教學(xué)課件·高頻電子技術(shù)(第二版)

1、高頻電子技術(shù)第1章 緒論通信系統(tǒng)的基本組成1.1.1無線電發(fā)送與接收設(shè)備1.1.2調(diào)制和解調(diào)1.1.3無線電波段的劃分與傳播途徑1.1.41.1 通信與通信系統(tǒng)通信定義：一般而言，通信是指由一地向另一地進(jìn)行消息的傳遞。人類社會(huì)建立在信息交流的基礎(chǔ)上，通信是推動(dòng)人類社會(huì)文明、進(jìn)步與發(fā)展的巨大動(dòng)力。意義：從遠(yuǎn)古時(shí)代到現(xiàn)代文明社會(huì)，人類社會(huì)的各種活動(dòng)與通信密切相關(guān)，特別是當(dāng)今世界已進(jìn)入信息時(shí)代，通信已滲透到社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域，成為現(xiàn)代文明的標(biāo)志之一。目的及形式：通信的目的是傳遞消息，消息具有不同的形式，例如：語言、文字、數(shù)據(jù)和圖象等。通信中消息的傳送是通過信號(hào)來進(jìn)行的，如：烽火臺(tái)的狼煙信號(hào)、紅綠燈信號(hào)、電

2、壓和電流信號(hào)等。信號(hào)是消息的載體。什么是電通信及其特點(diǎn)：在各種各樣的通信方式中，利用“電信號(hào)”來承載消息的通信方式稱為電通信，這種通信具有迅速、準(zhǔn)確、可靠等特點(diǎn)，而且?guī)缀醪皇軙r(shí)間、地點(diǎn)、空間和距離的限制，因而得到了飛速發(fā)展和廣泛應(yīng)用。1.1 通信與通信系統(tǒng)通信系統(tǒng)的定義：所謂通信系統(tǒng)，可以簡單稱為傳輸信息的系統(tǒng)，即實(shí)現(xiàn)信息傳遞所需的一切設(shè)備和傳輸媒質(zhì)的總和。以點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信為例，通信系統(tǒng)的組成如圖1-1所示。 圖1-1 通信系統(tǒng)方框圖 圖中，信號(hào)源的作用是把待傳輸?shù)脑枷⑥D(zhuǎn)換成電信號(hào)，如話筒，將原始語音信號(hào)（20Hz20kHz）轉(zhuǎn)變成音頻電信號(hào)。發(fā)送設(shè)備是將電信號(hào)變換成適合在信道中傳輸?shù)男问揭颜{(diào)

3、信號(hào)。變換方式是多種多樣的，在需要頻譜搬移的場合，調(diào)制是常見的變換方式；對(duì)傳輸數(shù)字信號(hào)來說，發(fā)送設(shè)備又常常包含信息源編碼和信道編碼等。1.1.1 通信系統(tǒng)的基本組成信道是指信號(hào)傳輸?shù)耐ǖ?，可以是電纜線、光導(dǎo)纖維，也可以是自由空間。圖中的噪聲源，是信道中的所有噪聲以及分散在通信系統(tǒng)中其它各處噪聲的集合。 在接收端，接收設(shè)備的功能與發(fā)送設(shè)備相反，即進(jìn)行信號(hào)的解調(diào)、譯碼、解碼等。它的任務(wù)是從帶有干擾的接收信號(hào)中恢復(fù)出與發(fā)送端相對(duì)應(yīng)的電信號(hào)；終端裝置是將復(fù)原的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的原始消息，如將音頻信號(hào)還原成聲音。發(fā)送設(shè)備是將電信號(hào)變換成適合在信道中傳輸?shù)男问揭颜{(diào)信號(hào)。變換方式是多種多樣的，在需要頻譜搬移

4、的場合，調(diào)制是常見的變換方式；對(duì)傳輸數(shù)字信號(hào)來說，發(fā)送設(shè)備又常常包含信息源編碼和信道編碼等。1.1.1 通信系統(tǒng)的基本組成1無線電發(fā)送設(shè)備1.1.2 無線電發(fā)送與接收設(shè)備1.1.2 無線電發(fā)送與接收設(shè)備高頻振蕩器用來產(chǎn)生頻率穩(wěn)定、波長符合要求的高頻正弦波。高頻放大器及倍頻器將振蕩器產(chǎn)生的高頻信號(hào)幅度放大并通過倍頻將頻率提高到載頻（射頻）幅度調(diào)制器將調(diào)制信號(hào)“裝載”到載波的幅度上，使高頻正弦波信號(hào)的幅度跟隨調(diào)制信號(hào)的變化規(guī)律而變化。幅度調(diào)制的基本原理將在本書第4章詳細(xì)介紹。高頻功率放大器增大發(fā)射設(shè)備的作用距離，使接收機(jī)在覆蓋范圍內(nèi)能有效地接收。1.1.2 無線電發(fā)送與接收設(shè)備2 無線電接收設(shè)備1

5、.1.2 無線電發(fā)送與接收設(shè)備（1） 高頻放大器高頻放大器的主要任務(wù)有兩個(gè)：一是從接收到的眾多電臺(tái)中選擇出一個(gè)所需要的電臺(tái)信號(hào)；二是對(duì)所選中的信號(hào)進(jìn)行放大。也就是說，高頻放大器是選頻放大器，放大器的諧振頻率調(diào)諧于該電臺(tái)的載頻上，選出這個(gè)電臺(tái)的已調(diào)信號(hào)，并加以放大。為降低整機(jī)的噪聲，提高整機(jī)的靈敏度，高頻管應(yīng)盡量選用低噪聲的放大管，高頻放大器的選頻功能應(yīng)盡可能好，這類放大器的負(fù)載回路一般為LC諧振電路，常稱這類放大器為小信號(hào)選頻放大器。1.1.2 無線電發(fā)送與接收設(shè)備（2） 本機(jī)振蕩器本機(jī)振蕩器又稱本振電路，它的功能是為混頻器提供高頻正弦波信號(hào)，以便與接收到的載波信號(hào)混頻。本振電路常采用互感耦合

6、振蕩器或三點(diǎn)式振蕩器。（3） 混頻器混頻器是超外差接收機(jī)的重要組成部分。混頻器的功能是將載波信號(hào)與本振信號(hào)進(jìn)行非線性變換，使之變成中頻的調(diào)幅信號(hào)輸出。1.1.2 無線電發(fā)送與接收設(shè)備若輸入混頻器的載波信號(hào)頻率用 表示，本振信號(hào)頻率用 表示，而混頻輸出中頻調(diào)幅波的頻率用來 表示，則：已調(diào)信號(hào)的載頻 是隨不同廣播電臺(tái)而異的。例如，廣播電臺(tái)1的載頻為1200kHz ,而廣播電臺(tái)2的載頻為837kHz。無論收音機(jī)收聽1臺(tái)節(jié)目還是2臺(tái)節(jié)目，混頻器輸出的中頻信號(hào)的頻率是不變的，即中頻465kHz。這是超外差接收機(jī)的主要特點(diǎn)。1.1.2 無線電發(fā)送與接收設(shè)備（4）中頻放大器中頻放大器的功能是將混頻器輸出的中

7、頻信號(hào)進(jìn)行放大，為檢波器提供峰峰值約為1V的調(diào)幅波信號(hào)。由于混頻器輸出的中頻信號(hào)通常為毫伏（mV）級(jí)甚至更小，故收音機(jī)中頻放大器的電壓增益一般需要6080dB以上，因此，中頻放大器通常由多級(jí)調(diào)諧放大器組成。中頻放大器是超外差接收機(jī)的重要組成部分。接收機(jī)的主要技術(shù)指標(biāo)，如靈敏度、信噪比、選擇性和通頻帶等，在很大程度上取決于中頻放大器的性能。1.1.2 無線電發(fā)送與接收設(shè)備（5） 檢波器檢波器的主要功能是將中頻放大器輸出的中頻信號(hào)解調(diào)成音頻信號(hào)，由此可見，接收設(shè)備中的檢波器與發(fā)射設(shè)備中的幅度調(diào)制器功能剛好相反，即互為逆變換。（6）低頻放大器低頻放大器的功能是將檢波器輸出的音頻信號(hào)進(jìn)行功率放大，使之

