范圍內(nèi)或一定的溫度、濕度、電壓、電源等變化范圍內(nèi)振蕩頻率的相對(duì)變化程度，振蕩頻率的相對(duì)變化量越小，則表明振蕩器的頻率穩(wěn)定度越高。改善振蕩頻率穩(wěn)定度，從根本上來(lái)說(shuō)就是力求減小振蕩頻率受溫度、負(fù)載、電源等外界因素影響的程度，振蕩回路是決定振蕩頻率的主要部件。因此改善振蕩頻率穩(wěn)定度的最重要措施是提高振蕩回路在外界因素變化時(shí)保持頻率不變的能力，這就是所謂的提高振蕩回路的標(biāo)準(zhǔn)性。提高振蕩回路標(biāo)準(zhǔn)

17、性除了采用穩(wěn)定性好和高Q的回路電容和電感外，還可以采用與正溫度系數(shù)電感作相反變化的具有負(fù)溫度系數(shù)的電容，以實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償作用。石英晶體具有十分穩(wěn)定的物理和化學(xué)特性，在諧振頻率附近，晶體的等效參量Lq很大，Cq很小，Rq也不大，因此晶體Q值可達(dá)到百萬(wàn)數(shù)量級(jí)，所以晶體振蕩器的頻率穩(wěn)定度比LC振蕩器高很多。2、主要設(shè)計(jì)技術(shù)性能指標(biāo)振蕩頻率 頻率穩(wěn)定度 輸出幅度 采用西勒振蕩電路，為了盡可能地減小負(fù)載對(duì)振蕩電路的影響，采用了射隨器作為隔離級(jí)。3.基本設(shè)計(jì)條件電源供電為12V，振蕩管BG1為9018（其主要參數(shù),取=100，fT1100MHz）。隔離級(jí)射隨器晶體管BG2也為9018，LC振蕩器工作頻率為6

18、MHz，晶體為6 MHz。4.電路結(jié)構(gòu)根據(jù)設(shè)計(jì)要求和條件可采用如圖2-5所示的電路結(jié)構(gòu)。圖2-5 LC與晶體振蕩器電原理圖5. 靜態(tài)工作電流的確定合理地選擇振蕩器的靜態(tài)工作點(diǎn)，對(duì)振蕩器的起振，工作的穩(wěn)定性，波形質(zhì)量的好壞有著密切的關(guān)系。般小功率振蕩器的靜態(tài)工作點(diǎn)應(yīng)選在遠(yuǎn)離飽和區(qū)而靠近截止區(qū)的地方。根據(jù)上述原則，一般小功率振蕩器集電極電流ICQ大約在0.8-4mA之間選取，故本實(shí)驗(yàn)電路中： 選ICQ=2mA VCEQ=6V =100 則有為提高電路的穩(wěn)定性Re值適當(dāng)增大，取Re=1K則Rc2K 因：UEQ=ICQRE 則： UEQ =2mA1K=2V 因： IBQ=ICQ/ 則： IBQ =2m

19、A/100=0.02mA 一般取流過(guò)Rb2的電流為5-10IBQ , 若取10IBQ 因： 則： 取標(biāo)稱(chēng)電阻12K。因： ： 為調(diào)整振蕩管靜態(tài)集電極電流的方便，Rb1由27K電阻與27K電位器串聯(lián)構(gòu)成。6.確定主振回路元器件回路中的各種電抗元件都可歸結(jié)為總電容C和總電感L兩部分。確定這些元件參量的方法，是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)先選定一種，而后按振蕩器工作頻率再計(jì)算出另一種電抗元件量。從原理來(lái)講，先選定哪種元件都一樣，但從提高回路標(biāo)準(zhǔn)性的觀點(diǎn)出發(fā)，以保證回路電容Cp遠(yuǎn)大于總的不穩(wěn)定電容Cd原則，先選定Cp為宜。若從頻率穩(wěn)定性角度出發(fā)，回路電容應(yīng)取大一些，這有利于減小并聯(lián)在回路上的晶體管的極間電容等變化的影響。

