高頻電子線路林春方(第3版)教學(xué)指南講義

1、新編 21世紀(jì)高等職業(yè)教育電子信息類規(guī)劃教材高頻電子線路電子教學(xué)資料林春方主編方慶山制作Publishing House of Electronics Industry北京BEIJING前言為了配合高頻電子線路課程的教學(xué)，體現(xiàn)教材的編寫特色，更好地為讀者服務(wù)，編寫了此教學(xué)資料。教學(xué)資料內(nèi)容有三個(gè)部分：第一部分是教學(xué)指南，包括了課程性質(zhì)與任務(wù)、課程教學(xué)目標(biāo)、課程內(nèi)容和要求、教學(xué)時(shí)間分配、教學(xué)建議、教學(xué)實(shí)施案例。第二部分是習(xí)題答案，給出每章思考題的詳細(xì)解答過(guò)程。第三部分是電子教案，采用 PowerPoint課件形式。教師可以根據(jù)不同的教學(xué)要求按需選取和重新組合。限于編著者水平，教學(xué)資料中有錯(cuò)誤或不

2、妥之處， 請(qǐng)讀者給予批評(píng)指正。如果您有什么建議或想法，請(qǐng)和我們聯(lián)系， E-mail ：電話：辦公室 )編 者2006年 1月高頻電子線路修訂版教學(xué)指南一、課程性質(zhì)和任務(wù)本課程是電子與通信技術(shù)專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，是一門工程性與實(shí)踐性都很強(qiáng)的課程。主要任務(wù)是通過(guò)對(duì)高頻小信號(hào)放大器，高頻功率放大器，正弦波振蕩器，調(diào)幅、檢波與混頻，調(diào)角與解調(diào)，鎖相環(huán)路以及數(shù)字信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)各章的學(xué)心，讓學(xué)生掌握高頻電子線路的基本知識(shí)。本課程在內(nèi)容設(shè)置上強(qiáng)調(diào)適應(yīng)社會(huì)實(shí)際需要，突出應(yīng)用性、針對(duì)性，加強(qiáng)實(shí)踐能力的培養(yǎng)。二、課程教學(xué)目標(biāo)(一) 知識(shí)教學(xué)目標(biāo)1. 掌握高頻電子線路的特點(diǎn)和學(xué)習(xí)方法；2

3、. 掌握高頻電子線路的分析方法和應(yīng)用；3. 會(huì)利用 EWB 仿真軟件對(duì)高頻各單元電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)仿真；4. 通過(guò)各章節(jié)的實(shí)驗(yàn)，掌握高頻電子線路的測(cè)量，熟練掌握萬(wàn)用表、雙蹤示波器、高頻信號(hào)發(fā)生器、 數(shù)字頻率計(jì)等通用及專用儀器的正確使用方法。(二) 能力培養(yǎng)目標(biāo)1. 學(xué)會(huì)分析高頻電子線路主要單元電路圖；2. 了解和高頻電子線路單元電路的特點(diǎn)，并能靈活應(yīng)用；3. 能熟練使用常用儀器儀表，對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)及信號(hào)進(jìn)行分析；4. 具有收音機(jī)的組裝、調(diào)試與維修技能，能排除收音機(jī)的常見(jiàn)故障，能判斷收音機(jī)常用元器件的好壞并進(jìn)行替換；5. 能寫出簡(jiǎn)明、準(zhǔn)確的收音機(jī)裝配實(shí)訓(xùn)報(bào)告。(三) 思想教育目標(biāo)1. 培養(yǎng)細(xì)心謹(jǐn)慎和學(xué)心鉆

4、研的職業(yè)習(xí)慣；2. 培養(yǎng)愛(ài)崗敬業(yè)、服務(wù)群眾的良好職業(yè)道德。三、教學(xué)內(nèi)容和要求緒論1. 了解無(wú)線通信系統(tǒng)的基本工作原理；2. 掌握無(wú)線發(fā)射設(shè)備的基本原理和組成；3. 掌握無(wú)線接收設(shè)備的基本原理和組成；4. 常用儀器儀表認(rèn)知實(shí)驗(yàn)。第1章 高頻小信號(hào)放大器1. 寬帶放大器的特點(diǎn)、技術(shù)指標(biāo)和分析方法；2. 擴(kuò)展放大器通頻帶的方法；3. 小信號(hào)諧振放大器；4. 集中選頻放大器；5. 頻帶展寬實(shí)驗(yàn)；6. 小信號(hào)諧振放大器實(shí)驗(yàn)。第2章 高頻功率放大器1. 諧振功率放大器的基本工作原理和性能分析；2. 諧振功率放大器的相關(guān)電路；3. 丙類倍頻器的工作原理；4. 寬帶高頻功率放大器的工作原理。第3章 正弦波振蕩

