高频电子线路课程

高频电子线路课程
——设计报告
学院计算机与电子信息学院
专业电子信息工程
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学号
姓名
作品展览
课程设计目的：
1、掌握电容三点式振荡器的工作原理；
2、掌握掌握常用宽带放大器的设计；
3、对电路进行改进，实现简易数控调频；
4、掌握高频放大器基本特性参数的测量方法。

实验主要设备：
万用表，高频100MHz示波器。

实验主要任务：
1、观察电容三点式振荡器的工作特性。

（1）、SW1断开，SW2断开，SW3闭合的情况下，测量BG1的振荡频率和输出信号的幅度。

示波器探头接在C7的左端得到f1，u1。

示波器探头接在
C7的右端得到f2，u2。

对比这两组数据的差异，并分析原因。

（2）、SW1闭合，在SW2断开，SW3闭合的情况下，即在电感并上一个10PF
的电容，分析电路是否能工作正常，分析原因。

示波器探头接在C的右端，
测量信号的输出频率f3。

说明为何频率下降了。

2、观察频偏对信号音质的影响。

如果要增大调频信号的频偏，应该怎么做？试对比增大频偏后音质的变化情况。

事实上增大频偏主要有两种方法，一是增大输入音频信号的幅度，使得变容
二极管的偏置电压增大，电容的变化也随着增大。

二是？？请查阅资料补充，并
分析原理。

2、分析BG2的工作原理，并根据f2的大小，设计后级低通滤波器电路的参
数（C9、C10、L2），设输出阻抗为50欧姆。

SW1断开，在SW2闭合，
SW3断开的情况下，在R4上测得f4，u4。

分析f2和f4为什么有差异？
3、对电路进行改进，实现简易数控调频。

(上课时分析的电路)
锁相环或者数控电压（推荐）的方式。

注意，设计电路时应该在相应地方放置测试点（跳线），以方便示波器探头测试。

实验原理图
实验结果与分析：
任务一：
（1）：
在电容 C7 左端测得数据为 f1、u1，右端测得的数据为 f2、u2，具体数据
从表中数据可得，相比于电容C7 的左端，C7 的右端谐振频率下降，
根据公式：
f=
谐振频率下降，说明回路中总电容 C 增加。

由图1 分析可知，电感L3 两端所并联的
总电容为谐振回路的总电容C，电容C7 与电
容C13 并联在一起然后和C6、C4 串联形成总
电容C，电容串联相当于阻抗的并联，总阻抗
值不会超过其中最小的阻抗值，所以C4 的值
相比C6、C13太大以至于可以忽略。

剩下C6、
C13、C7 三个电容的分析就比较简单了。

先来讨论示波器的探头，示波器的探头一
般会标有如下参数：20pF，1MΩ。

说明此探头
如果接在电路里面是会影响谐振电路的性能
的，这里我做了一个详细的比较：原电路分析：
C7 与C13 并联成32pF 的电容，再与C6 串联形成总电容C。

若示波器接在C7 左端，则C13 与20pF 的探头并联成32pF 的电容，再与C7 并联，加起来是52pF，使回路的总电容增加，谐振频率降低。

若示波器接在C7 的右端则可以消除这种影响。

实际数据表明：示波器接在C7 两端得出的结果和原理分析相反，接在C7 右端反而是谐振频率降低，说明电容C7 的作用不仅仅那么简单。

（2）
在电感并上一个10PF 的电容，如图所示，即SW1 闭合，C8 直接并联在电感上，导致回路总电容增加，谐振频率下降，经检测，接上SW1 后，f3 = 62.3MHz，与f2（79.5 MHz）相比降低了将近17MHz，原理分析与实验结果一致，电路仍然能够正常工作。

