高頻課程設(shè)計報告

1、<p><b>　　前言</b></p><p>　　電子線路中，除了要有對各種電信號進(jìn)行放大的電子線路外，還需要有能在沒有激勵信號的情況下產(chǎn)生周期信號的電子電路，這種在無需外加激勵信號的情況下，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為高頻信號發(fā)生器。高頻信號發(fā)生器主要用來向各種電子設(shè)備和電路提供高頻能量或高頻標(biāo)準(zhǔn)信號，以便測試各種電子設(shè)備和電路的

2、電氣特性。例如，測試各類高頻接收機(jī)的工作特性，便是高頻信號發(fā)生器一個重要的用途。在電路結(jié)構(gòu)上，高頻信號發(fā)生器和高頻發(fā)射機(jī)很相似。</p><p>　　高頻信號發(fā)生器主要是產(chǎn)生高頻正弦震蕩波，故電路主要是由高頻振蕩電路構(gòu)成。振蕩器的功能是產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)的信號源，廣泛應(yīng)用于各類電子設(shè)備中。為此，振蕩器是電子技術(shù)領(lǐng)域</p><p>　　中最基本的電子線路,也是從事電子技術(shù)工作人員必須要熟練掌握的基本

3、電路。常用正弦波振蕩器主要由決定振蕩頻率的選頻網(wǎng)絡(luò)和維持振蕩的正反饋放大器組成，這就是反饋振蕩器。按照選頻網(wǎng)絡(luò)所采用元件的不同， 正弦波振蕩器可分為LC 振蕩器、RC振蕩器和晶體振蕩器等類型。其中LC 振蕩器和晶體振蕩器用于產(chǎn)生高頻正弦波。正反饋放大器既可以由晶體管、場效應(yīng)管等分立器件組成，也可以由集成電路組成。</p><p><b>　　目錄</b></p><p&g

4、t;<b>　　1、電路原理圖</b></p><p>　　2、反饋振蕩器的工作原理</p><p>　　2.1 反饋振蕩器產(chǎn)生振蕩的基本原理</p><p><b>　　2.2 平衡條件</b></p><p><b>　　2.3 起振條件</b></p>&l

5、t;p>　　2.4正弦波振蕩部分原理圖</p><p><b>　　2.5 仿真波形</b></p><p>　　3 高頻功率放大器 </p><p>　　3.1 高頻功率放大器原理分析</p><p>　　3.2 功率放大部分原理圖</p><p>　　3.3功率放大的分析</p&

6、gt;<p><b>　　4 結(jié)束語 </b></p><p><b>　　4.1 設(shè)計體會</b></p><p><b>　　1、電路原理圖</b></p><p>　　圖1.1 高頻小信號功率放大電路</p><p><b>　　1 </

7、b></p><p>　　2、反饋振蕩器的工作原理</p><p>　　2.1 反饋振蕩器產(chǎn)生振蕩的基本原理</p><p>　　反饋型振蕩器是通過正反饋聯(lián)接方式實(shí)現(xiàn)等幅正弦振蕩的電路。這種電路由兩部分組成，一是放大電路，二是反饋網(wǎng)絡(luò)，圖1.1 所示為反饋振蕩器構(gòu)成方框圖及相應(yīng)電路。由圖可知，當(dāng)開關(guān)S 在1 的位置，放大器的輸入端外加一定頻率和幅度的正弦波信號

8、Ui? ，這一信號經(jīng)放大器放大后，在輸出端產(chǎn)生輸出信號U? o ，若Uo? 經(jīng)反饋網(wǎng)絡(luò)并在反饋網(wǎng)絡(luò)輸出端得到的反饋信號U? f 與U? i不僅大小相等，而且相位也相同，即實(shí)現(xiàn)了正反饋。若此時除去外加信號，將開關(guān)由1 端轉(zhuǎn)接到2 端，使放大器和反饋網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成一個閉環(huán)系統(tǒng)，那么，在沒有外加信號的情況下，輸出端仍可維持一定幅度的電壓U? o 輸出，從而實(shí)現(xiàn)了自激振蕩的目 </p><p>　　圖1.1 反饋

