高频课程设计报告

课程设计环节及要求

一、课程设计环节： 表1 评分办法

课 题 实际制作完成的情况（硬件电路） 设计与总结报告 答辩表现 平时出勤，仪器工具的使用与保管

满分 40 40 10 10 二、课程设计总结报告:

课程设计的总结报告是对学生写科学论文和科研总结报告能力的训练。通过写总结报告，用理论解释现象，解决问题，把实践内容上升到理论高度。

对总结报告的书写要求包括以下几点： 1、文字部分手写，电路图可以用相关软件绘制。 2、报告内容包括： （1） 课题名称 （2） 内容摘要 （3） 目录

（4） 已知条件（电源电压、晶体管型号、信号频率等） （5） 主要技术指标

（下达任务中要求达到的参数值）

（6） 电路设计

1） 设计方案比较、确定，系统框图 2） 单元电路设计、参数计算和元器件选择

（7） 电路调试

1） 测试的数据、波形记录，与设计计算结果的比较分析

2） 调试中出现的故障、原因分析及解决方法 3） 技术指标测试，实验数据整理

（8） 结果讨论与误差分析

（9） 总结（对电路的改进方案、对课程的建议与意见等） （10） 附录

1） 整机电原理图，并标注测试完成后各元件参数

2） 元器件清单

3） 使用的主要仪器和仪表

（11） 参考文献

三、验收报告

根据设计题目要求，在电路调试结束后，学生按验收报告的格式，出示所设计电路要求达到的主要技术指标，教师按验收报告的内容逐项对学生的设计电路进行实测，填写相应的实测数据。验收结果作为硬件电路调试成绩的主要依据。

验收报告的格式，以调幅发射系统设计电路为例，如下表。

调幅发射系统 主要技术指标 要求达到的 数值 发射功率 振荡频率 频率稳定度 实侧 数值 备 注 调制指数（AM波） 调制信号频率

第二章 课程设计指导

1.1 高频电路设计课题

课题一：基于MC1496的简易调幅发射机 一、简要说明

本课题的目的是学习集成芯片的阅读方法，并能根据芯片资料，正确搭建、调试外围电路。同时，学习掌握幅度调制的原理。

常见的集成模拟乘法器产品型号有MC1495/1496、LM1595/1596等。 二、要求

1．基本要求：

工作频率7~9MHz；载波频率稳定度优于10/分钟，调制度ma=30%～80%可调，调制信号频率F=1kHz。

2．发挥部分： （1）自制直流电源。

（2）自行设计产生正弦波调制信号。

（3）设计功率放大器，使发射功率（输出负载RL=75?上的功率）P0 ≥10mW，

-3

3.主要元器件 MC1496，

高频小功率晶体管9018， 集成运放μA741

课题二：基于MC1496的简易调幅接收机 一、简要说明

本课题目的是练习集成模拟乘法器的使用，掌握同步检波的原理。此题目与课题一结合，可制作出完整的调幅收发系统。 二、要求

1．基本要求：

直接放大式接收机，工作频率7~9MHz ，本地载波频率稳定度优于10/分钟。输入调幅波由高频信号发生器提供。

2．发挥部分： （1）自制直流电源。

（2）自行设计低频放大电路，输出功率（输出负载RL=8 ?上的功率）P0 ?10mW。

（3）提高整机性能指标。 3.主要元器件 MC1496，

高频小功率晶体管9018，

-3

集成运放μA741

课题三：直接调频发射机 一、简要说明

利用变容二极管直接调频方法，产生调频波。 二、要求

1、基本要求

（1）载波频率在7~9MHz。

（2）载波频率稳定度优于10/分钟。 （3）最大频偏?fm=10kHz. (4)调制信号频率F=1kHz。 2．发挥部分： （1）自制直流电源。

（2）自行设计产生正弦波调制信号。

（3）设计功率放大器，使发射功率（输出负载RL=75?上的功率）P0 ≥10mW，

3.主要元器件

变容二极管2CC1D（其参数请参看于洪珍课本，Page173表6-3），

高频小功率晶体管9018， 集成运放μA741

-3

课题四：调频无线话筒 一、简要说明

调频无线话筒是利用调频的方法将音频信号向远处发射的一种装置，具有高音质、高灵敏度的特点，电路简单，调试方便。 二、要求

1．基本要求：

（1）载波频率90MHz附近，用收音机FM段接收。 （2）在声音被清晰接收的前提下，发射距离≥5m （3）电源电压6V。

2．发挥部分： （1）自制印刷电路板。

（2）由于频率较高，振荡电路容易受到外界环境的影响，所以，做好电路的屏蔽是非常重要的。自制屏蔽盒。

3.主要元器件

变容二极管ISV161（可选，其参数请参考书： 铃木宪次. 无线电收音机及无线电路的设计与制作 .王庆，刘涓涓，译.北京：科学出版社，2006. Page15图9.7），

