电子设计大赛高频部分培训

1、2012.8.7高频无线电类设计高频无线电类设计第二届（第二届（1995年）全国大学生电子设计竞赛题目年）全国大学生电子设计竞赛题目C题题 简易无线电遥控系统简易无线电遥控系统一、任务一、任务设计并制作无线电遥控发射机和接收机设计并制作无线电遥控发射机和接收机1无线电遥控发射机无线电遥控发射机控制键控制键编码编码调制调制功放功放电池电池2无线电遥控接收机无线电遥控接收机放大放大解调解调解码解码外供直流稳压电源外供直流稳压电源被控设备被控设备第三届（第三届（1997年）全国大学生电子设计竞赛题目年）全国大学生电子设计竞赛题目D题题 调幅广播收音机调幅广播收音机*一、任务一、任务 利用所提供的元器

2、件（附有资料）制作一个利用所提供的元器件（附有资料）制作一个中波广播收音机。中波广播收音机。第四届（第四届（1999年）全国大学生电子设计竞赛题目年）全国大学生电子设计竞赛题目一、任务一、任务设计并制作一个短波调频接收机，方框图如下：设计并制作一个短波调频接收机，方框图如下：D题题 短波调频接收机设计短波调频接收机设计第五届（第五届（2001年）全国大学生电子设计竞赛题目年）全国大学生电子设计竞赛题目F题题 调频收音机调频收音机 一、任务一、任务 用用SONY公司提供的公司提供的FM/AM收音机集成芯片收音机集成芯片CXA1019和锁相频率合成调谐集成芯片和锁相频率合成调谐集成芯片BU2614

3、，制作一台调频收音机。制作一台调频收音机。 第七届（第七届（2005年）全国大学生电子设计竞赛题目年）全国大学生电子设计竞赛题目单工无线呼叫系统（单工无线呼叫系统（D题）题） 一、任务一、任务 设计并制作一个单工无线呼叫系统，实现主设计并制作一个单工无线呼叫系统，实现主站至从站间的单工语音及数据传输业务。站至从站间的单工语音及数据传输业务。第八届（第八届（2007年）全国大学生电子设计竞赛题目年）全国大学生电子设计竞赛题目无线识别装置（无线识别装置（B题）题） 一、任务一、任务 设计制作一套无线识别装置。该装置由阅读器、设计制作一套无线识别装置。该装置由阅读器、应答器和耦合线圈组成，其方框图参

4、见图应答器和耦合线圈组成，其方框图参见图1。阅。阅读器能识别应答器的有无、编码和存储信息。读器能识别应答器的有无、编码和存储信息。第九届（第九届（2009年）全国大学生电子设计竞赛题目年）全国大学生电子设计竞赛题目无线环境监测模拟系统（无线环境监测模拟系统（D题）题）一、任务一、任务 设计并制作一个无线环境监测模拟装置，实现设计并制作一个无线环境监测模拟装置，实现对周边温度和光源信息的探测。该装置由对周边温度和光源信息的探测。该装置由1个监个监测终端和不多于测终端和不多于255个探测节点组成（实际制作个探测节点组成（实际制作2个）。监测终端和探测节点均含一套无线收发电个）。监测终端和探测节点均

5、含一套无线收发电路，要求具有无线传输数据功能，收发共用一个路，要求具有无线传输数据功能，收发共用一个天线。天线。“高频无线电类高频无线电类”赛题对相关知识的要求赛题对相关知识的要求掌握掌握：模拟电路、数字电路、单片机等知识：模拟电路、数字电路、单片机等知识了解了解：RF（射频）发射、接收电路设计与制作（射频）发射、接收电路设计与制作小信号放大电路设计与制作小信号放大电路设计与制作高频功率放大器电路设计与制作高频功率放大器电路设计与制作 LC振荡器电路设计与制作振荡器电路设计与制作FM、ASK、FSK调制与解调电路设计与制作调制与解调电路设计与制作 PLL（锁相环）电路设计与制作（锁相环）电路设

6、计与制作电感线圈的设计与制作电感线圈的设计与制作 信号源信号源 变换器变换器 发射机发射机 接收机接收机 变换器变换器 受信者受信者图图1 无线通信系统组成框图无线通信系统组成框图各部分作用各部分作用信息源信息源：提供需要传送的信息：提供需要传送的信息变换器变换器：待传送的信息（图像、声音等）与电信号：待传送的信息（图像、声音等）与电信号 之间的互相转换。之间的互相转换。发射机发射机：把电信号转换成高频振荡信号并由天线：把电信号转换成高频振荡信号并由天线 发射出去。发射出去。 信号源信号源 变换器变换器 发射机发射机 接收机接收机 变换器变换器 受信者受信者图图1 无线通信系统组成框图无线通信

7、系统组成框图各部分作用各部分作用传输媒质传输媒质：信息的传送通道（自由空间）：信息的传送通道（自由空间）接收机接收机：把高频振荡信号转换成原始电信号：把高频振荡信号转换成原始电信号受信者受信者：信息的最终接收者：信息的最终接收者 信号源信号源 变换器变换器 发射机发射机 接收机接收机 变换器变换器 受信者受信者图图1 无线通信系统组成框图无线通信系统组成框图1.1 无线电广播发送设备的基本原理和组成无线电广播发送设备的基本原理和组成振荡器：产生高频信号振荡器：产生高频信号倍频器：将振荡器产生的高频信号频率整数倍升高倍频器：将振荡器产生的高频信号频率整数倍升高 到所需的载波信号频率到所需的载波信