20、但C不能過(guò)大，C過(guò)大，L就小，Q值就會(huì)降低，使振蕩幅度減小，為了解決頻穩(wěn)與幅度的矛盾，通常采用部分接入。反饋系數(shù)F=C1/C2，不能過(guò)大或過(guò)小，適宜1/81/2。因振蕩器的工作頻率為： 當(dāng)LC振蕩時(shí)，f0=6MHz L10H 本電路中，則回路的諧振頻率fo主要由C3、C4決定，即有 。取C3 =120pf，C4=51pf（用33Pf與5-20Pf的可調(diào)電容并聯(lián)），因要遵循C1，C2C3,C4，C1/C2=1/81/2的條件，故取C1=200pf，則C2=510pf。對(duì)于晶體振蕩，只需和晶體并聯(lián)一可調(diào)電容進(jìn)行微調(diào)即可。為了盡可能地減小負(fù)載對(duì)振蕩電路的影響，振蕩信號(hào)應(yīng)盡可能從電路的低阻抗端輸出。例

21、如發(fā)射極接地的振蕩電路，輸出宜取自基極；如為基級(jí)接地，則應(yīng)從發(fā)射極輸出。綜合上述計(jì)算結(jié)果。得實(shí)際電路如圖2-5所示。6、性能測(cè)試調(diào)整Rw1，使。 foVop-pVceIc測(cè)量值Ic計(jì)算值6MHZ/8MHZ105V0.682.04MA2MA三、高頻諧振功率放大器電路設(shè)計(jì)與制作1.設(shè)計(jì)要求電路的主要技術(shù)指標(biāo)：輸出功率Po125mW，工作中心頻率fo=6MHz，65%， 已知：電源供電為12V，負(fù)載電阻,RL=51，晶體管用3DA1，其主要參數(shù)：Pcm=1W,Icm=750mA,VCES=1.5V,fT=70MHz,hfe10，功率增益Ap13dB（20倍）。（1）確定功放的工作狀態(tài) 對(duì)高頻功率放大

22、器的基本要求是,盡可能輸出大功率、高效率，為兼顧兩者，通常選丙類(lèi)且要求在臨界工作狀態(tài)，其電流流通角在600900范圍?，F(xiàn)設(shè)=700。查表3-1得：集電極電流余弦脈沖直流ICO分解系數(shù)，集電極電流余弦脈沖基波ICM1分解系數(shù)，。設(shè)功放的輸出功率為0.5W。功率放大器集電極的等效電阻為：集電極基波電流振幅為：集電極電流脈沖的最大振幅為： 集電極電流脈沖的直流分量為：電源提供的直流功率為：集電極的耗散功率為：集電極的效率為： (滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求)已知： 即則：輸入功率：基極余弦脈沖電流的最大值（設(shè)3DA1的=10） 基極基波電流的振幅為：得基極輸入的電壓振幅為：（2）基極偏置電路計(jì)算因 則有 ：因 則有

23、 ：取高頻旁路電容（3）計(jì)算諧振回路與耦合線(xiàn)圈的參數(shù) 輸出采用L型匹配網(wǎng)路， 則匹配網(wǎng)路的電感L為，電容C為。（4）電源去耦濾波元件選擇 高頻電路的電源去耦濾波網(wǎng)絡(luò)通常采用型LC低通濾波器，濾波電感0可按經(jīng)驗(yàn)取50100H，濾波電感一般取0.01F。綜合上述設(shè)計(jì)，得參考電路如圖3-10所示。四、變?nèi)荻O管調(diào)頻與鑒頻器電路設(shè)計(jì)頻率調(diào)制是無(wú)線(xiàn)電通信的重要調(diào)制方式，因具有抗干擾能力強(qiáng)，可充分利用發(fā)射機(jī)發(fā)送最大的功率。調(diào)頻與解調(diào)電路簡(jiǎn)單，信號(hào)傳輸質(zhì)量高的特點(diǎn)，故廣泛應(yīng)用在調(diào)頻廣播、電視伴音、衛(wèi)星通信、衛(wèi)星廣播電視和模擬微波中繼通信等方面。但因其頻帶較寬，常用于超短波及頻率較高的波段。從調(diào)頻信號(hào)中解調(diào)出

