高频课程设计教案[优秀]_高频课程设计教案

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高频课程设计教案

课题：调频发射机电路框图，振荡器电路和变容二极管调频

电路工作原理

教学目的要求：

1、掌握调频发射机电路框图

2、掌握高频振荡器与调频电路的设计、装调及主要性能参数的测试

3、掌握高频振荡器与调频电路的工作原理，能够画出交流等效电路

4、了解高频电路中分布参数的影响及如何正确选择电路的测试点

主要教学内容：

1、调频发射机电路框图

2、高频振荡器与调频电路的工作原理

教学重点难点：

1、调频发射机组成框图确定振荡器电路，放大（缓冲隔离）电路，甲放丙放的信号流程

2、高频振荡器与调频电路的工作原理和交流等效电路

3、高频振荡器与调频电路的设计及主要性能参数的测试

教学内容：

一、小功率调频发射机组成框图

从框图可知小功率调频发射机有五部分组成：LC振荡与调频电路，缓冲隔离级，功率激励，末级功放，调制信号。在该设计中我们采用电容三点式振荡器的改进型电路即克拉泼电路，变容二极管直接调频电路，共集电极放大电路（射极跟随器），高频宽带功率放大器（工作在甲类状态），高频谐振功率放大器（工作在丙类状态）。

二、LC振荡与调频电路

（一）C振荡电路

1、工L作原理(电路如图4.2.1所示)电路如图所示，晶体管T组成电容三点式振荡器的改进型电路即克拉泼电路，它被接成共基组态，CB为基极耦合电容，其静态工作点由RB1、RB2、RE和RC所决定,即

VBQ

= VCCRB2/(RB1+RB2)

（1-1）

VEQ = VBQ-VBEICQRE

（1-2）ICQ =(VCC-VCEQ)/(RE+RC)

（1-3）IBQ= ICQ/

（1-4）

小功率振荡器的静态工作电流ICQ一般为(1~4)mA.ICQ偏大,振荡幅度增加,但波形失真加重，频率稳定性变差.L1、C1与C2、C3组成并联谐振回路，其中C3两端的电压构成振荡器的反馈电压VBE，以满足相位平衡条件=2n。比值C2/C3=F决定反馈电压的大小，当AVOF=1时，振荡器满足平衡条件，电路的起振条件为AVOF>1。为减小晶体管的极间电容对回路振荡频率的影响，C2、C3的取值要大。如果选C2》C1，C3》C1，则回路的谐振频率f0主要由C1决定，即

f0 

12L1C1

如果取C1为几十皮法，则C2、C3可取几百皮法至几千皮法，反馈系数F一般取1/8~1/4。

2、性能参数及测试方法（1）静态工作点测试

根据式1-1，1-2求解VBQ、VEQ，用万用表测量VBQ、VEQ和VBEQ晶体管的放大倍数自己测量。（2）主振频率

LC振荡器的输出频率f0称为主振频率或载波频率。用数字频率计测量回路的谐振频率f0（图中A点），高频电压表测量谐振电压v0(C点)，示波器监测振荡波形（E点）。由于数字频率计的输入阻抗较低，故要接入电容C4，一般取几十皮法。

（3）频率稳定度

主振频率f0的相对稳定度用频率稳定度△f0/f0表示。虽然调频信号的顺时频率随调制信号改变，但这种变化是以稳定的载频f0为基准的。，若载不稳定，则有可能使调频信号的频谱落到接收机通带之外。所以f0必须保持足够高的频率稳定度。测量频率稳定度的方法：在一定时间范围内或温度范围内每隔几分钟读一个频率值，然后取其范围内的最大值fmax与最小值fmin,则频率稳定度