8、号频率振幅调制器：将输入的高频载波信号和低频调制信振幅调制器：将输入的高频载波信号和低频调制信号变换成高频已调信号，并以足够大的功率输送到号变换成高频已调信号，并以足够大的功率输送到天线，然后辐射到空间。天线，然后辐射到空间。调制放大器调制放大器:由低频电压和功率放大级组成由低频电压和功率放大级组成,用来放大用来放大话筒所产生的微弱信号，并送入调制器。话筒所产生的微弱信号，并送入调制器。调幅广播发调幅广播发送设备组成送设备组成 用基带信号去控制高频信号的某一参数，使该参数按用基带信号去控制高频信号的某一参数，使该参数按照基带信号的规律变化的过程，称为照基带信号的规律变化的过程，称为调制调制。

9、基带信号也称为基带信号也称为调制信号调制信号；未调制的高频信号称为；未调制的高频信号称为载波载波信号信号； 经调制后的高频信号称为经调制后的高频信号称为已调信号已调信号。 用基带信号去控制高频信号的用基带信号去控制高频信号的振幅振幅，称为称为调幅调幅 AM 频率频率，称为称为调频调频 FM 相位相位，称为称为调相调相 PM1.1 无线电广播发送设备的基本原理和组成无线电广播发送设备的基本原理和组成1.2 无线电调幅广播接收设备的基本原理和组成无线电调幅广播接收设备的基本原理和组成 超外差式调幅接收机组成框图超外差式调幅接收机组成框图 高频放大器输出载频高频放大器输出载频fC的已调信号，本机振荡

10、器提供频率为的已调信号，本机振荡器提供频率为fL的高频等幅信号，它们同时送入混频器。在其输出端可获得频的高频等幅信号，它们同时送入混频器。在其输出端可获得频率较低的中频已调信号，通常取中频频率率较低的中频已调信号，通常取中频频率fI= fL - fC 。 中频放大器为中心频率固定在中频放大器为中心频率固定在fI上的选频放大器，上的选频放大器，它进一步滤除无用信号，并将有用信号放大到足够值。它进一步滤除无用信号，并将有用信号放大到足够值。 检波器对中频放大器送来的信号进行解调，可恢复检波器对中频放大器送来的信号进行解调，可恢复出原基带信号，然后经低频放大器后输出。出原基带信号，然后经低频放大器后

11、输出。 高频放大器对天线所接收的信号进行初步的选择，高频放大器对天线所接收的信号进行初步的选择，抑制无用频率的信号，而将所需频率的信号加以放大。抑制无用频率的信号，而将所需频率的信号加以放大。1.2 无线电调幅广播接收设备的基本原理和组成无线电调幅广播接收设备的基本原理和组成信号的信号的“卸载卸载”解调解调从高频已调波信号中从高频已调波信号中“取出取出”调制信号的过程。调制信号的过程。无线电波的发射无线电波的发射发射无线电波的装置：发射无线电波的装置：振荡器振荡器L1L2开放电路开放电路地线地线天线天线无线电波由开放电路发射出去振荡器电路振荡器电路实实际际的的发发射射装装置置无线电波的接收无线

12、电波的接收接收无线电波的装置：接收无线电波的装置：收音机的调谐电路收音机的调谐电路 通过可变电容通过可变电容改变调谐电路的固改变调谐电路的固有频率，使其与接有频率，使其与接收电台的电磁波频收电台的电磁波频率相同，这个频率率相同，这个频率的电磁波就在调谐的电磁波就在调谐电路里激起较强的电路里激起较强的感应电流，这样就感应电流，这样就选出了电台。选出了电台。可变电容可变电容LC2f1小小 结结1. 无线通信系统由输入变换器、发射机、无线信无线通信系统由输入变换器、发射机、无线信道、接收机和输出变换器所组成。道、接收机和输出变换器所组成。2. 无线电发射设备由振荡器、倍频器、高频功放无线电发射设备由

13、振荡器、倍频器、高频功放、调制器、天线、电源等部分组成。、调制器、天线、电源等部分组成。3. 无线电的接收设备由天线、高频小信号放大器无线电的接收设备由天线、高频小信号放大器、本振、混频、中放、检波、低放、电源等部、本振、混频、中放、检波、低放、电源等部分组成。分组成。高频功率放大器通常用于高频功率放大器通常用于发射机发射机的末级或末前级，的末级或末前级，作用是将作用是将信号放大到额定功率，由天线辐射出去。信号放大到额定功率，由天线辐射出去。1.1.高频功率放大器的特点高频功率放大器的特点 采用采用LC谐振网络作负载。谐振网络作负载。 一般工作在一般工作在丙类丙类或乙类状态。或乙类状态。 技术

14、指标要求输出功率大、效率高。技术指标要求输出功率大、效率高。 要求非线性失真小要求非线性失真小 。三极管三极管V在工作时应处于丙类工作状态，只有小部分在工作时应处于丙类工作状态，只有小部分时间导通。时间导通。LC谐振回路起到滤波和匹配作用。基极电谐振回路起到滤波和匹配作用。基极电源源VBB应小于死区电压以保证晶体管工作于丙类状态，应小于死区电压以保证晶体管工作于丙类状态，一般一般VBB略小于略小于0。集电极电压。集电极电压VCC是功率放大器的能是功率放大器的能量来源。量来源。2.高频功率放大器的工作原理高频功率放大器的工作原理2.高频功率放大器的工作原理高频功率放大器的工作原理在丙类工作状态下

15、，在丙类工作状态下，uBE=BB+Ubmcosct较小，较小，且且uBEUon时才有集电极电流流过，故时才有集电极电流流过，故集电极耗散集电极耗散功率小、效率高。功率小、效率高。 一、一、直流馈电电路直流馈电电路3. .高频功率放大器电路高频功率放大器电路 直流馈电电路是指把直流电源馈送到晶体管直流馈电电路是指把直流电源馈送到晶体管各极的电路，它包括各极的电路，它包括集电极馈电电路集电极馈电电路和和基极馈基极馈电电路电电路两部分。无论是哪一部分的馈电电路，两部分。无论是哪一部分的馈电电路，都有都有串联馈电串联馈电和和并联馈电并联馈电两种方式。两种方式。 在高频功率放大电路中，它的管外电路由在高

