2011年全国大学生电子设计竞赛
LC谐振放大器（D题）
【本科组】
2014年7月20日
LC谐振放大器是通信设备中常用的功能电路，它所放大的信号频率在数百千赫至数百兆赫。LC谐振放大器的功能是实现对微弱的高频信号进行不失真的放大，从信号所含频谱来看，输入信号频谱与放大后输出信号的频谱是相同的LC谐振放大器的分类：
①按元器件分为：晶体管放大器、场效应管放大器、集成电路放大器; ②按频带分为：窄带放大器、宽带放大器;
③按电路形式分为：单级放大器、多级放大器;
④按负载性质分为：谐振放大器、非谐振放大器;
其中LC谐振放大器广泛应用于通信系统和其它无线电系统中，特别是在发射机的接收端，从天线上感应的信号是非常微弱的，这就需要用放大器将其放大。LC谐振放大器理论非常简单，但实际制作却非常困难。其中最容易出现的问题是自激振荡，同时频率选择和各级间阻抗匹配也很难实现。本文以理论分析为依据，以实际制作为基础，用LC振荡电路为辅助，来消除高频放大器自激振荡和实现准确的。
本系统以LC谐振放大为核心，供电电压为3.6V。该系统主要由LC谐振回路、衰减器、AGC自动增益，开关电源组成，具有选频网络、信号放大、可以控制功率电平、实现自动增益等功能。对无用信号、干扰信号、噪声信号进行抑制的作用，而因此广泛应用于广播、电视、通信和雷达等接受设备中。其优点是：功耗小，增益大。
关键词: LC谐振；放大；选频；震荡
LC谐振放大器（D题）
【本科组】
1.设计任务
设计并制作一个低压、低功耗LC谐振放大器；为了便于测试，在放大器的输入端插入一个40dB固定衰减器。电路框图见图1.
图1 电路框图
2.设计要求
2.1 基本要求
2.1.1 衰减器指标
衰减量40±2dB，特性阻抗50Ω，频率与放大器相适应。
2.1.2 放大器指标
a.谐振频率：f0=150MHz；允许偏差±100kHz；
b.增益：不小于60dB；
c.-3dB带宽：2∆f0.7=300kHz；带内波动不大于2dB；
d.输入电阻：Rin=50Ω；
e.失真：负载电阻为200Ω，输出电压1V时，波动无明显失真。
放大器使用3.6V稳压电源供电，最大不允许超过360mW，尽可能减少功耗。
2.2 发挥部分
a.在-3dB带宽不变的条件下，提高放大器增益大于等于80dB；
b.在最大增益情况下，尽可能减小矩形系数Kr0.1；
c.设计一个自动增益控制（AGC）电路，AGC控制范围大于40dB； d.其他。
3. 设计方案评定与选择
本系统主要由衰减器模块、LC谐振放大模块、AGC电路模块、电源模块组成，下面分别论证各个模块的选择。
3.1 衰减器模块的选定
方案一：采用DA数模做衰减，通过给定的数字量来控制输出电压，但由于输入电压过低，不能作为DA的参考电压，而且本题要求的频率很高，DA不等实现。
方案二：用T型电阻网络做衰减电路如图2所示：
图2 T型电阻网络
该电路衰减线性度好，但对于衰减倍数很高时，R1的阻值很小，由于受引线和焊点的影响，阻值过小很难保证其精度，从而影响衰减的准确度。
方案三：采用∏型电阻网络，该电路也是纯电阻网络，受频率的影响很小，线性度好，对于题目要求的40dB，∏型电路中的电阻阻值都适中，这样对于选值和调节都很容易，这样测量的结果更准确。∏型电阻网络如图所示：
图3 ∏型电阻网络
综上所述：我们决定采用方案三，利用∏型电路实现基本要求中的信号衰40dB。
3.2 谐振放大模块的选定
赛题要求放大器的谐振频率f0=150MHz，允许偏差±100kHz ；-3dB带宽2∆f0.7=300kHz带内波动不大于2dB；输入电阻Rin=50Ω；负载电阻为200Ω，输出电压1V时，波形无明显失真。放大器使用3.6V稳压电源供电，最大不允许超过360mW。
