高頻電子線路重點

1、高頻電子線路重點內(nèi)容第一章1.1通信與通信系統(tǒng)1. 信息技術(shù)兩大重要組成部分信息傳輸和信息處理信息傳輸?shù)囊笾饕翘岣呖煽啃院陀行浴Ｐ畔⑻幚淼哪康木褪菫榱烁行?、更可靠地傳遞信息。2. 高頻的概念所謂“高頻”，廣義上講就是適于無線電傳播的無線電頻率，通常又稱為“射頻”。一、基本概念1. 通信 ：將信息從發(fā)送者傳到接收者的過程2. 通信系統(tǒng)：實現(xiàn)傳送過程的系統(tǒng)3. 通信系統(tǒng)基本組成框圖信息源是指需要傳送的原始信息，如語言、音樂、圖像、文字等，一般是非電物理量。原始信息經(jīng)換能器轉(zhuǎn)換成電信號（稱為基帶信號）后，送入發(fā)送設(shè)備，將其變成適合于信道傳輸?shù)男盘?，然后送入信道。信道是信號傳輸?shù)耐ǖ?，也就是?/p>

2、輸媒介。有線信道，如：架空明線，電纜，波導(dǎo)，光纖等。無線信道，如：海水，地球表面，自由空間等。不同信道有不同的傳輸特性，同一信道對不同頻率信號的傳輸特性也是不同的。接收設(shè)備把有用信號從眾多信號和噪聲中選取出來，經(jīng)換能器恢復(fù)出原始信息。4通信系統(tǒng)的分類按傳輸?shù)男畔⒌奈锢硖卣?，可以分為電話、電報、傳真通信系統(tǒng)，廣播電視通信系統(tǒng)，數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)等；按信道傳輸?shù)男盘杺魉皖愋停梢苑譃槟M和數(shù)字通信系統(tǒng)；而按傳輸媒介（信道）的物理特征，可以分為有線通信系統(tǒng)和無線通信系統(tǒng)。二、無線電發(fā)送與接收設(shè)備1. 無線通信系統(tǒng)的發(fā)射設(shè)備（1）振蕩器：產(chǎn)生 fosc 的高頻振蕩信號，幾十 kHz 以上。 （2）高頻放大器

3、：一或多級小信號諧振放大器，放大振蕩信號，使頻率倍增至 fc，并提供足夠大的載波功率。（3）調(diào)制信號放大器：多級放大器組成，前幾級為小信號放大器，用于放大微音器的電信號；后幾級為功放，提供功率足夠的調(diào)制信號。（4）振幅調(diào)制器：實現(xiàn)調(diào)幅功能，將輸入的載波信號和調(diào)制信號變換為所需的調(diào)幅波信號，并加到天線上。2. 無線通信系統(tǒng)的接收設(shè)備（1）高頻放大器：由一級或多級小信號諧振放大器組成，放大天線上感生的有用信號；并利用放大器中的諧振系統(tǒng)抑制天線上感生的其它頻率的干擾信號。可調(diào)諧。 （2）混頻器：兩個輸入信號。頻率為 fc 的高頻已調(diào)信號，本機振蕩器產(chǎn)生的頻率為 fL 的本振信號。將頻率為 fc 的高

4、頻已調(diào)信號不失真的變換為載波頻率為 fI 的中頻已調(diào)信號（3）本機振蕩：用來產(chǎn)生頻率為fL = fc fI的高頻振蕩信號， fL 是可調(diào)的，并能跟蹤 fc。（4）中頻放大器：由多級固定調(diào)諧的小信號放大器組成，放大中頻信號。（5）檢波器：實現(xiàn)解調(diào)功能，將中頻調(diào)輻波變換為反映傳送信息的調(diào)制信號。（6）低頻放大器：由小信號放大器和功率放大器組成，放大調(diào)制信號，向揚聲器提供所需的推動功率。3. 調(diào)制基本原理為什么無線電傳播要用高頻？由天線理論可知，要將無線電信號有效地發(fā)射，天線的尺寸必須和電信號的波長為同一數(shù)量級。由原始非電量信息經(jīng)轉(zhuǎn)換而成的原始電信號一般是低頻信號，波長很長。例如音頻信號僅在l5kH

5、z以內(nèi)，對應(yīng)波長為20km以上，要制造出相應(yīng)的巨大天線是不現(xiàn)實的。另外，若各發(fā)射臺發(fā)射的均為同一頻段的低頻信號，信道中會互相重疊、干擾，接收設(shè)備也無法接收信號。因此，為了有效地進行傳輸，必須采用幾百kHz以上的高頻振蕩信號作為載體，將攜帶信息的低頻電信號“裝載”到高頻振蕩信號上(這一過程稱為調(diào)制)，然后經(jīng)天線發(fā)送出去。到了接收端后，再把低頻電信號從高頻振蕩信號上“卸取”下來(這一過程稱為解調(diào))。采用調(diào)制方式以后，由于傳送的是高頻振蕩信號，所需天線尺寸便可大大下降。同時，不同的發(fā)射臺可以采用不同頻率的高頻振蕩信號作為載波，這樣在頻譜上就可以互相區(qū)分開了。傳輸?shù)男盘枮槭裁匆M行調(diào)制？傳輸信號波長與

6、天線匹配的要求：在無線電通信中，由天線理論可知，要將電信號有效地發(fā)射出去，天線的尺寸必須和信號的波長為同一數(shù)量級。 計算：發(fā)送f=1000Hz的音頻信號，需要的天線長度。 =c/f=300000000/1000=300000=300(公里)采用調(diào)制后，不同的發(fā)射臺可以采用不同頻率的高頻振蕩信號發(fā)送，有利于其在頻譜上的分離,可以實現(xiàn)多路復(fù)用，提高頻帶的利用率。更高的頻段，可用的頻帶更寬，可以傳輸更多的信息或容納更多的用戶，頻帶利用率也更高。1.1.3無線電波段的劃分和無線電波的傳播為了討論問題的方便，將不同頻率的電磁波人為 地劃分若干頻段或波段，列表如下: 波段名稱波段范圍頻率范圍頻段名稱超長波

