高频电路的一般设计方法及设计实例

电子电路种类很多，千差万别，设计方法和步骤也因不同情况而异。这里给出高频电路设计的一般步骤，以供参考，设计者应根据具体情况，灵活掌握。

一、高频电路的一般设计方法

1.总体实现方案的选择
由课题要求实现的电路功能及性能指标，决定最终实现电路的构成。

2.单元电路形式的选择
根据课题要求实现的电路性能指标，确定总体实现方案中，各单元电路的形式。

3.电路参数的计算
根据所选单元电路的形式，对组成电路的各元器件的值进行计算。

4.元器件的选择
元器件的选择，除了要考虑计算出的参数值外，还要遵从节约电路成本，元器件购买方便，以及尽量利用现有条件实现的原则。

以上各步骤之间不是绝对独立的，往往需要交叉进行，尤其是有时受到元器件选择的限制，常会推翻最初的设计方案，从头来做。所以，在进行电路设计之初，要先把可能限制电路实现的因素考虑好，再着手设计，往往可以达到事半功倍的效果。

在完成电路设计之后，可以使用计算机辅助分析软件（例如Pspice）进行电路仿真，做初步调整，然后到实验室装调电路，在调试中分析和解决常见的电路故障。

二、高频电路设计举例

真正实用的发射机、接收机的技术指标项目较多，因为学生刚接触到这方面的知识，所以给定的题目中只是要求结合基础知识完成几项主要技术指标。而整机电路形式的选取可以是分立元件为主，分立与集成电路混合，也可以是单片集成发射与接收系统。

任务：小功率调幅发射机设计

技术指标：载波频率f0=2MHz，载波频率稳定度不低于10^-3/分钟，输出负载RL=75Ω，发射功率（输出负载RL 上的功率）P0≥10mW，调制度ma=30%～80%可调，调制频率F=500Hz～3kHz。

(一) 实现方案的选择

1．调幅发射系统分析 

图1为最基本的调幅发射系统框图。主要由主振荡器、缓冲级、高频小信号放大器、调制器、高频功率放大器、低频电压放大器等电路组成。

图1 调幅发射系统框图

在组成电路中，除了主振器、调制器、调制信号是最基本的组成单元，不能缺少外，其他单元电路的选择，主要根据设计指标要求来确定。

缓冲级将主振器与其后一级隔离，以减小后级对振荡器频率稳定度及振荡波形的影响。所以，是否选择该单元电路，主要根据电路对稳定性的要求高低。一般情况下，需要选择该电路。

高频放大器的任务是将振荡电压放大以后送到振幅调制，为驱动调制级提供足够的增益。是否选择该单元电路，主要根据所选择的振幅调制电路决定。即：如果选用低电平调幅电路（如用集成模拟乘法器做振幅调制器），由于这种调制器为小信号输入，振荡器输出电压一般能够满足要求，就不需要该放大电路；而如果采用高电平调幅电路（如集电极调幅电路），由于它要求大信号输入，振荡器输出电压不能满足时，就要使用一至二级高频放大器。

功率放大器是调幅发射系统的末级，它的任务是提供发射系统所需要的输出功率。是否选择该电路，主要根据系统对发射功率的要求。如果由调幅电路输出的功率能满足性能要求的话，就可以不再其后加功率放大电路，否则，就不能省略。

2．本设计任务总体实现方案的确定

根据以上对调幅发射系统构成电路选择方法的介绍，结合设计任务中给定的技术指标，确定总体实现方案如下：

方案一：低电平调幅发射机

由于设计任务要求实现的是小功率发射机，发射功率（输出负载RL 上的功率）P0为10mW 即可。所以，可以利用提供的集成模拟乘法器MC1496，组成低电平调幅电路。系统框图如图2 所示。

图2 低电平调幅发射机系统框图

方案二：高电平调幅发射机

因为设计任务中对发射功率并没有限制上限值，所以，也可以采用高电平调幅电路组成发射系统，如图3 所示。若缓冲级输出电压能满足高电平调幅电路的要求，并且最终负载上的输出功率也满足指标要求时，则应力求电路结构简单，去除高频放大电路。

图3 高电平调幅发射机系统框图

（二）单元电路形式的选择

1．调幅发射系统各单元电路的分析

（1）主振器

主振器就是高频振荡器，根据载波频率的高低和频率稳定度来确定电路形式。在频率稳定度要求不高的情况下，可以采用电容反馈三点式振荡电路，如克拉泼、西勒电路。频率稳定度要求高的情况下，可以采用晶体振荡器，也可以采用单片集成振荡电路。

（2）缓冲级

缓冲级通常采用射极跟随器，基本原理是利用它的输入电阻高和输出电阻低的特点，在电路中起着阻抗变换的作用。

（3）高频放大器

高频放大器属于线性放大器。根据电路所需要的电压增益和选择性，来确定电路形式。一般电路形式有单调谐放大器和双调谐放大器。在对放大器选择性要求不高的场