通信电子线路课程设计课程名称通信电子线路课程设计专业通信工程班级学号姓名指导教师2015年7月15日前言现代通信的主要任务就是迅速而准确的传输信息。

随着通信技术的日益发展，组成通信系统的电子线路不断更新，其应用十分广泛。

实现通信的方式和手段很多，通信电子线路主要利用电磁波传递信息的无线通信系统。

在本课程设计中，着眼于无线电通信的基础电路——LC正弦振荡器的分析和研究。

常用正弦波振荡器主要由决定振荡频率的选频网络和维持振荡的正反馈放大器组成,这就是反馈振荡器。

按照选频网络所采用元件的不同，正弦波振荡器可分为LC振荡器、RC振荡器和晶体振荡器等类型。

其中LC振荡器和晶体振荡器用于产生高频正弦波。

正反馈放大器既可以由晶体管、场效应管等分立器件组成，也可由集成电路组成。

LC振荡器中除了有互感耦合反馈型振荡器之外，其最基本的就是三端式（又称三点式）的振荡器。

而三点式的振荡器中又有电容三点式振荡器和电感三点式振荡器这两种基本类型。

反馈振荡器是一种常用的正弦波振荡器，主要由决定振荡频率的选频网络和维持振荡的正反馈放大器组成。

按照选频网络所采用元件的不同，正弦波振荡器可分为LC振荡器、RC振荡器和晶体振荡器等类型。

本文介绍了高频电感三点式振荡器电路的原理及设计，电感三点式易起振，调整频率方便，可以通过改变电容调整频率而不影响反馈系数。

正弦波振荡器在各种电子设备中有着广泛的应用。

根据所产生的波形不同，可将振荡器分成正弦波振荡器和非正弦波振荡器两大类。

前者能产生正弦波，后者能产生矩形波、三角波、锯齿波等。

在此次的通信电子线路课程设计中，我选做的是电感三点式振荡设计，通过为时一周的上机实验，我学到了很多书本之外的知识，在老师的指导下达到实验设计的要求指标，并且完成了低频、中频到高频的过渡，同时利用傅里叶变换分析产生的振荡波形。

希望此次的课程设计能够得到老师的认可与肯定。

二零一五年七月目 录一、课程设计的目的 (2)二、课程设计的基本要求 (2)三、课程设计题目及指标 (2)四、理论基础 (3)4.1 振荡器 (3)4.2 三点式振荡器原理及分类 (3)4.3 电感三点式（哈特莱）振荡器 (4)4.4 振荡器工作原理 (5)五、振荡条件 (6)5.1自激振荡建立的过程 (6)5.2自激振荡器的电路构成 (7)5.3振荡器的起振条件 (7)5.4振荡器的平衡条件 (7)5.5振荡器平衡状态的稳定条件 (8)5.6振荡器三类条件总结 (9)5.7 振荡器的频率稳定 (9)六、电路设计 (11)6.1 设计概述 (11)6.2 电感振荡部分 (11)6.3 输出缓冲级部分 (13)七、电路调试 (14)7.1电路调试概述 (14)7.2晶体管选择 (14)7.3直流馈电线线路调试 (14)7.4振荡回路调试 (15)7.5问题总结 (17)八、实验仿真演示 (18)8.1 低频时仿真试验 (18)8.1.1电路图 (18)8.1.2示波器波形显示 (18)8.1.3 3R 4C 参数设置 (19)8.2 中频时仿真试验 (22)8.2.1电路图 (22)8.2.2 波形图 (22)8.3 高频时仿真试验 (23)8.3.1电路图 (23)8.3.2波形图 (24)九、结果分析 (28)十、心得体会 (29)十一、参考文献 (31)附录 (32)一、课程设计的目的通过课程设计，加强对高频电子技术电路的理解，学会查寻资料﹑方案比较，以及设计计算等环节。