9、振蕩器的組成方框圖</p><p>　　為了使振蕩器的輸出U? o 為一個固定頻率的正弦波，圖1.1 所示的閉合環(huán)路內(nèi)必須含有選頻網(wǎng)絡(luò)，使得只有選頻網(wǎng)絡(luò)中心頻率的信號滿足U? f 與U? i 相同的條件而產(chǎn)生自激振蕩，對其他頻率的信號不滿足U?f 與U? i相同的條件而不產(chǎn)生振蕩。選頻網(wǎng)絡(luò)可與放大器相結(jié)合構(gòu)成選頻放大器，也可與選頻網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合構(gòu)成選頻反饋網(wǎng)絡(luò)。如上所述，反饋振蕩器是把反饋電壓作為輸入電壓，以維持一定

10、的輸出電壓的。那么，振蕩的產(chǎn)生是否就需要在開始的一瞬間外加一個輸入信號U?i，等到產(chǎn)生了輸出信號U?o，又反饋一部分回來，再把輸入信號拿走呢？實(shí)際上，在電源接通振蕩器時，電路內(nèi)必然會存在微弱的電擾動，如晶體管電流的突增、電路中的熱噪聲等等，這些電擾就構(gòu)成原始的輸入信號。又由于這些電擾動信號頻率范圍很寬，經(jīng)過振蕩電路中的選頻網(wǎng)絡(luò)，只將其中某一頻率的信號反饋到放大器的輸入端，而其他頻率的信號將抑制掉。被放大后的某一頻率分量經(jīng)反饋加到輸入端，

11、幅度得到增大。這一“反饋——放大”的過程是一個循環(huán)的過程某一頻率分量的信號將不斷增長，振蕩由小到大而建立起來。</p><p><b>　　2.2 平衡條件</b></p><p>　　振蕩建立起來之后，振蕩幅度會無限制地增長下去嗎？不會的，因?yàn)殡S著振蕩幅度的增長，放大器的動態(tài)范圍就會延伸到非線性區(qū)，放大器的增益將隨之下降，振蕩幅度越大，增益下降越多，最后當(dāng)反饋電壓正

12、好等于原輸入電壓時，振蕩幅度不再增大而進(jìn)入平衡狀態(tài)。</p><p>　　由于放大器開環(huán)電壓增益A? 和反饋系數(shù)F? 的表示式分別為</p><p>　　且振蕩器進(jìn)入平衡狀態(tài)后U? f ?U? i ，此時根據(jù)式（1-1）可得反饋振蕩器的平衡條件為</p><p>　　式中， A 、ΦA(chǔ) ? 分別為電壓增益的模和相角； F 、ΦF ? 分別為反饋系數(shù)的模和相角。<

13、;/p><p>　　式（1-2）又可分別寫為</p><p>　　式（1-3）和（1-4）分別稱為反饋振蕩器的振幅平衡條件和相位平衡條件。作為一個穩(wěn)態(tài)振蕩，式（1-3）和（1-4）必須同時得到滿足，它們對任何類型反饋振蕩器都是適用的。平衡條件是研究振蕩器的理論基礎(chǔ)，利用振幅平衡條件可以確定振蕩幅度，利用相位平衡條件可以確定振蕩頻率。必須指出，這里的A? 是指放大器的平均增益。因?yàn)檎袷幤魈幱谄胶?/p>

14、狀態(tài)時，放大器乙不工作在甲類狀態(tài)，而工作在非線性的甲乙類、乙類或丙類狀態(tài)，所以這時放大器乙不能用小信號甲類狀態(tài)的增益來表示了。下面以圖1.2 所示變壓器反饋LC 振蕩電路為例確定一下平衡條件與放大器、反饋網(wǎng)絡(luò)參數(shù)間的關(guān)系。振蕩器處于平衡狀態(tài)時，放大器進(jìn)入了非線性區(qū)。根據(jù)折線分析法可知，集電極電流將變成脈沖狀。由圖1.2 可得放大器開環(huán)電壓平均增益表示式為</p><p>　　式中， U c 為負(fù)載諧振回路上的基波