振荡器能不能振荡起来并维持稳定的输出是由以下两个条件决定的，一个是
反馈电压U
f 和输入电压U
i
要相等，这是振幅平衡条件。

二是U
f
和U
i
必须相位相
同，这是相位平衡条件，也就是说必须保证是正反馈。

一般情况下，振幅平衡条件往往容易做到，所以在判断一个振荡电路能否振荡，主要是看它的相位平衡条件是否成立。

并上一个电容，改变了谐振网络里面总电容值，其相位平衡条件是没有改变的，电路当然能正常工作。

并上一个电容，总电容值变大了，谐振频率
当然降低。

任务二：
如果要增大调频信号的频偏，应该怎么做？试对比增大频偏后音质的变化情 况。

事实上增大频偏主要有两种方法，一是增大输入音频信号的幅度，使得变容 二极管的偏置电压增大，电容的变化也随着增大。

二是？请查阅资料补充，并分 析原理。

首先分析增大输入音频信号的幅度对频偏的影响。

变容二极管调频的主要优点是能够获得较大的频偏，线路简单，并且不需要调制功率。

它是一种电压控制可变电抗元件。

当其反向接通时，电压增加，电容减少；电压减少，电容增大。

电路当中，变容二极管D1 是反向接入的，当输入信号幅度增大，也即输入电压值增
大，使得电压经过R3（82K ）电阻的隔离作用，加到D1 负极一端，控制得到D1 电容值减小，进而使得其与C3 串联之后的电容值减小，最后导致谐振回路中总电容值减小（电感两端的等效电容并联关系，直接相加）， 根据
f =
总电容值减小，谐振频率 f 增大，也即实现小幅度增大频偏。

BB910 变容二极
管的电容变化范围为3-40PF 左右。

音频信号的幅度对D1 负极电压的影响从而改变D1 的电容值，进而改变与之串联的C3 所在支路的电容值，串联支路电容的大小取决于电容值小的电容，C3=20PF 很小，即使输入信号幅度发生改变，电容值还是绝大程序上取决与C3 的电容值，所以第二种方法就是增大C3 的电容值来增大频偏。

设D1 的点容改变值为 C ，串联后的电容值为C' ，所以电容值为
'13
111
D C C C C C +∆=
+
+∆增大C3，串联电容值取决于电容值小的那一个，使
其在串联电路中起的决定作用减小，增大D1 的灵敏度，改变可调范围C ，那么可以改变谐振频率范围，也即增大频偏，但是C3 不宜过大，调频电路最大允许频点为75KHz ，C3 过大会导致频偏过大，从而成为调台。

其次还会因外界因素变化引起偏置电压变化时，载波频率的不稳定性也将增大。

任务二结论：
（1）增大最大频偏的第二种方法是增大电容C3 的值。

（2）增大C3 的同时，因温度等外界因素变化引起偏置电压变化时，载波频率的不稳定性也将增大。

因此C3 的值也不宜过大。

任务三：
BG2 是谐振放大电
路的核心部件，负
责对载波信号进行
功率放大，为了实
现丙类工作，直流
偏置通过电阻R2、
R7 提供。

如图3 所
示，此谐振功率放
大器有直流馈电电
路和滤波匹配网络
两部份组成。

电路
的馈电方式为并
馈，即直流电源与
功率管、滤波匹配
网络在电路形式上
为并接的一种馈电
方式。

由此匹配网络的结构，可以列出此网络的公式：
()1
0121221
112e c c c e
c e E e L c L
e e L L
R X X X Q X R Q R R R X X Q L fL Q R R ωπ⎧
=--⎪⎪⎪⎪=-⎪⎪⎨⎪
-⎪=⎪+⎪⎪==⎪⎩其中L=112nH
11211112222
1.085;46;46;11
,44.8;11
,45e c c c c c c Q X X X C pF j C j X X C pF j C j X ωωωω=======
== 其中C9、C10 选择47pF 电容。

焊好之后测的f4 和u4 数据如下。

分析f2 和f4后，谐振回路中的总电容C 增大了，由表可以看出，BG2 三极管的BE 中结电容通过并联的方式参与到谐振回路中，实际电路中三极管的结电容将会有几十pF ，将会增大总电容C ，根据公式：
f =
，C 的增大会使谐振频率减小。

心得体会：
这次课程设计是以上学期的高频电子线路的实际应用，过了一个学期，大部分知识都忘记了，再加上高频比较难学。

总是觉得高频离我们的实际还是比较遥远的，即使我们每天都在接触高频。

这次设计一开始我是直接按照电路图直接焊接，焊好后之后波形不对，首先用万用表检测电路是否焊接有问题，发现有些不该连接的焊点连在了一起，就用小刀将连接的地方划几下就好了。

对于电路的谐振网络得计算分析尽管一开始不太清楚了，后来在同学季老师的耐心指导下，才对谐振网络的参数有比较清晰的了解。

设计主要要计算谐振网络的阻抗很匹配，在实验假设三极管等效阻抗为50Ω,听同学
说有载品质因素与这无关。

然后根据公式计算出电容值，都选47pF的电容。

我在这次设计中学到和复习了高频电路的具体的内容，尽管比较肤浅，但为以后研究高频电路打下基础。