7、長波中波短波超短波(米波)10 000100 000m100010 000m1001 000m10100m110m330kHz30300kHz0.31.5MHz1.530MHz30300MHz甚低頻(VLF)低頻(LF)中頻(MF)高頻(HF)甚高頻(VHF)微波分米波厘米波毫米波亞毫米波10100 cm110 cm110 cm0.11 mm0.33GHz330GHz30300GHz3003000GHz特高頻(UHF)超高頻(SHF)極高頻(EHF)超級高頻習(xí)慣上按電磁波的頻率范圍劃分為若干個區(qū)段，稱為頻段或波段。無線電波在空間傳播的速度c=3108 m/s，則高頻信號的頻率與其波長的關(guān)系為：

8、 =c/f ，f單位取Hz，單位用m。無線電波傳播特性 ： 無線電信號的傳播方式、 傳播距離、 傳播特點等，由無線電信號的頻率決定。電波的傳播方式主要有：如下圖。直射（視距）(a): 電視、調(diào)頻廣播，移動通信，中繼與衛(wèi)星等；超短波繞射（地波）(b): 波長長，地面吸收少，繞射能力強；廣播、通信；中長波；條件： 物體折射和反射（天波）(c):借助60600km的電離層；廣播、通信；短波；條件：物體散射傳播(d):借助1012km的對流層，適合4006000MHz信號；條件：阻擋物體多，體積小于波長。無線電波的主要傳播方式（a） 直射傳播; （b） 地波傳播; （c） 天波傳播; （d） 散射傳播

9、1.2非線性電子線路的基本概念及本課程特點高頻電子線路幾乎都是由線性元件和非線性的器件組成的。其中的非線性器件可以用線性等效電路來表示，分析方法也可以用線性電路的分析方法。 本書的絕大部分電路都屬于非線性電路，一般都用非線性電路的分析方法來分析。 在學(xué)習(xí)本課程時，要抓住各種電路之間的共性，洞悉各種功能之間的內(nèi)在聯(lián)系，而不要局限于掌握一個個具體的電路及其工作原理。學(xué)習(xí)時要注意“分立為基礎(chǔ)，集成為重點，分立為集成服務(wù)”的原則。 重視實驗環(huán)節(jié)，堅持理論聯(lián)系實際，在實踐中積累豐富的經(jīng)驗。2.1諧振回路高頻調(diào)諧放大器的功能及分類1. 功能：放大和選頻。放大是放大有用信號。選頻是選擇有用信號，抑制無用信號

10、。2. 分類：按信號大小分小信號、大信號調(diào)諧放大器；按調(diào)諧回路個數(shù)分單調(diào)諧、雙調(diào)諧放大器； 按器件分有晶體管、場效應(yīng)管放大器；按電路組態(tài)分共e、共b、共c放大器。3. 高頻小信號放大器的兩種主要類型：集中選頻放大器、諧振放大器2.1.1 LC并聯(lián)諧振回路的選頻特性一、LC并聯(lián)諧振回路的選頻特性1、 （注意：R (1) 諧振條件：當(dāng)回路總電抗X=0時，回路呈諧振狀態(tài)(2)并聯(lián)諧振阻抗= （呈純電阻，且取最大值）(3) 諧振頻率：由于， 即，=0 2、品質(zhì)因數(shù)物理意義：諧振條件下，回路儲存能量與消耗能量之比= 回路阻抗頻率特性 又由于: ，而 =其中： 其中： 稱廣義失諧 討論：(1) 當(dāng) ，即

11、，即0 有并聯(lián) LC諧振回路呈電容性3、諧振曲線定義：并聯(lián)諧振回路中，回路電壓與工作頻率之間的關(guān)系常用的諧振曲線為歸一化諧振曲線，即為 同樣定義并聯(lián)諧振回路端電壓的相位為Q2 Q1Q11OQ2OQ1Q24、通頻帶定義：在并聯(lián)諧振回路中 所對應(yīng)的頻率范圍 由定義可得： 或 結(jié)論：Q值越大頻帶越窄，回路損耗越小。5、回路的選擇性 由圖2.1.3可以看出，LC諧振回路對偏離諧振頻率信號的抑制作用，偏離越大，|ZP|/R0越小；而且回路Q值越大，曲線就越尖銳，說明回路的選頻性能越好，回路Q值越小，曲線越平緩，回路的選頻性能就越差。理想諧振回路的幅頻特性曲線如圖所示，它是高度為1，寬度為BW0.7的矩形

12、。矩形系數(shù)Kr0.1定義：單位諧振曲線N（f）值下降到0.1時的頻帶范圍與通頻帶之比，即,理想諧振回路K0.11，實際回路的K0.1總是大于1，而且其數(shù)值越大，表示偏離理想值越大；其值越小，表示偏離理想值越小。實際單級單調(diào)諧LC諧振回路的矩形系數(shù)：。它是一個與回路的Q值以及諧振頻率f0無關(guān)的定值，偏離理想回路值較大。例1 設(shè)一并聯(lián)諧振回路，諧振頻率f0=10MHz，回路電容C50pF，試計算所需的線圈電感L。又若線圈品質(zhì)因素為Q100，試計算回路諧振電阻及回路帶寬。若放大器所需的帶寬為0.5MHz,則應(yīng)在回路上并聯(lián)多大電阻才能滿足要求？解：（1）計算L值（2）回路的諧振電阻和帶寬（3）求滿足0

13、.5MHz帶寬的并聯(lián)電阻設(shè)回路并聯(lián)電阻為，回路有載品質(zhì)因數(shù)為將已知條件帶入，可得：二、變壓器和LC分壓式阻抗變換電路1. 變壓器的耦合聯(lián)接設(shè)初級線圈數(shù)為N1，次級線圈數(shù)為N2。在變壓器緊耦合時，負載電阻RL與等效負載RL的關(guān)系為 RL（N1/ N2）2 RL2. 自耦變壓器的耦合聯(lián)接RL（N13/ N23）2 RL2.2.1 單級單調(diào)諧放大器一、基本電路與工作原理1. 組成 2. 元件作用3. 工作原理高頻信號電壓 互感耦合 基極電壓 管子be結(jié) 基極電流 管子放大作用 集電極電流 諧振回路選頻 回路諧振電壓 互感耦合 負載電流iL在負載上產(chǎn)生較大的高頻信號電壓二、電路分析1. 直流通路 2.