15、電壓， R p 為諧振回路諧振電阻。</p><p><b>　　2.3 起振條件</b></p><p>　　式（1-2）是維持振蕩的平衡條件，是針對振蕩器進(jìn)入穩(wěn)態(tài)而言的。為了使振蕩器在接</p><p>　　通直流電源后能夠自動起振，則要求反饋電壓在相位上與放大器輸入電壓同相，在幅度要</p><p><b&g

16、t;　　Uf >Ui，即</b></p><p><b>　?。?-12）</b></p><p><b>　?。?-13） </b></p><p>　　式中，A0 為振蕩器起振時放大器工作于甲類狀態(tài)時的電壓放大倍數(shù)。式（1-12）和（1-13）分別稱為振蕩器起振的相位條件和振幅條件。由于振蕩器的建立

17、過程是一個瞬態(tài)過程，而式（1-12）和（1-13）是在穩(wěn)態(tài)下分析得到的，所以從原則上來說，不能用穩(wěn)態(tài)分析研究一個電路的瞬態(tài)過程，因而也就不能用式（1-12）和（1-13）來描述振蕩器從電源接通后的振蕩建立過程，而必須通過列出振蕩器的微分方程來研究。但可利用式（1-12）和（1-13）來推斷振蕩器能否產(chǎn)生自激振蕩。因?yàn)樵谄鹫竦拈_始階段，振蕩的幅度還很小，電路尚未進(jìn)入非線性區(qū)，振蕩器可以通過線性電路的分析方法來處理。</p>

18、<p>　　綜上所述，為了確保振蕩器能夠起振，設(shè)計的電路參數(shù)必須滿足A0F>1 的條件。而后，隨著振蕩幅度的不斷增大，A0 就向A 過渡，直到AF=1 時，振蕩達(dá)到平衡狀態(tài)。顯然，A0F越大于1，振蕩器越容易起振，并且振蕩幅度也較大。但A0F 過大，放大管進(jìn)入非線性區(qū)的程度就會加深，那么也就會引起放大管輸出電流波形的嚴(yán)重失真。所以當(dāng)要求輸出波形非線性失真很小時，應(yīng)使A0F 的值稍大于1</p><p&

19、gt;　　2.4 正弦波振蕩部分原理圖</p><p>　　2.5電路的分析與計算</p><p>　　因振蕩頻率為f =1MHZ, L設(shè)為110uH ,則可得C=231uF ,再設(shè)反饋系數(shù)為3/10 ,則可得C1=300pF,C2=1000pF 。</p><p><b>　　分析振幅起振情況：</b></p><p

20、>　　故滿足振幅起振條件。</p><p><b>　　2.6 仿真波形</b></p><p>　　3 高頻功率放大器 </p><p>　　3.1 高頻功率放大器原理分析</p><p>　　高頻功率放大器用于發(fā)射機(jī)的末級，作用是將高頻已調(diào)波信號進(jìn)行功率放大， 以滿足發(fā)送功率的要求，然后經(jīng)過天線將其輻射

21、到空間，保證在一定區(qū)域內(nèi) 的接收機(jī)可以接收到滿意的信號電平，并且不干擾相鄰信道的通信。 高頻功率放大器是通信系統(tǒng)中發(fā)送裝置的重要組件。按其工作頻帶的寬窄劃 分為窄帶高頻功率放大器和寬帶高頻功率放大器兩種，窄帶高頻功率放大器 通常以具有選頻濾波作用的選頻電路作為輸出回路，故又稱為調(diào)諧功率放大 器或諧振功率放大器。利用選頻網(wǎng)絡(luò)作為負(fù)載回路的功率放大器稱為諧振功率放大器，這是無線電發(fā)射機(jī)中的重要組成部分。根據(jù)放大器電流導(dǎo)通角θ的范圍可分為甲類