8、具有足夠的功率以推動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)聲。1.1.3 無線電波段的劃分頻率從幾十千赫至幾萬兆赫的電磁波都屬于無線電波（指載波頻率范圍大約為1041010H）。在如此寬廣的頻率范圍內(nèi)，無線電波雖然具有許多共同的特點(diǎn)，但是隨著頻率的升高，高頻振蕩的產(chǎn)生、放大和處理方法等都有所不同，特別是無線電波的傳播特點(diǎn)不盡相同。為了便于分析和應(yīng)用，習(xí)慣上將無線電的頻率范圍劃分為若干個(gè)頻段，也叫做波段。它可以按頻率劃分，也可以按波長劃分。1.1.3 無線電波段的劃分無線電波在空間傳播的速度是每秒30萬公里。電波在一個(gè)振蕩周期T內(nèi)的傳播距離叫做波長，用符號(hào) 表示。波長 、頻率f和電波傳播速度 的關(guān)系可用(1-7)式表示：式中

9、,波長 的單位為米（m）,頻率 f的單位為赫茲（Hz）, m/s為電磁波在自由空間中的傳播速度。式(1-7)是電磁波的一個(gè)基本關(guān)系式。1.1.4 無線電波的傳播當(dāng)電磁波自波源（天線）發(fā)出后，要經(jīng)過各種可能的途徑到達(dá)接收天線，幾種主要的傳播途徑如圖所示，它們分別為空間波傳播、地波傳播和天波傳播。 空間波傳播又稱視距傳播，如圖（a）。在可視距離以內(nèi)由發(fā)射端直接傳送到接收端的電磁波稱為直射波，而通過地面或四周物體反射到達(dá)接收端的電磁波稱為反射波。直射波和反射波統(tǒng)稱為空間波。由于這種傳播方式需要架設(shè)高度至少在一個(gè)波長以上的天線，這在長、中、短波波段內(nèi)是困難的。1.1.4 無線電波的傳播電視、微波中繼通

10、信、衛(wèi)星通信及測速定位雷達(dá)的電波屬于視距傳播。空間波能夠直射傳播，從發(fā)射天線發(fā)出的電磁波沿直線傳播到接收天線，如果接收天線放到衛(wèi)星上，通信距離可以大大增加，微波中繼通信就是通過衛(wèi)星中繼，轉(zhuǎn)發(fā)信號(hào)來進(jìn)行通信。由于地球表面是一個(gè)曲面，如果天線太低，電波傳播時(shí)會(huì)受到地面的阻擋，發(fā)射和接收天線愈高，能夠進(jìn)行通信的距離也愈遠(yuǎn)。理論計(jì)算和實(shí)驗(yàn)表明：當(dāng)發(fā)射和接收天線各為50米時(shí)，視距傳播的通信距離約為50公里。因此，只有在超短波波段才能采用空間波的傳播方式。1.1.4 無線電波的傳播（2）地波傳播又稱表面波傳播，如圖（b）即電磁波沿地球表面繞射的傳播。電波沿地球表面?zhèn)鞑r(shí)，將有一部分能量被消耗掉。波長越長，

11、損耗越小。長波沿地面繞射傳播的本領(lǐng)最強(qiáng)， 白天的中波廣播就是靠地波傳播。由于地面的電性能在較短時(shí)間內(nèi)的變化不會(huì)很大，所以，地波傳播比較穩(wěn)定。晚上，電離層對(duì)中波的作用減小，這時(shí)中波可借天空波傳播到較遠(yuǎn) 的地方，例如某些位于遠(yuǎn)處的電 臺(tái)，白天聽不到，晚間卻聽得很 清楚。1.1.4 無線電波的傳播（3）無線電波利用電離層的反射和折射傳播的電波稱為天空波，又稱天波，如圖（c）。 當(dāng)無線電波遇到電離層時(shí)，電磁波會(huì)被反射與折射，同時(shí)也有一部分被電離層吸收。電離層的電離程度越大，對(duì)電波的反射、折射和吸收作用就越強(qiáng)；此外，波長較長的無線電 波容易從電離層反射回到地面， 而波長較短的無線電波比較容易 穿過電離層

12、E傳播到電離層F，然 后返回地面。1.1.4 無線電波的傳播長波在低電離層(如E層)中受到較強(qiáng)的反射作用。從地面天線輻射出去的長波，受到電離層的反射而折回地面，又將受到地面的反射折回電離層。這樣多次反射與折射的結(jié)果，可以使長波傳播到很遠(yuǎn)的地方。長波波段主要用于導(dǎo)航和播送標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)，也用于長距離無線電報(bào)。短波從高電離層（如F層）反射回地面，又受到地面的反射，又射向天空，向前傳播。因此，短波的傳播距離可以很遠(yuǎn)，幾乎可達(dá)到地球的每個(gè)角落。因此，它是國際無線電廣播的主要手段。但短波天空波的傳播受電離層的影響很大，而電離層的物理特性又是經(jīng)常變化的，所以短波的傳播很不穩(wěn)定，通常在兩點(diǎn)間進(jìn)行短波通信時(shí)，接

13、受信號(hào)往往會(huì)突然減弱，有時(shí)甚至無法接收。1.2 本課程的特點(diǎn)及學(xué)習(xí)方法本課程具有以下一些特點(diǎn)，學(xué)習(xí)時(shí)應(yīng)掌握相應(yīng)的正確方法。 （1）“高頻電子技術(shù)”以“模擬電子技術(shù)”為其主要先修課程，所以讀者一定要先牢固掌握“模擬電子技術(shù)”中的基本概念、原理、電路組成和坌析方法，才能進(jìn)一步學(xué)好本課程。另外，“信號(hào)與系統(tǒng)”課程中的傅里葉頻譜分析方法、線性系統(tǒng)的拉氏變換法等有關(guān)內(nèi)容也是“高頻電子技術(shù)”的理論分析基礎(chǔ)。高頻電子研究的對(duì)象主要是通信電路，通過對(duì)通信電路的分析，達(dá)到研究通信系統(tǒng)的目的。1.2 本課程的特點(diǎn)及學(xué)習(xí)方法（2）除了高頻小信號(hào)放大電路和滿足一定條件下的反饋控制電路可以看成是線性電路，采用線性電路的

14、分析方法進(jìn)行處理外，高頻電子技術(shù)中的絕大多數(shù)功能電路則屬于非線性電路。對(duì)非線性電路進(jìn)行嚴(yán)格的數(shù)學(xué)分析需要建立和求解非線性微分方程，因而是非常困難的，有時(shí)甚至是不可能的。本書采用了一些工程上的近似分析和求解的方法，如折線法、冪級(jí)數(shù)法等。 （3）采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）的方法可以對(duì)各種功能電路進(jìn)行近似仿真分析和設(shè)計(jì)，本書第9章是關(guān)于Multisim仿真與測試的練習(xí)。此外這方面其他的軟件較多，如ADS（Advanced Design System）、PSpice等，讀者可以參考有關(guān)資料。1.2 本課程的特點(diǎn)及學(xué)習(xí)方法（4）本課程是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程。各種功能電路的理論學(xué)習(xí)必須和相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)全起

15、來，才能真正領(lǐng)會(huì)和掌握，同時(shí)也不會(huì)感到抽象和枯燥。由于高頻電子技術(shù)的工作頻率較高，受元器件和引線分布參數(shù)及各種高頻干擾影響較大，因此制作和調(diào)試電路時(shí)比較困難。 （5）在一個(gè)通信系統(tǒng)中，各種功能電路相互之間是有一定影響的，所以在分析單個(gè)電路的工作原理和性能時(shí)，不僅要考慮該電路本身，還要考慮其相鄰電路對(duì)它的影響，弄清楚該電路在整個(gè)系統(tǒng)中的位置和作用。也就是說，要帶著系統(tǒng)的觀點(diǎn)來看待其中每一個(gè)單元電路，這樣才能掌握整個(gè)系統(tǒng)的工作原理和性能。1.2 本課程的特點(diǎn)及學(xué)習(xí)方法（6）隨著大規(guī)模集成工藝和技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了越來越多的高頻電子集成電路芯片。然而，在目前的高頻系統(tǒng)中，尤其是在接收機(jī)的前端和發(fā)射機(jī)的