14、 交流通路3. 高頻Y參數(shù)等效電路晶體管接入回路的接入系數(shù) n 1N12/ N13 負載接入回路的接入系數(shù) n 2N45/ N13 IS n1 2 I Sn1 Yfe Ube goe n1 2 g oe ，Coe n1 2Coe gL n2 2 g L ，CL n2 2CL G goe gL g P C Coe CL C 導(dǎo)納 Y G jw C 1/jwL 輸出電壓 UoIs / Y n1 Yfe Ube / Y Uo / n 2三、性能指標(biāo)分析1. 電壓增益 A uU0 / Ube n1 n 2Yfe / G （1j2 Q L Df / f0 ） 當(dāng)回路諧振時，Df0，放大器諧振電壓增益為

15、A uon1 n 2Yfe / G A uo n1 n 2Yfe / G n1 n 2Yfe / （n1 2 g oen2 2 g Lg P ）2. 功率增益 G poPo / P i U 2o / U 2iA 2uo3. 單調(diào)諧放大器的通頻帶4. 單調(diào)諧放大器的選擇性 矩形系數(shù) K0.1 = BW0.1 / BW0.7 10219.95 12.2.2 多級單調(diào)諧回路諧振放大器一、雙級單調(diào)諧放大器1、電路圖2、性能指標(biāo)（n級相同電壓增益的單調(diào)諧放大器級聯(lián)）（1）. 電壓增益A uA u1A u2A u3A unA un n 諧振時 A uoA un n n1 n 2Yfe / G n（2）.

16、通頻帶（3）. 選擇性二、雙調(diào)諧回路諧振放大器1、原理圖2、性能指標(biāo)（1）電壓增益1）臨界耦合的電壓增益2）強耦合及弱耦合時電壓增益（2）通頻帶臨界耦合時雙調(diào)諧放大器的通頻帶 BW0.7 2 f 0 / Q L（3） 選擇性臨界耦合時雙調(diào)諧放大器的矩形系數(shù) K0.1 = BW0.1 / BW0.74 1001 3.16三、參差調(diào)諧放大器參差調(diào)諧放大器，是由若干級單調(diào)諧放大器組成，每級回路的諧振頻率參差錯開，常用的有雙參差和三參差調(diào)諧放大器。四、諧振放大器的穩(wěn)定性為提高放大器的穩(wěn)定性，通常從兩方面著手。一是從晶體管本身想辦法，減小其反向傳輸導(dǎo)納Yre值。二是從電路上設(shè)法消除晶體管的反向作用，使它

17、單向化。具體方法有中和法和失配法。1.中和法中和法通過在晶體管的輸出端與輸入端之間引入一個附加的外部反饋電路(中和電路)，來抵消晶體管內(nèi)部參數(shù)Yre的反饋作用。使通過CN的外部電流和通過Cbc的內(nèi)部反饋電流相位相差180 2. 失配法失配法通過增大負載電導(dǎo)YL，進而增大總回路電導(dǎo)，使輸出電路嚴重失配，輸出電壓相應(yīng)減小，從而使輸出端反饋到輸入端的電流減小，對輸入端的影響也就減小。用兩只晶體管按共射一共基方式連接成一個復(fù)合管是經(jīng)常采用的一種失配法。2.3 集中選頻放大器2.3.1 集中濾波器集中濾波器的任務(wù)是選頻，要求在滿足通頻帶指標(biāo)的同時，矩形系數(shù)要好。其主要類型有集中LC濾波器、陶瓷濾波器和聲

18、表面波濾波器等。 一、陶瓷濾波器1. 陶瓷濾波器的特性陶瓷濾波器是利用某些陶瓷材料的壓電效應(yīng)構(gòu)成的濾波器。所謂壓電效應(yīng)，就是指當(dāng)陶瓷片發(fā)生機械變形時，例如拉伸或壓縮，它的表面就會出現(xiàn)電荷；而當(dāng)陶瓷片兩電極加上電壓時，它就會產(chǎn)生伸長或壓縮的機械變形。2. 壓電陶瓷片等效電路和電路符號3. 電抗曲線一個是串聯(lián)諧振頻率fs，另一個是并聯(lián)諧振頻率fp，4. 四端陶瓷濾波器及電路符號5. 陶瓷濾波器的優(yōu)缺點二、聲表面波濾波器(用于電視機、通訊、衛(wèi)星)1. 聲表面波濾波器基本結(jié)構(gòu)、符號和等效電路2. 聲表面波濾波器工作原理3. 均勻叉指換能器的頻率特性 均勻叉指換能器是指長、指寬以及指距均為一定值的結(jié)構(gòu)4

19、.非均勻叉指換能器5. 聲表面波濾波器的優(yōu)點6. 聲表面波濾波器與放大器的連接2.4 放大器的噪聲噪聲的種類很多。有的是從器件外部竄擾進來的，稱為外部噪聲；有的是器件內(nèi)部產(chǎn)生的，稱為內(nèi)部噪聲。內(nèi)部噪聲源主要有電阻熱噪聲、晶體管噪聲和場效應(yīng)管噪聲三種。一、電阻熱噪聲電阻熱噪聲是由電阻內(nèi)部自由電子的熱運動而產(chǎn)生的。自由電子的這種熱運動在導(dǎo)體內(nèi)會形成非常微弱的電流，這種電流呈雜亂起伏的狀態(tài)，稱為起伏噪聲電流。起伏噪聲電流流過電阻本身就會在其兩端產(chǎn)生起伏噪聲電壓。把這種在整個無線電頻段內(nèi)具有均勻頻譜的起伏噪聲稱為白噪聲1. 噪聲電流功率頻譜密度和噪聲電壓功率頻譜密度 SI(f)4kT/R A2 /Hz