22、、乙類、丙類及丁類等不同類型的功率放大器。電流導(dǎo)通角θ愈小，放大器的效率η愈高。如甲類功放的θ=180，效率η最高也只能達(dá)到50%，而丙類功放的θ< 90º，效率η可達(dá)到80%，甲類功率放大器適合作為中間級或輸出功率較小的末級功率放大器。丙類功率放大器通常作為末級功放以獲得較大的輸出功率和較高的效率。</p><p>　　丙類諧振功率放大器原理電路</p><p>　　3.

23、2 功率放大部分原理圖</p><p>　　3.3功率放大的分析</p><p>　　諧振功率放大器的工作原理</p><p>　　1 、丙類諧振功率放大器電路</p><p><b>　　電路圖如4-1所示</b></p><p>　　圖3-1 丙類諧振功率放大器</p><

24、;p>　　LC諧振網(wǎng)絡(luò)為放大器的并聯(lián)諧振網(wǎng)絡(luò)。</p><p>　　諧振網(wǎng)絡(luò)的諧振頻率為信號的中心頻率。</p><p><b>　　作用：濾波、匹配。</b></p><p>　　VBB:基極直流電壓</p><p>　　作用:保證三極管工作在丙類狀態(tài)。</p><p>　　VBB的值應(yīng)小

25、于放大管的導(dǎo)通電壓Uon；通常取VBB≤0。</p><p>　　VCC：集電極直流電壓</p><p>　　作用：給放大管合理的靜態(tài)偏置，提供直流能量。</p><p>　　2、丙類諧振功率放大器的工作原理</p><p>　　ui→uBE→iB→iC→uC</p><p>　　ui為余弦電壓， 可表示為ui=Uim

26、COSωct</p><p>　　則：uBE= VBB+ui= VBB+ UimCOSωct</p><p>　　根據(jù)三極管的轉(zhuǎn)移特性可得到集電極電流iC，為余弦脈沖波，如圖4-2所示：</p><p>　　圖3-2 iC波形</p><p>　　根據(jù)傅立葉級數(shù)的理論，iC可分解為：</p><p>　　ic=Ico

27、+iC1+iC2+iC3+………+iCn+………</p><p>　　式中：Ico為直流電流分量</p><p>　　iC1為基波分量；iC1=Icm1COSωct</p><p>　　iC2為二次諧波分量；iC2=Icm2COS2ωct</p><p>　　iCn為n次諧波分量；iCn=IcmnCOSnωct</p><

28、p>　　其中，它們的大小分別為：</p><p>　　Ico=iCmax·α0（θ）</p><p>　　Icm1=iCmax·α1（θ）</p><p>　　Icmn=iCmax·αn（θ）</p><p>　　iCmax是ic波形的脈沖幅度。</p><p>　　αn（θ）的大小

29、可根據(jù)余弦脈沖分解系數(shù)表查。</p><p>　　Ic信號的導(dǎo)電角可以用下面的公式進(jìn)行計算</p><p>　　當(dāng)iC信號通過諧振網(wǎng)絡(luò)時，由于諧振網(wǎng)絡(luò)的作用，可得其諧振網(wǎng)絡(luò)壓降為：</p><p>　　uc=RIcm1COSωct=UcmCOSωct</p><p>　　uCE=VCC-uc=VCC-UcmCOSωct</p>

30、<p>　　各信號的波形如圖4-3所示：</p><p><b>　　圖3-3 波形圖</b></p><p><b>　　3、功率關(guān)系</b></p><p>　　直流功率：PV=VCCICO</p><p>　　輸出功率：PO= Icm1Ucm</p><p>

