高频电子线路教案(完整)

《高频电子线路》课程教案一、讲授题目：本课程的研究对象二、教学目标使学生知道本课程的研究对象，方法及目标三、教学重点难点教学重点：接收设备的组成及原理教学难点：接收设备的组成及原理四、教学过程高频电子线路是电子信息、通信等电子类专业的一门技术基础课，它的研究对象是通信系统中的发送设备和接收设备的各种高频功能电路的功能、原理和基本组成。*消息（NEWS，MESSAGE）：--关于人或事物情况的报道。--通信过程中传输的具体对象：文字，语音，图象，数据等。*信息（INFORMATION）：--有用的消息*信号（SIGNAL）：--信息的具体存载体。*输入变换器--将输入信息变换为电信号。*发送设备--将输入电信号变换为适合于传输的电信号。*传输信道--信号传输的通道。--有线信道：平行线、同轴电缆或光缆，也可以是传输无线电波。--无线信道：自由空间或某种介质。*接收设备--将输入电信号变换为适合于变换的电信号。*输出变换器--将接收设备输出的电信号变换成原来的信息，如声音、文字、图像等。通信系统方框图通信系统分类：1）按通信业务分类*单媒体通信系统：如电话，传真等*多媒体通信系统：如电视，可视电话，会议电话等输入变换器发送设备传输信道接收设备输出变换器*实时通信系统：如电话，电视等*非实时通信系统：如电报，传真，数据通信等*单向传输系统：如广播，电视等*交互传输系统：如电话，点播电视等*窄带通信系统：如电话，电报，低速数据等*宽带通信系统：如点播电视，会议电视，高速数据等2）按传输媒体分类a)有线传输介质：*双绞线（屏蔽双绞线，非屏蔽双绞线）损耗大，几千比特/秒~几百兆比特/秒*同轴电缆损耗小，价高，抗干扰能力强，几百兆比特/秒*光纤损耗小，价高，抗干扰能力强，带宽大，体积小，重量轻，几千兆比特/秒。实例：光纤在几千米距离内，数据率=2GHZ/S同轴电缆在1千米距离内，数据率=几百MHZ/S双绞线在1千米距离内，数据率=几MHZ/Sb)无线传输信道:自由空间或某种介质。无线电接收设备的组成与原理无线电接收过程正好和发送过程相反，它的基本任务是将通过天空传来的电磁波接收下来，并从中取出需要接收的信息信号。下图是一个最简单的接收机的方框图，它由接收天线、选频电路、检波器和输出变换器(耳机)四部分组成。最简单的接收机方框图直接放大式接收机的方框图如下图所示。直接放大式接收机方框图直接放大式接收机的特点是灵敏度较高，输出功率也较大，特别适用于固定频率的接收。但是，在用于多个电台接收时，其调谐比较复杂。再则，高频小信号放大器的整个接收频带内，频率高端的放大倍数比低端要低。因此，对不同的电台其接收效果也就不同。为了克服这样的缺点，现在的接收机几乎都采用超外差式线路。下图所示是超外差式接收机的方框图。选频电路检波器低频电压放大器低频功率放大器高频放大器选频电路检波器超外差式接收机的中频放大器的中心频率是固定不变的，而且接收机的主要放大倍数由中频放大器承担，所以，整机增益在接收频率范围内，高端和低端的差别就会很小。对于调谐来说，仅对混频器的选频输入回路和本机振荡器进行同步调谐，这是容易实现的。超外差式接收机的方框图超外差接收机由于有固定频率的中频放大器，它不仅可以实现较高的放大倍数，而且选择性也很容易得到满足。可以同时兼顾高灵敏度与高选择性，这是非常重要的。本课程讲授的各功能电路，大多属于非线性电子线路。非线性电子线路的分析方法与线性电子线路的分析方法是不相同的。因而，在学习本课程的各功能电路时，要根据不同电路的功能和特点，掌握各个功能电路的实现方法和基本原理；要根据输入信号的大小和器件的工作状态的不同选用不同的近似分析法，系统地了解非线性电子线路的分析方法。高频电子线路的理论与实践必须紧密联系，要学会用理论去指导实验和分析实验现象，从而得出合理的结论，这对我们以后的工作会有很大帮助。无线信道及传播方式表列出了无线电波的频段划分、主要传播方式和用途等。表中列出的频段、传播方式和用途的划分是相对而言的，相邻频段间无绝对的分界线。