由于赛题要求增益大于60dB，采用单级或者两级放大器很难完成系统指标，且单级增益太大影响 系统稳定性，因此考虑使用多级放大。如何实现指标要求的 LC 谐振特性是谐振放大器设计的关键， 调谐方式有以下三种选择。
方案一：选择多级双调谐放大器。
采用 LC 双调谐回路谐振放大器的多级级联形式。多级双调谐放大器各级采用相同的双回路，随着级联数的增加，矩形系数明显改善，带宽减小程度比单调谐放大器要小，但是使用的回路元件多，调谐过程也比较复杂。这种电路的优点是，频带宽、选择性好、频率响应在通频带内较为平坦、频带边缘上有较为陡峭的截止特性。缺点是，强耦合时通频带显著加宽，通频带加宽虽然有利于矩 形系数的提高，但会带来谐振曲线顶部的凹陷以及造成通频带内波动增大。 通过实验发现，双调谐放大器电路通频带过宽，在500kHz~600KHz 范围之间，超出了题目 300kHz。
方案二：选择三极管级联电路。
采用 LC 单调谐回路谐振放大器多级级联的形式。多级单调谐放大器各级谐振频率相同，这种电路的优点是，电感,电容较少、电路调整简单、增益较大，较容易实现60dB的增益。采用三极管级联电路，通过调整电路测静态工作点来改善输出。在合适的静态工作点是电路的增益最大，且分立元件之间不易产生较大的自激振荡，各级之间通过电容耦合，消除一定程度的自激振荡。且三极管经济适用，耐压值大于功放芯片，所以采用此种方案。
方案三：选择混合调谐放大器。
采用单调谐与三调谐组合的方式，能够在通频带为300kHz的同时得到较低的矩形系数，且相对于多级双调谐调试难度降低。但是所要求的一些器件无法买到，由于一部分器件的价格超过了本来的预算。所以综合决定选择方案二进行设计。
3.3 AGC电路模块的选定
自动增益控制（AGC ）电路的主要作用是使电路输出电平保持一定的数值。自动增控制的目标是设定一个基准输出电平VREF后，通过检测输出信号，自动调整放大电路的增益，使输出信号有效值稳定在基准电平VREF上。
对自动增益控制电路的主要要求是控制范围要宽，信号失真要小，要有适当的响应时间，同时不能影响系统的噪声性能。当输入信号的电平在一定范围内变化时，尽管AGC电路的能够大大减小输出信号电平的变化，但是不能完全消除电平的变化。对于AGC系统来说，一方面希望输出信号电平的变化愈小愈好，另一方面则希望输入信号电平的变化范围愈大愈好。在给定输出电平变化范围内，允许输入信号电平的变化范围愈大，就意味着AGC电路的控制范围愈宽。 单级反馈分流式AGC对放大器的控制作用较弱，但若采取多级并联方式控制，就可以获得较好的增益控制效果。AGC的主要质量指标是动态范围，包括输入信号Vi 的动态范围输出信号Vo的动态范围以及增益控制动态范围。 输入信号动态范围：
Mi=VimaxV或Mi(dB)=20lgimax(dB) ViminVimin
输出信号动态范围：
Mo=VomaxV或Mo(dB)=20lgomax(dB) VominVomin
增益控制动态范围：
AG=MiVimax/ViminAmax ==MoVomax/VominAmin
式中，Amax为系统最大增益，Amin为系统最小增益。动态增益控制范围常用dB数表示：
AG(dB)=20lgMiA=20lgmax(dB) MoAmin
方案一：选择TrupwrTM检波RFIC检测输出信号。例如，采用TrupwrTM检波 RFIC AD8361。AD8361的典型应用电路。AD8361是一款TrupwrTM检波RFIC，
能够将一个最高2.5GHz的复合调制RF信号转换为代表该信号均方根电平的直流电压。该器件具有高线性度和高温度稳定性，适用于CDMA、QAM和其它复合调制方案的检波。动态范围为30dB。测量精度在14dB范围为0.25dB，在23dB范围为1dB。采用2.7V~5.5V电源供电，功耗为4mA。AD8361输入输出线性较好，检波灵敏度高。但是AD8361的输入阻抗典型为225 ||1pF，则需要外加跟随器，外围电路比较复杂，功耗较大。所以不宜选用。