16、后端，仍然存在由很多分立元器件組成的電路。另外，集成電路的分析和設(shè)計(jì)也是建立在分立元器件電路的基礎(chǔ)之上的。所以，本書雖然介紹了集成電路為主導(dǎo)來各種功能電路的，但同時(shí)也介紹了一些相應(yīng)的分立元器件電路。本 章 小 結(jié)1通信系統(tǒng)可以簡單稱為傳輸信息的系統(tǒng)，是實(shí)現(xiàn)信息傳遞所需的一切設(shè)備和傳輸媒質(zhì)的總和，它包括信號(hào)源、調(diào)制器、信道、解調(diào)器和終端裝置，數(shù)字通信系統(tǒng)和模擬通信系統(tǒng)相比，在發(fā)送端增加了加密器和編碼器，在接收端增加了譯碼器和解密器。2調(diào)幅發(fā)送設(shè)備包括載波產(chǎn)生電路、調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生電路、幅度調(diào)制器和高頻功率放大器，它的功能是將調(diào)制信號(hào)“加載”到載波的幅度上，使載波信號(hào)的幅度按調(diào)制信號(hào)的變化規(guī)律而變化。

17、接收設(shè)備包括高頻放大器、本機(jī)振蕩器、混頻器、中頻放大器、檢波器和低頻放大器，它的主要功能是從高頻調(diào)幅波中解調(diào)出原來的調(diào)制信號(hào)。本 章 小 結(jié)3根據(jù)無線電波的傳播特點(diǎn)，將無線電的頻率范圍劃分為若干頻段，也叫做波段。當(dāng)電磁波自波源發(fā)出后，要經(jīng)過各種途徑到達(dá)接收天線，幾種主要的傳播途徑分別為空間波傳播、地波傳播和天波傳播。4本課程是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，在學(xué)習(xí)中要加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)和實(shí)習(xí)，通過實(shí)踐性環(huán)節(jié)來加強(qiáng)對(duì)理論的認(rèn)識(shí)。思考題與習(xí)題1 為什么無線電通信中要進(jìn)行調(diào)制？什么叫調(diào)幅？2 在無線電通信系統(tǒng)中，發(fā)送設(shè)備由哪幾部分組成？3 在無線電通信系統(tǒng)中，接收設(shè)備由哪幾部分組成？4 在發(fā)送設(shè)備中，調(diào)制器的作用是什么

18、？5 在接收設(shè)備中，檢波器的作用是什么？6 電視信號(hào)的頻帶寬度約有6兆赫，為什么不能直接從天線發(fā)射出去？為什么要把它調(diào)制到幾十兆赫的高頻上去呢？7 北京電視臺(tái)的載波頻率是57.75兆赫，問它的波長是多少米？8 電磁波的傳播途徑有哪幾種？謝謝大家!第2章 高頻電路基礎(chǔ)諧振回路2.1非線性電子線路的基本概念2.2頻率變換和混頻電路2.3 第2章 高頻電路基礎(chǔ)2.1.1 并聯(lián)諧振回路的選頻特性 1并聯(lián)諧振回路阻抗頻率特性并聯(lián)諧振回路如圖2-1所示。圖（a）中，r 代表線圈L 的等效損耗電阻，RP 為圖（b）的等效電阻。由于電容器的損耗很小，略去其損耗電阻。 為電流源， 為并聯(lián) 回路兩端輸出電壓。 由

19、圖2-1可知并聯(lián)諧 振回路的等效阻抗為：由圖（a）可得 （2-1）由圖（b）可得 （2-2） （2-3）2.1.1 并聯(lián)諧振回路的選頻特性在實(shí)際電路中，通常 r很小，滿足r ，因此，式（2-1）可近似為 （2-4）當(dāng) 時(shí)，回路產(chǎn)生諧振，由式（2-4）可知并聯(lián)諧振回路在諧振時(shí)其等效阻抗為純電阻且為最大，可用符號(hào) 表示，即 （2-5）并聯(lián)諧振回路的諧振頻率 或 （2-6）2.1.1 并聯(lián)諧振回路的選頻特性 在 LC諧振回路中，為了評(píng)價(jià)諧振回路損耗的大小， 常引入品質(zhì)因數(shù) Q，它定義為回路諧振時(shí)的感抗（或容抗）與回路等效損耗電阻r 之比，即 （2-7） 式（2-4）代入式（2-7），則得 （2-8）

20、 一般LC諧振回路的Q值在幾十到幾百范圍內(nèi)， Q值愈大，回路的損耗愈小，其選頻特性就愈好。將式（2-8）代入式（2-5）可得 （2-9）2.1.1 并聯(lián)諧振回路的選頻特性將式（2-5）、式（2-6）和式（2-7）代入式（2-4），則得并聯(lián)諧振回路阻抗頻率特性為 （2-10） 通常，諧振回路主要研究諧振頻率 附近的頻率特性。由于 十分接近于 ，故可近似認(rèn)為 2 ， 2，并令 ，則式（2-10）可寫成 （2-11）2.1.1 并聯(lián)諧振回路的選頻特性其幅頻特性和相頻特性分別為 （2-12） （2-13）2.1.1 并聯(lián)諧振回路的選頻特性根據(jù)式（2-12）和式（2-13）可作出并聯(lián)諧振回路阻抗幅頻特性

21、和相頻特性曲線，如圖2-2（a）、（b）所示。 圖2-2 并聯(lián)諧振回路阻抗頻率特性曲線（a）幅頻特性曲線 （b）相頻特性曲線 2.1.1 并聯(lián)諧振回路的選頻特性2并聯(lián)諧振回路的通頻帶和選擇性（1）電壓諧振曲線 上面已求得并聯(lián)諧振回路的阻抗頻率特性。當(dāng)維持信號(hào)源 的幅值不變時(shí)，改變其頻率，并聯(lián)回路兩端電壓 的變化規(guī)律與回路阻抗頻率特性相似。由圖2-1可知，并聯(lián)回路兩端輸出電壓 等于 （2-14） 將式（2-11）代入式（2-14），則得 （2-15）用 對(duì)式（2-15）兩邊相除并取模數(shù)，即得并聯(lián)諧振回路輸出電壓幅頻特性（歸一化諧振函數(shù)）為 （2-16）輸出電壓相頻特性為 （2-17）根據(jù)式（2-

22、16）和式（2-17）可以給出并聯(lián)諧振回路以失調(diào)量 表示的幅頻特性和相頻特性曲線，如圖2-3（a）、（b）所示。由圖可見, Q值越大，幅頻特性曲線越尖銳，相移特性曲線越陡峭。2并聯(lián)諧振回路的通頻帶和選擇性 圖2-3 并聯(lián)諧振回路幅頻特性和相頻特性曲線 （a）幅頻特性 （b）相頻特性（2）通頻帶 當(dāng)占有一定頻帶的信號(hào)在并聯(lián)回路中傳輸時(shí)，由于幅頻特性曲線的不均勻性，輸出電壓便不可避免地產(chǎn)生頻率失真。為了限制諧振回路頻率失真的大小而規(guī)定了諧振回路的通頻帶。圖2-4 并聯(lián)諧振回路的通頻帶和選擇性2并聯(lián)諧振回路的通頻帶和選擇性（3）選擇性 選擇性是指回路從含有各種不問頻率信號(hào)總和中選出有用信號(hào)、排除干擾

23、信號(hào)的能力。由于諧振回路具有諧振特性，所以它具有選擇有用信號(hào)的能力?；芈返闹C振曲線越尖銳，對(duì)無用信號(hào)的抑制作用越強(qiáng)，選擇性就越好。2并聯(lián)諧振回路的通頻帶和選擇性2.1.2 串聯(lián)諧振回路的選頻特性 圖2-5是LC 串聯(lián)諧振回路的基本形式，其中 是電感 的損耗電阻。由圖可知并聯(lián)諧振回路的等效阻抗為圖2-5 LC串聯(lián)諧振回路 2.1.3 阻抗變換電路1信號(hào)源及負(fù)載對(duì)諧振回路的影響圖2-7（a）所示為實(shí)用的并聯(lián)諧振回路,圖中 為信號(hào)源內(nèi)阻， 為負(fù)載電阻。由圖2-7（a）可寫出 、 串聯(lián)電路的導(dǎo)納為 （a）電路 （b）等效電路 （c）簡化電路 圖 2-7 實(shí)用并聯(lián)諧振回路當(dāng)r 時(shí)， ,所以，上式可近似為