5、器1. 反饋式振蕩器的工作原理；2. LC正弦波振蕩器（變壓器反饋式、三點(diǎn)式） ；3. 石英晶體的特性及石英晶體振蕩器；4. RC振蕩器（ RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)、文式電橋）；5. LC振蕩器實(shí)驗(yàn)；6. 石英晶體振蕩器實(shí)驗(yàn)。第4章 調(diào)幅、檢波與混頻1. 調(diào)幅波的基本性質(zhì)；2. 調(diào)幅電路（高電平調(diào)幅、低電平調(diào)幅） ；3. 檢波器（非同步檢波、同步檢波） ；4. 混頻器（基本原理、混頻電路、混頻干擾） ；5. 調(diào)幅電路實(shí)驗(yàn)；6. 檢波電路實(shí)驗(yàn)；7. 收音機(jī)裝配實(shí)訓(xùn)。第5章 角度調(diào)制與解調(diào)1. 調(diào)角波的基本性質(zhì)；2. 調(diào)頻電路（直接調(diào)頻、間接調(diào)頻） ；3. 鑒頻器（斜率鑒頻、相位鑒頻） ；4. 調(diào)頻與鑒頻電

6、路實(shí)驗(yàn)。第6章 反饋控制電路1. 自動(dòng)增益控制（ AGC 電路作用、 AGC 電壓產(chǎn)生、實(shí)現(xiàn) AGC的方法）；2. 自動(dòng)頻率控制（ AFC 的工作原理、 AFC的應(yīng)用）；3. 鎖相環(huán)的基本工作原理；4. 鎖相環(huán)路的性能分析；5. 集成鎖相環(huán)及其應(yīng)用；6. 鎖相環(huán)路實(shí)驗(yàn)。第7章 數(shù)字信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)1. 數(shù)字通信系統(tǒng)概述；2. 基帶數(shù)字信號(hào)；3. 幅度鍵控；4. 頻率鍵控；5. 相位鍵控。四、學(xué)時(shí)分配建議章節(jié)教學(xué)內(nèi)容學(xué)時(shí)數(shù)合計(jì)理論實(shí)驗(yàn)機(jī)動(dòng)無(wú)線通信系統(tǒng)的基本工作原理11緒無(wú)線發(fā)射設(shè)備基本原理和組成11論無(wú)線接收設(shè)備基本原理和組成11第寬帶放大器的特點(diǎn)、指標(biāo)、分析11擴(kuò)展放大器通頻帶的方法422一小

7、信號(hào)諧振放大器6222章集中選頻放大器22諧振功率放大器的基本工作原理33和性能分析第諧振功率放大器的相關(guān)電路321二章丙類倍頻器的工作原理22寬帶高頻功率放大器的工作原理22反饋式振蕩器的工作原理321第LC正弦波振蕩器642三石英晶體振蕩器422章RC振蕩器22第調(diào)幅波的基本性質(zhì)321四調(diào)幅電路33章檢波器422混頻器22實(shí)訓(xùn)收音機(jī)裝配實(shí)訓(xùn)30第調(diào)角波的基本性質(zhì)321五調(diào)頻電路22章鑒頻器6222自動(dòng)增益控制22第自動(dòng)頻率控制12六鎖相環(huán)的基本工作原理22章鎖相環(huán)路的性能分析7421集成鎖相環(huán)及其應(yīng)用44數(shù)字通信系統(tǒng)概述 ；11第基帶數(shù)字信號(hào)22七幅度鍵控22章頻率鍵控22相位鍵控22總計(jì)

8、12368469五、教學(xué)建議高頻電子線路是電子與通信技術(shù)專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課。根據(jù)高職高專的特點(diǎn)，對(duì)于該課程的教學(xué)應(yīng)本著“淡化理論、夠用為度、培養(yǎng)技能、重在實(shí)用 ”的原則。首先要通過(guò)緒論這一章節(jié)的講解，以無(wú)線通信系統(tǒng)的組成原理為引導(dǎo)，讓學(xué)生了解高頻電子線路的特點(diǎn)和本課程的學(xué)習(xí)方法。然后在各章內(nèi)容的講解中，側(cè)重介紹各單元電路的基本工作原理和基本分析方法，避免繁瑣的理論推導(dǎo)，并適當(dāng)?shù)慕榻B新器件、新電路的一些基本知識(shí)，增加學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。在各章理論知識(shí)介紹結(jié)束后，可參考每章末的技能訓(xùn)練加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的教學(xué)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的教學(xué)，加深對(duì)課堂理論知識(shí)的理解，在每次實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，最好安排一次實(shí)驗(yàn)討論課，以

