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课程主要内容处理高频信号的功能电路高频信号的产生电路(振荡器)放大电路(小信号放大器和功率放大)变换电路(倍频、混频)调制和解调电路通信系统由输入、输出变换器,发送、接收设备和信道等组成。为什么要调制倍频高频放大调制话筒声音发射天线图1.2.8调幅发射机方框图音频放大高频振荡缓冲图1.2.11超外差式接收机方框图sfsf0fifs0ifffifΩfΩf根据传输媒质的不同,分为有线通信与无线通信。无线通信的传输媒质是自由空间。功能:选频、阻抗变换IsCLR+–CVsLRRVIs0,具有带通选频特性。1.谐振时,回路阻抗值最小,即Z=R;当信号源为电压源时,回路电流最大,即1)0时,X0呈容性;2)=0时,X=0呈纯阻性;3)0时,X0呈感性。2.阻抗性质随频率变化的规律:3.串联谐振时,电感和电容两端的电压模值大小相等,且等于外加电压的Q倍。串联振荡回路谐振特性图2.1.4串联振荡回路的谐振曲线对于同样的频率ω和ω0,回路的Q值愈高,谐振曲线愈尖锐,对外加电压的选频作用愈显著,回路的选择性就愈好。Q0702Qff.0702或回路Q值越高,选择性好,但通频带越窄,二者矛盾。CRRLQ0011)p时,B0呈感性;2)=p时,B=0呈纯阻性;3)p时,B0呈容性。2.阻抗性质随频率变化的规律:3.并联谐振时,流经电感和电容的电流模值大小相近,方向相反,且约等于外加电流的Q倍。1.谐振时,回路阻抗值最大;当信号源为电流源时,回路电压最大,即,具有带通选频特性。ps0RIV并联振荡回路谐振特性CRRLQPPp1CRLRpppppLRRCLsppL1GGGLQCP1CLRLP2IsRpIsRpRL(a)(b)VV+-—+-—VL+-—N1N2CRLPLRLCb)a)VVL+-—+-—L1L2C2RLPLRLCb)a)C1VVL+-—+-—L2L2LL1RpRVVR接入系数1LVVpC0rqCqLqbaOX容性容性感性sfpf图2.6.2石英晶体谐振器的电抗曲线fs≈fp石英晶体滤波器的特点及应用频率稳定度很高作电感用工作于串联谐振状态奇次谐波的泛音振动要结合第6章晶体振荡器来复习本章重点讨论晶体管单级窄带谐振放大器。高频小信号放大器的主要质量指标2ie22oe121pfe21fe210gpgpGyppGyppAPvioPoPPAie12ie2)(ggAvo值空载值有载QLGQQGLGCQppLp000011L07.02QffCyAfe7.002.v带宽和增益为一对矛盾。选择性与通频带为一对矛盾。7.01.01022ffKr1102re0fe02ACSyv增益和稳定性为一对矛盾。图3.2.1晶体管共发射极电路图3.2.2y参数等效电路称为输出短路时的输入导纳;021r1VVIy012f2VVIy022o1VVIy称为输入短路时的反向传输导纳;称为输出短路时的正向传输导纳;称为输入短路时的输出导纳。011i2VVIyyie=gie+jωCieyoe=goe+jωCoeyfe=|yfe|∠φfeyre=|yre|∠φreyieyoeyreuceyfeubeCiegiegoeCoeie2ie2Loe1oe1oejjCgyCgy32154yieyoeyrevceyfevbeCyLLLCGyppApej1jf21vie222oe1212ie22oe121pCpCpCCgpgpGGpie2ie2Loe1oe1oejjCgyCgy1.增益ngyppAfe210v2.通频带LnQ017.0122单级7.01212n3.矩形系数(选择性好坏)7.01.01022ffKr7.01.0221211012nn多级放大器说明级数越高,通频带越差,选择性改善有限,增益变大。1.自激振荡产生的原因g∑=gs+gie+gF=01)1)()((refe2yyGgggSLoeies3.稳定系数如果S=1,放大器可能产生自激振荡;如果S1,放大器不会产生自激。S越大,放大器离开自激状态就越远,工作就越稳定。2.自激产生的条件1)1)()((refe2yyGgggLoeies幅值条件:refe2相位条件:arctan避免自激的做法有中和法和失配法。单向化:消除yre的反馈,变“双向元件”为“单向元件”。噪声系数Fn:定义。第四章变换电路(倍频、混频)幂级数分析法折线分析法时变跨导电路分析开关函数分析法功能:将直流功率转换为交流信号功率。主要指标:输出功率与效率工作状态:丙类大信号的非线性状态(非线性失真)分析方法:折线近似分析法。(大信号)要解决的问题减小失真(线性度)管子的保护提高输出功率提高效率VbmvbettiC0-qc+qcVBB0-qc+qcvbe转移特性iCVBZo理想化tVVcosbmBBBEv图5.2.1高频功率放大器的基本电路(b)t或电压电流0VBZVCCV-BBVbmVcmvbEmaxqiCicmaxciCvCEvBEvCEmin1.iC与vBE同相,与vCE反相;2.iC脉冲最大时,vCE最小;3.导通角和vCEmin越小,Pc越小;tVVcosbmBBBEvtVVcoscmCCCEvtTPTd10CECcviPPoctnItItIIincos2coscoscmcm21cm0cCtVVcosbmBBBEvtVVcoscmCCCEv直流功率:P==VCCIc0输出交流功率:cm1cmo21IVPp21cmp2cm212RIRVPPoc)(2121c10cCC1cmcmqgIVIV集电极效率:CCcmVV其中:集电极电压利用系数0ccm1c1)(IIgq波形系数谐振功率放大器工作于丙类(非线性、大信号)状态,采取折线近似分析法。