进一步提高分析解决实际问题的能力，创造一个动脑动手、独立开展电路实验的机会，锻炼分析﹑解决高频电子电路问题的实际本领，真正实现由课本知识向实际能力的转化；通过典型电路的设计与制作，加深对基本原理的了解，增强自身的实践能力。

二、课程设计的基本要求1、培养根据需要选学参考书，查阅手册，图表和文献资料的自学能力，通过独立思考﹑深入钻研有关问题，学会自己分析解决问题的方法。

2、通过实际电路方案的分析比较，设计计算﹑元件选取﹑安装调试等环节，初步掌握简单实用电路的分析方法和工程设计方法。

3、掌握常用仪表的正确使用方法，学会简单电路的实验调试和整机指标测试方法，提高动手能力。

4、了解与课程有关的电子电路以及元器件工程技术规范，能按课程设计任务书的技术要求，编写设计说明，能正确反映设计和实验成果，能正确绘制电路图。

5、培养严谨的工作作风和科学态度，逐步建立正确的生产观点，经济观点和全局观点。

三、课程设计题目及指标题目：电感三点式振荡器的设计1、设计要求：设计一个电感三点式振荡器2、主要技术指标：振荡频率为20MHz，输出信号幅度≥5V（峰-峰值）3、运行环境：Multisim12仿真软件四、理论基础4.1 振荡器自激振荡器是在无需外加激励信号的情况下，能将直流电能转换成具有一定波形、一定频率和一定幅度的交变能量电路。

振荡器的种类很多，根据其波形不同，可分为两大类，正弦波振荡器和非正弦波振荡器。

前者能产生正弦波，后者能产生矩形波、三角波、锯齿波等。

正弦波振荡器根据其工作方式不同又可分为反馈型和负阻型振荡器。

反馈型振荡器主要由决定振荡频率的选频网络和维持震荡的正反馈放大器组成，按照选频网络所采用的元件不同，正弦波振荡器可分为RC、LC振荡器和晶体振荡器等类型。

LC 振荡器和晶体振荡器用于产生高频正弦波，RC振荡器用于产生低频正弦波。

正反馈放大器既可以由晶体管、场效应管等分立元件组成，也可以由集成电路组成。

这几种电路中，以石英晶体振荡器的频率最稳定，LC次之，RC电路较差。

在本次设计实验中，我们主要研究的是LC振荡器。

采用LC谐振回路作为选频网络的反馈振荡器统称为LC振荡器，它可以用来产生几十千赫到几百千赫的正弦波信号。

实际上，高频正弦波振荡器几乎都是采用LC回路进行选频的。

不过有些高频正弦波振荡器，如晶体振荡器、压控振荡器、集成电路振荡器等。

LC振荡器按其反馈网络的不同，可分为互感耦合振荡器、电感反馈式振荡器和电容反馈式振荡器。

其中后两种又称为三点式振荡器。

三点式LC振荡器有多种形式，主要有：电感三点式，又称哈特莱振荡器；电容三点式，又称考毕兹振荡器；串联型改进电容三点式，又称克拉泼振荡器；并联型改进电容三点式，又称西勒振荡器。

4.2 三点式振荡器原理及分类三点式振荡器是指LC回路的三个端点与晶体管的三个电极分别连接而组成的一种振荡器。

三点式振荡器电路用电容耦合或自耦变压器耦合代替互感耦合, 可以克服互感耦合振荡器振荡频率低的缺点, 是一种广泛应用的振荡电路, 其工作频率可达到几百兆赫。

根据具体元件选择与接法的不同又可以分为电容三点式振荡器（考毕兹振荡器）与电感三点式（哈特莱振荡器）两种，其主要特点如下：电容三点式：反馈电压中高次谐波分量很小，因而输出波形好，接近正弦波。