16、频功率放大电路中，它的管外电路由直直流馈电电路流馈电电路和和匹配网络匹配网络两部分构成的。两部分构成的。3. .高频功率放大器电路高频功率放大器电路 1） 集电极馈电电路集电极馈电电路 集电极馈电电路是为集电极提供电源电压。集电极馈电电路是为集电极提供电源电压。串馈串馈是指直流电源、匹是指直流电源、匹配网络和功率管三者串配网络和功率管三者串联连接的一种馈电方式。联连接的一种馈电方式。 串联馈电电路串联馈电电路LC：对基波分量选频：对基波分量选频CC：高频旁路电容：高频旁路电容LC：高频扼流圈：高频扼流圈3. .高频功率放大器电路高频功率放大器电路并馈并馈是指直流电是指直流电源、匹配网络和源、匹

17、配网络和功率管三者并联功率管三者并联连接的一种馈电连接的一种馈电方式。方式。 并联馈电电路并联馈电电路 1） 集电极馈电电路集电极馈电电路 集电极馈电电路是为集电极提供电源电压。集电极馈电电路是为集电极提供电源电压。3. .高频功率放大器电路高频功率放大器电路LLLLCCCCCVV+-VCC+-VCC+-VCC+-VCC+-VCC+-uc+-uc+-uc(a)(b)c1c2ccc （a） 串馈电路串馈电路 （b） 并馈电路并馈电路 串馈与并馈电路各有优缺点。串馈电路的谐振回路处于串馈与并馈电路各有优缺点。串馈电路的谐振回路处于直流高电位，可变电容的动片不能直接接地；并馈电路的谐直流高电位，可变

18、电容的动片不能直接接地；并馈电路的谐振回路处于直流地电位，可变电容动片可以直接接地，因此振回路处于直流地电位，可变电容动片可以直接接地，因此在电路板上安装时就比串馈电路方便。在电路板上安装时就比串馈电路方便。3. .高频功率放大器电路高频功率放大器电路 2） 基极馈电电路基极馈电电路CCCL+-VBB+-VBB+-ub+-ubB2B1B2BIB0ib1ib1IB0(a)(b) （a） 串馈电路串馈电路 （b） 并馈电路并馈电路 3. .高频功率放大器电路高频功率放大器电路 由于上图电路中采用一个独立电源实现偏置，很不方由于上图电路中采用一个独立电源实现偏置，很不方便，因此在负偏置的丙类谐振功放

19、中，一般采用下图所示便，因此在负偏置的丙类谐振功放中，一般采用下图所示的基极的基极自偏压电路自偏压电路。 VVVCCCCCRRLLLIB0IE0IB0iBiBiE+-+-B2B1BBBBBBEE(a)(b)(c) 3） 基极偏置电路基极偏置电路3. .高频功率放大器电路高频功率放大器电路 3） 基极偏置电路基极偏置电路 图图(a)是利用是利用iB的直流分量的直流分量IBo在在RB上产生所需的负偏压，上产生所需的负偏压，并通过高频扼流圈并通过高频扼流圈LB加到基极上，使加到基极上，使UBE=-IBORB ；VVVCCCCCRRLLLIB0IE0IB0iBiBiE+-+-B2B1BBBBBBEE(

20、a)(b)(c) 3. .高频功率放大器电路高频功率放大器电路 3） 基极偏置电路基极偏置电路 图图(c) 是利用是利用iE的直流分量的直流分量IEo在在RE上产生所需的负偏上产生所需的负偏压，并通过高频扼流圈压，并通过高频扼流圈LB 加到基极上，使加到基极上，使UBE =-IEO RE ；VVVCCCCCRRLLLIB0IE0IB0iBiBiE+-+-B2B1BBBBBBEE(a)(b)(c) 3. .高频功率放大器电路高频功率放大器电路 3） 基极偏置电路基极偏置电路 注意注意：图中电路的静态偏置电压与加输入信号后的直：图中电路的静态偏置电压与加输入信号后的直流偏置电压是不同的。这两电路的

21、静态偏置电压均为零，流偏置电压是不同的。这两电路的静态偏置电压均为零，但直流偏置电压却为不同的负电压。但直流偏置电压却为不同的负电压。VVVCCCCCRRLLLIB0IE0IB0iBiBiE+-+-B2B1BBBBBBEE(a)(b)(c) 3. .高频功率放大器电路高频功率放大器电路 4） 匹配网络匹配网络匹配匹配：使外接负载阻抗与放大器所需的最佳负载电阻：使外接负载阻抗与放大器所需的最佳负载电阻相匹配，以保证放大器输出功率最大。相匹配，以保证放大器输出功率最大。设计匹配网络需满足两个条件：设计匹配网络需满足两个条件：1. 匹配网络的谐振频率等于输入信号的中心频率。匹配网络的谐振频率等于输入

22、信号的中心频率。2. 阻抗匹配。阻抗匹配。3. .高频功率放大器电路高频功率放大器电路 4） 匹配网络匹配网络L型型T型型 型型3. .高频功率放大器电路高频功率放大器电路160MHz谐振功率放大电路谐振功率放大电路T型匹配网络型匹配网络L型匹配网络型匹配网络基极自给偏压基极自给偏压集电极并馈集电极并馈 5） 实际电路实际电路R32KR230K2SC1970C247pFL1R150KC4104C3103C110uF输入12V功率放大电路功率放大电路3. .高频功率放大器电路高频功率放大器电路功率放大电路功率放大电路发射部分发射部分1995年全国题年全国题简易无线电遥控系统设计简易无线电遥控系统

