自动增益控制射频信号放大器设计(附件)【字数：7551】
摘 要本课题是设计一款自动增益控制射频信号放大器，其要求放大器输入正弦信号，其频率为500kHz，振幅在15~25mV范围内变化，负载为10kΩ的电阻，放大器输出的正弦信号的振幅在1.7~2.3V范围内，通过所设计反馈控制电路，控制放大器的发射极电压，从而实现自动增益控制功能。主要是当输入正弦信号电压幅值过大时就会自动减小放大器的增益，使其满足在固定的振幅范围内。本课题首先介绍了射频小信号放大器的有关知识，然后介绍了自动增益控制的基本概念及原理，并且对自动增益控制射频信号放大器的设计做出了详细的介绍。接着利用仿真软件进行调试实验，最后对实验研究的测试结果也做了详细分析。
目 录
第一章 绪论 1
第二章 自动增益控制射频信号放大器的设计 2
2.1高频小信号谐振放大器 2
2.1.1高频小信号谐振放大器概述 2
2.1.2高频小信号谐振放大器的设计 3
2.2自动增益控制电路 4
2.2.1自动增益控制电路的作用 4
2.2.2 自动增益控制电路的工作原理 4
2.2.3自动增益控制电路的设计 5
2.3自动增益控制射频信号放大器 6
第三章 自动增益控制射频信号放大器的仿真实验研究 7
3.1仿真软件的简介 7
3.2自动增益控制射频信号放大器的仿真与调试 7
3.2.1自动增益控制射频信号放大器的仿真实验方案 7
3.2.2自动增益控制射频信号放大器的仿真调试 7
3.2.3自动增益控制射频信号放大器的仿真实验 8
3.2.4自动增益控制射频信号放大器的仿真实验结果 9
结束语 14
致 谢 15
参考文献 16
附录 17
附录A自动增益控制射频信号放大器电路原理图 17
附录B自动增益控制射频信号放大器仿真电路图 18
附录C15MV仿真波形图 19
附录D20MV仿真波形图 20
附录E25MV仿真波形图 21
附录F输出信号振幅与输入信号振幅关系曲线图 22 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
第一章 绪论
在现如今的社会中，射频电路在无线通信、医疗、遥感、遥控、全球定位和射频识别等各方面领域都得到了广泛的运用。射频电路在现代通信系统中已经是一个不可或缺的部分，直接影响着通信系统的性能[1]。随着科学技术的发展，射频电路设计的方法也日渐成熟，射频的频率范围也越来越宽。
在无线通信系统中，到达接收机的射频信号电平大多在微伏数量级，所以为了将微弱的射频信号进行放大，通常会采用射频小信号放大电路[2]。然而接收机经过射频小信号放大电路进行放大后的信号，输出的振幅会不稳定，为了使得接收机的输出信号保持稳定或者基本不变，通常会采用一种重要的辅助电路，自动增益控制电路，简称AGC电路。其中的AGC为英文单词的首字母AUTO（自动），GAIN（增益），CONTROL（控制）的缩写。它是一种限制输出信号幅度的装置，主要是利用线性放大和压缩放大的合理搭配对输出信号来进行调整，从而完成自动控制接收机的增益幅度的大小，并扩大接收器的接收范围，达到稳定输出信号的目的，并且提高了接收机的性能[3]。
自动增益控制电路是接收机中一种不可或缺的辅助电路，在发射机和其余电子设备中也普遍被得到了运用，如今这种电路在微波、光纤、卫星等通信系统以及雷达、广播电视系统中也很常见。
目前，实现自动增益控制的方法有很多种。本文主要研究如何控制射频小号放大器的发射极电流来实现自动增益控制。
第二章 自动增益控制射频信号放大器的设计
通常将频率高于10KHz并且能够向外辐射电磁能量的信号便可以称之为射频信号[4]。而高频信号，顾名思义，有明确的频率范围，规定它的频率范围是3~30MHz。在现代电路设计和通信系统的应用中，通常情况下，如果射频信号的频率低于30MHz，电路的设计方法便可以采用高频电路的设计方法。本次课题的设计，准备设计一款射频信号放大器，并设计出控制电路对其电压增益进行控制以此来完成目标设计。而此次课题研究的射频信号的频率低于30MHz，因此，本次课题的对射频信号放大器设计，将采用高频小信号谐振放大器来完成。
