通信电子线路设计

一、高频小信号调谐放大器的电路设计与仿真1.主要技术指标：谐振频率：o f ＝10.7MHz,谐振电压放大倍数：dB A VO 20≥， 通频带：MHz B w 17.0=， 矩形系数：101.0≤r K 。

要求：放大器电路工作稳定，采用自耦变压器谐振输出回路。

2.给定条件回路电感L=4μH, 0100Q =，11p =，20.3p =，晶体管用9018，β=50。

查手册可知，9018在V V ce 10=、mA I E 2=时，s g ie u 2860=，us g oe 200=,pf c oe 7=，pf c ie 19=，45fe y ms =，0.31re y ms =。

负载电阻Ω=K R L 10。

电源供电V V cc 12=。

3.设计过程高频小信号放大器一般用于放大微弱的高频信号,此类放大器应具备如下基本特性: 只允许所需的信号通过,即应具有较高的选择性。

放大器的增益要足够大。

放大器工作状态应稳定且产生的噪声要小。

放大器应具有一定的通频带宽度。

除此之外,虽然还有许多其它必须考虑的特性,但在初级设计时,大致以此特性作考虑即可. 基本步骤是:① 选定电路形式依设计技术指标要求，考虑高频放大器应具有的基本特性,可采用共射晶体管单调谐回路谐振放大器，设计参考电路见图1-1所示。

图1-1 单调谐高频小信号放大器电原理图图中放大管选用9018，该电路静态工作点Q 主要由R b1和Rw1、R b2、Re 与Vcc 确定。

利用1b R 和1w R 、2b R 的分压固定基极偏置电位BQ V ，如满足条件BQ I I >>1：当温度变化CQ I ↑→BQ V ↑→BE V ↓→BQ I ↓→CQ I ↓，抑制了CQ I 变化，从而获得稳定的工作点。

由此可知，只有当BQ I I >>1时，才能获得BQ V 恒定，故硅管应用时， BQ I I )105(1-=。

只有当负反馈越强时，电路稳定性越好，故要求BE BQ V V >，一般硅管取：BE BQ V V )53(-=。

② 设置静态工作点由于放大器是工作在小信号放大状态，放大器工作电流CQ I 一般在0.8－2mA 之间选取为宜，设计电路中取 mA I c 5.1=，设Ω=K R e 1。

因为：EQ EQ e V I R = 而EQCQ I I ≈所以： 1.51 1.5EQ V mA K V =⨯Ω=因为：BQ EQ BEQ V V V =+(硅管的发射结电压BEQ V 为0.7V) 所以： 1.50.7 2.2BQ V V V V =+=因为：EQ CC CEQ V V V -= 所以：V V V V CEQ 8.92.212=-=因为：BQ BQ b I V R )105/(2-= 而mA mA I I CQ BQ 03.050/5.1/===β 取BQ I 10 则：Ω===K V I V R BQ BQ b 3.73.0/2.210/2 取标称电阻8.2K Ώ 因为：21]/)[(b BQ BQ CC b R V V V R -=则：1[(12 2.2)/2.2]8.236.5b R V V V K K =-*Ω=Ω，考虑调整静态电流CQ I 的方便，1b R 用22K Ώ电位器与15K Ώ电阻串联。

③谐振回路参数计算1）回路中的总电容C ∑因为：o f =则:pf Lf C o 3.55)2(12==∑π2）回路电容C因有 21()oe C C p C ∑=-*所以255.3(17)48.3C pF pF pF =-*= 取C 为标称值30pf,与5-20Pf 微调电容并联。

3）求电感线圈N2与N1的匝数：根据理论推导，当线圈的尺寸及所选用的磁心确定后，则其相应的参数就可以认为是一个确定值，可以把它看成是一个常数。

此时线圈的电感量仅和线圈匝数的平方成正比，即： 2KN L =式中：K-系数，它与线圈的尺寸及磁性材料有关；N-线圈的匝数一般K 值的大小是由试验确定的。

当要绕制的线圈电感量为某一值m L 时，可先在骨架上(也可以直接在磁心上)缠绕10匝，然后用电感测量仪测出其电感量O L ，再用下面的公式求出系数K 值：2/o o K L N =式中： O N -为实验所绕匝数，由此根据m L 和K 值便可求出线圈应绕的圈数，即：KL N m=实验中，L 采用带螺纹磁芯、金属屏蔽罩的10S 型高频电感绕制。

在原线圈骨架上用0.08mm 漆包线缠绕10匝后得到的电感为2uH 。

由此可确定2628/210/10210/O O K L N H --==⨯=⨯匝要得到4 uH 的电感，所需匝数为14N ===匝最后再按照接入系数要求的比例，来绕变压器的初级抽头与次级线圈的匝数。

因有211N p N *=，而142=N 匝。

则：5.4143.01=*=N 匝④ 确定耦合电容与高频滤波电容：耦合电容C1、C2的值，可在1000 pf —0.01uf 之间选择 ，一般用瓷片电容。

旁路电容Ce 、C3、C4的取值一般为0.01-1μF ，滤波电感的取值一般为220-330uH 。

4.单调谐高频小信号放大器电路仿真实验用EWB 电子工作平台软件构建1-1所示设计实验电路，仿真时可完成下列内容： ● 测量并调整放大器的静态工作点。

仿真条件：晶体管用理想库（defauit ）中的（ideal ）器件。

电感线圈用固定电感L1=2.8uH 、L2=1.2uH ，中间抽头。

其余元件参数参见图1-1。

IC=1.5mA 。

可采用直接或间接方法。

自建表格记录实验数据。

● 谐振频率的调测与电压放大倍数的测量。

仿真条件：输入高频信号频率fo=10.7MHz,幅度（峰-峰值）50mV 。

阻尼电阻R=∞、反馈电阻Re=1K Ω、负载电阻RL=10K Ω● 研究阻尼电阻变化对放大器增益、带宽、品质因数的影响用频率特性测试仪测试放大器的幅频特性，并计算出增益、带宽及品质因数。