23、设计R133KR25.1KVT0050C17/25pFL2L12.5uH13uHL314uHC220pFC3150pF6V输入C5090.01uC506120pC5070.01uC5100.01uC50830pC51120pL5033uHL5013uHL502100uH3DG12D3DG12DR50950KR5111KR51251R50810KR51051+12vC5123-15P发射天线发射天线C5190.01uL504470uH输入信号输入信号3. .高频功率放大器电路高频功率放大器电路丙类谐振功率放大电路丙类谐振功率放大电路2. .高频功率放大器的工作原理高频功率放大器的工作原理3. 高

24、频功率放大器电路高频功率放大器电路1. .高频功率放大器的特点高频功率放大器的特点 高频功率放大器的匹配网络高频功率放大器的匹配网络 基极偏置电路基极偏置电路 直流馈电电路直流馈电电路 第三章第三章 小信号谐振放大电路小信号谐振放大电路 小信号谐振放大器也称为窄带调谐放大器，通小信号谐振放大器也称为窄带调谐放大器，通常位于常位于接收机接收机的的前端电路前端电路，主要用于高频小信号或，主要用于高频小信号或微弱信号的线性放大。微弱信号的线性放大。小信号调谐放大器小信号调谐放大器 不仅要不仅要放大放大高高频信号，而且还频信号，而且还要有一定的要有一定的选频选频作用，因此晶体作用，因此晶体管的集电极负

25、载管的集电极负载为为LC并联谐振并联谐振回路。回路。 第三章第三章 小信号谐振放大电路小信号谐振放大电路小信号调谐放大器小信号调谐放大器 主要技术指标：主要技术指标：1. 中心频率中心频率f0LCf021 LC值可根据要求自行选取。当值可根据要求自行选取。当f0=30MHz时，时，选选L13=1uH,则则C=28pF第三章第三章 小信号谐振放大电路小信号谐振放大电路小信号调谐放大器小信号调谐放大器 主要技术指标：主要技术指标：2. 带宽带宽BWLgfLgfQfBWL200021QL：有载品质因数：有载品质因数g ：为并在回路：为并在回路1、3端的总电导。端的总电导。小信号调谐放大器小信号调谐放

26、大器 第三章第三章 小信号谐振放大电路小信号谐振放大电路主要技术指标：主要技术指标：3. 电压增益电压增益Au0Au0= -p1p2yfe / g p1、p2 :接入系数接入系数p1=N12/N13=5/20=0.25p2=N45/N13=4/20=0.2yfe :三极管导纳三极管导纳接入系数：减轻外电路对回路的影响，但增益下降。接入系数：减轻外电路对回路的影响，但增益下降。小信号调谐放大器小信号调谐放大器 第三章第三章 小信号谐振放大电路小信号谐振放大电路RLC回路决定了放大回路决定了放大器带通特性，电阻器带通特性，电阻R是用来降低回路是用来降低回路Q值，值，扩展通频带的。扩展通频带的。带宽

27、增益乘积等于常数带宽增益乘积等于常数51k10k5100.01u10k上面是以上面是以f0=30MHz为例的电路，如果要改变中心为例的电路，如果要改变中心频率，电路形式不变，只需重新设计频率，电路形式不变，只需重新设计LC回路即可。回路即可。高频小信号放大电路高频小信号放大电路小信号谐振放大电路实例小信号谐振放大电路实例输出输出C1100pFSDZ4R122KR210KR3430KR475VT12SC763C70.1uFC410pFC36800pFSDZ4ANTENNAC20.1uFVcc=5v输出高频放大电路高频放大电路接收部分接收部分见见1995年全国年全国C题题简易无线电遥控系统设计简易

28、无线电遥控系统设计集成小信号谐振放大器集成小信号谐振放大器如：如：MC1350P、MC1350、MC1590等芯片等芯片MC1350选频放大器选频放大器选频和阻抗匹配选频和阻抗匹配调谐回路调谐回路第四章第四章 正弦波振荡器正弦波振荡器一、振荡器的功能一、振荡器的功能二、正弦波振荡器的用途二、正弦波振荡器的用途三、三、LC振荡器振荡器一、振荡器的功能一、振荡器的功能 在无输入信号情况下，将电源的直流能量转在无输入信号情况下，将电源的直流能量转换成具有一定频率、一定波形和一定振幅的交流换成具有一定频率、一定波形和一定振幅的交流信号的能量。信号的能量。二、正弦波振荡器的用途二、正弦波振荡器的用途发射

29、机发射机(载波载波频率频率fC)接收机接收机(本地振荡频率本地振荡频率fL)通信系统：通信系统：数字系统：时钟信号数字系统：时钟信号测量仪器：信号源测量仪器：信号源高频加热设备高频加热设备医疗仪器医疗仪器高频能源：高频能源：三、三、 LC振荡器振荡器1）变压器反馈式振荡器）变压器反馈式振荡器2）三点式振荡器）三点式振荡器3）晶体振荡器）晶体振荡器1）变压器反馈式振荡器）变压器反馈式振荡器 变压器反馈式振荡器又称变压器反馈式振荡器又称互感耦合振荡器。互感耦合振荡器。由谐振放大器和反馈网络两大部分组成。由谐振放大器和反馈网络两大部分组成。（1）放大电路是）放大电路是共射极共射极接法（接法（L2正反

30、馈）正反馈）CCeCbReR1R2V+VCCL1L2RL CVL1L2RL LL 1）变压器反馈式振荡器）变压器反馈式振荡器 变压器反馈式振荡器又称变压器反馈式振荡器又称互感耦合振荡器。互感耦合振荡器。由谐振放大器和反馈网络两大部分组成由谐振放大器和反馈网络两大部分组成。（2）放大电路是）放大电路是共基极共基极接法接法CCeCReR1R2V+VCCL1L2RLL bLCf210振荡频率振荡频率foCCeCReR1R2V+VCCL1L2RLL b1）变压器反馈式振荡器）变压器反馈式振荡器电路特点：电路特点：（a）C 可以采用可变电容器可以采用可变电容器,因而调节频率方便因而调节频率方便;（b）