20、 SU(f)4kTR V2 /Hz k1.381023 J/K2. 熱噪聲均方值電流和均方值電壓 In2 SI (f)BW 4kTBW/R Un2 SU (f)BW 4kTRBW 所以，一個實際電阻可以分別用噪聲電流源和噪聲電壓源表示。3. 電阻熱噪聲等效電路二、晶體管噪聲晶體管噪聲主要包括以下四部分：1. 熱噪聲2. 散彈噪聲散彈噪聲是晶體管的主要噪聲源。是由單位時間內(nèi)通過PN結(jié)的載流子數(shù)目隨機起伏而造成的。3. 分配噪聲4. 閃爍噪聲閃爍噪聲又稱低頻噪聲。一般認為是由于晶體管表面清潔處理不好或有缺陷造成的，其特點是頻譜集中在約lkHz以下的低頻范圍，且功率頻譜密度隨頻率降低而增大。三、場效

21、應(yīng)管噪聲溝道熱噪聲、柵極漏電流產(chǎn)生的散彈噪聲、在高頻時同樣可以忽略場效應(yīng)管的閃爍噪聲。四、額定功率和額定功率增益五、線性四端網(wǎng)絡(luò)的噪聲系數(shù)1. 噪聲系數(shù)的定義放大器的噪聲系數(shù)NF(Noise Figure)定義為輸入信噪比與輸出信噪比的比值，即 NF= （Psi / Pni）/（Pso / Pno）2. 噪聲系數(shù)的計算式3. 放大器內(nèi)部噪聲表達式4. 多級放大器噪聲系數(shù)的計算5. 無源四端網(wǎng)絡(luò)的噪聲系數(shù)六、等效輸入噪聲溫度噪聲溫度Te是指把放大器本身產(chǎn)生的熱噪聲功率折算到放大器輸入端時，使噪聲源電阻所升高的溫度。七、降低噪聲系數(shù)的措施第三章 高頻功率放大器概述一、高頻功率放大器的應(yīng)用和任務(wù)二、

22、高頻功率放大器的特點1高頻功率放大器與低頻功率放大器的異同點 相同點：輸出功率大、效率高 不同點：頻帶寬度不同、負載2高頻功率放大器與高頻小信號調(diào)諧放大器的異同點 相同點：工作在高頻段、調(diào)諧回路作負載 不同點：信號大小不同、任務(wù)不同、分析方法不同三、主要技術(shù)指標(biāo)1輸出功率PO（高）2效率C（高）3功率增益GP（大）四、高頻功率放大器的工作原理（一）放大器工作狀態(tài)的分類1通角的概念2放大器的工作狀態(tài)按通角來分： 180 甲類 90 乙類 90 丙類3.1丙（C）類諧振功率放大器的工作原理三極管四種工作狀態(tài)根據(jù)正弦信號整個周期內(nèi)三極管的導(dǎo)通情況劃分甲類：一個周期內(nèi)均導(dǎo)通晶體管在輸入信號的整個周期都

23、導(dǎo)通靜態(tài)IC較大，波形好, 管耗大效率低。乙類：導(dǎo)通角等于180晶體管只在輸入信號的半個周期內(nèi)導(dǎo)通，靜態(tài)IC=0，波形嚴重失真, 管耗小效率高。甲乙類：導(dǎo)通角大于180晶體管導(dǎo)通的時間大于半個周期，靜態(tài)IC 0，一般功放常采用。丙類：導(dǎo)通角小于180 圖3-4 各級電壓和電流波形丙類(C類)高頻功率放大器的折線分析法由于丙類高頻功率放大器工作在大信號非線性狀態(tài)，所以，晶體管的小信號等效電路的分析方法是不適用的。雖然采用靜態(tài)特性曲線經(jīng)過理想化成為折線來進行近似分析會存在一定的誤差，但是，用它對高頻功率放大器進行定性分析是一種較為簡便的方法。一、晶體管特性曲線的理想化及其解析式圖3-5 3DA21

24、靜態(tài)特性曲線及其理想化(一) 輸入特性曲線的理想化圖35(a)所示的虛線表示的直線就是理想化的輸入特性曲線。其數(shù)學(xué)表示式為 （3-4）式中，gb為理想化輸入特性的斜率，即 （3-5） (二)正向傳輸特性曲線的理想化理想化晶體管的電流放大系數(shù)b被認為是常數(shù)，因而將輸入特性的iB 乘以 b 就可得到理想化正向傳輸特性。正向傳輸特性的斜率為 （3-6）gc 稱為理想化晶體管的跨導(dǎo)。它表示晶體管工作于放大區(qū)時，單位基極電壓變化產(chǎn)生的集電極電流變化。正向傳輸特性的數(shù)學(xué)表示式為 （3-7）(三)輸出特性曲線的理想化圖35(b)所示的輸出特性曲線要分別對飽和區(qū)和放大區(qū)采取不同的簡化方法在飽和區(qū)，根據(jù)理想化原

25、理，集電極電流只受集電極電壓的控制，而與基極電壓無關(guān)。這樣，理想化特性曲線對不同的uBE值，應(yīng)重合為一條通過原點的斜線。該斜線稱為飽和臨界線，其斜率用gcr表示。它表示晶體管工作于飽和區(qū)時，單位集電極電壓變化引起集電極電流的變化的關(guān)系?？杀硎緸?（3-8）式中，。在放大區(qū)，根據(jù)理想化原理，集電極電流與集電極電壓無關(guān)。那么，各條特性曲線均為平行于uCE 軸的水平線。又因 b=iCiB為常數(shù)，故各平行線對等差的iB 來說，間隔應(yīng)該是均勻相等的。一、 集電極余弦電流脈沖的分解(一)余弦電流脈沖的表示式 余弦電流脈沖是由脈沖高度ICM 和通角 qC 來決定的。只要知道這兩個值，脈沖形狀便可完全確定。在