反馈系数因与回路电容有关，如果用改变回路的方法来调整振荡频率，必将改变反馈系数，从而影响起振。

电感三点式：便于用改变电容的方法来调整振荡频率，而不会影响反馈系数，但是反馈电压中高次谐波分量比较多，输出波形差。

4.3 电感三点式（哈特莱）振荡器电感三点式振荡电路是指原边线圈的3段分别接在晶体管的3极。

其典型电路图与交流等效电路图如下图所示：图1 电感三点式（哈特莱）振荡电路图2 电感三点式振荡器交流等效电路该电路具有如下特点：（1）易起振；（2）.调节频率方便。

（3）输出波形较差。

4.4 振荡器工作原理电感三点式振荡器的原理电路如图1所示，图2是其交流等效电路。

图1中，1b R 、2b R 和e R 为分压式偏置电阻；b C 和e C 分别为隔直流电容和旁路电容；L 1、L 2和C 组成并联谐振回路，作为集电极交流负载。

谐振回路的三个端点分别与晶体管的三个电极相连，符合三点式振荡器的组成原则。

由于反馈信号f U 由电感线圈L 2取得，故称为电感反馈三点式振荡器。

采用与电容三点式振荡电路相似的方法可求得起振条件的公式为()ie p oe fe Fg g g Fy +'+>1 (1) 式中，各符号的含义仍与考毕兹振荡器相同，只是反馈系数F 的表达式有所不同，此处F 定义如下：ML M L F ++=12 (2) 其中M 为L 1、L 2 的互感系数。

当线圈绕在封闭瓷芯的瓷环上时，线圈两部分的耦合系数接近于1，反馈系数F 近似等于两线圈的匝数比，即F =N 2/N 1。

振荡频率的近似为()C M L L LC f 22121210++=≈ππ (3) 若考虑g oe 、g ie 的影响时，满足相位平衡条件的振荡频率值为()()221021M L L g g g LC f ie p oe -'++≈π (4) 式中，L =L 1+L 2+2M 。

由式 (4) 可见，电感三点式振荡器的振荡频率要比式 (3) 所示的频率值稍低一些，g oe 、g ie 越大，耦合越松，偏低得越明显。

五、振荡条件5.1自激振荡建立的过程反馈振荡器是由反馈放大器演变而来。

如图3所示，若开关拨向S2时，该电路为调谐放大器，当输入信号为正弦波i υ时，放大器输出负载互感耦合变压器2L 上的电压为f υ，调整互感M 及同名端以及回路参数，可以使f i υυ =。

此时，若将开关K 快速拨向S1点，则集电极电路和基极电路都维持开关K 接到“2”点时的状态，即始终维持着与i υ相同频率的正弦信号。

这时，调谐放大器就变为自激振荡器。

振荡器在电源开关闭合的瞬间，振荡管的各极电流从零跳变到某一数值，这种电流的跳变在集电极LC 振荡电路中激起振荡，由于选频网络是由Q 值很高的LC 并联谐振回路组成的，带宽极窄，因而在回路两端产生正弦波电U o ，该电压通过互感耦合变压器同相正反馈到晶体管的基极回路，这就是最初的激励信号。

这种起始振荡信号开始十分微弱，经不断地对它进行放大→选频→反馈→再放大等多次循环，一个与振荡回路固有频率相同的自激振荡便由小到大地增长起来。

由于晶体管特性的非线性，振幅会自动稳定到一定的幅度。

这时，自激振荡已经建立，完成了将直流能量转换为交流能量的过程。

因此这种振荡的幅度不会无限增长，而是达到到某一特定频率后稳定在一定的频率范围内。

图3 自激振荡建立过程5.2自激振荡器的电路构成由自激振荡建立的过程知，反馈型自激振荡器的电路构成须由三部分组成：（1）包含两个（或两个以上）储能元件的振荡回路。

在这两个元件中，当一个释放能量时，另一个就接收能量。

释放与接收能量可以往返进行，其频率决定于元件的数值。

（2）可以补充由振荡回路电阻产生损耗的能量来源。

在晶体管振荡器中，这种能源就是直流电源VCC 。

（3）使能量在正确的时间内补充到电路中的控制设备。

这是由有源器件（晶体管、集成块等）和正反馈电路完成的。