24、 （2-27）可見，式（2-27）可以看成一個(gè)電阻與電感L的并聯(lián)電路。由于諧振回路通常研究在諧振頻率附近的特性，所以式（2-27）中的 近似等于 （2-28） 2.1.3 阻抗變換電路由此可見，將并聯(lián)諧振回路中電感與電阻串聯(lián)電路變換成電感與電阻并聯(lián)電路時(shí)，在 r1時(shí)，普通調(diào)幅信號(hào)波形圖4.2.1 普通調(diào)幅（AM ） 將式（4-6）利用三角函數(shù)公式展開得 （4-10）由上式可見，普通調(diào)幅信號(hào) 的頻譜包括三種頻率分量： （載波）、 （上邊頻）、 （下邊頻） 4.2.1 普通調(diào)幅（AM ） 圖4-7 一般調(diào)制信號(hào)的頻譜圖cmax cminc+min c+maxmin maxBW基帶頻譜上邊帶下邊帶4

25、.2.1 普通調(diào)幅（AM ） 從頻譜圖可以看出，原調(diào)制信號(hào)頻帶寬度為 ，普通調(diào)幅信號(hào)將調(diào)制信號(hào)頻譜搬移到載波的上下兩邊了，頻帶寬度 4.2.1 普通調(diào)幅（AM ） 3.普通調(diào)幅信號(hào)的功率關(guān)系由式（4-10）可求得載波和上下邊頻在單位電阻上的平均功率 載波功率 （4-11）邊頻功率 （4-12） 調(diào)制信號(hào)在一個(gè)周期內(nèi)的平均功率4.2.1 普通調(diào)幅（AM ） （4-13）當(dāng) 1時(shí)，包含有用信息的上下邊頻功率只占總功率的1/3,不含有用信息的載波功率占總功率的2/3。實(shí)際應(yīng)用中調(diào)幅系數(shù)是小于1的。因此，AM調(diào)制能量利用率是很低的。目前AM制式主要應(yīng)用于中、短波無線電廣播系統(tǒng)中，因?yàn)槠胀ˋM制式的解調(diào)

26、電路簡單。4.2.2雙邊帶調(diào)幅信號(hào)（DSB）雙邊帶調(diào)幅信號(hào)數(shù)學(xué)表達(dá)式為 （4-14）即 （4-15） 4.2.2雙邊帶調(diào)幅信號(hào)（DSB）雙邊帶調(diào)制實(shí)質(zhì)為一乘法器，其電路模型如圖 圖4-8 DSB信號(hào)產(chǎn)生電路模型uDSB(t)uc(t)u(t)4.2.2雙邊帶調(diào)幅信號(hào)（DSB）4.2.2雙邊帶調(diào)幅信號(hào)（DSB）從上面頻譜圖可以得知，雙邊帶調(diào)制信號(hào)的頻譜寬度為 (4-16） 雙邊帶調(diào)幅同普通調(diào)幅比較有以下特點(diǎn): 4.2.2雙邊帶調(diào)幅信號(hào)（DSB）1. 從波形圖上看，DSB調(diào)幅信號(hào)包絡(luò)線不按調(diào)制信號(hào)規(guī)律變化，而AM調(diào)幅信號(hào)的包絡(luò)線按調(diào)制信號(hào)規(guī)律變化 2.從高頻相位上看，DSB波高頻相位在調(diào)制信號(hào)過零

27、點(diǎn)前后，相位發(fā)生的突變。 3.從頻譜圖上看，DSB調(diào)幅信號(hào)不含載波分量，發(fā)射機(jī)有效功率利用率高，而AM調(diào)幅信號(hào)含有載波分量。發(fā)射機(jī)有效功率利用率低。4.從頻域上看，DSB調(diào)幅信號(hào)和AM調(diào)幅信號(hào)帶寬相同，均為 ，所以，信道的利用率仍然是不經(jīng)濟(jì)的。 4.2.3單邊帶調(diào)幅信號(hào)（SSB） 由式（4-15）可得SSB調(diào)幅信號(hào)數(shù)學(xué)表達(dá)式為取上邊帶時(shí) (4-17）取下邊帶時(shí) (4-18） 4.2.3單邊帶調(diào)幅信號(hào)（SSB） 從式(4-17)和式(4-18）看，單頻調(diào)制時(shí)，SSB信號(hào)是等幅波。 其幅值與調(diào)制信號(hào)的幅值成正比，它的頻率隨調(diào)制信號(hào)變化而變化。因此它含有信息特征。如圖4-10所示為SSB調(diào)幅信號(hào)的波

28、形圖和頻譜圖。4.2.3單邊帶調(diào)幅信號(hào)（SSB） . 圖4-10 SSB調(diào)幅信號(hào)的波形圖和頻譜圖4.2.3單邊帶調(diào)幅信號(hào)（SSB） 單邊帶調(diào)幅的帶寬為 (4-19）單邊帶調(diào)幅電路有兩種實(shí)現(xiàn)方法 濾波法 移相法 4.2.4 殘留邊帶調(diào)幅信號(hào)（VSB）單邊帶調(diào)幅方式有其優(yōu)點(diǎn)，但也存在接收機(jī)解調(diào)電路復(fù)雜、調(diào)諧困難等缺點(diǎn)。為克服這些困難，提出了殘留邊帶調(diào)幅方式。所謂殘留邊帶調(diào)幅（VSB）是指發(fā)送信號(hào)中包括一個(gè)完整邊帶、載波及另一個(gè)邊帶的小部分(即殘留一小部分)。 （a）（b）（c）4.2.5 幅度調(diào)制電路識(shí)讀圖4-18MC1596構(gòu)成的普通調(diào)幅電路 4.3角度調(diào)制原理與特性4.3.1 概述角度調(diào)制是用

29、調(diào)制信號(hào)控制載波信號(hào)的頻率或相位來實(shí)現(xiàn)調(diào)制的 角度調(diào)制是用調(diào)制信號(hào)控制載波信號(hào)的頻率或相位來實(shí)現(xiàn)調(diào)制的 角度調(diào)制信號(hào)與幅度調(diào)制信號(hào)相比，要占據(jù)更多的頻帶寬度 4.3.2 調(diào)頻信號(hào)分析設(shè)載波信號(hào)表達(dá)式為 （4-22) 為載波的振幅 為載波的瞬時(shí)相位 為其角頻率，是一常數(shù) 4.3.2 調(diào)頻信號(hào)分析 為載波的初相位，為簡化分析，常令 0。設(shè)單音頻調(diào)制信號(hào)為 (4-23)根據(jù)調(diào)頻的定義，載波信號(hào)的瞬時(shí)頻率隨調(diào)制信號(hào) 線性變化，可寫出 (4-24) 4.3.2 調(diào)頻信號(hào)分析 為與調(diào)頻電路有關(guān)的比例常數(shù)，單位是rads.v 又稱為調(diào)頻靈敏度 表示瞬時(shí)頻率的線性變化部分，稱為瞬時(shí)頻偏，簡稱角頻偏。用 表示其

30、最大值，則 (4-25) 4.3.2 調(diào)頻信號(hào)分析 表示瞬時(shí)角頻率偏離中心頻率的 最大值。習(xí)慣上把最大頻偏 稱為頻偏。 根據(jù)瞬時(shí)相位與瞬時(shí)角頻率的關(guān)系可知，對(duì)式(4-24)積分可得調(diào)頻波的瞬時(shí)相位 (4-26) (4-27) 表示調(diào)頻波瞬時(shí)相位與載波信號(hào)相位的偏移量，簡稱相移 4.3.2 調(diào)頻信號(hào)分析調(diào)頻波的數(shù)學(xué)表達(dá)式為 (4-28)以上分析表明，在調(diào)頻時(shí)，瞬時(shí)角頻率的變化與調(diào)制信號(hào)成線性關(guān)系，瞬時(shí)相位的變化與調(diào)制信號(hào)積分成線性關(guān)系。設(shè)調(diào)制信號(hào)為單音頻 (4-29)4.3.2 調(diào)頻信號(hào)分析將上式分別代入式(4-24)、（4-26）、(4-28)得瞬時(shí)角頻率 (4-30) 瞬時(shí)相位 (4-31)