24、調(diào)制信號(hào)的電路稱(chēng)為頻率檢波器或鑒頻器。常用的鑒頻器有相位鑒頻器、比例鑒頻器、振幅鑒頻器、正交鑒頻器、鎖相環(huán)鑒頻器等。本實(shí)驗(yàn)主要討論的是相位鑒頻器中的乘積型鑒頻器。1、變?nèi)荻O管調(diào)頻基本原理所謂調(diào)頻，就是用調(diào)制信號(hào)去控制載波（高頻振蕩）的瞬時(shí)頻率，使其按調(diào)制信息的規(guī)律變化。調(diào)頻信號(hào)的產(chǎn)生通常有兩種方法：一是間接調(diào)頻，即先對(duì)調(diào)制信號(hào)積分再用載波調(diào)相，其特點(diǎn)是調(diào)制與振蕩分離，故頻率穩(wěn)定性高，但頻偏小，電路較復(fù)雜。二是直接調(diào)頻，即用調(diào)制電壓去控制振蕩器中LC回路的參數(shù)，使其振蕩頻率隨調(diào)制電壓而變化。其特點(diǎn)是振蕩、調(diào)制合二為一，同時(shí)進(jìn)行。故頻率穩(wěn)定性差，但頻偏大，電路簡(jiǎn)單。常用的直接調(diào)頻電路有變?nèi)荻O管

25、直接調(diào)頻和電抗管調(diào)頻。由于變?nèi)荻O管調(diào)頻工作頻率范圍寬，固有損耗小，使用方便，電路簡(jiǎn)單，故本實(shí)驗(yàn)采用變?nèi)荻O管調(diào)頻電路。變?nèi)荻O管構(gòu)成的調(diào)頻電路如圖4-1所示。 圖4-1變?nèi)荻O管調(diào)頻器原理圖由圖可見(jiàn)，變?nèi)荻O管的結(jié)電容通過(guò)耦合電容并接在回路的兩端，形成振蕩回路總電容的一部分。振蕩回路的總電容，振蕩頻率為： 由于變?nèi)荻O管是利用PN結(jié)的結(jié)電容制成，在反偏電壓作用下呈現(xiàn)一定的結(jié)電容（勢(shì)壘電容），而且這個(gè)結(jié)電容能靈敏地隨著反偏電壓在一定范圍內(nèi)變化。調(diào)制時(shí)將直流反偏電壓和調(diào)制信號(hào)同時(shí)加入，其結(jié)電容在直流反偏壓所設(shè)定的電容基礎(chǔ)上隨調(diào)制信號(hào)電壓的幅度變化而變化，因?yàn)樽內(nèi)莨艿慕Y(jié)電容是振蕩回路電容的一部分，

26、所以振蕩器的頻率必然隨調(diào)制信號(hào)幅度而變化，從而實(shí)現(xiàn)了調(diào)頻。其頻偏與回路的中心頻率成正比，與結(jié)電容變化的最大值成正比，與回路的總電容成反比。為了減小高頻電壓對(duì)變?nèi)荻O管的作用，減小中心頻率的漂移，常將耦合電容的容量選得較?。ㄅc同數(shù)量級(jí)），這時(shí)變?nèi)荻O管部分接入振蕩回路，這時(shí)回路的總電容為: 回路總電容的變化量為： 頻偏: 式中，稱(chēng)為接入系數(shù)。2、調(diào)頻信號(hào)解調(diào)基本原理調(diào)頻信號(hào)的解調(diào)是從調(diào)頻波中恢復(fù)出原調(diào)制信號(hào)的過(guò)程，完成調(diào)頻波解調(diào)過(guò)程的電路稱(chēng)為頻率檢波器。將調(diào)頻波進(jìn)行特定的波形變換，根據(jù)波形變換特點(diǎn)的不同，可歸納以下幾種實(shí)現(xiàn)方法： 第一種方法，將調(diào)頻波通過(guò)頻率幅度線(xiàn)性變換網(wǎng)絡(luò)，變換成調(diào)頻調(diào)幅波，再