方案二：利用 PIN 二极管电调谐器。AGC电路通过检波器对输出信号的幅值检测并转 换为直流信号，反馈控制电路由运放及 PIN二极管电调谐器构成，直流信号的幅值反应输出信号的变化，通过反馈控制电路作用到第一级单调谐放大器的输入端，实现自动增益控制功能。
方案三：选择检波二极管检波输出信号＋运算放大器进行放大。例如，利用
1N60检波电路和正向检波电流与电压关系如图 检波二极管1N60检波输出信号。
2.3.2 所示。1N60检波 范围较大，且电路简单，功耗较低。综合题目要求、电路复杂性与功耗等因素，1N60检波二极管实现检波，并使用LM358、LMV321 等运算放大器进行放大。可选择使用。
整体设计方案图如下：
图4 方案流程图
4.单元模块设计
4.1衰减器的设计
射频功率衰减器必须遵循以下两条基本原则
1.阻抗匹配
射频功率衰减器要对信号功率进行准确衰减必须阻抗匹配，不然会形成驻波或反射，影响测量精度，对衰减器输入而言，输入阻抗要与信号源的输出阻抗匹配；对衰减器输出而言，输出阻抗要与负载阻抗匹配，由于射频功率衰减器一般不需要进行阻抗变换，所以，输入阻抗，输出阻抗，负载阻抗和信号源输出阻抗都相等。
2.衰减量符合要求
电压衰减量：
20lgAT=20lg(VIN/VOUT)(dB)
功率衰减:
10lgAtp=10lg(Pin/Pout)(dB)
符合所要求的衰减值，因为功率P=V2/R,由于输入阻抗等于输出阻抗，所以可以推导出以下公式
22)10lgAtp=10lg(P/P=10lgV/VVin/Vout)=20lgAT inoutinout=20lg(()
因此电压衰减的分贝数（dB）与功率衰减的分贝数（dB）是一致的，根据衰减的分贝数（dB）可求出电压衰减的分贝数AT。
根据衰减器要求衰减量40dB,特性阻抗50Ω，所以，经计算得出
R12=2.5KΩ；R13=R14=51Ω
4.2 谐振放大器的设计
小信号谐振放大器是通信机接收端的前端电路，主要用于高频小信号或微弱信号的线性放大。其实验单元电路如图5。该电路由两部分三极管串联、选频回路二部分组成。它不仅对高频小信号进行放大，而且还有一定的选频作用。本实验中输入信号的频率fs=15MHz。 高频小信号调谐放大器的主要性能指标有谐振频率fo，谐振电压放大倍数AVO，放大器的通频带BW及选择性(通常用矩形系数Kr0.1，来表示)等。
谐振放大器各项性能指标及测量方法如下：
4.2.1 谐振频率
放大器的调谐回路谐振时所对应的频率f0称为放大器的谐振频率，对于图电路，f0的表达式为
f0
式中，L为调谐回路电感线圈的电感量。
f0谐振频率的测量方法是：
用扫频仪作为测量仪器．测出电路的幅频特性曲线，调变压器T的磁芯，使电压谐振曲线的峰值出现在规定的谐振频率点f0。
12πLC ∑
4.2.2 电压放大倍数
放大器的谐振回路谐振时．所对应的电压放大倍数AV0称为调谐放大器的电压放大倍数。AV0的表达式为
AVO=--PVo-P1P2yfe1P2yfe==2 2ViGP1Goe+P2Gie+G∑
式中，“G∑为谐振回路谐振时的总电导。要注意的是yfe本身也是一个复数，所以谐振时输出电压V0与输入电压Vi相位差不是1800而是为180o+Φfe。 AV0的测量方法是：在谐振回路已处于谐振状态时，用高频电压表测量图l-l(a)中输出信号V0及输入信号Vi大小，则电压放大倍数Avo由下式计算： ‘
4.2.3 通频带
由于谐振回路的选频作用，当工作频率偏离谐振频率时，放大器的电压放大倍数下降，习惯上称电压放大倍数Av下降到谐振
电压放大倍数AV0的0.707(3dB)倍时所对应的频率
偏移称为放大器的通频带BW．其表达式为 Av0=20lg(V0i)dB
BW=2∆f0.7=f0L
式中，QL为谐振回路的有载品质因数。