低频小功率晶体管9013 高频小功率晶体管9018 高频中功率晶体管8050 驻极体话筒

0.5mm漆包线

课题五：自带 一、简要说明

根据个人兴趣，自行查找相关资料，制定满足以下要求的课题。 二、要求

1． 实现课题的整个电路，至少由3个单元电路组成，其中至少含高频单元电路2个。 2． 提供整机需要达到的性能指标。 3. 提供课题来源及主要参考资料。

1.2 高频电路的一般设计方法

1.总体实现方案的选择

由课题要求实现的电路功能及性能指标，决定最终实现电路的构成。 2.单元电路形式的选择

根据课题要求实现的电路性能指标，确定总体实现方案中，各单元电路的形式。 3.电路参数的计算

图2.2.2-1 调幅发射系统框图

根据所选单元电路的形式，对组成电路的各元器件的值进行计算。 4.元器件的选择

元器件的选择，除了要考虑计算出的参数值外，还要遵从节约电路成本，元器件购买方便，以及尽量利用现有条件实现的原则。

在进行电路设计之初，要先把可能限制电路实现的因素考虑好，再着手设计，往往可以达到事半功倍的效果。

1.3 高频电路设计举例

实例一、小功率调幅发射机:

方案一：低电平调幅发射机

图2.2.2-2低电平调幅发射机系统框图

方案二：高电平调幅发射机

图2.2.2-3 高电平调幅发射机系统框图

实例二、小功率调频发射机

二极管的两端；而对高频信号，电容则应呈现小阻抗，相当于短路，以进一步滤除高频信号。

所以，扼流圈和隔直电容的取值应满足以下关系式：

11???L ???0L，?C?0C式中，?0表示高频载波信号的角频率，?表示低频调制信号的角频率。

3．缓冲器

图2.2.2-5为射极跟随器电路，即共集电极组态的放大

+VccRb1C1Rb2ReC2 图2.2.2-5 射级跟随器 器。

（1）偏置电阻值的计算

射极跟随器的静态工作电流ICQ一般为（3～10）mA，设

计时可以在此范围内任取一值。根据所选晶体管型号确定电流放大系数?的值。而Rb1、Rb2、Re值的计算方法，则与主振器中偏置电阻值的计算方法相同，请参照计算。

为便于电路调整，实际电路中Re可用固定值的电阻与电位器串联。

（2）级间耦合电容的选取

级间耦合电容值的大小，主要由前后级之间的隔离度决定。为减小射随器对前级振荡电路的影响，耦合电容C1不能太大，一般为 pF级。而射随电路输出耦合电容C2可以取大些，如0.01?F。

4.低电平调幅电路

集成模拟乘法器MC1496的内部结构及其工作原理，请

R6C3R8+VccR7C2Re3R9R10C1u?uc8101426MC1496145C512uoR3R1RP1R2R4C4R5-VEE图2-7 低电平调幅电路 参见MC1496的芯片资料。

采用集成模拟乘法器MC1496构成的调幅电路，如图2-7所示。电路采用双电源供电方式。载波信号从10脚（UX端）输入，C3为高频旁路电容，使8脚交流接地；调制信号从1脚（UY端）输入，C4为低频旁路电容，使4脚交流接地。调幅信号从12脚单端输出。

电阻R6、R7、R8、R9、R10提供静态偏置电阻，保证乘法器内部的各个晶体管工作于放大状态，阻值的选取应使得下列静态偏置电压关系式成立：

U8?U10,U1?U4,U6?U12

（2-3）

2V?(U6?U8)?15V2.7V?(U8?U1)?15V2.7V?(U1?U5)?15V

（2-4）

根据器件参数要求，5脚静态偏置电流I5应小于4 mA，一般取I5=1mA，则[7]

I5??VEE?0.7VR5?500?

（2-5）

可见，在确定负电源电压VEE后，由式（2-5）可得电阻R5的值。

引脚2与3之间的外接负反馈电阻Re，可调节乘法器的信号增益，扩展调制信号的线性动态范围。其值增大，线性范围增大，但乘法器的增益会减小。

电阻R1、R2与电位器RP组成平衡调节电路，改变RP1

的值可以使乘法器输出有载波的普通调幅波或抑制载波的双边带调幅波。

5.高频功率放大器

+VccCC1LRLuiZLReCe 图2-14 高频功率放大器 丙类功率放大器通常作为末级功放以获得较大的输出功率和较高的效率，电路如图2-14所示。电路元件值的计算，从选择临界状态为功放工作状态开始。然后，根据所选导通角确定各分量电流以及直流功率等。这部分内容在一般的《高频电子线路》教材中都有详细的介绍，可参见参考文献： [1] 杨翠娥. 高频电子线路实验与课程设计. 哈尔滨: 哈尔滨工程大学出版社. 2001

[2] 谢自美. 电子线路设计·实验·测试（第二版）.武汉：华中科技大学出版社，2000.