31、LC选频网络可放在三极管任意极。选频网络可放在三极管任意极。（c）由于变压器分布）由于变压器分布参数的限制参数的限制,振荡频率振荡频率不能太高不能太高,一般小于几一般小于几十十MHz,且输出波形不且输出波形不太好。太好。 2）三点式振荡器）三点式振荡器什么是三点式振荡器？什么是三点式振荡器？cebX1X2X3晶体管有三个电极（晶体管有三个电极（b、e、c）分别与三个电抗性元件相连接分别与三个电抗性元件相连接形成三个节点形成三个节点故称为三点式振荡器故称为三点式振荡器三点式振荡器要实现振荡，必须满足相位平衡条件与振幅平三点式振荡器要实现振荡，必须满足相位平衡条件与振幅平衡条件衡条件. .为此电路

32、组成结构必须遵循为此电路组成结构必须遵循两个原则两个原则. .cebX3X1X2与晶体管与晶体管发射极相发射极相联结的电联结的电抗抗X1、X2性质必性质必须相同。须相同。即即be、ce间间电抗性质电抗性质相同相同不与晶体管发不与晶体管发射极相联结的射极相联结的另一电抗另一电抗X3的的性质必须与其性质必须与其相反。即与相反。即与 bc间性质相反间性质相反原则一原则一原则二原则二ceb2.1） 三点式振荡器的基本电路构成三点式振荡器的基本电路构成电容三点式振荡器电容三点式振荡器C1C2L 由图可见由图可见:与晶体管发与晶体管发射极相连接的电抗性元射极相连接的电抗性元件件C1和和C2为容性为容性,

33、不与发不与发射极相连接的另一电抗射极相连接的另一电抗性元件性元件X3为感性为感性, 满足三满足三端式振荡器的组成原则。端式振荡器的组成原则。三点式振荡器有二种基本电路三点式振荡器有二种基本电路: : 其一为其一为电容三点式电容三点式振荡器也称为考必兹振荡器振荡器也称为考必兹振荡器, ,电路组电路组成特点如下图所示。成特点如下图所示。 2.1） 三点式振荡器的基本电路构成三点式振荡器的基本电路构成ceb电感三点式振荡器电感三点式振荡器L1L2C 其二为其二为电感三点式电感三点式振荡器也称为哈特莱振荡器振荡器也称为哈特莱振荡器, ,电路组成电路组成特点如下图所示。特点如下图所示。 由图可见由图可见

34、:与晶体与晶体管发射极相连接的电管发射极相连接的电抗性元件抗性元件L1和和L2为为感性感性, 不与发射极相不与发射极相连接的另一电抗性元连接的另一电抗性元件件C为容性为容性, 满足三端满足三端式振荡器的组成原则。式振荡器的组成原则。2.2） 电容三点式振荡器电容三点式振荡器(考毕兹振荡器考毕兹振荡器) (1) 电路结构电路结构电容三点式振荡电路电容三点式振荡电路 交流通路交流通路 (2) 振荡频率振荡频率LCf210 式中：式中：C 为为C1、C2的串联等效电容，即的串联等效电容，即 受三极管结电容的影响，受三极管结电容的影响，C1、C2不能选的太小，不能选的太小，故振荡频率小于故振荡频率小于

35、100MHz，频率稳定度为，频率稳定度为10-3量级。量级。2.2） 电容三点式振荡器电容三点式振荡器(考毕兹振荡器考毕兹振荡器) (1) 电路结构电路结构电容三点式振荡电路电容三点式振荡电路 交流通路交流通路 2.3） 改进型电容三点式振荡器改进型电容三点式振荡器1. 串联改进型振荡电路（串联改进型振荡电路（克拉泼电路克拉泼电路） 该电路的特点是在电感支路中串接一个容量较小的电容该电路的特点是在电感支路中串接一个容量较小的电容C3。满足满足C30，二极管导通；二极管导通；当当uD= ui- - uoRC放电的速率放电的速率(3) 避免产生惰性失真的条件避免产生惰性失真的条件 在任何时刻，电容

36、在任何时刻，电容C上电压的变化率应大上电压的变化率应大于或等于包络信号的变化率，即于或等于包络信号的变化率，即ttUtuAMC )( (2) 产生产生惰性失真的原因惰性失真的原因 在二极管检波器中，存在着两种特有失真在二极管检波器中，存在着两种特有失真 惰性失真惰性失真 底部切割失真底部切割失真2. 检波器的失真检波器的失真 tui(t)与与uc(t)uc(t)ui(t)惰性失真惰性失真一般：一般： 1)/( idsscLRRCQ (1) 回路有载回路有载LQ要大：这应该从选择性及通频带的要求来考虑。要大：这应该从选择性及通频带的要求来考虑。cTRC 为高频载波周期为高频载波周期cT(2) 为

37、发保证输出的高频纹波小为发保证输出的高频纹波小要求：要求：cRC 1 即即 (3) 为了减少输出信号的频率失真（输出信号为一个低频限带信号）为了减少输出信号的频率失真（输出信号为一个低频限带信号）要求：要求： 不不影影响响下下限限频频率率不不影影响响上上限限频频率率ddLCCRCRCminmax11 min maxmaxmax2maxmm1RC (4) 为了避免惰性失真：要求：为了避免惰性失真：要求：LLRRRm RRRL/(5) 为了避免底部切割失真：为了避免底部切割失真：或或+- -u中放末级中放末级RidRLCVDRCsLsRsisCd1. 包络检波的工作原理包络检波的工作原理 收音机实