9、分析實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的各種現(xiàn)象和各種問(wèn)題。在第四章結(jié)束后，可以安排一次調(diào)幅收音機(jī)的裝配實(shí)訓(xùn)，通過(guò)實(shí)訓(xùn)加深對(duì)調(diào)幅、檢波與混頻知識(shí)的理解，同時(shí)為第五章調(diào)角與解調(diào)奠定基礎(chǔ)。為了增強(qiáng)學(xué)生對(duì)高頻各單元電路的工作原理和電路性能的理解，可以利用易學(xué)的 EWB 仿真軟件對(duì)高頻各主要單元電路進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)仿真， 通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)可以克服設(shè)備不足的缺點(diǎn)。最后，在該課程的教學(xué)中，要做到知識(shí)點(diǎn)結(jié)構(gòu)安排合理，要做到前后環(huán)環(huán)相扣，并在后續(xù)章節(jié)中涉及到的以前學(xué)過(guò)的知識(shí)點(diǎn)，加以復(fù)習(xí)或簡(jiǎn)單回顧，使各知識(shí)點(diǎn)相互連接。在學(xué)期結(jié)束時(shí)，要以各章知識(shí)點(diǎn)結(jié)構(gòu)框圖的形式，進(jìn)行一次總復(fù)習(xí)，讓學(xué)生總體上把握住本課程的主要任務(wù)和目標(biāo)。六、教學(xué)案例內(nèi)容： RC

10、正弦波振蕩器教學(xué)目的： 、了解 RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的頻率特性；、掌握 RC正弦波振蕩器的工作條件；、通過(guò)本節(jié)學(xué)習(xí)，基本上能動(dòng)手制作簡(jiǎn)單的 RC振蕩器電路。教學(xué)重點(diǎn)： 、 RC正弦波振蕩器的振幅起振條件和平衡條件；、文氏電橋振蕩器的工作原理；、實(shí)用 RC振蕩器的電路原理；教學(xué)設(shè)計(jì)：理論教學(xué)是直接教學(xué)模式的重要一環(huán)。對(duì)于這小節(jié)內(nèi)容可進(jìn)行如下環(huán)節(jié)的組織安排：首先講解 RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的頻率特性，它是RC振蕩器講解的基礎(chǔ)；介紹基本的 RC正弦波振蕩器；介紹較完整的文氏電橋振蕩器；選擇部分習(xí)題進(jìn)行講解，約占1學(xué)時(shí)左右；本節(jié)主要內(nèi)容的回顧；布置課后作業(yè)；根據(jù)章節(jié)后面的技能訓(xùn)練進(jìn)行一次實(shí)驗(yàn)。教學(xué)過(guò)程 :（標(biāo)題）

11、RC正弦波振蕩器開(kāi)場(chǎng)引入：一般來(lái)說(shuō)，前面所介紹的 LC 振蕩器適用于頻率較高的場(chǎng)合，在頻率較低時(shí)， 由于 LC振蕩器所需的 L、C值相當(dāng)大，會(huì)造成振蕩器的體積增大、造價(jià)高、安裝調(diào)整不方便等。因此，在需要低頻振蕩時(shí)，常采用 RC振蕩器。這節(jié)課我們就來(lái)介紹一下RC振蕩器的一些性質(zhì)。提問(wèn)： 1、根據(jù)反饋式振蕩器的特點(diǎn)，你認(rèn)為 RC振蕩器的選頻網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該是什么？（請(qǐng)一位同學(xué)回答，目的在于引入所討論課題。 ）根據(jù)回答或講解引入 RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。2、RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)什么樣的電路呢？（請(qǐng)一位同學(xué)回答，目的在于過(guò)渡到正題。）根據(jù)提問(wèn)，在學(xué)生頭腦中先建立疑問(wèn)。一、分析 RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的頻率特性圖示為 RC串并

12、聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)， Z1為 RC串聯(lián)電路， Z2為RC并聯(lián)電路， 1為輸入電壓， 2為輸出電壓。由圖所示的 RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)可得， RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)的電壓傳輸系數(shù)（或稱反饋系數(shù)）為21Z2（ Z1Z2）R1jCR11Rj C又因?yàn)閆1 j C ， Z213j (RC1)所以，RC令01RC，則上式可化簡(jiǎn)為13j (0 ) 0由此可得 RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)的幅頻特性和相頻特性的表達(dá)式為132(0)2F000F arctan3近而可作出幅頻特性曲線和相頻特性曲線，如圖所示。從圖中可以得出， RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)具有選頻特性。也就是說(shuō)當(dāng) 0時(shí)， F可以達(dá)到最大值，并等于 13，且相位角 F0o，即輸出電壓