分析表明，放大器的谐振电压放大倍数AV0与通频带BW的关系为 图5 谐振曲线 Avo∙BW=yfe
2πC∑
上式说明，当晶体管选定即yfe确定，且回路总电容C∑为定值时，谐振电压放大倍数AV0与通频带BW的乘积为一常数。这与低频放大器中的增益带宽积为一常数的概念是相同的。
通频带BW的测量方法：是通过测量放大器的谐振曲线来求通频带。测量方法可以是扫频法，也可以是逐点法。逐点法的测量步骤是：先调调谐放大器的谐振回路使其谐振，记下此时的谐振频率f0及电压放大倍数AV0，然后改变高频信
号发生器的频率(保持其输出电压Vs不变)，并测出对应的电压放大倍数AV0。由于回路失谐后电压放大倍数下降，所以放大器的谐振曲线图如图5所示。
4.3 AGC 控制电路的设计
由二极管检波电路和两级 LM358P 级联放大电路组 成。
本系统末级功率放大器采用的双栅场效应管 BF909R ，其两个栅极均能控制沟道电流， 对输出信号进行检波后的直流电平经过简单运算后反馈至 G2 栅极，进而控制场效应管的增益，实现自动增益控制。根据本系统实际情况，确定输出电压有效值在 700 mV 左右时进行自动增益控制，使得输出信号电压有效值稳定。
本系统的自动增益控制范围是50dB。当AGC 电路的输入信号有效值VAGCin小于等于基准电平VREF 时，不进行增益控制。若VAGCin大于VREF 时，通过改变双栅场效应管BF909R 的G2 栅极电压，使各级放大器的增益改变。由于BF909R在放大状态下，加在G2 栅极上的电压越大其增益越大，故对AGC 电路的输入信号进行检波后，需要做差动运算反相放大，以获得 G2 栅极所需要的电压。
电路中，信号经过二极管检波后，输入运算放大器 LM358P ，进行直流放大，之后经过LM358 进行差动反相放大后输入到双栅场效应管的 G2 栅极（此系统末级功率放大器采用的双栅场效应管 BF909R ）。
5.程序设计
6.系统调试与分析
6.1 测试条件与仪器
测试条件：检查多次，仿真电路和硬件电路必须与系统原理图完全相同，并且检查无误，硬件电路保证无虚焊。
测试仪器：高精度的数字毫伏表，模拟示波器，数字示波器，数字万用表。
6.2测试结果(数据)
7.设计总结
经过为期多天的设计，感触颇深的是理论与实践是分不开的！在大赛开始时，我们经过讨论选择了LC谐振放大器这题，原本以为根据对已学课程的了解，我们就可以较其他题目而言轻松完成任务，但是后来我们认识到纯模拟电路的理论知识固然比控制类的要简单，但是在实践时，问题就频频出现，如参数的设置等。虽然实物与模拟在调试时的值有一定的差距，成品也并没有预期的那样，很多时候模拟测出的量和实际测出的量会差很多，这不仅要有一定的耐心去好好补补理论知识，还要知道一些元器件的工作特性。总之经过这次的竞赛，我们明白了团队合作的重要性，明白了知识是无限的，更明白了要我们懂的东西还不止这些。我们的设计还存在着缺陷，有待于在将来设计中进一步提高，在此恳请各位老师批评指正。
8.参考文献
[1] 曾兴文，刘乃安，陈健.高频电子线路[M].北京：高等教育出版社，2007
[2] 张肃文等.高频电子线路[M](第四版).北京：高等教育出版社，2004
[3] 路而红等.虚拟电子实验室[M].北京：人民邮电出版社，2006
[4] 华成英，童诗白.模拟电子技术[M](第四版).北京：高等教育出版社，2006
[5] 清华大学通信教研组.高频电路[M].北京：人民邮电出版社，1979
[6] 杨欣，王玉凤.电子设计从零开始[M].北京：清华大学出版社，2009
[7] 谢嘉奎.高频电子线路[M](第二版).北京：高等教育出版社，1984
[8] 武秀玲，沈伟慈.高频电子线路[M].西安：西安电子科技大学出版社，1995
[9] 申功迈.高频电子线路[M].西安电子科技大学出版社,2005..
