高频电路设计

（3）测量频偏
加入幅度为VΩ的调制信号以后，可以采用频偏仪测量频 偏。也可以用示波器测量 C点的波形，观察波形在X 方向 的相移。
2、高频功率放大器设计
一、电路的基本原理
利用宽带变压器作耦合回路的功率放大器称为宽带 功率放大器。它不需要调谐回路，可在很宽的频率范围内获
得线性放大。但效率 较低，一般只有20%左右。它通常作 为发射机的中间级，以提供较大的激励功率。
主振频率fo的相对稳定性用频率稳
f max f min fo / 小时 fo
最大频偏 指在一定的调制电压作用下所能达到 的最大频率偏移值。将 f m f o 称为相对频偏。
变容二极管特性曲线 特性曲线Cj-v 如图4.2.3示。 性能参数VQ、Cj0、 C j 及Q点处的斜率kc等可以通过Cj-v 特 性曲线估算。
C QS C1 CC CQ CC CQ
∴ C1↓- S f ↑ -
△ f↑
调制灵敏度 S f 可以由变容二极管Cj-v 特性曲线上VQ处的 斜率kc及式(4-2-15)计算。S f 越大，说明调制信号的控制 作用越强，产生的频偏越大。
1-4、设计举例
例 设计一LC高频振荡器与变容二极管调频电路。 已知条件 +VCC = +12V，高频三极管3DG100，变容二极管
60 。 由式(4-2-1) ~ 式(4-2-4) 计算出各电阻值。
(2) 计算主振回路元件值 1 由式(4-2-5)得 f o ，若取C1=100pF，则L1≈10H 2π L1C1 实验中可适当调整L1的圈数或C1的值。 电容C2、C3由反馈系数 F 及电路条件C1<<C2，C1<<C3 所决 定，若取C2=510 pF， 由 F C 2 / C3 1 / 8 ~ 1 / 2 ，则 取 C3=3000 pF，取耦合电容 Cb=0.01F。
f m
C S 1 fo 2 C QS
由Cj-v 曲线得变容管 2CC1C 在VQ= – 4V 处的斜率
k C C j V 12.5 pF/V， 由式(4-2-9) 得调制信号的幅度
VΩm=ΔCj / kc= 0.92V。
由式(4-2-12)得调制灵敏度Sf 为
S f f m Vm 10.9 kHz/V
AP=PC / Pi
式中， Pi 为功放的输入功率，它与功放的输入电压 Vim 及 输入电阻Ri的关系为
Vim 2Ri Pi
2. 丙类功率放大器
(1) 基本关系式
L10 L20 C11 ＋ C2 N2 L2 N1 N3 C20 ＋
集电极基波电压的振幅 i 为 当放大器的输入信号 v 丙类功放的基极偏置电 L 压–VBE是利用发射极电 N 正弦波时，集电极的输出 R * VC1m I C1m(RNI ) p 流的直流分量IE0 IE0 c0 电流 iC 为余弦脉冲波。利 C ＋ Tr T 用谐振回路L2E2上产生的 在射极电阻R C2的选频作 式中，IC1m为集电极基 用 可 输 出 基 波R谐 振 电 压 压降来提供的，故称为 波电流的振幅； Rp 为 V R vC1、电流iC1。 R 自给偏压电路。 集电极负载阻抗。 C
(a)
调制信号
低频功放
限幅鉴频
中频放大
混频
高频放大
一、调频发射机及其主要技术指标
2. 主要技术指标
发射功率 一般是指发射机输送到天线上的功率。
工作频率或波段 发射机的工作频率应根据调制 方式，在国家或有关部门所规定的范围内选取。
总效率 发射机发射的总功率PA与其消耗的总功率 P’C 之比，称为发射机的总效率 A 。 非线性失真 要求调频发射机的非线性失真系数 应小 于 1 %。 杂音电平 杂音电平应小于 – 65 dB。
2CC1C。
主要技术指标 主振频率 fo =5MHz，频率稳定度 ≤ 5×10–4/ 小 时 ， 主 振 级 的 输 出 电 压 Vo≥1V ， 最 大 频
偏 f m 10kHz 。 (1) 确定电路形式，设置静态工作点
V 振荡器的静态工作点取 I CQ 2mA ， CEQ 6V ，测得三极管的
式中，R'H 为集电极等效 负载电阻； Vcm 为集电极 交流电压的振幅，其表达 式为
VCm VCC I CQ RE1 VCES
图4.3.2 甲类功放的负载特性
1. 宽带功率放大器
(3) 功率增益
与电压放大器不同的是，功放应有一定的功率增益，对 于图4.3.1所示电路，宽带功放要为下一级丙类功放提供 一定的激励功率，必须将前级输入的信号进行功率放大， 功率增益 为
图4.2.4是变容二极 管2CC1C的Cj-v 曲 线。由图可得
VQ= –4V时 CQ=75pF，
调制灵敏度 单位调制电压所引起的最大频偏称为 调制灵敏度，以 S f 表示，单位为 kHz/V，即
Sf
f m VΩm
VΩ m 为调制信号的幅度； f m 为变容管的结电容变化 C j 时引起的最大频偏。 ∵回路总电容的变化量为
