全国大学生电子设计竞赛培训教程第4分册——高频电子线路与通信系统设计

本书为全国大学生电子设计竞赛培训教程第4分册，是针对全国大学生电子设计竞赛的特点和需求编写的。全书共4章，内容包括高频放大器设计、无线电发射机设计、无线电接收机设计、通信系统设计。全书精选历届全国大学生电子设计竞赛中高频电子线路与通信系统设计的试题16道，每道题均有精彩的试题剖析，系统方案论证，理论分析与计算，硬件与软件设计和测试方法，测试结果及结果分析。本书内容丰富实用，叙述简洁，概念清晰，工程性强，可作为高等学校电子类各专业的学生参加全国及省市级电子设计竞赛的培训教材，也可作为各类电子制作、毕业设计的参考书，以及电子工程各类技术人员的参考资料。

陈威兵，男，副教授，毕业于国防科技大学通信与信息工程专业，长沙学院副教授，湖南省电子学会通信与电路专业委员会副主任委员。长期从事电子和通信专业领域教学和科研工作，辅导全国大学生电子设计竞赛成绩突出。

第1章　高频放大器设计 1
1.1 高频放大器设计基础 1
1.1.1 概述 1
1.1.2 射频宽带放大器 1
1.1.3 集成射频宽带放大器介绍 1
1.2　宽带放大器设计
［2003年全国大学生电子设计竞赛（B题）］ 5
1.2.1　题目分析 7
1.2.2　方案论证及比较 7
1.2.3　系统硬件设计 11
1.2.4　系统软件设计及流程图 15
1.2.5　系统调试和测试结果 15
1.3　宽带直流放大器
［2009年全国大学生电子设计竞赛（C题）（本科组）］ 18
1.3.1　设计任务与要求 18
1.3.2　题目分析 22
1.3.3　荣获全国特等奖的宽带直流放大器 26
1.3.4　采用扩压、扩流技术的宽带直流放大器 32
1.4　LC谐振放大器（接收机中放电路）
［2011年全国大学生电子设计竞赛（D题）］ 38
1.4.1　题目分析 40
1.4.2　系统方案论证 43
1.4.3　理论分析与计算 45
1.4.4　电路设计 46
1.4.5 测试与结果分析 49
1.5　射频宽带放大器
［2013年全国大学生电子设计竞赛（D题）］ 51
1.5.1 题目分析 53
1.5.2 系统方案 53
1.5.3 理论分析与计算 54
1.5.4 电路与程序设计 55
1.5.5 测试方案与测试结果 58
1.6 增益可控射频放大器
［2015年全国大学生电子设计竞赛（D题）（本科组）］ 59
1.6.1 题目分析 61
1.6.2 增益可控射频放大器设计报告D01 61
1.6.3 增益可控射频放大器设计报告D05 67
第2章 无线电发射机设计 74
2.1　电压控制LC振荡器设计
［2003年全国大学生电子设计竞赛（A题）］ 74
2.1.1　题目分析 75
2.1.2　方案论证 76
2.1.3　系统设计 85
2.2　正弦信号发生器设计
［2005年全国大学生电子设计竞赛（A题）］ 95
2.2.1　题目分析 97
2.2.2　方案论证 98
2.2.3　主要部件原理及参数计算 100
2.2.4　系统设计 106
2.2.5　结论 111
第3章 无线电接收机设计 113
3.1　调幅广播收音机设计
［1997年全国大学生电子设计竞赛（D题）］ 113
3.1.1　题目分析 114
3.1.2　方案论证 117
3.1.3　系统设计 119
3.1.4　系统调试 123
3.1.5　系统性能指标测试与结果分析 126
3.2　调频收音机设计
［2001年全国大学生电子设计竞赛（F题）］ 128
3.2.1　题目分析 129
3.2.2　方案论证与比较 130
3.2.3　系统设计 132
3.2.4　软件设计 135
3.2.5　测试方法与测试数据 136
3.3 调幅信号处理实验电路
［2017年全国大学生电子设计竞赛（F题）］ 138
3.3.1 题目分析 139
3.3.2 系统方案论证和选择 142
3.3.3 理论分析与计算 143
3.3.4 电路设计 144
3.3.5 程序设计 147
3.3.6 测试结果 148
第4章 通信系统设计 149
4.1　单工无线呼叫系统设计
［2005年全国大学生电子设计竞赛（D题）］ 149
4.1.1　题目分析 151
4.1.2　方案论证 152
4.1.3　硬件设计 157
4.1.4　软件设计 165
4.1.5　系统调试 167
4.1.6　指标测试和测试结果 168
4.1.7　结论 173
4.2　无线识别装置
［2007年全国大学生电子设计竞赛（B题）］ 174
4.2.1　题目分析 175
4.2.2　系统方案论证 182
4.2.3　电路与程序设计 186
4.2.4　测试方案和测试结果 192
4.3　无线环境监测模拟装置
［2009年全国大学生电子设计竞赛本科组（D题）］ 193
4.3.1　题目分析 196
4.3.2　采用OOK调制方式的无线环境监测模拟装置 199
4.3.3　低频载波的无线环境监测模拟装置 205
4.4 红外光通信装置
［2013年全国大学生电子设计竞赛（F题）］ 211
4.4.1 题目分析 213
4.4.2 系统方案 214
4.4.3 理论分析与计算 216
4.4.4 电路与程序设计 217
4.4.5 测试方案与测试结果 220
4.5 短距视频信号无线通信网络
［2015年全国大学生电子设计竞赛（G题）（本科组）］ 222
4.5.1 题目分析 224
4.5.2 方案论证 225
4.5.3 理论分析与计算 226
4.5.4 电路与程序设计 227
4.5.5 测试方案与测试结果 230
4.6 可见光室内定位装置
［2017年全国大学生电子设计竞赛（I题）］ 232
4.6.1 题目分析 233
4.6.2 可见光室内定位装置设计实例 238
参考文献 243