[10] 张义芳.高频电子线路[M].哈尔滨工业大学出版社,2003..
[11] 胡宴如.高频电子线路[M].高等教育出版社,2002..
[12] 张素文，高频电子线路，高等教育出版社，2006年12月
[13] 姚福安，电子电路设计与实践，山东科学技术出版设，2001年10月
[14] 康华光，电子技术基础，高教出版社，2003年
[15] 李银华，电子线路设计指导，北京航空航天大学出版社，2005年
2011年全国大学生电子设计竞赛
LC谐振放大器（D题）
【本科组】
2014年7月20日
LC谐振放大器是通信设备中常用的功能电路，它所放大的信号频率在数百千赫至数百兆赫。LC谐振放大器的功能是实现对微弱的高频信号进行不失真的放大，从信号所含频谱来看，输入信号频谱与放大后输出信号的频谱是相同的LC谐振放大器的分类：
①按元器件分为：晶体管放大器、场效应管放大器、集成电路放大器; ②按频带分为：窄带放大器、宽带放大器;
③按电路形式分为：单级放大器、多级放大器;
④按负载性质分为：谐振放大器、非谐振放大器;
其中LC谐振放大器广泛应用于通信系统和其它无线电系统中，特别是在发射机的接收端，从天线上感应的信号是非常微弱的，这就需要用放大器将其放大。LC谐振放大器理论非常简单，但实际制作却非常困难。其中最容易出现的问题是自激振荡，同时频率选择和各级间阻抗匹配也很难实现。本文以理论分析为依据，以实际制作为基础，用LC振荡电路为辅助，来消除高频放大器自激振荡和实现准确的。
本系统以LC谐振放大为核心，供电电压为3.6V。该系统主要由LC谐振回路、衰减器、AGC自动增益，开关电源组成，具有选频网络、信号放大、可以控制功率电平、实现自动增益等功能。对无用信号、干扰信号、噪声信号进行抑制的作用，而因此广泛应用于广播、电视、通信和雷达等接受设备中。其优点是：功耗小，增益大。
关键词: LC谐振；放大；选频；震荡
LC谐振放大器（D题）
【本科组】
1.设计任务
设计并制作一个低压、低功耗LC谐振放大器；为了便于测试，在放大器的输入端插入一个40dB固定衰减器。电路框图见图1.
图1 电路框图
2.设计要求
2.1 基本要求
2.1.1 衰减器指标
衰减量40±2dB，特性阻抗50Ω，频率与放大器相适应。
2.1.2 放大器指标
a.谐振频率：f0=150MHz；允许偏差±100kHz；
b.增益：不小于60dB；
c.-3dB带宽：2∆f0.7=300kHz；带内波动不大于2dB；
d.输入电阻：Rin=50Ω；
e.失真：负载电阻为200Ω，输出电压1V时，波动无明显失真。
放大器使用3.6V稳压电源供电，最大不允许超过360mW，尽可能减少功耗。
2.2 发挥部分
a.在-3dB带宽不变的条件下，提高放大器增益大于等于80dB；
b.在最大增益情况下，尽可能减小矩形系数Kr0.1；
c.设计一个自动增益控制（AGC）电路，AGC控制范围大于40dB； d.其他。
3. 设计方案评定与选择
本系统主要由衰减器模块、LC谐振放大模块、AGC电路模块、电源模块组成，下面分别论证各个模块的选择。
3.1 衰减器模块的选定
方案一：采用DA数模做衰减，通过给定的数字量来控制输出电压，但由于输入电压过低，不能作为DA的参考电压，而且本题要求的频率很高，DA不等实现。
方案二：用T型电阻网络做衰减电路如图2所示：
图2 T型电阻网络
该电路衰减线性度好，但对于衰减倍数很高时，R1的阻值很小，由于受引线和焊点的影响，阻值过小很难保证其精度，从而影响衰减的准确度。
方案三：采用∏型电阻网络，该电路也是纯电阻网络，受频率的影响很小，线性度好，对于题目要求的40dB，∏型电路中的电阻阻值都适中，这样对于选值和调节都很容易，这样测量的结果更准确。∏型电阻网络如图所示：
图3 ∏型电阻网络