26、已知條件下，通過理想化正向傳輸特性求出集電極電流脈沖，可用圖36來說明。圖3-6 丙類狀態(tài)下集電極電流波形設(shè)激勵信號為，則。而晶體管理想化正向傳輸特性可表示為將uBE代人式中，可得 由圖3-6可知，當(dāng)時，代入式（3-9）中可得 （3-10）上式表明，已知VBB,UBZ和Ubm可確定高頻功率放大器的半通角qC ，有時也稱qC 為通角。通常用qC = 180。表示甲類放大；qC = 90。表示乙類放大；qC 90。表示丙類放大。但是，必須注意的是高頻功率放大器的實際全通角為2 qC .將式(310)代入式(39)，得 （3-11）當(dāng)時，可得 （3-12）將式(312)代人式(3一11)中，可得集電

27、極余弦電流脈沖的表示式為 （3-13）(二)余弦電流脈沖的分解系數(shù) 周期性的電流脈沖可以用傅里葉級數(shù)分解為直流分量、基波分量及高次諧波分量，即iC可寫成為式中 （3-14） （3-15） （3-16）a稱為余弦電流脈沖分解系數(shù)。a0( qC )為直流分量分解系數(shù)；a1 (qC)為基波分量分解系數(shù)；an(qC )為n次諧波分量分解系數(shù)。這些分解系數(shù)在使用中，通常不需量分解系數(shù)；an(qC )為n次諧波分量分解系數(shù)。這些分解系數(shù)在使用中，通常不需要通過積分關(guān)系求出各個分量，可以由圖37或本章附錄中查得。 圖37給出了a0、a1、a2、a3 和g1 = a1a0 與qC的關(guān)系曲線。本章附錄給出了不同

28、 qC 值所對應(yīng)的a0、a1、a2和g1的數(shù)據(jù)值。圖3-7 余弦脈沖分解系數(shù)與的qc關(guān)系3.2 諧振功率放大器的分析3.2.1 功率放大器的性能分析一、集電極電流和通角q cosq（vjUBB）/ Ubm iCiCmax（coswtcosq）/（1cosq）將其傅里葉級數(shù)展開 iCIC0IC1m coswtIC2m cos2wt ICnm cosnwt其中 IC0a0（q）iCmax IC1ma1（q）iCmax IC2ma2（q）iCmax ICnman（q）iCmax二、輸出功率Po Po =UcmIc1m / 2 =I2c1m RP / 2三、兩個利用系數(shù) 集電極電壓利用系數(shù)x x =

29、Ucm /UCC= RPIc1m / UCC 電流利用系數(shù)g1 （q）= a1（q ）/ a0（q）四、效率hC hC = Po / PD =（Ucm Ic1m ）/（2 Ec Ic0 ）=1/2 x g1 （q ）3.2.2 功率放大器的工作狀態(tài)分析一、動態(tài)特性 uBE=EB+Ubmcoswt uCE=EcUcmcoswt由式得 coswt =（Ec uCE ）/Ucm代入式得： uBE=EB+Ubm （Ec uCE ）/Ucm ic=gc（ uBE Vj ）=-gc（Ubm/Ucm） uCE （Ubm Ec +Ucm EB Ucm Vj ）/ Ubm即動態(tài)特性曲線是一條斜率為-gc（Ubm

30、/Ucm）、截距為（Ubm Ec +Ucm EB Ucm Vj ）/ Ubm的直線。（圖中Ec即UCC、EB即UBB、gc即G）圖中OP為臨界飽和線，方程為 ic=gcr uCE （當(dāng) uCE UCES 時） gcr為臨界線斜率、 UCES為臨界飽和壓降。 OP以右為放大區(qū)，集電結(jié)反偏。 當(dāng)uCE一定時， iB增大， ic也增大。 OP以左為飽和區(qū)，集電結(jié)正偏。 當(dāng)uCE一定時， iB增大， ic不變。從圖中可以看出ic與gc 、 Vj、Ec 、 EB 、 Ubm 、 Ucm （RP）有關(guān)，當(dāng)晶體管選定后gc 、 Vj一定，ic僅與Ec 、 EB 、 Ubm 、 Ucm （RP）有關(guān)。二、負載

31、特性 不同Re對Ucm的影響 當(dāng)Re增加時，引起Ucm增大。 不同Re對動態(tài)特性曲線的影響 ic=gc（ uBE Vj ） 靜態(tài)IQ=gc（ EB Vj ）一定、又EC一定， 當(dāng)Re變化時 Q點位置不變。 當(dāng)Re增加時，動態(tài)特性曲線繞Q點逆時針旋轉(zhuǎn)。 不同Re對工作狀態(tài)的影響 Re較小， Ucm較小，欠壓狀態(tài)， ic波形為尖頂余弦脈沖。 Re增加， Ucm增加，使EC Ucm = UCES 臨界工作狀態(tài)， ic波形仍為尖頂余弦脈沖。 Re較大， Ucm較大，過壓狀態(tài)，動態(tài)線在A3點轉(zhuǎn)折，由此動態(tài)線對應(yīng)作出的ic波形為一中間有凹陷的脈沖。 負載特性曲線 以Re為橫坐標(biāo)，Ic1m、Ic0、 Ucm

32、 、hC、 Po 、PD 、Pc與Re的關(guān)系（晶體管一定，且Ubm 、Ec、 EB一定）5. 三種工作狀態(tài)比較 （1） 欠壓狀態(tài)： Po 、hC均低， Pc較大， ic為尖頂余弦脈沖。（2）臨界狀態(tài)： Po最大，hC較高， ic為尖頂余弦脈沖最佳狀態(tài)。 條件：EC Ucm = UCES Icmax=gcr UCES（3）過壓狀態(tài)：弱過壓時hC最高，但Po逐步減小， ic為有凹陷的余弦脈沖。 Ucm隨Re變化不大， 即Ucm較為穩(wěn)定。三、丙類放大器的電壓特性（調(diào)制特性和放大特性）（一） 放大特性 是指Re 、Ec、 EB一定時，放大器的輸出功率、電壓、效率隨輸入信號的電壓振幅Ubm 的變化情況。