全国大学生电子设计竞赛是由教育部高等教育司、工业和信息化部人事教育司共同主办的面向全国高等学校本科、专科学生的一项群众性科技活动，目的在于推动普通高等学校在教学中培养大学生的创新意识、协作精神和理论联系实际的能力，加强学生工程实践能力的训练和培养；鼓励广大学生踊跃参加课外科技活动，把主要精力吸引到学习和能力培养上来，促进高等学校形成良好的学习风气；同时，也为优秀人才脱颖而出创造条件。
全国大学生电子设计竞赛自1994年至今已成功举办13届，深受全国大学生的欢迎和喜爱，参赛学校、参赛队和参赛学生的数量逐年增加。对参赛学生而言，电子设计竞赛和赛前系列培训，使他们获得了电子综合设计能力，巩固了所学知识，并培养了他们用所学理论指导实践，团结一致，协同作战的综合素质；通过参加竞赛，参赛学生可以发现学习过程中的不足，找到努力的方向，为毕业后从事专业技术工作打下更好的基础，为将来就业做好准备。对指导老师而言，电子设计竞赛是新、奇、特设计思路的充分展示，更是各高等学校之间电子技术教学、科研水平的检验，通过参加竞赛，可以找到教学中的不足之处。对各高等学校而言，全国大学生电子设计竞赛现已成为学校评估不可缺少的项目之一，这种全国大赛是提高学校整体教学水平、改进教学的一种好方法。
全国大学生电子设计竞赛仅在单数年份举办，但近几年来，许多地区、省市在双数年份单独举办地区性或省内电子设计竞赛，还有许多学校甚至每年举办多次各种电子竞赛，其目的在于通过这类电子大赛，让更多的学生受益。
全国大学生电子设计竞赛组委会为组织好这项赛事，于2005年编写了《全国大学生电子设计竞赛获奖作品选编（2005）》。我们在组委会的支持下，从2007年开始至今，编写了“全国大学生电子设计竞赛培训教程”（共14册），深受参赛学生和指导教师的欢迎和喜爱。
这一系列教程出版发行后，据不完全统计，被数百所高校采用，作为全国大学生电子设计竞赛及各类电子设计竞赛培训的主要教材或参考教材。读者纷纷来信来电表示这套教材写得很成功、很实用，同时也提出了许多宝贵意见。基于这种情况，从2017年开始，我们对此系列教程进行整编。新编著的5本系列教材包括《基本技能与综合测评训练》《模拟电子线路与电源设计》《数字系统与自动控制系统设计》《高频电子线路与通信系统设计》《电子仪器仪表与测量系统设计》。
《高频电子线路与通信系统设计》是新编著系列教材的第4分册，全书共4章。第1章主要介绍高频放大器设计基础、宽带放大器设计、宽带直流放大器、LC谐振放大器、射频宽带放大器及增益可控射频放大器。第2章主要介绍电压控制LC振荡器设计、正弦信号发生器设计。第3章主要介绍调幅广播收音机设计、调频收音机设计、调幅信号处理实验电路。第4章主要介绍单工无线呼叫系统设计、无线识别装置、无线环境监测模拟装置、红外光通信装置、短距视频信号无线通信网络及可见光室内定位装置。
本书搜集整理了历届全国大学生电子设计竞赛中关于高频电子线路与通信系统设计方面的试题，所列举的每道试题均设有题目分析、方案论证、理论分析与参数计算、软硬件设计、测试方法、测试结果及结果分析，内容丰富多彩。
本书由高吉祥、陈威兵任主编，王彦任副主编，李楠、张耀东、欧阳宏志、董招辉等人参与部分章节的编写工作。西安电子科技大学傅丰林教授百忙之中对本书进行了审阅。长沙大学电子信息与电气工程学院院长刘光灿教授、副院长刘辉教授对本系列教材立项、修订、组织、资料搜集、校对等做了大量的组织工作。北京理工大学罗伟雄教授、武汉大学赵茂泰教授、东南大学王志功教授等为本书出谋划策，对本书的修订提出了宝贵意见，为此表示万分感谢。
由于时间仓促，本书在编写过程中难免存在疏漏和不足，欢迎广大读者和同行批评指正，在此表示衷心感谢。