27、通過(guò)包絡(luò)檢波器檢測(cè)出反映幅度變化的解調(diào)電壓。這種鑒頻器稱(chēng)為斜率鑒頻器，或稱(chēng)振幅鑒頻器，其原理電路框圖如4-2所示 。圖4-2振幅鑒頻器電路框圖第二種方法，將調(diào)頻波通過(guò)頻率相位線(xiàn)性變換網(wǎng)絡(luò)，變換成調(diào)頻調(diào)相波，再通過(guò)鑒相器檢測(cè)出反映相位變化的解調(diào)電壓。把這種鑒頻器稱(chēng)為相位鑒頻器，其原理電路框圖如4-3所示。 圖4-3相位振幅鑒頻器電路框圖第三種方法，是隨著近年來(lái)集成電路的廣泛應(yīng)用，在集成電路調(diào)頻機(jī)中較多采用的移相乘積鑒頻器。它是將輸入FM信號(hào)經(jīng)移相網(wǎng)絡(luò)后生成與FM信號(hào)電壓正交的參考信號(hào)電壓，它與輸入的FM信號(hào)電壓同時(shí)加入相乘器，相乘器輸出再經(jīng)低通濾波器濾波后，便可還原出原調(diào)制信號(hào)，其原理電路框圖如

28、4-4所示。圖4-4移相乘積鑒頻器電路框圖2、變?nèi)荻O管電路及說(shuō)明 實(shí)驗(yàn)電路的主要主要技術(shù)指標(biāo)：主振頻率f0=6MHz，頻率穩(wěn)定度f(wàn)o/fo5x10-4小時(shí)，最大頻偏fm25KHz，振蕩器輸出電壓Vo0.8V.已知條件：Vcc=12V，高頻三極管用9018，=60。變?nèi)荻O管用2CC1C(， 調(diào)制信號(hào)頻率為1-3KHz.。 電路形式確定依據(jù)性能指標(biāo)要求，對(duì)頻率穩(wěn)定度f(wàn)o/fo要求較高，故選用電容三點(diǎn)改進(jìn)西勒振蕩器，如圖4-5所示。圖4-5變?nèi)荻O管調(diào)頻器電路電原理圖 圖中，晶體管BG1接成共基組態(tài)西勒振蕩器，Cb為基極電容。振蕩電路的靜態(tài)工作點(diǎn)由Rb1、Rw1、Rb2決定。變?nèi)荻O管的直流偏置

29、電路由R1與RW2構(gòu)成。只要靜態(tài)偏置調(diào)整合適，就可實(shí)現(xiàn)線(xiàn)性調(diào)頻。ZL為扼流電感，R2為限流電阻，調(diào)制電壓經(jīng)C10耦合電容加到變?nèi)荻O管。Cc為振蕩回路與變頻回路的耦合電容，采用部分接入。調(diào)制信號(hào)經(jīng)BG2射隨放大后經(jīng)輸出耦合電容C9輸出。跳線(xiàn)開(kāi)關(guān)K4-5-1控制變?nèi)莨軘嚅_(kāi)與接入，撥碼開(kāi)關(guān)K4-5-2改變接入系數(shù)。 振蕩電路靜態(tài)工作點(diǎn)設(shè)置一般小功率自動(dòng)穩(wěn)幅LC振蕩器的靜態(tài)工作電流ICQ為1-4mA。ICQ偏大，振蕩幅度雖增加，但波形失真加重，頻率穩(wěn)定性變差，故一般選ICQ為2mA。為了獲得較大的動(dòng)態(tài)范圍，一般取VCEQ為電源電壓的一半，故取VCEQ=6V。因有：ICQ=（VCC-VCEQ）/(RE

30、+RC)則： RE+RC =（VCC-VCEQ）/ ICQ =（12-6）/ 2=3K為提高電路的工作穩(wěn)定性，Re可適當(dāng)取大一些，但應(yīng)小于RC，故?。?Re=1K 則Rc=2K因有：Rb2=VBQ/I1 I1=(5-10)IBQ IBQ= ICQ/ VBQ=VEQ+0.7V VEQ=ICQRE則：VEQ=2*1=2V VBQ=2+0.7=2.7V IBQ=2/60=0.033 取I1=10IBQ =0.33 RB2=VBQ/I1=2.7/0.33=8.18K 取標(biāo)稱(chēng)電阻 8.2K。因有：RB1=（VCC-VBQ）/VBQRB2則：RB1=（12-2.7）/2.78.2=28.24K 為調(diào)整靜態(tài)