△f0/f0 =(fmax-fmin)/f0每小时

（二）变容二极管直接调频电路

1、工作原理(电路如图4.2.1所示)调频电路由变容二极管DC和耦合电容CC组成，R1与R2为变容二极管提供静态时的反向直流偏置电压VQ即VQ=[R2/（R1+R2）]VCC。R3为隔离电阻，常取R3》R2，R3》R1，以减小调制信号V对VQ的影响。C5与高频扼流圈L2给V提供通路，C6起高频滤波作用。变容二极管DC通过CC部有利于提高主振频率f0的稳定性，减小调制失真，图4.2.2为变容二极管部分接入振荡回路的等效电路，接入系数P及回路总电容C∑分别为

P=

CcCcCj

C∑ = CC+

CcCj

CcCj式中CJ为变容二极管的结电容，它与外加电压的关系为

Cj=

Cj0 v(1)VD其中v为变容二极管二端所加的反向电压v=VQ+v

2、性能参数及测试方法（1）变容二极管静态反向偏压

变容二极管静态反向偏压VQ由电阻R1与R2分压决定，即

VQ=R2（2）调制灵敏度

单位调制电压所引起的最大频偏，用Sf表示，单位为KHZ/V，R1R2Vcc

Smmff VmmjV为调制的幅度，f为变容管的结电容变化C时引起的最大频偏，Cj引起回路总电容的变化量C为

CpCj

在频偏较小时，fm与C的关系可采用下面近似公式，2ffm01C.2CQ，则调制灵敏度SffC

其中C为静

2CV0QQm态时回路的总电容，CQC1CCCQ

CCCQ

三、安装要点

安装时应合理布局，减小分布参数的影响，电路原件不要排得太松。

课题：共集电极放大电路（射极跟随器）

教学目的要求：

1、掌握缓冲隔离级电路的设计

2、掌握共集电极放大电路的工作原理

主要教学内容：

1、2、教学重点难点：

1、教学内容：

一、缓冲隔离级电路的设计 将振荡级与功放级隔离，以减小功放级对振荡级的影响。因为功放级输出信号较大，工作状态的变化（如谐振阻抗变化）会影响振荡器

共集电极放大电路的工作原理 缓冲隔离级电路的设计 共集电极放大电路的工作原理 的频率稳定度，或波形失真或输出电压减小。为减小级间相互影响，通常在中间插入缓冲隔离级。缓冲隔离级常采用射极跟随器电路，如图4.4.3所示。

二、1、共集电极放大电路 工作原理

'忽略晶体管基极体电阻rbb的影响，则射极输出器的输入电阻

RiR'B//R'L输出电阻

R0(RE1RE2)//r0

式中r0很小，故可将射极输出器等效为一个恒压源。电压放大倍数

gR A1gR'mLV'mL一般情况下，gmR'L1，所以射极输出器具有输入阻抗高，输出阻抗低，电压放大倍数近似等于1的特点。晶体管的静态工作点应位于交流负载线的中点，一般取VCEQ1VCC，2ICQ(3~10)mA。

2、注意

为减小射极跟随器对前级振荡器的影响，耦合电容C1不能太大，一般取数十皮法，C2为0.022F左右。调节射极电阻RE2可改变射极跟随器输入电阻。

课题：高频功率放大器

教学目的要求：

1、掌握高频宽带功率放大器和高频谐振功率放大器的设计

2、掌握高频宽带功率放大器和高频谐振功率放大器的工作原理

3、掌握高频变压器的绕制方法

4、掌握寄生振荡及其消除方法

主要教学内容：1、2、3、4、教学重点难点：

1、高频宽带功率放大器和高频谐振功率放大器的工作原理

2、高频变压器的绕制方法

教学内容：

一、宽带功率放大器（电路如图4所示）

高频宽带功率放大器 高频谐振功率放大器 高频变压器的绕制方法 高频功率放大器的调试 宽带功率放大器利用宽带变压器作耦合回路的功率放大器，常见宽带变压器有用高频磁心绕制的高频变压器和传输线变压器。宽带功率放大器不需要调谐回路，可在很宽的频率范围内获得z线性放大，常作为发射机的中间级，以提供较大的激励功率。