31、調(diào)頻信號(hào)數(shù)學(xué)表達(dá)式4.3.2 調(diào)頻信號(hào)分析 (4-32) 為調(diào)頻波的最大相移，又稱調(diào)頻指數(shù)。 值可大于1 給出了調(diào)制信號(hào)、瞬時(shí)頻偏、瞬時(shí)相偏、對(duì)應(yīng)的波形圖 4.3.2 調(diào)頻信號(hào)分析圖4-19調(diào)頻信號(hào)的波形圖4.3.3 調(diào)相信號(hào)分析根據(jù)調(diào)相波定義，載波信號(hào)的瞬時(shí)相位隨調(diào)制信號(hào) 線性變化，即 (4-33)式中， 為與調(diào)相電路有關(guān)的比例常數(shù)，單位是radv 。令 ，則表示瞬時(shí)相位中與調(diào)制信號(hào)成線性變化的部分，稱為瞬時(shí)相位的相位偏移量，簡稱相移。用 表示最大相移，則4.3.3 調(diào)相信號(hào)分析 (4-34)稱 為調(diào)相波的調(diào)相指數(shù)根據(jù)瞬時(shí)頻率和瞬時(shí)相位之間的關(guān)系可知，對(duì)式(4-33)兩邊求導(dǎo)，可得調(diào)相波的瞬

32、時(shí)頻率 (4-35)調(diào)相波數(shù)學(xué)表達(dá)式為 4.3.3 調(diào)相信號(hào)分析 (4-36) 將單音頻調(diào)制信號(hào)分別代入式(4-33)、(4-35)、(4-36)得調(diào)相波4.3.3 調(diào)相信號(hào)分析相移 (4-37) 角頻偏 (4-38) 數(shù)學(xué)表達(dá)式 (4-39) 4.3.4 調(diào)角信號(hào)頻譜及頻帶寬度以調(diào)頻信號(hào)的數(shù)學(xué)表達(dá)式說明調(diào)角信號(hào)的頻譜結(jié)構(gòu)特點(diǎn) （4-40）將上式展開為傅立葉級(jí)數(shù)，省略級(jí)數(shù)展開時(shí)所涉及的數(shù)學(xué)推導(dǎo)，可得到調(diào)頻波的展開式： （4-41）4.3.4 調(diào)角信號(hào)頻譜及頻帶寬度所謂窄帶調(diào)頻是指最大頻偏小于基帶頻率 所謂寬帶調(diào)頻是指最大頻偏大于基帶頻率 基于調(diào)頻波頻譜結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，調(diào)角信號(hào)的有效頻譜寬度，可由卡

33、森（Carson）公式給出：調(diào)頻波 （4-41）調(diào)相波 （4-42） 4.3.5調(diào)頻信號(hào)的產(chǎn)生方法1. 直接調(diào)頻法圖4-23變?nèi)荻O管符號(hào)和特性曲線0圖4-24 變?nèi)荻O管直接調(diào)頻原理圖4.3.5調(diào)頻信號(hào)的產(chǎn)生方法2. 間接調(diào)頻法圖4-25 間接調(diào)頻法原理框圖4.3.6 調(diào)頻電路識(shí)讀產(chǎn)生調(diào)頻信號(hào)的電路叫頻率調(diào)制器，簡稱調(diào)頻器 1.調(diào)頻電路的質(zhì)量指標(biāo)（1）調(diào)制特性 （2）調(diào)制靈敏度 （3）中心頻率穩(wěn)定度 （4）頻偏 4.3.6 調(diào)頻電路識(shí)讀2. 變?nèi)荻O管直接調(diào)頻電路（1）變?nèi)荻O管饋電電路 圖4-26 變?nèi)荻O管饋電電路4.3.6 調(diào)頻電路識(shí)讀圖4-27 變?nèi)荻O管饋電等效電路（a）直流饋電等

34、效電流 (b) 調(diào)制信號(hào)饋電等效電路4.3.6 調(diào)頻電路識(shí)讀（2）變?nèi)荻O管直接調(diào)頻電路 輸出調(diào)制信號(hào)偏置電壓圖4-28變?nèi)荻O管直接調(diào)頻電路4.3.6 調(diào)頻電路識(shí)讀輸出調(diào)制信號(hào)偏置電壓圖4-28變?nèi)荻O管直接調(diào)頻電路4.3.6 調(diào)頻電路識(shí)讀（3）晶體振蕩器直接調(diào)頻電路 4.3.6 調(diào)頻電路識(shí)讀4.3.6 調(diào)頻電路識(shí)讀（4）變?nèi)荻O管間接調(diào)頻 圖4-32變?nèi)荻O管間接調(diào)頻電路調(diào)制信號(hào)輸入調(diào)相波輸出載波信號(hào)輸入9V（a）（b4.4 數(shù)字信號(hào)調(diào)制原理與特性4.4.1 概述4.4.2 數(shù)字基帶信號(hào)表示方法表示數(shù)字基帶信號(hào)常用兩種方法： 一種是波形圖法 另一種是數(shù)學(xué)表達(dá)式法 由于數(shù)字基帶信號(hào)可以是二進(jìn)

35、制數(shù)，也可以是多進(jìn)制數(shù)，不同進(jìn)制所對(duì)應(yīng)的信號(hào)波形是不相同的。 這里僅以二進(jìn)制數(shù)為例，說明如何用波形法表示數(shù)字基帶信號(hào)。 4.4.2 數(shù)字基帶信號(hào)表示方法單極性波形和雙極性波形 圖4-33(a)所示的是用單極性波來表示二進(jìn)制數(shù)，其特征是寬度為Tb的碼位有兩種狀態(tài)，即低電平和高電平，高電平用平數(shù)字“1”表示，低電平用數(shù)字“0”表示；而且電壓脈沖都是正的，這種二進(jìn)制數(shù)的脈沖屬單極性波。 4.4.2 數(shù)字基帶信號(hào)表示方法圖4-33 二元信號(hào)波形 1 0 1 1 0 1ux(t)0tTb(a)(b)ux1(t)t04.4.2 數(shù)字基帶信號(hào)表示方法圖4-33(b)用正電平表示“1”，而負(fù)電平表示“0”，這

36、種用正負(fù)兩種脈沖表示二進(jìn)制數(shù)的方法，稱為雙極性波。 4.4.2 數(shù)字基帶信號(hào)表示方法以基帶信號(hào)為單極性波時(shí)進(jìn)行說明。定義函數(shù)式中Tb為脈沖寬度，上式表明只有自變量t在0tTb范圍內(nèi)時(shí)，g(t)才等于1，除此之外都等于零，可見g(t)描述的是一個(gè)1Tb之間的脈沖 1 0t 時(shí)，三極管才導(dǎo)通，基極和集電極才有電流通過。圖5-2（a）、(b)所示為晶體管集電極電流和集電極電壓波形圖。 0 180晶體管工作狀態(tài)可分為 5.2.2 丙類諧振功放的工作原理 180，為甲類工作狀態(tài) 90，為乙類工作狀態(tài) 10 。 （2）采用選擇性好的帶通濾波器 圖5-32 高選擇性帶通濾波網(wǎng)絡(luò) 5.6 天線5.6.1 天線

37、的作用與分類發(fā)射天線的任務(wù)是將發(fā)射機(jī)輸出的高頻電流能量轉(zhuǎn)換成電磁波輻射出去；接收天線是發(fā)射天線作用的逆過程。 用是將空間電波信號(hào)轉(zhuǎn)換成高頻電流能量送給接收機(jī)。同一天線可用作發(fā)射和接收，其性能是相同的 5.6.1 天線的作用與分類天線主要特性指標(biāo)有輸入阻抗、方向性、增益和效率。 無線電通信系統(tǒng)的多樣性使得天線種類多種多樣 按用途不同 :通信天線 廣播和電視天線 雷達(dá)天線 導(dǎo)航和測向天線 5.6.1 天線的作用與分類按工作波長不同 :長波天線 中波天線 短波天線 超短波天線 微波天線 5.6.1 天線的作用與分類通常將天線按其結(jié)構(gòu)分成兩大類： 一類是由導(dǎo)線或金屬棒構(gòu)成的線天線 另一類是由金屬面或介