33、 Ubm增加，將使IBmax增加、Icmax增加且通角q增加，放大器從欠壓工作狀態(tài)進入過壓狀態(tài)。（二）調(diào)制特性 集電極調(diào)制特性 當(dāng)Re 、Ubm、 EB一定時，放大器性能隨Ec變化的特性。 當(dāng)EC變化時，Q點將移動，動態(tài)線將平移。即EC減小，負載線向左平移，放大器從欠壓工作狀態(tài)進入過壓工作狀態(tài)。 基極調(diào)制特性 當(dāng)Re 、Ubm、 EC一定時，放大器性能隨EB變化的特性。 當(dāng)Ubm一定， EB由負值逐漸增大到正值時會使通角q增大，放大器的工作狀態(tài)由欠壓區(qū)進入過壓區(qū)。3. 3 諧振功率放大器電路一、饋電電路 饋電原則及其方法原則： 直流分量（IB0、Ic0 ）對管外電路呈現(xiàn)短路，不消耗直流能量 基

34、波分量（IB1m 、 Ic1m）允許通過負載回路或輸入回路，其余電路均短路。 高次諧波分量（IBnm 、 Icnm）對所有電路呈現(xiàn)短路，不消耗能量。方法： 串饋：晶體管、調(diào)諧回路、電源三者相串。 并饋：晶體管、調(diào)諧回路、電源三者相并。 集電極饋電電路 基極饋電電路幾種常用的基極偏置電路二、耦合電路 耦合電路作用濾波阻抗匹配 輸入、輸出耦合電路往往稱為匹配網(wǎng)絡(luò)。 所謂阻抗匹配是通過匹配網(wǎng)絡(luò)的作用，使負載阻抗的虛數(shù)部分與信號源內(nèi)阻的虛數(shù)部分相抵消（諧振），同時實數(shù)部分等于放大器所需的最佳負載值。 形式LC并聯(lián)調(diào)諧回路濾波器（倒L型、T型、型） 倒L型網(wǎng)絡(luò)由兩個異性電抗元件組成。 T型、型網(wǎng)絡(luò)各由三

35、個電抗元件（其中兩個同性質(zhì)，另一個異性質(zhì)）組成。串、并聯(lián)阻抗變換 Rp Qe 2Rs XpXs 注意阻抗變換后電抗元件的性質(zhì)不變。例題：某電阻性負載為10，請設(shè)計一個匹配網(wǎng)絡(luò)，使該負載在20MHz時變換為50 。如負載由10電阻和0.2H電感組成，又該怎樣設(shè)計匹配網(wǎng)絡(luò)？（答案：318pF、0.16H；318pF、1560pF）三、諧振功率放大器的調(diào)諧與調(diào)配四、諧振功率放大電路第四章 正弦波振蕩器概述一、振蕩器與放大器的區(qū)別放大器：對外加的激勵信號進行不失真的反大。振蕩器：不需外加激勵信號，靠電路本身產(chǎn)生具有一定頻率、一定波形和一定幅度的交流信號。二、振蕩器的分類1按振蕩原理分2按振蕩波形分三、

36、振蕩器的要求4.1 反饋式振蕩器工作原理一、LC并聯(lián)諧振回路自由振蕩原理1衰減振蕩（線圈損耗）2補充能量（正反饋）二、反饋式振蕩器工作原理 1從調(diào)諧放大器演變?yōu)樽约ふ袷幤?產(chǎn)生自激振蕩的平衡條件3振蕩器的組成（1） 放大器（2） 選頻網(wǎng)絡(luò)（3） 正反饋網(wǎng)絡(luò)（4） 穩(wěn)幅環(huán)節(jié)三、振蕩的起振條件1起振相位條件：UF和Ube同相或2n2起振振幅條件：UFUbe即AuFu13振蕩器的放大特性和反饋特性四、振蕩的穩(wěn)定條件1振幅穩(wěn)定條件： dAudUi|Au=1/Fu02相位穩(wěn)定條件： ddf|f=f0042 LC正弦波振蕩電路一、互感反饋振蕩器的振蕩原理1基本電路2相位平衡條件 由互感線圈的同名端來保證滿

37、足正反饋3起振條件和振蕩頻率（1）起振條件 AuFu1（2）振蕩頻率 f012LC二、實用電路舉例三、互感反饋振蕩器主要優(yōu)缺點1優(yōu)點：易起振、輸出幅度大、結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)頻方便2缺點：高頻損耗大、分布電容影響大、輸出波形不好、頻率穩(wěn)定性差4.2.2 三點式振蕩電路一、電容三點式振蕩電路考畢茲振蕩器1電路組成2相位平衡條件3起振條件和振蕩頻率二、電感三點式振蕩電路哈特萊振蕩器1電路組成2相位平衡條件3起振條件和振蕩頻率4優(yōu)缺點三、三點式振蕩電路判別法則 Xce和Xbe電抗性質(zhì)相同，Xcb和它們電抗性質(zhì)相反4.2.3 改進型電容三點式振蕩電路一、C0、Ci的影響二、串聯(lián)改進型電容三點式振蕩電路克拉潑振

38、蕩器三、并聯(lián)改進型電容三點式振蕩電路西勒振蕩器 該電路頻率穩(wěn)定度高、f0高、頻率覆蓋寬、振幅穩(wěn)定且波形好4.3 石英晶體振蕩器一、石英晶體的結(jié)構(gòu)和特性1結(jié)構(gòu) 六棱柱晶體、一條光軸、三條電軸、三條機械軸2特性壓電特性和反壓電特性二、石英諧振器的等效電路與電抗曲線1等效電路與符號 Lq很大，Cq、rq很小，Q值很高2電抗曲線 f串f并之間等效為一特殊電感三、石英諧振器的穩(wěn)頻原理 頻率穩(wěn)定度高1Q值高、利于穩(wěn)頻2Lq為特殊電感、與普通電感不同3接入系數(shù)小四、石英晶體振蕩電路1串聯(lián)型石英晶體振蕩器（石英晶體相當(dāng)于導(dǎo)線）2并聯(lián)型石英晶體振蕩器（石英晶體相當(dāng)于電感）五、石英晶體振蕩器優(yōu)缺點及注意事項4.4

