高頻課程設(shè)計(jì)報(bào)告

1、<p><b>　　前言</b></p><p>　　電子線路中，除了要有對(duì)各種電信號(hào)進(jìn)行放大的電子線路外，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為高頻信號(hào)發(fā)生器。高頻信號(hào)發(fā)生器主要用來(lái)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(hào)，以便測(cè)試各種電子設(shè)備和電路的

2、電氣特性。例如，測(cè)試各類高頻接收機(jī)的工作特性，便是高頻信號(hào)發(fā)生器一個(gè)重要的用途。在電路結(jié)構(gòu)上，高頻信號(hào)發(fā)生器和高頻發(fā)射機(jī)很相似。</p><p>　　高頻信號(hào)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(hào)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L(zhǎng)C 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(chǎng)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(yǔ) </b></p><p><b>　　4.1 設(shè)計(jì)體會(huì)</b></p><p><b>　　1、電路原理圖</b></p><p>　　圖1.1 高頻小信號(hào)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(guò)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(kāi)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(hào)

8、Ui? ，這一信號(hào)經(jīng)放大器放大后，在輸出端產(chǎn)生輸出信號(hào)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(hào)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(shí)除去外加信號(hào)，將開(kāi)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(gè)閉環(huán)系統(tǒng)，那么，在沒(méi)有外加信號(hào)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(gè)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(hào)滿足U? f 與U? i 相同的條件而產(chǎn)生自激振蕩，對(duì)其他頻率的信號(hào)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(kāi)始的一瞬間外加一個(gè)輸入信號(hào)U?i，等到產(chǎn)生了輸出信號(hào)U?o，又反饋一部分回來(lái)，再把輸入信號(hào)拿走呢？實(shí)際上，在電源接通振蕩器時(shí)，電路內(nèi)必然會(huì)存在微弱的電擾動(dòng)，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(hào)。又由于這些電擾動(dòng)信號(hào)頻率范圍很寬，經(jīng)過(guò)振蕩電路中的選頻網(wǎng)絡(luò)，只將其中某一頻率的信號(hào)反饋到放大器的輸入端，而其他頻率的信號(hào)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(guò)程是一個(gè)循環(huán)的過(guò)程某一頻率分量的信號(hào)將不斷增長(zhǎng)，振蕩由小到大而建立起來(lái)。</p><p><b>　　2.2 平衡條件</b></p><p>　　振蕩建立起來(lái)之后，振蕩幅度會(huì)無(wú)限制地增長(zhǎng)下去嗎？不會(huì)的，因?yàn)殡S著振蕩幅度的增長(zhǎng)，放大器的動(dòng)態(tài)范圍就會(huì)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(shí)，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(kāi)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(shí)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(xiě)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(gè)穩(wěn)態(tài)振蕩，式（1-3）和（1-4）必須同時(shí)得到滿足，它們對(duì)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(shí)，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(shí)放大器乙不能用小信號(hào)甲類狀態(tài)的增益來(lái)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(shí)，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(kāi)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(duì)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(dòng)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(shí)放大器工作于甲類狀態(tài)時(shí)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(guò)程是一個(gè)瞬態(tài)過(guò)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(lái)說(shuō)，不能用穩(wěn)態(tài)分析研究一個(gè)電路的瞬態(tài)過(guò)程，因而也就不能用式（1-12）和（1-13）來(lái)描述振蕩器從電源接通后的振蕩建立過(guò)程，而必須通過(guò)列出振蕩器的微分方程來(lái)研究。但可利用式（1-12）和（1-13）來(lái)推斷振蕩器能否產(chǎn)生自激振蕩。因?yàn)樵谄鹫竦拈_(kāi)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(guò)線性電路的分析方法來(lái)處理。</p>

18、<p>　　綜上所述，為了確保振蕩器能夠起振，設(shè)計(jì)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(guò)渡，直到AF=1 時(shí)，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(guò)大，放大管進(jìn)入非線性區(qū)的程度就會(huì)加深，那么也就會(huì)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(shí)，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(jì)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(jí)，作用是將高頻已調(diào)波信號(hào)進(jìn)行功率放大， 以滿足發(fā)送功率的要求，然后經(jīng)過(guò)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(hào)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(wú)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(jí)或輸出功率較小的末級(jí)功率放大器。丙類功率放大器通常作為末級(jí)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(hào)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(jí)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(hào)的導(dǎo)電角可以用下面的公式進(jìn)行計(jì)算</p><p>　　當(dāng)iC信號(hào)通過(guò)諧振網(wǎng)絡(luò)時(shí)，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(hào)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>　　３．４　仿真波形</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(jì)的電路基本達(dá)到了任務(wù)書(shū)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(duì)比較大。</p><p>　　此外本次所設(shè)計(jì)電路的仿真水平，離設(shè)計(jì)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(jì)電路時(shí)選擇元件不同會(huì)產(chǎn)生誤差；</p><p>　?。?）電路的參數(shù)設(shè)置會(huì)產(chǎn)生誤差；</p><p>　　（3）本身電路設(shè)計(jì)存在問(wèn)題有待改進(jìn)；</p>&

33、lt;p>　　（4）各級(jí)電路接在一起時(shí)互相干擾。</p><p><b>　　6 結(jié)束語(yǔ)</b></p><p><b>　　6.1 設(shè)計(jì)體會(huì)</b></p><p>　　緊張而又繁忙的高頻電子線路課程設(shè)計(jì)過(guò)去了，通過(guò)這次的課程設(shè)計(jì)是我受益匪淺。這次課程設(shè)計(jì)，使我真正的意識(shí)到自己對(duì)高頻電子線路相關(guān)知識(shí)的缺乏以及動(dòng)手能

34、力的欠缺。沒(méi)有實(shí)踐，再好的理論也是沒(méi)有用。</p><p>　　設(shè)計(jì)電子線路最重要的一個(gè)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(wèn)題，面對(duì)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(gè)元器件之間的關(guān)系，明確各個(gè)器件的功能；最后還要和同學(xué)多交流合作，多參考書(shū)籍。通過(guò)這次高頻電子線路課程設(shè)計(jì)，我了解并發(fā)現(xiàn)很多設(shè)計(jì)電路的方法，而且懂得了如何處理錯(cuò)誤的方法。擁有足夠的耐心和信心，對(duì)課程設(shè)計(jì)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(jì)完成，從理論到實(shí)踐，在這段日子里?？梢哉f(shuō)是苦多于甜。但是可以學(xué)到很多很多的東西，同時(shí)不僅可以鞏固了以前所學(xué)的知識(shí)，而且學(xué)到了很多在書(shū)本上所沒(méi)有學(xué)到過(guò)的知識(shí)。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)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(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來(lái)，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會(huì)服務(wù)，從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力

36、和獨(dú)立思考的能力。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中遇到問(wèn)題，可以說(shuō)是困難重重，難免遇到各種各樣的問(wèn)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(guò)本次的課程設(shè)計(jì)，我們已經(jīng)能過(guò)掌握高頻電子線路制作的基本知識(shí)，尤其是接收、解調(diào)這一塊?？傊@次的課程設(shè)計(jì)為我們今后的學(xué)習(xí)與工作打下了堅(jiān)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(jì)·實(shí)驗(yàn)·測(cè)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(jì)》，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(jì)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(jì)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