1、静态工作点

晶体管T1组成的宽带功率放大器工作在甲类状态。其中RB1，RB2为基极偏置电阻，RE1为直流负反馈电阻，以稳定电路的静态工作点。RF为交流负反馈电阻，可以提高放大器的输入阻抗，稳定增益。电路静态工作点由下列关系式确定：VEQIEQ(RFRE1)ICQRE1

ICQIBQ

VBQVEQ0.7V

VCEQVCCICQ(RFRE1)

式中RF一般为几欧姆至几十欧姆。

2、高频变压器

高频变压器利用应用变压器原理，依靠磁芯中的公共磁通将初级线圈的能量传输到次级线圈，一般用在短波段。绕制高频变压器时为减小线圈漏感与分部电容的影响，匝数应尽可能少，匝间距离应尽可能大（绕稀一些，并绕得紧一些）。

二、高频谐振功率放大器

谐振功率放大器利用选频网络作为负载回路的功率放大器，可分为甲类、乙类、丙类和丁类，其中丙类功率放大器通常作为发射机的末级，以获得较大的输出功率和较高的效率。图4中晶体管T2与选频网络L2、C2组成丙类谐振功率放大器。输出回路采用变压器耦合方式，既可实现阻抗匹配，将集电极输出功率送给负载RL，又与谐振回路配合消除谐波分量。

1、工作原理

丙类功放的基极偏置电压-VBE是利用发射极电流的直流分量IEQ（IEQICQ）在射极电阻 RE2上产生的压降来提供的，称为自给偏压电路。当放大器的输入信号为正弦波时，集电极的输出电流ic为余弦脉冲波。利用谐振回路L2C2的选频作用可输出基波谐振电压vc1、电流ic1。集电极基波电压的振幅

VC1mIC1mRP

（RP为集电极负载阻抗，IC1为集电极基波电流振幅）集电极输出功率

PC1121VC1mIC1mIC1mRPVC1m 222RP2直流电源VCC供给的直流功率

PDVCCIC0（IC0为集电极电流脉冲ic的直流分量）

'PDPC 集电极耗散功率

PC集电极效率

PC

PD基极基波输入功率

pi1VB1mIB1m

（IB1m1()IBm）2功放的功率增益

ApP0或Ap10lgP0dB

PiPi2、主要技术指标和实验测试方法（1）输出功率

由于负载与丙类功放的谐振回路之间采用变压器耦合方式，实现了阻抗匹配，则集电极回路的谐振阻抗R0功率等于负载RL功率，所以将集电极的输出功率视为高频功放的输出功率，即

PC1121VC1mIC1mIC1mRPVC1m 222RP2可用图5来测量力功放的主要技术指标，其中高频信号发生器提供激励信号电压与谐振频率，示波器监测波形失真，直流毫安表测量集电极的直流电流IC0电压表测量负载的端电压。只有在当电压回路处于谐振状态时才能进行各项指标的测量。当电压表的指针为最大值，毫安表的指针为最小值时集电极回路处于谐振状态。放大器输出功率为P0VL。

2RL（2）效率

PPCDR IVLC0CCV2L3、高频谐振功率放大器的调整（1）谐振状态的调整

为保证晶体管的安全工作，调谐时，先将电源电压+VCC降低到规定值的1/2~1/3，找到谐振点后，再将+VCC升到规定值。

（2）寄生振荡及其消除

常见寄生振荡有参量自激型寄生振荡和反馈型寄生振荡（包括低频寄生振荡和高频寄生振荡）。消除参量自激型寄生振荡的常用方法是在基极或发射极接入防振电阻，或引入适当的高频电压负反馈，或降低回路的品质因数。消除低频寄生振荡方法是减小基极回路线圈的电感量或降低线圈的品质因数。消除高频寄生振荡的有效方法是尽量减少引线的长度、合理布局元器件或基极回路接入防振电阻。