38、用检波电路收音机实用检波电路VD：检波二极管：检波二极管(2AP9)C1、C2：高频旁路电容：高频旁路电容RL1、RL2：检波负载电阻：检波负载电阻Cc：隔直电容：隔直电容RC：L型低通滤波器，作用型低通滤波器，作用是滤除音频信号，输出直流是滤除音频信号，输出直流信号作为信号作为AGC的控制电压去的控制电压去控制中放电路的增益。控制中放电路的增益。RL2：采用电位器用来调节检波输出电压。：采用电位器用来调节检波输出电压。4.2.2 模拟乘法器检波电路模拟乘法器检波电路 框图：框图：检波性能好；检波性能好；检波增益大、检波效率高；检波增益大、检波效率高；提高了前置放大器（对提高了前置放大器（对

39、c）工作稳定性。）工作稳定性。 特点：特点： 电路实例电路实例1：限限幅幅器器相乘器相乘器 低通滤波低通滤波器器4.2.2 模拟乘法器检波电路模拟乘法器检波电路 电路实例电路实例2：4.2.2 模拟乘法器检波电路模拟乘法器检波电路MC1596组成的同步检波电路组成的同步检波电路 电路实例电路实例3：4.2.2 模拟乘法器检波电路模拟乘法器检波电路4.3 混频电路混频电路指将高频已调波经过频率变换，变为固定中频已调波。指将高频已调波经过频率变换，变为固定中频已调波。(1) 框图描述框图描述(2) 表达式描述表达式描述ttmUtuIaImIcos)cos1 ()(ttmUtucacmAMcos)c

40、os1 ()(变频器变频器fcfLfI=fL-fc混频技术广泛应用于通信、广播和测量等方面。混频技术广泛应用于通信、广播和测量等方面。4.3 混频电路混频电路用用MC1496乘法器构成混频电路的实例乘法器构成混频电路的实例MC1496模拟相乘器混频电路模拟相乘器混频电路fL=209MHz, fs=200MHz, fI=9MHz2、3两脚短路，可提高混频增益。两脚短路，可提高混频增益。小小 结结调幅电路可分为高电平调幅和低电平调幅，它们各自调幅电路可分为高电平调幅和低电平调幅，它们各自具有不同的特点，因此分别适用于不同的场合。具有不同的特点，因此分别适用于不同的场合。检波器有包络检波和同步检波两

41、大类。包络检波器只检波器有包络检波和同步检波两大类。包络检波器只可解调普通调幅波，同步检波器可解调各种调幅波。可解调普通调幅波，同步检波器可解调各种调幅波。常用混频器有模拟乘法器混频器、二极管混频器、三常用混频器有模拟乘法器混频器、二极管混频器、三极管混频器。混频器输出中存在混频干扰。极管混频器。混频器输出中存在混频干扰。第五章第五章 调角与解调调角与解调5.1 调角波的基本性质调角波的基本性质5.2 直接调频电路直接调频电路(FM)5.3 调角波的解调调角波的解调5.1 调角波的基本性质调角波的基本性质调频（调频（FM）：载波的角频率随调制信号的变化规律而变化）：载波的角频率随调制信号的变化

42、规律而变化 。调相（调相（PM）：载波的相位随调制信号的变化规律变化。）：载波的相位随调制信号的变化规律变化。5.2 直接调频电路直接调频电路 1）变容二极管调频电路）变容二极管调频电路变容二极管变容二极管是目前最广泛应用的可变电抗器件。是目前最广泛应用的可变电抗器件。(1) 原理电路原理电路 osc 0 =j1LC Cj 变容管的结电容，与变容管的结电容，与 L 共同构成振荡器的振荡回路，共同构成振荡器的振荡回路，振荡频率近似等于回路的谐振振荡频率近似等于回路的谐振频率，即频率，即变容管作为振荡回路总电容的直接调频电路变容管作为振荡回路总电容的直接调频电路5.2 直接调频电路直接调频电路 1

43、）变容二极管调频电路）变容二极管调频电路 变容管变容管部分接入部分接入振荡回路的直接调频电路振荡回路的直接调频电路 原理电路原理电路 图所示图所示的的变容管部分接入变容管部分接入( (Cj 先和先和 C2 串接，再和串接，再和 C1 并接并接) )的振荡回路。的振荡回路。5.2 直接调频电路直接调频电路 1）变容二极管调频电路）变容二极管调频电路变容二极管作为振荡回路总电容的直接调频电路变容二极管作为振荡回路总电容的直接调频电路 条件：控制电路的接入既能将条件：控制电路的接入既能将 VQ 和和 v 加到变容加到变容管上，又不影响振荡器的正常工作。管上，又不影响振荡器的正常工作。 电路组成电路组

44、成（a）原理电路）原理电路（b）高频通路）高频通路（c）直流和调制电路）直流和调制电路5.2 直接调频电路直接调频电路 1）变容二极管调频电路）变容二极管调频电路1 1、各元件的作用：、各元件的作用： L1 高频扼流圈高频扼流圈，对高频相当于开路，对直流和，对高频相当于开路，对直流和调制频率近似短路。调制频率近似短路。5.2 直接调频电路直接调频电路 1）变容二极管调频电路）变容二极管调频电路C2高频滤波电容高频滤波电容，对高频接近短路，对调制频，对高频接近短路，对调制频率接近开路。率接近开路。C1隔直电容，隔直电容，对高频接近短路，对调制频率接对高频接近短路，对调制频率接近开路，使近开路，使

45、 VQ 和和 v 能有效地加到变容管上。能有效地加到变容管上。 5.2 直接调频电路直接调频电路 1）变容二极管调频电路）变容二极管调频电路2、对高频而言：、对高频而言：L1开路、开路、C1和和C2短路短路（b）图所示为等效电路）图所示为等效电路3、对直流和调制信号而言：、对直流和调制信号而言：C1开路，开路，VQ和和v 能能 有效地加到变容管上有效地加到变容管上（c）为变容二极管的控制电路）为变容二极管的控制电路n变容二极管特性：变容二极管特性：n工作原理：工作原理：5.2 直接调频电路直接调频电路 1）变容二极管调频电路）变容二极管调频电路5.2 直接调频电路直接调频电路1）变容二极管调频