综上所述：我们决定采用方案三，利用∏型电路实现基本要求中的信号衰40dB。
3.2 谐振放大模块的选定
赛题要求放大器的谐振频率f0=150MHz，允许偏差±100kHz ；-3dB带宽2∆f0.7=300kHz带内波动不大于2dB；输入电阻Rin=50Ω；负载电阻为200Ω，输出电压1V时，波形无明显失真。放大器使用3.6V稳压电源供电，最大不允许超过360mW。
由于赛题要求增益大于60dB，采用单级或者两级放大器很难完成系统指标，且单级增益太大影响 系统稳定性，因此考虑使用多级放大。如何实现指标要求的 LC 谐振特性是谐振放大器设计的关键， 调谐方式有以下三种选择。
方案一：选择多级双调谐放大器。
采用 LC 双调谐回路谐振放大器的多级级联形式。多级双调谐放大器各级采用相同的双回路，随着级联数的增加，矩形系数明显改善，带宽减小程度比单调谐放大器要小，但是使用的回路元件多，调谐过程也比较复杂。这种电路的优点是，频带宽、选择性好、频率响应在通频带内较为平坦、频带边缘上有较为陡峭的截止特性。缺点是，强耦合时通频带显著加宽，通频带加宽虽然有利于矩 形系数的提高，但会带来谐振曲线顶部的凹陷以及造成通频带内波动增大。 通过实验发现，双调谐放大器电路通频带过宽，在500kHz~600KHz 范围之间，超出了题目 300kHz。
方案二：选择三极管级联电路。
采用 LC 单调谐回路谐振放大器多级级联的形式。多级单调谐放大器各级谐振频率相同，这种电路的优点是，电感,电容较少、电路调整简单、增益较大，较容易实现60dB的增益。采用三极管级联电路，通过调整电路测静态工作点来改善输出。在合适的静态工作点是电路的增益最大，且分立元件之间不易产生较大的自激振荡，各级之间通过电容耦合，消除一定程度的自激振荡。且三极管经济适用，耐压值大于功放芯片，所以采用此种方案。
方案三：选择混合调谐放大器。
采用单调谐与三调谐组合的方式，能够在通频带为300kHz的同时得到较低的矩形系数，且相对于多级双调谐调试难度降低。但是所要求的一些器件无法买到，由于一部分器件的价格超过了本来的预算。所以综合决定选择方案二进行设计。
3.3 AGC电路模块的选定
自动增益控制（AGC ）电路的主要作用是使电路输出电平保持一定的数值。自动增控制的目标是设定一个基准输出电平VREF后，通过检测输出信号，自动调整放大电路的增益，使输出信号有效值稳定在基准电平VREF上。
对自动增益控制电路的主要要求是控制范围要宽，信号失真要小，要有适当的响应时间，同时不能影响系统的噪声性能。当输入信号的电平在一定范围内变化时，尽管AGC电路的能够大大减小输出信号电平的变化，但是不能完全消除电平的变化。对于AGC系统来说，一方面希望输出信号电平的变化愈小愈好，另一方面则希望输入信号电平的变化范围愈大愈好。在给定输出电平变化范围内，允许输入信号电平的变化范围愈大，就意味着AGC电路的控制范围愈宽。 单级反馈分流式AGC对放大器的控制作用较弱，但若采取多级并联方式控制，就可以获得较好的增益控制效果。AGC的主要质量指标是动态范围，包括输入信号Vi 的动态范围输出信号Vo的动态范围以及增益控制动态范围。 输入信号动态范围：
Mi=VimaxV或Mi(dB)=20lgimax(dB) ViminVimin
输出信号动态范围：
Mo=VomaxV或Mo(dB)=20lgomax(dB) VominVomin
增益控制动态范围：
AG=MiVimax/ViminAmax ==MoVomax/VominAmin
式中，Amax为系统最大增益，Amin为系统最小增益。动态增益控制范围常用dB数表示：
AG(dB)=20lgMiA=20lgmax(dB) MoAmin