当输出功率要求较低时，如几十mW，可以采用甲类或甲乙类功放，电路如图2.2.2-16。

（1）直流偏置电阻值的计算

一般取发射极静态电压VEQ?1V。则基极电压VBQ?VEQ?VBE，其中，VBE为晶体管基极、发射极间的电压，对于硅管VBE约为0.7V，对于锗管VBE约为0.2V。

根据系统的功率增益分配，确定本电路交流输出功率P0。

设发射极电压和集电极饱和压降共占去电源电压VCC的10%，则放大器直流功率Pdc?0.9VCCICQ。

由于甲类放大器的集电极效率最大为?c?50%，而

P0??CPdc?0.5Pdc，则ICQ?2P0/(0.9VCC)。

由Re?VEIE?VEICQ，确定Re。

由流过Rb2的电流 IB2?10IBQ?10ICQ/?，确定：

Rb2?VBQIB2?VEQ?VBEIB2。

由VBQ??V?Rb2VCC，确定Rb1?Rb2?CC?1?。 ?V?Rb1?Rb2?BQ?

响。

电路的安装、调试顺序一般从前级单元电路开始，向后逐级进行。即先将各单元电路彼此断开，从第一级开始调整单元电路的静态工作点，以及交流状态下的性能指标；然后与下一级连接，进行逐级联调，直到整机调试；最后进行整机技术指标测试。

单元电路的调试，以振荡器为例。常见的故障是，电路安装完毕，上电后，没有信号输出。在确认硬件电路连接没有问题后，检查电路是否起振。可以通过测量发射极直流电压进行判断：起振后的射极电压值应大于静态（未振荡时）射极电压值。若电路未起振，多是由于静态工作点设置不当引起的，可将基极偏置电阻之一安装电位器，以便调节工作点。

在逐级联调时，往往会出现调试合格的单元电路在联调时性能参数发生很大变化的现象，这时，切不可盲目更改元件参数。故障原因多是由于单级调试时没有接负载，而与下一级连接后，下一级的等效输入阻抗必然对本级性能产生一定的影响；或是所接负载与实际电路中的负载不等效；或是整机的联调又引入了新的分布参数。因此，整机调试时需仔细分析故障原因。

例如，振荡器与下级缓冲级相连后，振荡器的输出电压幅度明显减小或波形失真严重。这是由于缓冲级的输入阻抗

不够大，使振荡器等效负载值下降，引起输出信号的变化。可通过调节缓冲级射极电阻，提高缓冲级的输入阻抗加以解决。

在逐级联调时，还会出现这样的现象：单独加测试信号调试合格的单元电路，在与前级或下级电路连接后，没有输出或输出信号不正常。这时要考虑，各级相连的电路对其输入信号幅度及功率的要求是否达到，也就是说，单元电路仅仅有输入信号是不够的，还要保证其输入信号的参数满足本级电路的要求。例如调幅接收机中的二极管大信号包络检波器，就要求输入调幅波的幅度达到几百mV以上。在单独调试单元电路时，可借助测试仪器（如信号发生器、示波器等）确定电路达到最佳工作状态所需的输入信号幅值及频率参数等。

在整机联调时，重点应关注整机性能是否达到指标要求。在整机各项指标均达到要求的前提下，中间各别单元电路输出波形的轻度失真是允许的。

随着计算机仿真技术的发展，在电路设计中可利用合适的仿真软件来辅助设计，缩短设计时间。但同时也必须注意到，在电路的实际安装、调试中，尤其是高频模拟电路的安装、调试过程中，经常会出现仿真中所不能发现的故障现象，这是由于实际电路环境中各种条件，如电路板材质、元器件参数、温度、湿度、辐射等等因素的不确定性所导致的结果。

而这些条件在仿真软件中是很难模拟的。

因此，我们一定要亲自动手完成电路的设计与制作。只有亲身体验，才会发现整个过程使我们受益匪浅。同时，为真正掌握电路的设计与制作的技巧，要养成随时记录的习惯，并定期总结，它将帮助我们少走弯路，并迅速积累经验。

调试问题及解决 常见问题 问题剖析 解决方案 振荡器不起振,① 静态工作点设置① 先断开电感L，调没有波形输出。 不合理 ② 反馈系数F设置不合理 ③ 晶体管T1烧毁 整Rb1的值，使IE=VE/RE=设计值 ② 可以适当增大反馈系数的值 ③ 更换晶体管T1 缓冲级输出波输出阻抗的变化，引减小缓冲级三极管的形底部失真 起高频振荡器三极射极偏置电阻。 管静态工作点的变化，使得三极管的静态工作点靠近截止区 振荡器有输① 振荡器带负载能① 断开振荡级与缓冲出，缓冲级没力太弱 级的连接，调节振有输出 ② 耦合电容输出的荡器的偏置电阻 高频波不是高频② 检查电路各部分有振荡器所产生的高频波 无自激产生，或在电源接入电路中加高频去耦电路 低频信号、载调制器MC1496静断开载波和低频输波输入正常，态工作点设置不合入。先测MC1496第但无调幅波输理 出 (5)脚上的电压V5，使| V5|/ R5= Io=1mA左右，然后测量各管脚静态工作点电压，其值应满足MC1496对静态偏置电压的设置要求。

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