46、电路）变容二极管调频电路L1，D构成振荡回落，且与构成振荡回落，且与T结成电感三点式振荡电路。结成电感三点式振荡电路。C1，C2，L2组成低通滤波组成低通滤波电路。电路。5.2 直接调频电路直接调频电路变容二极管频率调制电路变容二极管频率调制电路1）变容二极管调频电路）变容二极管调频电路5.2 直接调频电路直接调频电路2）晶体振荡器直接调频电路）晶体振荡器直接调频电路 将变容管与晶体串联将变容管与晶体串联作为电感作为电感使用。图示为使用。图示为100M晶振晶振直接调频电路，组成无线话筒中的发射机。直接调频电路，组成无线话筒中的发射机。图图1 晶体振荡器的变容二极管直接调频电路晶体振荡器的变容二

47、极管直接调频电路5.2 直接调频电路直接调频电路电容式话筒调频发射机实例电容式话筒调频发射机实例 电容话筒在声波作用下，内部的金属薄膜产生振电容话筒在声波作用下，内部的金属薄膜产生振动，会引起薄膜与另一电极之间电容量的变化。如果动，会引起薄膜与另一电极之间电容量的变化。如果把电容式话筒直接接到振荡器的谐振回路中，作为回把电容式话筒直接接到振荡器的谐振回路中，作为回路电抗就可构成调频电路。路电抗就可构成调频电路。 图图2 电容式话筒调频发射机电容式话筒调频发射机压控振荡器电路压控振荡器电路VCC1NC2OUT3NC4AGC5NC6VEE7VCC14NC13TANK12NC11BIAS10NC9V

48、EE8MC1648U1R11KL110mHD1MV2109D2MV2109R21KC3100pFC2100pFVCCVinMC1648 OUTC2100pFVcc14NC13TANK12NC11BIAS10NC9GND8GND7NC6AGC5NC4OUT3NC2Vcc1U2MC1648C14104C15104C17104C21103C26104D1V149D2V149LR450KR1VCO5V音频输入12V压控振荡器电路图压控振荡器电路图见见2005年全国题：单工无线呼叫系统年全国题：单工无线呼叫系统LCfc215.3 调角波的解调调角波的解调1概念：概念：调频波的解调：调频波的解调：频率检波

49、，简称频率检波，简称鉴频鉴频。调相波的解调：调相波的解调：相位检波，简称相位检波，简称鉴相鉴相。 2作用：作用：从已调波中检出反映在频率或相位变化从已调波中检出反映在频率或相位变化上的调制信号。上的调制信号。5.3 调角波的解调调角波的解调二、鉴频的实现方法二、鉴频的实现方法 1利用反馈环路利用反馈环路(例如锁相环例如锁相环)实现鉴频。实现鉴频。 2利用波形变换利用波形变换将输入的调频信号进行特将输入的调频信号进行特定的波形变换，使变换后的波形含有反映瞬时频率变定的波形变换，使变换后的波形含有反映瞬时频率变化的平均分量。再通过低通滤波器输出所需的解调电化的平均分量。再通过低通滤波器输出所需的解

50、调电压。压。这类鉴频器可由这类鉴频器可由三种方法三种方法实现。实现。(1) 斜率鉴频器斜率鉴频器 将输入调频波通过具有合适频率特性的线性网将输入调频波通过具有合适频率特性的线性网络，使输出调频波的络，使输出调频波的振幅振幅按照瞬时频率的规律变化按照瞬时频率的规律变化 通过包络检波器输出反映振幅变化的解调电压。通过包络检波器输出反映振幅变化的解调电压。图图 3斜率鉴频器的实现模型斜率鉴频器的实现模型uFMtuFM-AMtut5.3 调角波的解调调角波的解调 相位检波器将它与输入调频波的瞬时相位进行相位检波器将它与输入调频波的瞬时相位进行比较，检出反映附加相移变化的解调电压。比较，检出反映附加相移

51、变化的解调电压。图图 5- -3- -3相位鉴频器的实现模型相位鉴频器的实现模型(2) 相位鉴频器相位鉴频器 将输入调频波通过具有合适频率特性的线性网将输入调频波通过具有合适频率特性的线性网络，使输出调频波的络，使输出调频波的附加相移附加相移按照瞬时频率的规律变按照瞬时频率的规律变化化 。5.3 调角波的解调调角波的解调图图 5- -3- -3相位鉴频器的实现模型相位鉴频器的实现模型(2) 相位鉴频器相位鉴频器5.3 调角波的解调调角波的解调(3) 脉冲计数式鉴频器脉冲计数式鉴频器 通过通过 LP 输出反映平均分量变化的解调电压输出反映平均分量变化的解调电压( (该该等宽脉冲序列含有反映瞬时频

52、率变化的平均分量等宽脉冲序列含有反映瞬时频率变化的平均分量) )。 将输入调频波通过一非线性变换网络变成将输入调频波通过一非线性变换网络变成调频调频等宽脉冲序列等宽脉冲序列。图图 4脉冲计数式鉴频器的实现模型脉冲计数式鉴频器的实现模型5.3 调角波的解调调角波的解调n电路组成电路组成n工作原理工作原理3）调频波的解调）调频波的解调斜率鉴频器：由斜率鉴频器：由LC并联谐振回路和二极管包络检波器组成。并联谐振回路和二极管包络检波器组成。5.3 调角波的解调调角波的解调3）调频波的解调）调频波的解调5.3 调角波的解调调角波的解调MC3361是美国是美国MOTOROLA公司生产的单片窄带调频接收公司