地线应尽可能粗，以减小分布电感引起的高频损耗 。
b。 测试点选择
正确选择测试点，减小仪器对被测电路的影响。
在高频情况下，测量仪器的输入阻抗(包含电阻和电 容)及连接电缆的分布参数都有可能影响被测电路的 谐振频率及谐振回路的Q值，为减小这种影响，应 使仪器的输入阻抗远大于电路测试点的输出阻抗。
(2) 高频变压器 (1) 静态工作点
L10 C10 RB1* C1 ＋ RF Vi RB2 RE1 － 宽带功率放大器 CE1 － 丙类功率放大器 T1 Tr1 V i L1 N1 N2 ＋
晶体管T1与RB1、RB2、 宽带功率放大器集电极 RE1、RF组成的宽带功率 的输出功率PC为 L ＋V 放大器工作在甲类状态。 PLC= PH / T C C C 其特点是：晶体管工作 N ＋ C N N R Ｖ 在线性放大 区。其静态 式中，PH为输出负载上 － T Tr 工作点的计算方法与低 的实际功率；T为变压 频电路相同。由关系式 器的传输效率，一般 R (4-3-1)~(4-3-4)确定。 C = 0.75~0.85。
所有测量仪器如高频电压表、示波器、扫频仪、
数字频率计等的地线及输入电缆的地线都要与被测 电路的地线连接好，接线尽量短。
C。 调试方法
（1）先调整静态工作点。 （2）观测动态波形并测量电路的性能参数。与低频
电路的调试基本相同，所不同的是按照理论公式计算的电路 参数与实际参数可能相差较大，电路的调试要复杂一些。
二、单元电路设计与调试
整机电路的设计计算顺序一般是从末 级单元电路开始，向前逐级进行。而 电路的装调顺序一般从前级单元电路 开始，向后逐级进行。
1-1、LC正弦波振荡器
比值C2/C3=F，决定反馈电 压的大小，反馈系数F一般 ＋V 取1/8~1/2。 ICQ一般为(1~4)mA。ICQ1、 其中，晶体管T、L1、C偏 A 为减小晶体管的极间电容 C2、C3组成电容三点式振荡 大，振荡幅度增加，但波 R* 对回路振荡频率的影响， 器的改进型电路 即克拉泼 形失真加重，频率稳定性 R C2、C 变差。 3的取值要大。 B为 电路，接成共基组态，C V 如果选C1<<C 组成并联 LL 、C1与C2、C23，C1<<C3， 基极耦合电容，其静态工作 1 则回路的谐振频率fo主要由 谐振回路，其中C 及RC所决 点由RB1、D B2、RE3两端的 R R ＋ C1决定，即 定， 即由公式 电压构成振荡器的反馈电 C 1 （4-2-1）~（4-2-4）决定。 压，以满足相位平衡条件 fo v 2π L1C Sj=2np。1 调频电路
利用选频网络作为负载回路的功率放大器称为谐振 功率放大器。根据放大器电流导通角θ的范围，可以分为甲
类、乙类、丙类和丁类等功率放大器。丙类功放的电流导通 角θ< 90，效率可达到80%。它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。
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2-1、电路的基本原理
晶体管T1与高频变压器Tr1组成宽带功率放大器，晶 体管T2与选频网络L2、C2组成丙类谐振功率放器。
CC 1 3 Q 2 C 2 6
RB1*
RC C B T C1
C4 D Cc
C2 E L1 C5
RB2
CB
RE
C3
LC 振荡器
1-2、变容二极管调频
图4.2.2为变容二极管部分 C51与R2为变容二极管提供 R 与高频扼流圈L2 给 vΩ 接入振荡回路的等效电路， 提供通路，C6起高频滤 静态时的反向直流偏置电 R R* C 波作用。变容二极管DC 压L Q，电阻R3称为隔离 C C V C 调频电路由变 容二极管D 通过Cc 部分接入振荡回C及 电阻，常取R3>>R2， C B R3>>R1，以减小调制信 路，有利于提高主振频T 组 C 耦合电容Cc 率 fo号vΩ对VQ的影响。 的稳定性，减小调 接入系数 p成， C 及回路总电容 E R R C 制失真。 CS分别为
C B1
c 1 1 j
＋VCC A C4 D Cc R3 VQ L2 L1
＋
R1*
1
2
Cj
DC R2 C6
B2
B
E
3
C5 v
Cc p Cc C j
CS
LC 振荡器C c C j C1 Cc C j
调频电路
变容二极管的Cj-v 特性曲线
变容二极管的 Cj-v 特性曲线如图4.2.3 所示。设电路工作 在线性调制状态， 在静态工作点Q处， 曲线的斜率为
L10 C10 RB1* C1 ＋ RF Vi RB2 RE1 － 宽带功率放大器 CE1 － 丙类功率放大器 T1 Tr1 V i RE2 CE2 L1 N1 N2 ＋ C11 C2 N2 L2 N1 N3 L20 C20 ＋ Ｖo － RL ＋VCC C21