39、 RC振蕩器一、RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的選頻特性 串聯(lián)阻抗Z1R11jw C1 并聯(lián)阻抗Z2R2（1jw R2 C2） 當(dāng)R1R2R C1C2C 網(wǎng)絡(luò)傳輸系數(shù)K13j（wRC1wRC）1幅頻特性 K19（wRC1wRC）22相頻特性二、RC橋式振蕩器1電路組成2振蕩條件 起振條件 Au1/3振蕩頻率 f012RC3穩(wěn)幅過程 U0UReUBE1U0第五章5.1 相乘器與頻譜搬移電路5.1.1相乘器及其頻率變換作用非線性特性的冪級數(shù)表示法 ia0a1ua2u2 一、為什么要調(diào)制二、幾個基本概念三、調(diào)制的方式1、調(diào)制：就是將含有信息（聲音，圖像等）的頻率較低的信號（控制信號或基帶信號）加載到信息載體上以便進

40、行傳輸?shù)奶幚磉^程。載波：運載信息的工具（高頻等幅信號）調(diào)制信號：被調(diào)制的低頻信號已調(diào)信號：調(diào)制以后形成的信號2、調(diào)制的方式（連續(xù)波調(diào)制）：調(diào)頻FM、調(diào)幅AM和調(diào)相PM二、解調(diào)1、解調(diào)：從高頻已調(diào)信號中恢復(fù)出調(diào)制信號的過程。2、解調(diào)的方式：檢波、鑒頻、鑒相5.1.2 振幅調(diào)制基本原理一、普通調(diào)幅（AM） 什么是調(diào)幅？2. 普通調(diào)幅電路模型3. 普通調(diào)幅信號的表達式 uoUom（1ma cost）coswCt UomAUCm是未經(jīng)調(diào)制的輸出載波電壓振幅 ma AmUm kaUmUCm調(diào)幅系數(shù)4.調(diào)幅波的波形5.調(diào)幅波的頻譜及其帶寬 BW=（ fc+F）-（fc-F）=2F6. 調(diào)幅波的功率關(guān)7.

41、調(diào)幅波的幾種調(diào)制方式（AM、DSB、SSB、VSB）二、雙邊帶調(diào)制和單邊帶調(diào)制補充：一、調(diào)幅信號的數(shù)學(xué)表達式和波形1. 普通調(diào)幅信號的表達式uoUom（1ma cost）coswCt UomAUCm是未經(jīng)調(diào)制的輸出載波電壓振幅 ma AmUm kaUmUCm調(diào)幅系數(shù)2. 調(diào)幅波的波形（P39圖3.1）1）包絡(luò)：已調(diào)波峰值所形成的。 2）波形特點：當(dāng)調(diào)幅度小于或等于1時，調(diào)幅信號的振幅變化反映了調(diào)制信號的變化規(guī)律，當(dāng)調(diào)幅度大于1時，調(diào)幅波產(chǎn)生失真（過調(diào)幅失真）。二、 調(diào)幅波的頻譜及其帶寬頻譜：是指組成信號的各頻率正弦分量按頻率的分布情況 1) 單頻正弦信號調(diào)制的調(diào)幅波A、頻譜組成：載波分量、下邊

42、頻分量、上邊頻分量。B、帶寬（信號所占有的頻率范圍） BW=（ fc+F）-（fc-F）=2F1) 若調(diào)制信號為含有限帶寬的多頻信號A、頻譜組成：載波分量、下邊頻帶、上邊頻帶。B、帶寬 BW=（ fc+Fm）-（fc-Fm）=2Fm結(jié)論：1、表示信號的方法有三種：數(shù)學(xué)表達式、波形和頻譜； 2、調(diào)幅電路的作用是在時域?qū)崿F(xiàn)調(diào)制信號和載波相乘，反映到波形上就是將調(diào)制信號不失真的搬移到高頻振蕩的振幅上，而在頻域則是將調(diào)制信號的頻譜搬移到載頻的兩邊。三、調(diào)幅波的功率關(guān)系（一）調(diào)制信號為單頻正弦波（二）調(diào)制信號為多頻信號調(diào)制后的調(diào)幅波平均功率等于載波和各邊頻功率之和四、 調(diào)幅波的幾種調(diào)制方式1. AM（廣

43、播通信系統(tǒng)）1）概念：傳輸兩個邊帶和載波的調(diào)制方式2）特點：所需功率大，帶寬寬，接受和發(fā)射機簡單2. DSB（應(yīng)用少）1）概念：只傳輸兩個邊帶的調(diào)制方式2）特點：節(jié)省功率，但帶寬不變3. SSB（短波無線通信）1）概念：只傳輸一個邊帶的調(diào)制方式2）特點：節(jié)省功率，帶寬減半4.VSB（電視通信）5.1.3 振幅解調(diào)基本原理一、解調(diào)器的頻譜變換二、檢波器的分類按器件分：二極管檢波、三極管檢波；按解調(diào)方法分：包絡(luò)檢波、同步檢波。三、主要技術(shù)指標(biāo)5.1.4 混頻基本原理一、混頻的概念將頻率為fc的高頻已調(diào)載波信號不失真地變換成頻率為fI的中頻已調(diào)信號。（調(diào)制規(guī)律不變）二、混頻器組成框圖及工作原理一、調(diào)