53、生产的单片窄带调频接收电路，主要应用于语音的无线接收机。电路，主要应用于语音的无线接收机。5.3 调角波的解调调角波的解调输入输入输出输出由由MC3361组成的组成的调频解调电路调频解调电路调频接收机实例调频接收机实例5.3 调角波的解调调角波的解调小小 结结调频的方法有直接调频法和间接调频法两种调频的方法有直接调频法和间接调频法两种斜率鉴频器是先频幅转换，后包络检波。斜率鉴频器是先频幅转换，后包络检波。变容二极管调频电路变容二极管调频电路晶体振荡器调频电路晶体振荡器调频电路第二届（第二届（1995年）全国大学生电子设计竞赛题目年）全国大学生电子设计竞赛题目题目三题目三 简易无线电遥控系统简易

54、无线电遥控系统一、任务一、任务设计并制作无线电遥控发射机和接收机。设计并制作无线电遥控发射机和接收机。1无线电遥控发射机无线电遥控发射机控制键控制键编码编码调制调制功放功放电池电池2无线电遥控接收机无线电遥控接收机放大放大解调解调解码解码外供直流稳压电源外供直流稳压电源被控设备被控设备1无线电遥控发射机无线电遥控发射机1）调频发射机）调频发射机 BG1、C2、C3、C4、C5、变容管、变容管C和电感和电感L1组组成西勒振荡器，调频采用变容二极管电路。成西勒振荡器，调频采用变容二极管电路。图图1、发射部分、发射部分编码输入编码输入电源电源1无线电遥控发射机无线电遥控发射机2）接收机）接收机比较电

55、路比较电路鉴频电路鉴频电路高频放大电路高频放大电路高频放大电路采用一级共发射机谐振高放。高频放大电路采用一级共发射机谐振高放。1无线电遥控发射机无线电遥控发射机2）接收机）接收机鉴频电路采用鉴频电路采用MC3361，经混频产生中频信号后再鉴频。，经混频产生中频信号后再鉴频。比较电路比较电路鉴频电路鉴频电路高频放大电路高频放大电路1无线电遥控发射机无线电遥控发射机2）接收机）接收机比较电路：通过比较电路使信号恢复成只有高低电平的数字信号。比较电路：通过比较电路使信号恢复成只有高低电平的数字信号。比较电路比较电路鉴频电路鉴频电路高频放大电路高频放大电路1无线电遥控发射机无线电遥控发射机数字系统部分

56、数字系统部分1）编码部分）编码部分采用采用CD40147 10 4线优先编码器，只对按键进行编码。利用线优先编码器，只对按键进行编码。利用MC145026对对控制信号进行再编码，以利于码元在无线信道中传输。控制信号进行再编码，以利于码元在无线信道中传输。编码输出编码输出1无线电遥控发射机无线电遥控发射机2）解码和驱动部分）解码和驱动部分采用两片采用两片MC145027对解调后的信号进行解码，一片对解调后的信号进行解码，一片MC145027对应一个控对应一个控制对象。制对象。1无线电遥控发射机无线电遥控发射机采用采用74LS138译码输出驱动小电灯的亮度，数码管采用译码输出驱动小电灯的亮度，数码

57、管采用MC14511驱动。驱动。2）解码和驱动部分）解码和驱动部分1无线电遥控发射机无线电遥控发射机发射机模块电路发射机模块电路第六章第六章 数字调制与解调数字调制与解调6.2 二进制振幅键控（二进制振幅键控（ASK）调制与解调）调制与解调6.3 二进制频移键控（二进制频移键控（FSK）调制与解调）调制与解调6.1 数字通信系统模型数字通信系统模型数字频带传输通信系统数字频带传输通信系统数字频带传输通信系统数字频带传输通信系统用数字基带信号对高频正弦载波进行的调制称用数字基带信号对高频正弦载波进行的调制称 数字调制。根据基带信号控制载波的参数不同，数字调制。根据基带信号控制载波的参数不同，数字

58、调制通常分为：数字调制通常分为：振幅键控振幅键控（Amplitude-shift keying） (ASK) 载波振幅受基带控制载波振幅受基带控制频率键控频率键控（Frequency-shift keying） (FSK) 载波频率受基带信号控制载波频率受基带信号控制 t (a) 载 波 t (c) A SK t (b) 基 带 1 0 1 1 0 0 0 1 t (d) PSK t (e) FSK f1 f2 f1 f2 6.2 二进制振幅键控（二进制振幅键控（ASK）调制与解调）调制与解调1. ASK调制调制ASK调制有两种实现方法：调制有两种实现方法：乘法器实现法乘法器实现法和和键控法键

59、控法。l一般表达式：一般表达式：tUkTtgatuccmkskASKcos)()(基带数字信号高频载波6.2 二进制振幅键控（二进制振幅键控（ASK）调制与解调）调制与解调1. ASK调制调制ASK调制产生的波形调制产生的波形数字键控调幅器框图数字键控调幅器框图2）键控法）键控法 由基带数字信号控制一开由基带数字信号控制一开关电路。当关电路。当“1”码时开关闭码时开关闭合，高频载波输出。当合，高频载波输出。当“0”码时开关断开，无高频载波码时开关断开，无高频载波输出。输出。6.2 二进制振幅键控（二进制振幅键控（ASK）调制与解调）调制与解调1. ASK调制调制（b）图中三极管的导通）图中三极

60、管的导通与截止受基带信号控与截止受基带信号控制。制。调幅信号产生的原理图调幅信号产生的原理图ASK调制与发射电路调制与发射电路见见2009全国题：无线环境监测模拟装置全国题：无线环境监测模拟装置Vcc4CLK3NC1GND2CY1YYJZQ?NPNQ2R120KR220KR35.1KR4510R520KL4L3C1104C2C3C55pFVCCVCCGNDGNDVCCGNDVCCQ1到MC13135来自020TXD85502053C4ASK调制电路实例调制电路实例6.2 二进制振幅键控（二进制振幅键控（ASK）调制与解调）调制与解调6.2 二进制振幅键控（二进制振幅键控（ASK）调制与解调）调