13、 2的振幅等于輸入電壓 1 的振幅的 1 3，且它們的相位相同。二、文氏電橋振蕩器1、基本 RC振蕩器.圖中，根據(jù) RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的特性， 在諧振頻率處， U O 與 U i 同相，U f 與.f0 處， FU=1/3，正反饋U O 同相，因此 U f 與 U i 同相，滿足相位條件。而在最強(qiáng)。根據(jù) AU U可得：F >11f 0振幅起振條件： AU；平衡條件：U2 RC。>3A =3；振蕩頻率：而對(duì)于運(yùn)放來(lái)說(shuō)， 電壓增益一般遠(yuǎn)大于 3，為了保證振蕩起振后能夠進(jìn)入平衡狀態(tài)， AU不能太大，要求略大于 3。為了克服上述問(wèn)題：引入深度負(fù)反饋，使起振時(shí)AU略大于 3；引入外穩(wěn)幅環(huán)節(jié)，使振

14、蕩平衡時(shí)AU 等于 3。引入文氏電橋振蕩器：2、文氏電橋振蕩器如圖所示，它由放大器、RC串并聯(lián)正反饋選頻網(wǎng)絡(luò)和負(fù)反饋電路等組成。放大器的輸入端和輸出端分別接到電橋的兩對(duì)角線上， 所以把這種 RC振蕩器稱為文氏電橋振蕩器。由運(yùn)放基本理論可知，同相放大器的閉環(huán)增益為A 1 Rf2/Rf1根據(jù) AF1和AF=1，可得該振蕩器的起振條件和振幅平衡條件分別為f2 2Rf1和f2f1RR =2R實(shí)際運(yùn)用中： Rf2可采用負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻（講解原因） 。外穩(wěn)幅的實(shí)質(zhì)：通過(guò)非線性器件Rf2來(lái)自動(dòng)調(diào)整反饋的強(qiáng)弱以維持輸出電壓的恒定。1振蕩頻率：f 02 RC三、 RC橋式振蕩器的應(yīng)用舉例如圖所示振蕩頻率三擋

15、可調(diào)的RC橋式振蕩器。在圖中所給的參數(shù)條件下，每擋的頻率調(diào)節(jié)范圍（設(shè) RP1、 RP2阻值的變化范圍為 027k）可以分析出來(lái)：由圖可知，第一擋 R=2.429.4k， C=0.003F，頻率調(diào)節(jié)范圍為ff110 min229.410 30.0031062 Rmax C111.805（kH Z）0 max22.41030.00310 62 Rmin C22.116（kH Z）第二擋 R=2.429.4k， C=0.03F，頻率調(diào)節(jié)范圍為11f 0 min229.41030.031062 Rmax C18.05（kH Z ）11f 0 max22.41030.031062 Rmin C221.1

16、6（kH Z ）同理，第三擋 R=2.429.4k，C=0.3F，頻率調(diào)節(jié)范圍為f 0 min 180.5（kH Z）， xf0a m2211.6（ kHZ）此電路是利用場(chǎng)效應(yīng)管進(jìn)行穩(wěn)幅的文氏電橋振蕩器。由于場(chǎng)效應(yīng)管工作在變阻區(qū)時(shí)，它的漏源電阻 RDS是一個(gè)受 UGS控制的可變電阻，因此可利用場(chǎng)效應(yīng)管的可變電阻特性進(jìn)行穩(wěn)幅。圖中，負(fù)反饋支路由Rp3和RDS、R3組成。輸出電壓經(jīng)二極管 V 2整流和 R4、C4濾波后，再通過(guò) R5和Rp4為場(chǎng)效應(yīng)管提供一個(gè)與振蕩幅度成比例的負(fù)柵壓 UGS，適當(dāng)調(diào)節(jié) Rp4，可保證場(chǎng)效應(yīng)管工作在變阻區(qū)。當(dāng)振蕩振幅增大時(shí)， | UGS|也隨之增大（或 UGS減?。?，

17、管子的 RDS增大，負(fù)反饋增強(qiáng)，放大倍數(shù) Au減?。环粗?，當(dāng)振蕩幅度減小時(shí)， RDS也減小，負(fù)反饋減弱， Au增大。這樣，就達(dá)到穩(wěn)幅的目的。四、本節(jié)回顧本節(jié)主要講解了如下內(nèi)容：1、RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的頻率特性RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)具有選頻特性。當(dāng) 0時(shí)， F可以達(dá)到最大值，并等于 13，且相位角 F0o，即輸出電壓 2的振幅等于輸入電壓 1的振幅的 13，且它們的相位相同。2、基本 RC振蕩器1振幅起振條件： AU；平衡條件：Uf 0；振蕩頻率：2 RC 。>3A =3為了保證振蕩起振后能夠進(jìn)入平衡狀態(tài)：引入深度負(fù)反饋，使起振時(shí) AU略大于 3；引入外穩(wěn)幅環(huán)節(jié)，使振蕩平衡時(shí) AU 等于 3。3、文氏電橋振蕩