38、質(zhì)面構(gòu)成的面天線 5.6.2常用天線介紹1、中長波通信天線絕緣底座圖5-33 中波單塔天線拉線單塔天線拉線絕緣子5.6.2常用天線介紹2短波通信天線圖5-34 水平對(duì)稱振子天線5.6.2常用天線介紹籠形振子短波天線 圖5-35 籠形振子結(jié)構(gòu)圖 圖5-36 旋轉(zhuǎn)蝙蝠天線結(jié)構(gòu)5.6.2常用天線介紹3電視及調(diào)頻廣播天線圖5-37 引向天線圖5-38 羊角拉桿、環(huán)形天線本章小結(jié)1.高頻諧振功率放大電路可以工作在甲類、乙類或丙類狀態(tài)。丙類諧振功放的輸出功率雖不及甲類和乙類，但高效率高，因此，高頻諧振功率放大通常選用丙類工作狀態(tài)。但同樣可以對(duì)丙類諧振功放采取措施，以獲得較大的輸出功率。2. 丙類諧振功放效

39、率高的原因在于晶體管導(dǎo)通時(shí)間短，集電極功耗小。導(dǎo)通角越小，則輸出功率越小，所以選擇合適的導(dǎo)通角，是丙類諧振功放在兼顧效率和功率兩個(gè)指標(biāo)時(shí)的一個(gè)重要考慮。 本章小結(jié)3. 丙類諧振功放的工作狀態(tài)和性能分析，常采用折線分析法。利用此分析法，可得到諧振功放的負(fù)載特性、放大特性、調(diào)制特性等，這些特性是理論設(shè)計(jì)和工程應(yīng)用的重要依據(jù)。4. 丙類諧振功放的直流饋電是保證其正常工作的必要條件。對(duì)基極和集電極都有串饋和并饋兩種方式，基極常采用自給負(fù)偏壓的方式。5. 諧振夠功放屬于窄帶功放寬帶功放采用非諧振方式，工作在甲類狀態(tài)。采用具有寬頻帶特性的傳輸線變壓器進(jìn)行阻抗匹配，并利用功率合成技術(shù)可增大輸出功率。本章小結(jié)

40、6. 倍頻電路應(yīng)用廣泛，倍頻電路是一種線性頻率變換電路。7天線是發(fā)射機(jī)終端和接收機(jī)前端的重要器件。簡要介紹了常用天線。第6章 小信號(hào)選頻放大器6.1 小信號(hào)諧振放大器6.2 集中選頻放大器6.3 噪聲與靈敏度6.1 小信號(hào)諧振放大器6.1.1 晶體管高頻Y參數(shù)等效電路6.1.2 單調(diào)諧回路諧振放大器6.1.3 多級(jí)單諧振回路諧振放大器6.1.1晶體管高頻Y參數(shù)等效電路單調(diào)諧回路放大器是分析高頻小信號(hào)調(diào)諧放大器的基礎(chǔ)。作為放大器核心部件的晶體管，因工作頻率很高，且工作在窄帶，因此，可用高頻Y參數(shù)等效電路來分析。分析高頻小信號(hào)調(diào)諧放大器的性能時(shí)，一般常用高頻Y參數(shù)等效電路來代替晶體管進(jìn)行電路分析。

41、Y參數(shù)具有導(dǎo)納量綱，是導(dǎo)納參數(shù)。因?yàn)楦哳l放大器的調(diào)諧回路及下一級(jí)負(fù)載大都與晶體管并聯(lián)，因此用Y參數(shù)計(jì)算比較方便。把晶體管視為二端口網(wǎng)絡(luò)，如圖6-1所示，列出二端口網(wǎng)絡(luò)的Y參數(shù)方程如下 ： Ii=YieUi+YreUoIo=YieUi+YreUo.（6-1）6.1.1晶體管高頻Y參數(shù)等效電路圖6-1 共射晶體管等效為二端口網(wǎng)絡(luò) 6.1.1晶體管高頻Y參數(shù)等效電路式中4個(gè)Y參數(shù)的下標(biāo)表示共射連接。兩個(gè)端口的變量用Ib ，Ub ， Ic 和Uc得到的Y參數(shù)方程為： . Ib=YieUb+YreUcIc=YfeUb+YreUc.（6-2）式中 定義為放大器輸出端短路時(shí)的輸入導(dǎo)納。它反映了放大器輸入電壓

42、對(duì)輸入電流的控制作用，其倒數(shù)就是放大器的輸入阻抗。 IbYie=UbUc=0.6.1.1晶體管高頻Y參數(shù)等效電路定義為放大器輸出端短路時(shí)的正向傳輸導(dǎo)納。它反映了放大器輸入電壓對(duì)輸出電流的控制作用，即電路的放大作用越大，放大能力越強(qiáng)。fe又稱為晶體管的跨導(dǎo)，通常用gm表示。 IbYie=UbUc=0.6.1.1晶體管高頻Y參數(shù)等效電路定義為放大器輸入端短路時(shí)的反向傳輸導(dǎo)納。它反映了放大器輸出電壓對(duì)輸入電流的影響，即放大器內(nèi)部的反向傳輸作用或放大器內(nèi)部反饋?zhàn)饔?。Ic越大，內(nèi)部反饋越強(qiáng)。它的存在給放大器工作帶來很大危害，應(yīng)盡可能減小以削弱其影響。 IbYie=UbUb=0.6.1.1晶體管高頻Y參數(shù)

43、等效電路定義為放大器輸入端短路時(shí)的輸出導(dǎo)納。它反映了放大器輸出電壓對(duì)輸出電流的影響，其倒數(shù)就是放大器的輸出阻抗。 .IcYoe=UcUb=0.6.1.1晶體管高頻Y參數(shù)等效電路根據(jù)Y參數(shù)的定義，可以實(shí)際測量放大器的Y參數(shù)。晶體管手冊(cè)一般都給出了高頻三極管在一定測試條件下的Y參數(shù)。由Y參數(shù)方程可畫出其等效電路如圖6-2所示。 6.1.2單調(diào)諧回路諧振放大器1工作原理圖6-3（a）所示為常用的晶體管單諧振回路諧振放大器電路，簡稱為單調(diào)諧放大器。 圖6-3 單調(diào)諧放大器 （a）電路 （b）交流通路圖6-2 單調(diào)諧放大電路小信號(hào)電路模型 （a）小信號(hào)電路模型 （b）變換后的電路模型6.1.2單調(diào)諧回路

44、諧振放大器當(dāng) 并聯(lián)諧振回路調(diào)諧在輸入信號(hào)頻率上，回路產(chǎn)生諧振時(shí)，放大器輸出電壓最大，故電壓增益也為最大，用 表示，稱為諧振電壓增益。由圖6-4（b）可得 （6-4） 當(dāng)輸入信號(hào)頻率不等于諧振回路諧振頻率 時(shí)，回路失諧，輸出電壓下降，故電壓增益下手.由于在諧振頻率 附近很窄的頻率范圍內(nèi)6.1.2單調(diào)諧回路諧振放大器晶體管的放大特性隨頻率變化不大，因此，單調(diào)諧放大器的增益頻率特性決定于 并聯(lián)諧振回路的頻率特性，因此，由式（2-16）可得到放大器的增益頻率特性為 （6-5)式中， 為LC并聯(lián)諧振回路考慮到負(fù)載及晶體管參數(shù)影響后的有載品質(zhì)因數(shù)， 為回路的絕對(duì)失調(diào)量。6.1.2單調(diào)諧回路諧振放大器根據(jù)式

45、（6-5）作出單調(diào)諧放大器的增益頻率特性曲線，如圖6-5所示。圖6-5 單調(diào)諧放大器增益頻率特性曲線6.1.2單調(diào)諧回路諧振放大器2單調(diào)諧放大器穩(wěn)定性的提高為了提高放大器的穩(wěn)定性，通常從兩個(gè)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 值。 的大小主要取決于結(jié)電容 ,所以制作晶體管時(shí)應(yīng)盡量使 其 減小，使反饋容抗增大，反饋?zhàn)饔脺p弱。二是從電路上設(shè)法消除晶體管的反向作用，使它單向化。6.1.2單調(diào)諧回路諧振放大器具體方法有中和法與失配法。（1）中和法是在晶體管的輸出端與輸入端之間引入一個(gè)附加的外部反饋電路（中和電路），以抵消晶體管內(nèi)部參數(shù) 的反饋?zhàn)饔?。由?的實(shí)部（反饋電導(dǎo)）通常很小，可