31、電流方便，用一5.1K電阻與50K電位器串聯(lián)。 計(jì)算主振回路元件參數(shù) 在電容三點(diǎn)式西勒振蕩器中，由L、C1、C2 、C3與Cj組成并聯(lián)諧振回路。其中C2兩端的電壓構(gòu)成振蕩反饋電壓，其大小由反饋系數(shù)F=C1/C2選定，比值一般應(yīng)滿(mǎn)足1/21/8。為了減小晶體管極間電容對(duì)回路振蕩頻率的影響，C1與C2的取值應(yīng)較大，即C3C1、C3C2，但C1、C2不能過(guò)大，若過(guò)大則L變小，Q值將降低，振蕩幅度也會(huì)變小，穩(wěn)定性也變差。則回路的諧振頻率fo主要有C3 Cj決定，即：若取L=10uH，則電容C3=68pf。實(shí)際電路應(yīng)用時(shí)，可適當(dāng)調(diào)整L的匝數(shù)與C3的大小。C1與C2的取值，應(yīng)遵循F=C1/C2=1/81/

32、2的條件，則取C1=200pf，則C2=680pf。 電路中的基極耦合電容CB，是提供等效交流通路，一般取值為0.01uf。 變?nèi)荻O管的靜態(tài)工作點(diǎn)VD的設(shè)置 關(guān)于變?nèi)荻O管的靜態(tài)工作點(diǎn)VD即直流反偏工作點(diǎn)電壓的選取，可由變?nèi)荻O管的Cj曲線(xiàn)決定。對(duì)不同的值，其曲線(xiàn)的斜率（跨導(dǎo)）KC=Cj /各不相同。較小時(shí)，KC較大，產(chǎn)生得頻偏也大，但非線(xiàn)性失真嚴(yán)重，故調(diào)制電壓不宜過(guò)大。反之，較大時(shí)，KC較小，達(dá)不到所需頻偏的要求，所以VQ一般先選在Cj曲線(xiàn)線(xiàn)性較好，且KC較大區(qū)段的中間位置，一般取手冊(cè)上給的反偏數(shù)值。故本例取變?nèi)莨莒o態(tài)反向偏壓VQ=4V，由特性曲線(xiàn)可得變?nèi)莨艿撵o態(tài)電容CQ=75pf。 計(jì)算

33、調(diào)頻電路元件參數(shù)變?nèi)莨艿撵o態(tài)反向偏置電壓VQ由電阻R1與Rw2 分壓決定，即：VQ=R1/（Rw2）VCC電路中，R1用1.5K電阻, RW2用50K電位器，以便調(diào)整靜態(tài)偏壓VQ。隔離電阻R應(yīng)遠(yuǎn)大于R1、R2，故取R=150K。為了減小振蕩回路輸出的高頻電壓對(duì)變?nèi)莨艿淖饔?，減小中心頻率的漂移，常將耦合電容CC的容量選得較?。ㄅcCj同數(shù)量級(jí)），形成部分接入式變?nèi)荻O管調(diào)頻電路。一般p1，可以先取p=0.2，然后在實(shí)驗(yàn)中調(diào)試。由Cj-v曲線(xiàn)得到VQ=4V時(shí)，對(duì)應(yīng)CQ=75pf則：Cc=pCQ/1-p=18.8pf。 取標(biāo)稱(chēng)值Cc=20pf。低頻調(diào)制信號(hào)v的耦合支路電容C4及電感ZL應(yīng)對(duì)提供通路，一

34、般的頻率為幾十HZ至幾千HZ，故取C10=4.7uf，ZL=220uH。高頻旁路電容C11應(yīng)對(duì)調(diào)制信號(hào)v呈現(xiàn)高阻，故取C11=1500pf。.綜合以上設(shè)計(jì)與計(jì)算，得變?nèi)荻O管調(diào)頻電路如圖4-5所示。五 乘積型相位鑒頻設(shè)計(jì)與仿真1.乘積型相位鑒頻器原理說(shuō)明利用模擬乘法器的相乘原理可實(shí)現(xiàn)乘積型相位檢波，其基本原理是：在乘法器的一個(gè)輸入端輸入調(diào)頻波，設(shè)其表達(dá)式為 ： 式中，調(diào)頻系數(shù)，或，其中為調(diào)制信號(hào)的頻偏。另一輸入端輸入經(jīng)線(xiàn)性移相網(wǎng)絡(luò)移相后的調(diào)頻調(diào)相波，設(shè)其表達(dá)式為： 式中，移相網(wǎng)絡(luò)的相頻特性。這時(shí)乘法器的輸出為 式中，第一項(xiàng)為高頻分量，可以被低通濾波器濾掉。第二項(xiàng)是所需要的頻率分量，只要線(xiàn)性移相