方案一：选择TrupwrTM检波RFIC检测输出信号。例如，采用TrupwrTM检波 RFIC AD8361。AD8361的典型应用电路。AD8361是一款TrupwrTM检波RFIC，
能够将一个最高2.5GHz的复合调制RF信号转换为代表该信号均方根电平的直流电压。该器件具有高线性度和高温度稳定性，适用于CDMA、QAM和其它复合调制方案的检波。动态范围为30dB。测量精度在14dB范围为0.25dB，在23dB范围为1dB。采用2.7V~5.5V电源供电，功耗为4mA。AD8361输入输出线性较好，检波灵敏度高。但是AD8361的输入阻抗典型为225 ||1pF，则需要外加跟随器，外围电路比较复杂，功耗较大。所以不宜选用。
方案二：利用 PIN 二极管电调谐器。AGC电路通过检波器对输出信号的幅值检测并转 换为直流信号，反馈控制电路由运放及 PIN二极管电调谐器构成，直流信号的幅值反应输出信号的变化，通过反馈控制电路作用到第一级单调谐放大器的输入端，实现自动增益控制功能。
方案三：选择检波二极管检波输出信号＋运算放大器进行放大。例如，利用
1N60检波电路和正向检波电流与电压关系如图 检波二极管1N60检波输出信号。
2.3.2 所示。1N60检波 范围较大，且电路简单，功耗较低。综合题目要求、电路复杂性与功耗等因素，1N60检波二极管实现检波，并使用LM358、LMV321 等运算放大器进行放大。可选择使用。
整体设计方案图如下：
图4 方案流程图
4.单元模块设计
4.1衰减器的设计
射频功率衰减器必须遵循以下两条基本原则
1.阻抗匹配
射频功率衰减器要对信号功率进行准确衰减必须阻抗匹配，不然会形成驻波或反射，影响测量精度，对衰减器输入而言，输入阻抗要与信号源的输出阻抗匹配；对衰减器输出而言，输出阻抗要与负载阻抗匹配，由于射频功率衰减器一般不需要进行阻抗变换，所以，输入阻抗，输出阻抗，负载阻抗和信号源输出阻抗都相等。
2.衰减量符合要求
电压衰减量：
20lgAT=20lg(VIN/VOUT)(dB)
功率衰减:
10lgAtp=10lg(Pin/Pout)(dB)
符合所要求的衰减值，因为功率P=V2/R,由于输入阻抗等于输出阻抗，所以可以推导出以下公式
22)10lgAtp=10lg(P/P=10lgV/VVin/Vout)=20lgAT inoutinout=20lg(()
因此电压衰减的分贝数（dB）与功率衰减的分贝数（dB）是一致的，根据衰减的分贝数（dB）可求出电压衰减的分贝数AT。
根据衰减器要求衰减量40dB,特性阻抗50Ω，所以，经计算得出
R12=2.5KΩ；R13=R14=51Ω
4.2 谐振放大器的设计
小信号谐振放大器是通信机接收端的前端电路，主要用于高频小信号或微弱信号的线性放大。其实验单元电路如图5。该电路由两部分三极管串联、选频回路二部分组成。它不仅对高频小信号进行放大，而且还有一定的选频作用。本实验中输入信号的频率fs=15MHz。 高频小信号调谐放大器的主要性能指标有谐振频率fo，谐振电压放大倍数AVO，放大器的通频带BW及选择性(通常用矩形系数Kr0.1，来表示)等。
谐振放大器各项性能指标及测量方法如下：
4.2.1 谐振频率
放大器的调谐回路谐振时所对应的频率f0称为放大器的谐振频率，对于图电路，f0的表达式为
f0
式中，L为调谐回路电感线圈的电感量。
f0谐振频率的测量方法是：
用扫频仪作为测量仪器．测出电路的幅频特性曲线，调变压器T的磁芯，使电压谐振曲线的峰值出现在规定的谐振频率点f0。
12πLC ∑
4.2.2 电压放大倍数
放大器的谐振回路谐振时．所对应的电压放大倍数AV0称为调谐放大器的电压放大倍数。AV0的表达式为
AVO=--PVo-P1P2yfe1P2yfe==2 2ViGP1Goe+P2Gie+G∑
