課程設計指導
高頻電路的一般設計方法
電子電路種類很多，千差萬別，設計方法和步驟也因不同情況而異。這裡給出高頻電路設計的一般步驟，以供參考，設計者應根據具體情況，靈活掌握。
1.總體實現方案的選擇
由課題要求實現的電路功能及效能指標，決定最終實現電路的構成。
2.單元電路形式的選擇
根據課題要求實現的電路效能指標，確定總體實現方案中，各單元電路的形式。
3.電路引數的計算
根據所菜單元電路的形式，對組成電路的各元器件的值進行計算。
4.元器件的選擇
元器件的選擇，除了要考慮計算出的引數值外，還要遵從節約電路成本，元器件購買方便，以及盡量利用現有條件實現的原則。
以上各步驟之間不是絕對獨立的，往往需要交叉進行，尤其是有時受到元器件選擇的限制，常會推翻最初的設計方案，從頭來做。所以，在進行電路設計之初，要先把可能限制電路實現的因素考慮好，再著手設計，往往可以達到事半功倍的效果。
表1 評分辦法
高頻電路設計舉例
課題一：基於mc1496的簡易調幅發射機
一、簡要說明
整合模擬乘法器效能好，外圍電路結構簡單，可實現振幅調製、同步檢波、混頻、倍頻、鑒頻等過程，目前在無線通訊、廣播電視等領域應用較多。常見的產品型號有mc1495/1496、lm1595/1596等。本課題的目的是練習整合模擬乘法器的使用，掌握幅度調製的原理。
二、要求
1．基本要求：
工作頻率5mhz；載波頻率穩定度優於10-3/分鐘，發射功率（輸出負載rl=75上的功率）p0 ≥10mw，調制度ma=30%～80%可調，調製頻率f=500hz～3khz。
2．發揮部分：
（1）全機使用單電源供電。
（2）自行設計產生正弦波調製訊號。
（3）提高整機效能指標。
電路要求：振盪器 — 緩衝級 — 調製電路 — 功率放大器
話筒）課題二：基於mc1496的簡易調幅接收機
一、簡要說明
本課題目的是練習整合模擬乘法器的使用，掌握同步檢波的原理。此題目與課題一結合，可製作出完整的調幅收發系統。
二、要求
1．基本要求：
直接放大式接收機，工作頻率5mhz，載波頻率穩定度優於10-3/分鐘，靈敏度1mv。
2．發揮部分：
（1）全機使用單電源供電。
（2）自行設計低頻放大電路，輸出功率（輸出負載rl=8 上的功率）p0 =100mw。
（3）提高整機效能指標。
電路要求：天線 — 調諧放大 — 檢波 — 低放電路
小功率調幅發射機
任務：小功率調幅發射機設計
技術指標：載波頻率f0=2mhz，載波頻率穩定度不低於10-3/分鐘，輸出負載rl=75ω，發射功率（輸出負載rl上的功率）p0≥10mw，調制度ma=30%～80%可調，調製頻率f=500hz～3khz。
一、實現方案的選擇
1．調幅發射系統分析
圖2.2.2-1為最基本的調幅發射系統框圖。主要由主振盪器、緩衝級、高頻小訊號放大器、調製器、高頻功率放大器、低頻電壓放大器等電路組成。
在組成電路中，除了主振器、調製器、調製訊號是最基本的組成單元，不能缺少外，其他單元電路的選擇，主要根據設計指標要求來確定。
緩衝級將主振器與其後一級隔離，以減小后級對振盪器頻率穩定度及振盪波形的影響。所以，是否選擇該單元電路，主要根據電路對穩定性的要求高低。一般情況下，需要選擇該電路。
高頻放大器的任務是將振盪電壓放大以後送到振幅調製，為驅動調製級提供足夠的增益。是否選擇該單元電路，主要根據所選擇的振幅調製電路決定。即：
如果選用低電平調幅電路（如用整合模擬乘法器做振幅調製器），由於這種調製器為小訊號輸入，振盪器輸出電壓一般能夠滿足要求，就不需要該放大電路；而如果採用高電平調幅電路（如集電極調幅電路），由於它要求大訊號輸入，振盪器輸出電壓不能滿足時，就要使用一至二級高頻放大器。
功率放大器是調幅發射系統的末級，它的任務是提供發射系統所需要的輸出功率。是否選擇該電路，主要根據系統對發射功率的要求。如果由調幅電路輸出的功率能滿足效能要求的話，就可以不再其後加功率放大電路，否則，就不能省略。
2．本設計任務總體實現方案的確定
根據以上對調幅發射系統構成電路選擇方法的介紹，結合設計任務中給定的技術指標，確定總體實現方案如下：
方案一：低電平調幅發射機
由於設計任務要求實現的是小功率發射機，發射功率（輸出負載rl上的功率）p0 為10mw即可。所以，可以利用提供的整合模擬乘法器mc1496，組成低電平調幅電路。系統框圖如圖2.