31、　　放大管功耗：PT=PV-PO</p><p>　　效率：η= PO/PV</p><p><b>　?。常础》抡娌ㄐ?lt;/b></p><p>　　4 電路分析及仿真調(diào)試</p><p>　　4.1 數(shù)據(jù)分析與處理</p><p>　　本次所設(shè)計的電路基本達(dá)到了任務(wù)書的要求，部分地方發(fā)生失真

32、。尤其是高頻功率放大失相對比較大。</p><p>　　此外本次所設(shè)計電路的仿真水平，離設(shè)計指標(biāo)所要求的還一段距離。出現(xiàn)這些原因主要有以下四點(diǎn)：</p><p>　?。?）設(shè)計電路時選擇元件不同會產(chǎn)生誤差；</p><p>　?。?）電路的參數(shù)設(shè)置會產(chǎn)生誤差；</p><p>　　（3）本身電路設(shè)計存在問題有待改進(jìn)；</p>&

33、lt;p>　　（4）各級電路接在一起時互相干擾。</p><p><b>　　6 結(jié)束語</b></p><p><b>　　6.1 設(shè)計體會</b></p><p>　　緊張而又繁忙的高頻電子線路課程設(shè)計過去了，通過這次的課程設(shè)計是我受益匪淺。這次課程設(shè)計，使我真正的意識到自己對高頻電子線路相關(guān)知識的缺乏以及動手能

34、力的欠缺。沒有實(shí)踐，再好的理論也是沒有用。</p><p>　　設(shè)計電子線路最重要的一個方就是要認(rèn)真，其次是要有耐心，勇于克服困難，不斷解決問題，面對困難要用不退縮，迎難而上；再次是要有清晰的思維，能夠理清各個元器件之間的關(guān)系，明確各個器件的功能；最后還要和同學(xué)多交流合作，多參考書籍。通過這次高頻電子線路課程設(shè)計，我了解并發(fā)現(xiàn)很多設(shè)計電路的方法，而且懂得了如何處理錯誤的方法。擁有足夠的耐心和信心，對課程設(shè)計每一步

35、的順利進(jìn)行極其重要。</p><p>　　至今我仍感慨頗多，的確，從選題到設(shè)計完成，從理論到實(shí)踐，在這段日子里?？梢哉f是苦多于甜。但是可以學(xué)到很多很多的東西，同時不僅可以鞏固了以前所學(xué)的知識，而且學(xué)到了很多在書本上所沒有學(xué)到過的知識。通過這次課程設(shè)計使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，至于理論知識是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識與實(shí)踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會服務(wù)，從而提高自己的實(shí)際動手能力

36、和獨(dú)立思考的能力。在設(shè)計的過程中遇到問題，可以說是困難重重，難免遇到各種各樣的問題，最后在老師和同學(xué)的幫助下順利完成 這次任務(wù)。</p><p>　　感謝老師為我們進(jìn)行耐心的講解，通過本次的課程設(shè)計，我們已經(jīng)能過掌握高頻電子線路制作的基本知識，尤其是接收、解調(diào)這一塊?？傊?，這次的課程設(shè)計為我們今后的學(xué)習(xí)與工作打下了堅實(shí)的基礎(chǔ)</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b>

37、;</p><p>　　[1]《電子線路設(shè)計·實(shí)驗(yàn)·測試》，第三版，謝自美 主編，華中科技大學(xué)出版</p><p><b>　　社</b></p><p>　　[2]《高頻電子線路實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計》，楊翠娥主編，哈爾濱工程大學(xué)出版社</p><p>　　[3]《高頻電路設(shè)計與制作》，何中庸譯，科學(xué)出版社

38、</p><p>　　[4]《通信電子線路》，第三版，高如云 主編，西安電子科技大學(xué)出版社</p><p>　　[5]《模擬電子技術(shù)》。胡宴如 主編，高等教育出版社</p><p>　　[6]《電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計指導(dǎo)》，第二版，高吉祥，主編，電子工業(yè)出</p><p><b>　　附錄1 </b></p&g