图5.3.1晶体管的输出特性及其理想化欠压临界过压iC=gcrvCE图5.3.2晶体管静态转移特性及其理想化iC=gc(vBE–VBZ)(vBE>VBZ)图5.3.3尖顶余弦脉冲)(c0maxC0CqiI)(cnmaxCcmnqiI尖顶余弦脉冲的分解系数0ccmnc)(IIgnq波形系数分析基波分量Icm1、集电极效率ηc和输出功率Po随通角qc变化的情况,为了兼顾功率与效率,最佳通角取70左右。高频功率放大器的工作状态取决于Rp和电压VBB、Vbm、VCC四个参数。0CEcCVVVgcmbmvi0CEdVgvccmCC0cosqVVV;cmbmcdVVgg高频功率放大器的动态特性曲线高频功率放大器的负载特性曲线欠压、过压、临界三种工作状态的特点:结论:欠压:恒流,Vcm变化,Po较小,ηc低,Pc较大;过压:恒压,Icm1变化,Po较小,ηc可达最高;临界:Po最大,ηc较高;最佳工作状态发射机末级中间放大级高频功放的负载特性图5.3.7负载特性曲线欠压过压0临界RpPPoc0cCCIVP1cmcmo21IVPocPPP欠压过压0临界RpcmV0cI1cmIoptR改变VCC对工作状态的影响集电极调幅作用是通过改变VCC来改变Icm1与Po才能实现的,因此,必须工作于过压区。改变Vbm对工作状态的影响基极调幅作用是通过改变VBB来改变Icm1与Po才能实现的,因此,必须工作于欠压区。传输线变压器作简单了解即可。振荡器的分类正弦波振荡器非正弦波振荡器振荡器波形产生机理反馈式振荡器负阻式振荡器反馈型LC振荡器反馈型RC振荡器石英晶体振荡器放大器a.晶体三极管b.场效应管c.差分放大器d.运算放大器选频网络a.LC并联谐振回路b.RC选频网络c.晶体滤波器等反馈网络a.电容分压b.电感分压c.变压器耦合d.电阻分压振荡器组成起振阶段要求起振条件1)()(00FAπFAn2)()(00振荡的平衡条件包括振幅平衡条件和相位平衡条件2nAF||1AF11FZypfe)3,2,1,0(2nnFZY0:omQomomVVVA振幅稳定条件()0YFZPPPPL1L2CieCoeCC1C2LieCoeC电容三点式振荡器输出波形好,工作频率比较高缺点是调整困难,起振困难(改进电路)电感三点式振荡器起振容易,调整方便缺点是输出波形不好克拉泼(Clapp)振荡器3231,CCCC3201311111CCCCCCCi3011LCLC西勒(Seiler)振荡器3231,CCCC)(11430CCLLC43420131111CCCCCCCCCimF1F2LFmgKA()AK1gKg0起振条件:环路增益g射同基(集)反在三点式电路中,LC回路中与发射极相连接的两个电抗元件必须为同性质,另外一个电抗元件必须为异性质。这就是三点式电路组成的相位判据,或称为三点式电路的组成法则。频率稳定度很高作电感用工作于串联谐振状态奇次谐波的泛音振动OX容性容性感性sfpf图2.6.2石英晶体谐振器的电抗曲线(LC谐振回路应调谐在n~n-2次泛音频率之间).串联型石英晶体振荡器中,石英晶体作为短路元件接入反馈回路,而不做谐振元件。负阻振荡器是把一个呈现负阻特性的有源器件直接与谐振回路相接,以产生等幅振荡。负电阻的概念具有负阻的器件有两大类:电压控制型负阻和电流控制型负阻。负阻振荡电路也有两种基本类型,即串联型负阻振荡器线路和并联型负阻振荡器线路。工作频段(可在100MHz至10GHz波段内)根据所采用的RC选频网络的不同,RC振荡器可分为RC移相网络振荡器、RC串并联网络振荡器(文氏电桥振荡器)。RC移相网络振荡器工作原理RC串并联网络振荡器工作原理3143443RRRRRAtt31FRC101.调制的原因2.调制的方式3.调幅的方法平方律调幅斩波调幅调幅方法低电平调幅高电平调幅集电极调幅基极调幅4.检波的分类二极管检波器三极管检波器检波器件信号大小小信号检波器大信号检波器工作特点包络检波器同步检波器1.普通调幅波的数学表示式ttmV0a0AMcos)cos1(vma为调制度)1(aomaxmVVoV)1(aominmVV)cos1()(a0mtmVtVtΩmtΩmtVtΩtmVt)cos(21)cos(21coscos)cos1()(0a0a000a0AMv2.普通调幅波的频谱Ω调制信号ω0载波调幅波ω0+Ω上边频ω0-Ω下边频nnnnntmtmtVtmtΩmtVttΩmVt)cos(21)cos(21cos)cos(21)cos(21coscoscos1)(0000000000nnnnnnnnnAMv信号带宽max2ΩBω0(2)限带信号的调幅波Ωmaxo调幅波ΩmaxΩmaxΩmaxΩmax调制信号载波ω0+Ωmax上边带ω0-Ωmax下边带如果将普通调幅波输送功率至电阻R上,则载波与两个边频将分别得出如下的功率:ω00002Vma02Vma00VtΩtmVtooacos)cos1()(v载波功率:RVP20oT21上边频或下边频:oT2a20aSB2SB1412121PmRVmPP在调幅信号一周
本文标题:高频电子线路总复习.
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