2.2-2所示。
方案二：高電平調幅發射機
因為設計任務中對發射功率並沒有限制上限值，所以，也可以採用高電平調幅電路組成發射系統，如圖2.2.2-3所示。
若緩衝級輸出電壓能滿足高電平調幅電路的要求，並且最終負載上的輸出功率也滿足指標要求時，則應力求電路結構簡單，去除高頻放大電路。
二、單元電路形式的選擇
1．調幅發射系統各單元電路的分析
（1）主振器
主振器就是高頻振盪器，根據載波頻率的高低和頻率穩定度來確定電路形式。在頻率穩定度要求不高的情況下，可以採用電容反饋三點式振盪電路，如克拉潑、西勒電路。頻率穩定度要求高的情況下，可以採用晶體振盪器，也可以採用單片整合振盪電路。
（2）緩衝級
緩衝級通常採用射極跟隨器，基本原理是利用它的輸入電阻高和輸出電阻低的特點，在電路中起著阻抗變換的作用。
（3）高頻放大器
高頻放大器屬於線性放大器。根據電路所需要的電壓增益和選擇性，來確定電路形式。一般電路形式有單調諧放大器和雙調諧放大器。
在對放大器選擇性要求不高的場合，可以選用單調諧放大器。為提高放大器的電壓增益，可以選擇多級放大器級聯的電路形式。
（4）振幅調製器
振幅調製器的任務是將所需傳送的資訊「載入」到高頻振盪中，以調幅波的形式傳送出去。通常有低電平調幅和高電平調幅兩種實現電路。
低電平調幅電路輸出功率小，適用於低功率系統。它的電路形式有多種，如斬波調幅器、平衡調幅器、模擬乘法器調幅等，比較常用的是採用模擬乘法器形式製成的整合調幅電路，即整合模擬乘法器調幅。這種積體電路的出現，使產生高質量調幅訊號的過程變得極為簡單，而且成本很低。
高電平調幅電路輸出功率大，一般在系統末級直接產生滿足發射要求的調幅波。它的電路形式主要有集電極調幅和基極調幅兩種。集電極調幅電路的優點是效率高，電晶體獲得充分的應用；缺點是需要大功率的調製訊號源。
基極調幅電路的優缺點正好與之相反，它的平均集電極效率不高，但所需的調製功率很小，有利於調幅發射系統整機的小型化。
（5）功率放大器
功率放大器主要有甲類、甲乙類或乙類（限於推挽電路）、丙類功放，根據功放的輸出功率和效率來確定選擇哪一種。採用低電平調幅電路的系統，由於調製器輸出訊號為調幅波，其後的功率放大器必須是線性的（如甲類、甲乙類或乙類功放）；而採用高電平調幅電路的系統，則在末級直接產生達到輸出功率要求的調幅波，多以丙類放大器作為此時的末級電路。
2．設計任務單元電路形式的確定
根據以上對調幅發射系統單元電路形式的介紹，結合本設計任務的技術指標，確定各單元電路形式如下：
由於技術指標中對主振器的頻率和頻率穩定度要求不高，所以，採用西勒振盪電路；緩衝級採用射極跟隨器；低電平調幅電路採用整合模擬乘法器實現；高電平電路採用基極調幅電路。
三、電路引數計算
根據以上確定的單元電路形式，下面給出具體的電路，以及組成電路的各元件值的計算方法。
1．主振器
圖2.2.2-4為西勒振盪電路。
它被接成共基組態，cb為基極旁路電容。其靜態工作點由偏置電阻rb1、rb2、re、rc決定。電容c1、c2、c3、c4與電感l1組成振盪迴路。
振盪器輸出訊號一般盡可能從低阻抗點取出，以減弱外接負載對振盪幅度、頻率穩定度的影響。本電路從發射極取出訊號送給下一級。
（1）偏置電阻值的計算
偏置電阻決定靜態工作點，所以，要先確定振盪器的靜態工作電流icq。一般小功率振盪器的靜態工作電流icq為（1～4）ma，設計時可以在此範圍內任取一值，如取icq=2ma。根據所選電晶體型號確定電流放大係數的值。
則：由，確定re，式中一般取
由，確定rc，式中取；
或依據集電極直流電壓，確定rc。
由流過rb2的電流，確定
，式中。
由，確定。
根據以上計算出的各電阻值，選取最接近的標稱電阻值。
為便於調整靜態工作點，實際電路中rb1常用固定值的電阻與電位器串聯。
（2）振盪迴路元件值的計算
根據西勒振盪器的原理，c3<2-1）
而一般諧振迴路的電感l與電容值之間關係取為
2-2）
由式（2-1）、（2-2）確定l1、c3、c4的值。
電容c1、c2由反饋係數f=c1/c2，以及電路條件c3<以上估算各電容值時，應盡量選取標稱電容值。
為便於調整振盪頻率，實際電路中c4可用固定值的電容與可變電容器併聯。
（3）旁路電容值的選取
一般應使旁路電容cb的容抗為與其併聯的電阻值的1/20～1/10。但是，當與其併聯的電阻值較大時，應當使cb的容抗為幾十歐姆甚至幾歐姆。
這裡選取標稱值。
2．緩衝級
圖2.2.2-5為射極跟隨器電路，即共集電極組態的放大器。其靜態工作點由偏置電阻rb1、rb2、re決定。c1、c2分別為輸入、輸出耦合電容。
（1）偏置電阻值的計算
射極跟隨器的靜態工作電流icq一般為（3～10）ma，設計時可以在此範圍內任取一值，如取icq=4ma。根據所選電晶體型號確定電流放大係數的值。而rb1、rb2、re值的計算方法，則與主振器中偏置電阻值的計算方法相同，請參照計算。
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