式中，“G∑为谐振回路谐振时的总电导。要注意的是yfe本身也是一个复数，所以谐振时输出电压V0与输入电压Vi相位差不是1800而是为180o+Φfe。 AV0的测量方法是：在谐振回路已处于谐振状态时，用高频电压表测量图l-l(a)中输出信号V0及输入信号Vi大小，则电压放大倍数Avo由下式计算： ‘
4.2.3 通频带
由于谐振回路的选频作用，当工作频率偏离谐振频率时，放大器的电压放大倍数下降，习惯上称电压放大倍数Av下降到谐振
电压放大倍数AV0的0.707(3dB)倍时所对应的频率
偏移称为放大器的通频带BW．其表达式为 Av0=20lg(V0i)dB
BW=2∆f0.7=f0L
式中，QL为谐振回路的有载品质因数。
分析表明，放大器的谐振电压放大倍数AV0与通频带BW的关系为 图5 谐振曲线 Avo∙BW=yfe
2πC∑
上式说明，当晶体管选定即yfe确定，且回路总电容C∑为定值时，谐振电压放大倍数AV0与通频带BW的乘积为一常数。这与低频放大器中的增益带宽积为一常数的概念是相同的。
通频带BW的测量方法：是通过测量放大器的谐振曲线来求通频带。测量方法可以是扫频法，也可以是逐点法。逐点法的测量步骤是：先调调谐放大器的谐振回路使其谐振，记下此时的谐振频率f0及电压放大倍数AV0，然后改变高频信
号发生器的频率(保持其输出电压Vs不变)，并测出对应的电压放大倍数AV0。由于回路失谐后电压放大倍数下降，所以放大器的谐振曲线图如图5所示。
4.3 AGC 控制电路的设计
由二极管检波电路和两级 LM358P 级联放大电路组 成。
本系统末级功率放大器采用的双栅场效应管 BF909R ，其两个栅极均能控制沟道电流， 对输出信号进行检波后的直流电平经过简单运算后反馈至 G2 栅极，进而控制场效应管的增益，实现自动增益控制。根据本系统实际情况，确定输出电压有效值在 700 mV 左右时进行自动增益控制，使得输出信号电压有效值稳定。
本系统的自动增益控制范围是50dB。当AGC 电路的输入信号有效值VAGCin小于等于基准电平VREF 时，不进行增益控制。若VAGCin大于VREF 时，通过改变双栅场效应管BF909R 的G2 栅极电压，使各级放大器的增益改变。由于BF909R在放大状态下，加在G2 栅极上的电压越大其增益越大，故对AGC 电路的输入信号进行检波后，需要做差动运算反相放大，以获得 G2 栅极所需要的电压。
电路中，信号经过二极管检波后，输入运算放大器 LM358P ，进行直流放大，之后经过LM358 进行差动反相放大后输入到双栅场效应管的 G2 栅极（此系统末级功率放大器采用的双栅场效应管 BF909R ）。
5.程序设计
6.系统调试与分析
6.1 测试条件与仪器
测试条件：检查多次，仿真电路和硬件电路必须与系统原理图完全相同，并且检查无误，硬件电路保证无虚焊。
测试仪器：高精度的数字毫伏表，模拟示波器，数字示波器，数字万用表。
6.2测试结果(数据)
7.设计总结
经过为期多天的设计，感触颇深的是理论与实践是分不开的！在大赛开始时，我们经过讨论选择了LC谐振放大器这题，原本以为根据对已学课程的了解，我们就可以较其他题目而言轻松完成任务，但是后来我们认识到纯模拟电路的理论知识固然比控制类的要简单，但是在实践时，问题就频频出现，如参数的设置等。虽然实物与模拟在调试时的值有一定的差距，成品也并没有预期的那样，很多时候模拟测出的量和实际测出的量会差很多，这不仅要有一定的耐心去好好补补理论知识，还要知道一些元器件的工作特性。总之经过这次的竞赛，我们明白了团队合作的重要性，明白了知识是无限的，更明白了要我们懂的东西还不止这些。我们的设计还存在着缺陷，有待于在将来设计中进一步提高，在此恳请各位老师批评指正。
8.参考文献
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