44、制5.2 相乘器電路 5.3 振幅調(diào)制電路5.2.1 模擬乘法器一、乘法器的電路符號二、恒流可變差分放大器的相乘特性 恒流源差分放大器的相乘特性 Uo=ICRCI0RC（Ui /2 UT） 恒流可變差分放大器的相乘特性（兩象限相乘器） Uo=ICRC（RC/Re） （Ux Uy /2 UT）三、雙差分對模擬相乘器（四象限變跨導(dǎo)相乘器） 當(dāng)Ux 、UyUT時 ICI0（Ux/2UT）（Uy/2UT）因此，對小信號而言，電路起模擬相乘作用。調(diào)幅電路的分類1、按照產(chǎn)生調(diào)幅波的不同：AM、DSB、SSB、VSB2、按照輸出功率的高低分：低電平調(diào)幅：功率小，后需接線性功放（模擬調(diào)幅、平衡調(diào)幅等）高電平調(diào)

45、幅：功率大，不需接線性功放（基極調(diào)幅等）5.3.1低電平調(diào)制電路一、模擬相乘器調(diào)幅原理二、集成模擬乘法器實現(xiàn)調(diào)幅1.典型的調(diào)制解調(diào)器MC1596內(nèi)部電路圖2. MC1596實現(xiàn)普通調(diào)幅的電路5.3.2 高電平調(diào)制電路一、基極調(diào)幅：效率低，所需調(diào)制信號的功率小，電路簡單二、集電極調(diào)幅5.4 振幅檢波電路1、解調(diào)：從高頻已調(diào)信號中恢復(fù)出調(diào)制信號的過程，調(diào)幅波的解調(diào)成為檢波2、檢波器：完成檢波任務(wù)的電路3、檢波原理4、分類：包絡(luò)檢波和同步檢波5.4.1 二極管包絡(luò)檢波電路一、二極管包絡(luò)檢波電路的工作原理 結(jié)論：利用二極管的單向?qū)щ娦院蜋z波負載電阻、電容的充放電過程來完成檢波任務(wù)。二、主要技術(shù)指標(biāo) 檢

46、波效率大 直流傳輸系數(shù) Kd=UD/UCm 1 交流傳輸系數(shù) Ka=Um/Ma UCm 1 檢波器的輸入阻抗 Ri =Ucm/Ic1m RL/2三、二極管包絡(luò)檢波電路中的失真1. 對角線失真（惰性失真）（公式）原因：RLCL選得太大，放電太慢，跟不上輸入信號包絡(luò)線的變化。2. 底部切割失真（負峰切割失真）（公式）是指耦合電容Cc通過電阻RL放電，對二極管引入一附加偏置電壓，導(dǎo)致二極管截止而引入的失真。5.4.2 同步檢波電路1. 疊加型同步檢波電路工作原理：是將雙邊帶信號與同步信號疊加，疊加后的信號是普通調(diào)幅波，然后再經(jīng)包絡(luò)檢波器，解調(diào)出調(diào)制信號。2. MC1596模擬乘法器構(gòu)成的同步檢波器

47、5.5 混頻電路1、混頻電路的作用：將收到的已調(diào)信號的載頻變換成某一固定的頻率，而保持已調(diào)信號的調(diào)制類型和調(diào)制參數(shù)不變2、輸入輸出波形和頻譜圖（1）從波形看，輸入輸出的包絡(luò)波形完全相同，只是載波的頻率由高頻變?yōu)橹蓄l（2）從頻譜看，只是將已調(diào)波的頻譜從高頻位置搬移到中頻位置，而頻譜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)不變5.5.1 混頻器的組成和工作原理一、組成及作用1、非線性器件：混頻2、本地振蕩器：產(chǎn)生本振信號3、濾波器：選擇中頻信號二、變頻與調(diào)幅的區(qū)別1、相同點：輸入輸出信號類似2、不同點：調(diào)幅輸出信號頻率相差很大，而變頻輸入信號頻率相差很小。三、混頻器的主要技術(shù)指標(biāo)1、變頻增益（混頻增益）：混頻器輸出中頻電壓（中

48、頻信號功率）與輸入高頻電壓振幅（輸入的高頻信號功率）之比稱為混頻電壓增益（混頻功率增益）。2、失真：變頻失真、頻率失真和非線性失真3、干擾：會產(chǎn)生各種組合頻率干擾5.5.2 混頻電路混頻電路按所用器件分二極管混頻器、晶體三極管、場效應(yīng)管、差分對管；混頻電路按工作特點分單管混頻器、平衡、環(huán)形。一、晶體三極管混頻電路1. 混頻電路的基本形式共e組態(tài)：b極輸入、b極注入；b極輸入、e極注入（適用于工作頻率不高的場合）共b組態(tài)：e極輸入、e極注入 ；e極輸入、b極注入（適用于工作頻率較高的場合）2. 工作原理3. 三極管混頻電路4. 實用混頻電路二、二極管平衡混頻電路三、二極管平衡混頻電路（環(huán)形混頻器

49、）四、模擬相乘器混頻電路5.5.4 混頻干擾一、組合頻率干擾干擾哨聲1、 原因：有用信號頻率fs與本振信號頻率fLo的組合頻率接近于有用中頻而產(chǎn)生的干擾。2、特點：是信號本身（或其諧波）與本振的各次諧波組合形成的，與外來干擾無關(guān)。3、措施：正確選擇中頻數(shù)值，應(yīng)將接收機的中頻選在接收頻段之外。二、寄生通道干擾（外來干擾）1、原因：外來干擾信號與本振的組合頻率產(chǎn)生的干擾。即|p fLoq fN|=fI。2、最強的兩種干擾：中頻干擾、鏡像干擾。3、措施：提高混頻電路前級的選擇性。三、交叉調(diào)制干擾（交調(diào)干擾）（與有用信號同在）四、互調(diào)干擾倍頻器采用倍頻器的優(yōu)點1、降低振蕩器頻率，增加頻率穩(wěn)定性2、提高主振器的振蕩頻率，滿足石英晶體穩(wěn)頻時的要求3、擴展發(fā)射機輸出級的工作波段4、加深調(diào)制度，獲得大的頻偏或相移一、丙類倍頻器1、電路組成（P75圖4.14）2、特點：可調(diào)元件少，調(diào)整方便。二、集成模擬