2.1高频小信号谐振放大器
2.1.1高频小信号谐振放大器概述
高频小信号谐振放大器的主要作用是将高频小信号不失真的放大，采用谐振回路作为负载，又常常被称之为小信号谐振放大器。在通信系统中，高频小信号放大器是经常被用使用的一种功能电路，他所放大的信号频率范围在数百千赫兹到数百兆赫兹之间[5]。从信号所包含的频谱来看，放大器的输入信号的频谱与放大后输出信号的频谱是一致的。
高频小信号放大器电路的种类可以分为窄带放大电路和宽带放大电路两大类。窄带放大电路对中心频率在几百千赫兹到几百兆赫兹，频谱宽度在几千赫兹到几十兆赫兹内的微弱信号进行不失真的放大，所以需要一定的电压增益并且需要拥有选频能力。由于此次设计的射频信号为窄带信号，因此，需要设计一款具有选频能力的高频小信号谐振放大器。
其中，电压增益和谐振频率是高频小信号谐振放大器的两个重要指标。
1.增益
放大器的输出电压（功率）与输入电压（功率）之比。对于选频放大器电路，通常在中心频率fo上的电压增益表示：
A
uo
=
u
o
u
i
式(21)
式中，uo、ui分别为放大器中心频率上输出、输入的电压有效值[6]。
2.谐振频率
放大器的谐振回路谐振时所对应的频率称之为放大器的谐振频率，理论上，对于LC组成的谐振回路来讲，谐振频率为：
????
o
=
1
2π
LC
式(22)
式子中，L为谐振回路电感线圈的电感值；C为谐振回路的总电容。
2.1.2高频小信号谐振放大器的设计
1、电路结构设计
高频小信号谐振电路如下图21所示。图中C1为输入耦合电容，作用是通交流，断直流。C4是输出耦合电容。R1、R2和R11组成基极偏置电，R3、R4为发射极电阻，其中R1、R2、R11、R3、R4联合构成分压式电流反馈直流偏置电路，来保证晶体管工作在甲类状态[7]。C3是发射极的旁路电容，用来短路高频交流信号。R6的大小可以改变回路中Qe（品质因素）的值。谐振回路则由电容C2、电感L1并联构成。
目 录
第一章 绪论 1
第二章 自动增益控制射频信号放大器的设计 2
2.1高频小信号谐振放大器 2
2.1.1高频小信号谐振放大器概述 2
2.1.2高频小信号谐振放大器的设计 3
2.2自动增益控制电路 4
2.2.1自动增益控制电路的作用 4
2.2.2 自动增益控制电路的工作原理 4
2.2.3自动增益控制电路的设计 5
2.3自动增益控制射频信号放大器 6
第三章 自动增益控制射频信号放大器的仿真实验研究 7
3.1仿真软件的简介 7
3.2自动增益控制射频信号放大器的仿真与调试 7
3.2.1自动增益控制射频信号放大器的仿真实验方案 7
3.2.2自动增益控制射频信号放大器的仿真调试 7
3.2.3自动增益控制射频信号放大器的仿真实验 8
3.2.4自动增益控制射频信号放大器的仿真实验结果 9
结束语 14
致 谢 15
参考文献 16
附录 17
附录A自动增益控制射频信号放大器电路原理图 17
附录B自动增益控制射频信号放大器仿真电路图 18
附录C15MV仿真波形图 19
附录D20MV仿真波形图 20
附录E25MV仿真波形图 21
附录F输出信号振幅与输入信号振幅关系曲线图 22 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
第一章 绪论
在现如今的社会中，射频电路在无线通信、医疗、遥感、遥控、全球定位和射频识别等各方面领域都得到了广泛的运用。射频电路在现代通信系统中已经是一个不可或缺的部分，直接影响着通信系统的性能[1]。随着科学技术的发展，射频电路设计的方法也日渐成熟，射频的频率范围也越来越宽。