测试条件： 输入高频信号频率=fo=10.7MHz,幅度（峰-峰值）50mV 。

反馈电阻Re=1K Ω、负载电阻RL=10K Ω。

阻尼电阻R=∞（开路） 阻尼电阻R=10K Ω 阻尼电阻R=3K Ω 阻尼电阻R=470Ω● 研究反馈电阻变化对放大器的影响测试条件：输入高频信号频率=f o =10.7MHz,幅度（峰-峰值）50mV 。

阻尼电阻R=10K Ω、负载电阻R L =10K Ω。

反馈电阻R=1K Ω 负载电阻R=2K Ω 反馈电阻R=510Ω二、LC 三点式反馈振荡器与晶体振荡器设计与制作在电子线路中，除了要有对各种电信号进行放大的电子线路外，还需要有能在没有激励信号的情况下产生周期信号的电子电路，这种在无需外加激励信号的情况下，能将直流电能转换成具有一定波形、一定频率和一定幅度的交变能量的电子电路称为振荡器。

振荡器的种类很多，根据工作原理可以分为反馈型振荡器和负阻型振荡器。

根据选频网络采用的器件可分为LC 振荡器、晶体振荡器、变压器耦合振荡器等。

振荡器的功能是产生标准的信号源，广泛应用于各类电子设备中。

为此,振荡器是电子技术领域中最基本的电子线路,也是从事电子技术工作人员必须要熟练掌握的基本电路。

1、电容三点式振荡器原理工作原理分析反馈式正弦波振荡器有RC 、LC 和晶体振荡器三种形式，电路主要由放大网络、选频回路和反馈网络三个部分构成。

本实验中，我们研究的主要是LC 三点式振荡器。

所谓三点式振荡器，是晶体管的三个电极（B 、E 、C ），分别与三个电抗性元件相连接，形成三个接点，故称为三点式振荡器，其基本电路如图2-1所示：图2-1 三点式振荡器的基本电路根据相位平衡条件，图2-1 (a)中构成振荡电路的三个电抗元件，X 1、X 2必须为同性质的电抗，X 3必须为异性质的电抗，若X 1和X 2均为容抗，X 3为感抗，则为电容三点式振荡电路（如图2-1 (b)）；若X 2和X 1均为感抗，X 3为容抗，则为电感三点式振荡器（如图2-1 (c)）。

由此可见，为射同余异。

共基电容三点式振荡器的基本电路如图2-2所示图2-2共基电容三点式振荡器由图可见：与发射极连接的两个电抗元件为同性质的容抗元件C1和C2；与基极和集11(a )(b )(c )电极连接的为异性质的电抗元件L ，根据前面所述的判别准则，该电路满足相位条件。

其工作过程是：振荡器接通电源后，由于电路中的电流从无到有变化，将产生脉动信号，因任一脉冲信号包含有许多不同频率的谐波，因振荡器电路中有一个LC 谐振回路，具有选频作用，当LC 谐振回路的固有频率与某一谐波频率相等时，电路产生谐振。

虽然脉动的信号很微小，通过电路放大及正反馈使振荡幅度不断增大。

当增大到一定程度时，导致晶体管进入非线性区域，产生自给偏压，使放大器的放大倍数减小，最后达到平衡，即AF=1，振荡幅度就不再增大了。

于是使振荡器只有在某一频率时才能满足振荡条件， 于是得到单一频率的振荡信号输出。

该振荡器的振荡频率o f 为：o f =反馈系数F 为： 12C F C ≈若要它产生正弦波，必须满足F= 1/2-1/8，太小不容易起振，太大也不容易起振。

一个实际的振荡电路，在F 确定之后，其振幅的增加主要是靠提高振荡管的静态电流值。

但是如静态电流取得太大，振荡管工作范围容易进入饱和区，输出阻抗降低使振荡波形失真，严重时，甚至使振荡器停振。

所以在实用中，静态电流值一般I CO =0.5mA-4mA 。

共基电容三点式振荡器的优点是：1）振荡波形好。

2）电路的频率稳定度较高。

工作频率可以做得较高，可达到几十MHz 到几百MHz 的甚高频波段范围。

电路的缺点：振荡回路工作频率的改变，若用调C1或C2实现时，反馈系数也将改变。

使振荡器的频率稳定度不高。

为克服共基电容三点式振荡器的缺点，可对其进行改进，改进电路有两种：① 串联型改进电容三端式振荡器(克拉泼电路)电路组成如图2-3示：图2-3克拉泼振荡电路电路特点是在共基电容三点式振荡器的基础上，用一电容C3，串联于电感L 支路。

功用主要是以增加回路总电容和减小管子与回路间的耦合来提高振荡回路的标准性。

使振荡频率的稳定度得以提高。

因为C3远远小于C1或C2，所以电容串联后的等效电容约为C3。

电路的振荡频率为：1/2o f π=与共基电容三点式振荡器电路相比，在电感L 支路上串联一个电容。

但它有以下特点：1、振荡频率改变可不影响反馈系数。

2、振荡幅度比较稳定；但C3不能太小，否则导致停振，所以克拉泼振荡器频率覆盖率较小，仅达 1.2-1.4； 为此，克拉泼振荡器适合与作固定频率的振荡器 。

② 并联型改进电容三端式振荡器(西勒电路)电路组成如图2-4示：图2-4西勒振荡电路电路特点是在克拉泼振荡器的基础上，用一电容C4，并联于电感L 两端。