35、網(wǎng)絡(luò)的相頻特性在調(diào)頻波的頻率變化范圍內(nèi)是線(xiàn)性的，當(dāng)，。因此鑒頻器的輸出電壓的變化規(guī)律與調(diào)頻波瞬時(shí)頻率的變化規(guī)律相同，從而實(shí)現(xiàn)了相位鑒頻。2.乘積型相位鑒頻器實(shí)驗(yàn)電路說(shuō)明用MC1496構(gòu)成的乘積型相位鑒頻器電路如圖4-12所示。圖4-12 MC1496構(gòu)成的相位鑒頻器其中與并聯(lián)諧振回路共同組成線(xiàn)性移相網(wǎng)絡(luò)，將調(diào)頻波的瞬時(shí)頻率的變化轉(zhuǎn)變成瞬時(shí)相位的變化。分析表明，該網(wǎng)絡(luò)的傳輸函數(shù)的相頻特性的表達(dá)式為： 當(dāng)時(shí)，上式近似表示為：或 式中回路的諧振頻率，與調(diào)頻波的中心頻率相等。 回路品質(zhì)因數(shù)。瞬時(shí)頻率偏移。 相移與頻偏的特性曲線(xiàn)如圖4-13所示。 圖4-13 移相網(wǎng)絡(luò)的相頻待性由圖可見(jiàn)：在即的范圍內(nèi)，相

36、位與頻偏呈線(xiàn)性關(guān)系，從而實(shí)現(xiàn)線(xiàn)性移相MC1496的作用是將調(diào)頻波與調(diào)頻調(diào)相波相乘，其輸出端接集成運(yùn)放構(gòu)成的差分放大器，將雙端輸出變成單端輸出，再經(jīng)R0C0濾波網(wǎng)絡(luò)輸出?？梢?jiàn)：在即的范圍內(nèi)，相位與頻偏呈線(xiàn)性關(guān)系，從而實(shí)現(xiàn)線(xiàn)性移相。3.MC1496鑒頻電路的鑒頻實(shí)驗(yàn)對(duì)于圖4-13所示的鑒頻電路的鑒頻操作過(guò)程如下：首先測(cè)量鑒頻器的靜態(tài)工作點(diǎn)（使電路工作在平衡狀態(tài)），再調(diào)諧并聯(lián)諧振回路，使其諧振（諧振頻率MHz）。再?gòu)亩溯斎耄妮d波（不接相移網(wǎng)絡(luò)，），調(diào)節(jié)平衡電位器RP 使載波抑制最佳。然后接入移相網(wǎng)絡(luò)，輸入調(diào)頻波，其中心頻率，調(diào)制信號(hào)的頻率，最大頻偏，調(diào)節(jié)諧振回路使輸出端獲得的低頻調(diào)制信號(hào)的波形失真最小，幅度最大。4.鑒頻特性曲線(xiàn)（S曲線(xiàn)）的測(cè)量方法測(cè)量鑒頻特性曲線(xiàn)的常用方法有逐點(diǎn)描跡法和掃頻測(cè)量法逐點(diǎn)描跡法的操作是：用高頻信號(hào)發(fā)生器作為信號(hào)源加到鑒頻器的輸入端，先調(diào)節(jié)中心頻率，輸出幅度。鑒頻器的輸出端接數(shù)字萬(wàn)用表（置于“直流電壓”檔）測(cè)量輸出電壓值。（調(diào)諧并聯(lián)諧振回路，使其諧振）。再改變高頻信號(hào)發(fā)生器的輸出頻率（維持幅度不變），記下對(duì)應(yīng)的輸出電壓值，并填入表4-5；最后根據(jù)表中測(cè)量值描繪S曲線(xiàn)。掃頻測(cè)量法的操作是：將掃頻儀（如型）的輸