在无线通信系统中，到达接收机的射频信号电平大多在微伏数量级，所以为了将微弱的射频信号进行放大，通常会采用射频小信号放大电路[2]。然而接收机经过射频小信号放大电路进行放大后的信号，输出的振幅会不稳定，为了使得接收机的输出信号保持稳定或者基本不变，通常会采用一种重要的辅助电路，自动增益控制电路，简称AGC电路。其中的AGC为英文单词的首字母AUTO（自动），GAIN（增益），CONTROL（控制）的缩写。它是一种限制输出信号幅度的装置，主要是利用线性放大和压缩放大的合理搭配对输出信号来进行调整，从而完成自动控制接收机的增益幅度的大小，并扩大接收器的接收范围，达到稳定输出信号的目的，并且提高了接收机的性能[3]。
自动增益控制电路是接收机中一种不可或缺的辅助电路，在发射机和其余电子设备中也普遍被得到了运用，如今这种电路在微波、光纤、卫星等通信系统以及雷达、广播电视系统中也很常见。
目前，实现自动增益控制的方法有很多种。本文主要研究如何控制射频小号放大器的发射极电流来实现自动增益控制。
第二章 自动增益控制射频信号放大器的设计
通常将频率高于10KHz并且能够向外辐射电磁能量的信号便可以称之为射频信号[4]。而高频信号，顾名思义，有明确的频率范围，规定它的频率范围是3~30MHz。在现代电路设计和通信系统的应用中，通常情况下，如果射频信号的频率低于30MHz，电路的设计方法便可以采用高频电路的设计方法。本次课题的设计，准备设计一款射频信号放大器，并设计出控制电路对其电压增益进行控制以此来完成目标设计。而此次课题研究的射频信号的频率低于30MHz，因此，本次课题的对射频信号放大器设计，将采用高频小信号谐振放大器来完成。
2.1高频小信号谐振放大器
2.1.1高频小信号谐振放大器概述
高频小信号谐振放大器的主要作用是将高频小信号不失真的放大，采用谐振回路作为负载，又常常被称之为小信号谐振放大器。在通信系统中，高频小信号放大器是经常被用使用的一种功能电路，他所放大的信号频率范围在数百千赫兹到数百兆赫兹之间[5]。从信号所包含的频谱来看，放大器的输入信号的频谱与放大后输出信号的频谱是一致的。
高频小信号放大器电路的种类可以分为窄带放大电路和宽带放大电路两大类。窄带放大电路对中心频率在几百千赫兹到几百兆赫兹，频谱宽度在几千赫兹到几十兆赫兹内的微弱信号进行不失真的放大，所以需要一定的电压增益并且需要拥有选频能力。由于此次设计的射频信号为窄带信号，因此，需要设计一款具有选频能力的高频小信号谐振放大器。
其中，电压增益和谐振频率是高频小信号谐振放大器的两个重要指标。
1.增益
放大器的输出电压（功率）与输入电压（功率）之比。对于选频放大器电路，通常在中心频率fo上的电压增益表示：
A
uo
=
u
o
u
i
式(21)
式中，uo、ui分别为放大器中心频率上输出、输入的电压有效值[6]。
2.谐振频率
放大器的谐振回路谐振时所对应的频率称之为放大器的谐振频率，理论上，对于LC组成的谐振回路来讲，谐振频率为：
????
o
=
1
2π
LC
式(22)
式子中，L为谐振回路电感线圈的电感值；C为谐振回路的总电容。
2.1.2高频小信号谐振放大器的设计
1、电路结构设计
高频小信号谐振电路如下图21所示。图中C1为输入耦合电容，作用是通交流，断直流。C4是输出耦合电容。R1、R2和R11组成基极偏置电，R3、R4为发射极电阻，其中R1、R2、R11、R3、R4联合构成分压式电流反馈直流偏置电路，来保证晶体管工作在甲类状态[7]。C3是发射极的旁路电容，用来短路高频交流信号。R6的大小可以改变回路中Qe（品质因素）的值。谐振回路则由电容C2、电感L1并联构成。
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