46、以忽略，因此常常只用一個(gè)電容 來抵消 的虛部（反饋電容）的影響，就可達(dá)到中和的目的。6.1.2單調(diào)諧回路諧振放大器（2）失配法是為了減小內(nèi)反饋的影響，提高諧振放大器工作穩(wěn)定性的另一種方法。常采用共射一共基兩管組合電路構(gòu)成諧振放大器，其交流通路如圖6-7所示。(V 接成共射組態(tài)，V 接成共基組態(tài).)圖6-7 共射共基組合電路諧振放大器6.1.2單調(diào)諧回路諧振放大器3集成諧振放大器電路識(shí)讀MC1590是適用于小信號(hào)諧振放大器的典型器件，其輸入由共射一共基電路構(gòu)成差分電路，輸出級(jí)由復(fù)合管差分電路構(gòu)成，故內(nèi)反饋很小，具有工作頻率高、不易白激等優(yōu)點(diǎn)。圖6-8 集成電路諧振放大器6.1.3 多級(jí)單諧振回路

47、諧振放大器1同步調(diào)諧放大器由于多級(jí)放大器的電壓放大倍數(shù)等于各級(jí)放大倍數(shù)的乘積，所以級(jí)數(shù)越多，諧振增益越大，幅頻特性曲線越尖銳，矩形系數(shù)越減小，即選擇性越好，但通頻帶則越窄。 圖6-9 多級(jí)同步調(diào)諧放大器 增益幅頻特性曲線2雙參差調(diào)諧放大器為了克服多級(jí)單調(diào)諧放大電路隨著級(jí)數(shù)增加通頻帶越來越窄的缺陷，可以采用參差調(diào)諧的方式，即將級(jí)聯(lián)的單調(diào)諧放大電路每一級(jí)的諧振頻率參差錯(cuò)開，分別調(diào)整到約高于和約低于中心頻率上。這種電路稱為參差調(diào)諧放大電路。6.1.3 多級(jí)單諧振回路諧振放大器圖6-10（a）為雙參差調(diào)諧放大電路的交流等效電路。圖6-10（b）中的虛線為單級(jí)電路的諧振曲線。6.1.3 多級(jí)單諧振回路諧

48、振放大器3。雙調(diào)諧放大電路為了改善單調(diào)諧電路的頻率特性，還可以采用雙調(diào)諧放大電路。其電路如圖6-9所示。 圖6-11 雙調(diào)諧回路（a）互感耦合 （b）電容耦合6.1.3 多級(jí)單諧振回路諧振放大器圖6-11（a）的兩個(gè)單調(diào)諧回路通過互感 耦合，稱為互感耦合雙調(diào)諧回路；圖6-11（b）的兩個(gè)單調(diào)諧回路通過電容耦合，稱為電容耦合雙調(diào)諧回路。互感耦合雙調(diào)諧回路的耦合系數(shù)為 （6-10）電容耦合雙調(diào)諧回路的耦合系數(shù)為 （6-11） 與 是等效到初、次級(jí)回路的全部電容之和。6.1.3 多級(jí)單諧振回路諧振放大器 6.2 集中選頻放大器6.2.1 集中選頻濾波器6.2.2 集中選頻放大器電路識(shí)讀6.2.1 集

49、中選頻濾波器1陶瓷濾波器陶瓷濾波器是由鋯鈦酸鉛陶瓷材料制成的。把這種陶瓷材料制成片狀，兩面涂銀作為電極，經(jīng)過直流高壓極化后就具有壓電效應(yīng)。圖中 為壓電陶瓷片的固定電容值， 、 、 分別相當(dāng)于機(jī)械振動(dòng)時(shí)的等效質(zhì)量、等效彈性系數(shù)和等效阻尼。圖6-12 壓電陶瓷片的等效電路和電路符號(hào)（a）等效電路 （b）電路符號(hào)從等效電路可見，陶瓷片具有兩個(gè)諧振頻率，一個(gè)是串聯(lián)諧振頻率 （6-12） 另一個(gè)是并聯(lián)諧振頻率 (6-13)6.2.1 集中選頻濾波器在串聯(lián)諧振頻率時(shí)，陶瓷片的等效阻抗最?。?0），并聯(lián)諧振頻率時(shí)，陶瓷片的等效阻抗最大，其阻抗頻率特性如圖6-13所示。圖6-13 陶瓷片的阻抗頻率特性6.2.

50、1 集中選頻濾波器若將不同頻率的壓電陶瓷片進(jìn)行適當(dāng)?shù)慕M合連接，如圖6-14所示，就可以構(gòu)成四端陶瓷濾波器。圖6-14（a）由兩個(gè)陶瓷片組成，圖6-14（b）由9個(gè)陶瓷片組成，圖6-14（c）是四端陶瓷濾波器的電路符號(hào)。 圖6-14 四端陶瓷濾波器（a）兩個(gè)陶瓷片組成的電路 （b）9個(gè)陶瓷片組成的電路（c）四端陶瓷濾波器電路符號(hào)6.2.1 集中選頻濾波器2聲表面波濾波器聲表面波濾波器具有體積小、重量輕、性能穩(wěn)定、工作頻率高（幾兆赫至幾吉赫）、通頻帶寬、特性一致性好、抗輻射能力強(qiáng)、動(dòng)態(tài)范圍大等特點(diǎn)，因此它在通信、電視、衛(wèi)星和宇航領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。6.2.1 集中選頻濾波器聲表面波濾波器結(jié)構(gòu)示意圖

51、如圖6-15所示.它以鈮酸鋰、鋯鈦酸鉛和石英等壓電材料為基片，利用真空蒸鍍法，在基片表面形成又指形的金屬膜電極，稱為叉指電極。左端叉指電極為發(fā)端換能器，右端叉指電極為收端換能器。圖6-15 聲表面波濾波器的基本結(jié)構(gòu)6.2.1 集中選頻濾波器當(dāng)把輸入信號(hào)加到發(fā)端換能器上時(shí)，叉指間便產(chǎn)交變電場，由于壓電效應(yīng)的作用，基片表面將產(chǎn)生彈性形變，激發(fā)出與輸入信號(hào)同頻率的聲表面波，它沿著圖中箭頭方向，從發(fā)端沿基片向收端傳播，到達(dá)收端后，由于壓電效應(yīng)的作用，在收端換能器的叉指對(duì)間產(chǎn)生電信號(hào)，并傳送給負(fù)載。6.2.1 集中選頻濾波器6.2.2 集中選頻放大器電路識(shí)讀集中選頻放大器由于線路簡單。選擇性好，性能穩(wěn)定

52、，調(diào)整方便等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛用于通信、電視等各種電子設(shè)備中。圖6-16所示為采用集成寬帶放大器FZ1和陶瓷濾波器組成的選頻放大器。 圖6-16 陶瓷濾波器選頻放大器為了使陶瓷濾波器的頻率特性不受外電路參數(shù)的影響，使用時(shí)一般都要求接人規(guī)定的信號(hào)源阻抗和負(fù)載阻抗，以實(shí)現(xiàn)阻抗匹配。為此在圖6-16中，陶瓷濾波器的輸入端采用變壓器耦合的并聯(lián)諧振回路，輸出端接有由晶體管構(gòu)成的射極輸出器。6.2.2 集中選頻放大器電路識(shí)讀圖6-17所示為采用聲表面波濾波器構(gòu)成的集中選頻放大器，圖中SAWF為聲表面波濾波器。由于SAWF插人損耗較大，所以在SAWF前加一級(jí)由晶體管構(gòu)成的預(yù)中放電路，其輸入端電感 與分布電容并聯(lián)諧

53、振于中心頻率上。圖6-17 聲表面波濾波器選頻放大器6.2.2 集中選頻放大器電路識(shí)讀6.3 噪聲與靈敏度6.3.1 噪聲來源和分類6.3.2 噪聲系數(shù)6.3.3 接收靈敏度6.3.1 噪聲來源和分類1電阻的熱噪聲一個(gè)電阻在沒有外加電壓時(shí)，電阻材料的自由電子要作無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)過程會(huì)在電阻兩端產(chǎn)生很小的電壓，一段較長的時(shí)間里，出現(xiàn)正負(fù)電壓的概率相同，因而兩端的平均電壓為零。但就某一瞬時(shí)來看，電阻兩端電壓的大小和方向是隨機(jī)變化的。這種因熱而產(chǎn)生的電壓起伏稱為電阻的熱噪聲。6.3.1 噪聲來源和分類噪聲電壓 是隨機(jī)變化的，其波形如圖6-18所示。圖6-18 電阻熱噪聲電壓波形 實(shí)踐和理論分析，它們

54、的規(guī)律性可以用概率特性和功率譜密度來描述，如電阻熱噪聲電壓 具有很寬的頻譜，各個(gè)頻率分量是相等的，如圖6-19所示。圖6-19 電阻熱噪聲6.3.1 噪聲來源和分類2晶體三極管的噪聲晶體三極管的噪聲主要有四個(gè)來源。（1）熱噪聲（2）散粒噪聲（3）分配噪聲（4）閃爍噪聲6.3.1 噪聲來源和分類3 場效應(yīng)管的噪聲在場效應(yīng)管中，因?yàn)槠涔ぷ髟聿皇巧贁?shù)載流子的運(yùn)動(dòng)，所以散粒噪聲的影響很小，主要是溝道電阻產(chǎn)生的熱噪聲，還存在閃爍噪聲。6.3.1 噪聲來源和分類6.3.2 噪聲系數(shù) 噪聲系數(shù)的定義信號(hào)功率（signal） ：信號(hào)功率能量的大小。噪聲功率（noice） ：噪聲功率能量的大小。信號(hào)噪聲功率比

55、 ：用以衡量信號(hào)的質(zhì)量。 噪聲系數(shù) 的定義是：放大電路輸入端信號(hào)噪聲功率比 與輸出端信號(hào)噪聲功率比 的比值。用 表示： （6-14）用分貝數(shù)表示： （6-15）它表示通過放大器后，信噪比變壞的程度。如果放大電路是理想無噪聲的線性網(wǎng)絡(luò)，輸出端的信噪比與輸入端的信噪比相同，噪聲系數(shù) 1。若放大電路本身有噪聲，則輸出端的信噪比低，即 1。6.3.1 噪聲來源和分類2 噪聲系數(shù)的表示實(shí)際上，放大電路的輸出噪聲功率 是由兩部分組成的，一部分是 ,另一部分是放大電路本身產(chǎn)生的噪聲在輸出端呈現(xiàn)的噪聲功率 ，即所以，噪聲系數(shù)又可寫成 （6-16） 可以看出噪聲系數(shù)與放大電路內(nèi)部產(chǎn)生的噪聲有關(guān)。6.3.1 噪聲

56、來源和分類6.3.3 接收靈敏度在通信設(shè)備中，常用保證輸出信號(hào)質(zhì)量即保證輸出信號(hào)信噪比時(shí)的增益來衡量整機(jī)的增益，用靈敏度指標(biāo)來衡量，是指接收機(jī)正常工作時(shí)，輸入端所必須得到的最小信號(hào)電壓或功率。表示靈敏度的方法有多種，在保證輸出信號(hào)信噪比及額定功率輸出的情況下可以用輸入信號(hào)的電壓值表示，也可以用接收天線處的信號(hào)場強(qiáng)來表示，還可以確定某一電平值為0 ，用輸入電平的 數(shù)來表示。6.3.3 接收靈敏度設(shè)靈敏度電壓為 ，接收天線等效電阻為 ，則接收機(jī)輸入端額定信噪比為 若正常工作時(shí)接收機(jī)輸出額定信噪比 ,則有 （6-17） 所以 （6-18） 一般情況下，取 Dl。6.3.3 接收靈敏度7.1 模擬幅度

57、調(diào)制信號(hào)的解調(diào)7.2 模擬角度調(diào)制信號(hào)的解調(diào)7.3 數(shù)字信號(hào)解調(diào)的基本原理（簡介）711 振幅解調(diào)的基本原理712 二極管包絡(luò)檢波電路713 同步檢波電路解調(diào)與調(diào)制過程相反，從高頻調(diào)幅波中取出原調(diào)制信號(hào)的過程，稱為振幅解調(diào)，也稱振幅檢波，簡稱檢波。振幅解調(diào)和調(diào)制、混頻電路一樣都屬于頻譜搬移電路，它們都可以用相乘器和濾波器組成的電路模型來實(shí)現(xiàn)。檢波電路輸入信號(hào)是高頻已調(diào)波，而參考信號(hào)是與已調(diào)信號(hào)的載波同頻同相的等幅同步信號(hào)，輸出為低頻信號(hào)，采用低通濾波器。 圖7-1（a）中， 為一等幅余弦電壓，要求其與被解調(diào)的調(diào)幅波的載頻同頻同相，故把它稱為同步信號(hào)，同時(shí)把這種檢波電路稱為同步檢波電路。設(shè)輸入的

58、調(diào)幅波信號(hào) 為一單邊帶調(diào)幅信 號(hào)，載頻為 ，其頻 譜如圖7-1（b）所示。 圖7-1 振幅解調(diào)電路的基本工作原理 （a檢波電路組成模型 （b）頻譜搬移過程例7-1同步檢波電路模型如圖7-1（a）所示，當(dāng)輸入信號(hào) 為雙邊帶調(diào)幅信號(hào)，已知 低通濾波器具有理想特性，試寫出輸出電壓 和 表示式。 解：相乘器輸出電壓為上式右邊第一項(xiàng)是所需的解調(diào)輸出電壓，而第二項(xiàng)為高頻分量，可被低通濾波器濾除，所以低通濾波器輸出電壓為可見，圖7-1（a）所示同步檢波電路同樣可對(duì)雙邊帶調(diào)幅信號(hào)進(jìn)行解調(diào)。1工作原理 二極管包絡(luò)檢波電路如圖7-2（a）所示，它由二極管V和 低通濾波器串聯(lián)組成。一般要求輸入信號(hào)的幅度在05 V以

59、上，所以二極管處于大信號(hào)工作狀態(tài)，故又稱為大信號(hào)檢波器。 圖7-2 二極管包絡(luò)檢波器及其檢波波形 （a）電路 （b）電壓波形 （c）電流波形當(dāng)輸入信號(hào) 的幅度增大或減小時(shí)，檢波器輸出電壓 也將隨之近似成比例地升高或降低。當(dāng)輸入信號(hào)為調(diào)幅波時(shí)，檢波器輸出電壓 就隨著調(diào)幅波的包絡(luò)線而變化，從而獲得調(diào)制信號(hào)，完成了檢波作用，其檢波波形如圖7-3所示。由于輸出電壓 的大小與輸入電壓的峰值接近相等，故把這種檢波器稱為峰值包絡(luò)檢波器。 圖7-3 調(diào)幅波包絡(luò)檢波波形2檢波效率與輸入電阻（1）檢波效率 若檢波電路輸入調(diào)幅波電壓為 ，由于包絡(luò)檢波電路輸出電壓與輸入高頻電壓振幅成正比，所以，檢波器輸出電壓 等于

60、（7-2） 式中， 稱為檢波電壓傳輸系數(shù)，又稱檢波效率。 小于1，而近似等于1，實(shí)際電路中 在80左右。當(dāng) R足夠大時(shí)， 為常數(shù)，故為線性檢波（2）輸入電阻 對(duì)于高頻輸入信號(hào)源來說，檢波電路相當(dāng)于一個(gè)負(fù)載，此負(fù)載就是檢波電路的輸入電阻 ，它定義為輸入高頻電壓振幅對(duì)二極管電流中基波分量振幅之比。根據(jù)輸入檢波電路的高頻功率與檢波負(fù)載所獲得的平均功率近似相等，可求得檢波電路的輸入電阻 （7-3） 3惰性失真與負(fù)峰切割失真（1）惰性失真 為了提高檢波效率和濾波效果，常希望選取較大的RC值，但是當(dāng)RC選得過大，電容器上的端電壓便不能緊跟輸入調(diào)幅波的幅度下降而及時(shí)放電，這樣，輸出電壓將跟不上調(diào)幅波的包絡(luò)變