表无线电波的频段、传播方式和用途频带波长名称主要传播方式典型应用3~30kHz100~10km甚低频地波远距离导航；声纳；电报；电话30~300kHz10~1km低频（长波）地波导航系统；航标信号；电报；通信0.3~3MHz1000~100m中频（中波）地波或天波调幅广播；舰船无线通信；测向；遇险和呼救3~30MHz100~10m高频（短波）天波或地波调幅广播；短波通信；飞机与船通信；岸与船通信30~10~1甚高频直线传电视广播；调频广混频器检波器低频电压放大器低频功率放大器中频放大器本机振荡器300MHzm（超短波）播播；航空通信；导航设备0.3~3GHz100~10cm特高频（分米波）直线传播电视广播；雷达；遥控遥测；导航；卫星通信；移动通信；3~30GHz10~1cm超高频（厘米波）直线传播卫星通信；空间通信；微波接力；机载雷达；气象雷达30~300GHz10~1mm极高频（毫米波）直线传播雷达着陆系统；射电天文无线电波的主要传播方式图《高频电子线路》课程教案一、讲授题目：高频电路基础知识二、教学目标掌握谐振回路，理解高频小信号放大器的主要技术指标三、教学重点难点教学重点：谐振回路教学难点：谐振回路四、教学过程*高频：被放大信号的频率在数百千赫至数百兆赫。由于频率高，放大器的晶体管的极间电容的作用不能忽略。*小信号：放大器输入信号小，可以认为放大器的晶体管(或场效应管)是在线性范围内工作，这样就可以将晶体管(或场效应管)看成为线性元件，分析电路时可将其等效为二端口网络。*放大器：功能是实现对微弱的高频信号进行不失真的放大。高频小信号放大器的分类图高频小信号放大器的通频带1）高频：几百千赫至几百兆赫（105~108Hz）小信号：5mv.（2）相对带宽：0ff（3）窄带放大器：05%ff高频小信号放大器的主要技术指标（1）电压增益与功率增益00,upiiupAAup(2)通频带*相对带宽：0ff*窄带放大器：05%ff（3）)矩形系数0.10.10.72/2rKff（4）噪声系数//siniFsonoPPNPP高频电路的基础知识滤波器(选频回路)的分类及功能()0()()()()jiUjKjKeUj0()()()iUjKUj滤波器的理想幅频特性LC串并联谐振回路的特性一个实际的电感元件可以用一个理想无损耗的电感L和一个串联的损耗电阻rO来等效，也可以用一个理想无损耗的电感L和一个并联电导g。来等效。如图所示。有损电感的等效关系输入信噪功率比输出信噪功率比电容元件的高频特性对于电容元件，由于在高频电路所讨论的频率范围内，损耗很小，因而就认为是理想元件，不考虑其损耗的影响。LC串联谐振回路图LC串联谐振回路图LCr串联谐振回路由图A，从信号源向右看01()ZrjLc其电抗特性如图B所示。由图可知，图ALCr串联谐振回路图B串联谐振回路电抗与频率的关系由0010Lc得回路谐振频率为01LC或012fLC定义回路空载品质因数为：0000LLQQrr01()LZrrjLc定义回路有载品质因数为：00001()LLLLQrrcrr当在LC串联谐振回路加入激励电压U时，流过电路的电流I可表示为()1()UUIjZrjLc当0（谐振）时，流过的电流最大，0()sUIjr，称为谐振电流。归一化电流：000000()11()()1()11()LIjrLIjrjLjcrjQ20200()1()1LIIQ00()arctanLQ图相对幅频特性与相频特性当0（谐振）时，回路电感和电容上的电压可表示为00000000()11()sLscossULUIjjLjLjjQUrrUIjjUjQUjccr这两个电压大小相同，方向相反。《高频电子线路》课程教案一、讲授题目：并联谐振二、教学目标掌握并联谐振三、教学重点难点教学重点：谐振回路参数计算，等效变换教学难点：谐振回路参数计算，等效变换四、教学过程LC并联谐振回路一个LC并联电路，由于电感L有损耗，可等效为如图(a)所示的电路。并联回路的导纳为(a)(b)图LC并联谐振回路001()()YjCGjBrjL式中，2220002220()()LBcrLrGrL回路谐振频率为令2002011()0,()1prBLCLQ00001/,/wLCQLr当222220000000011,(1)pprLQRRQrQrGr00/()LLRRRRR00111()()[1()]LYjcgjcRLLgjQ0011LLgggRR回路谐振频率和有载品质因数为00011,pLRCQLLggLC则并联谐振回路的阻抗的模及相角为22001|()|1()LRZYQ00()arctan()LQ可以看出，当0时，回路谐振，回路等效为纯电阻，其阻值最大为R。在回路加电流源I激励时，输出电压00()(),UjIz时，0()UjIR。并联谐振回路的输出电压相对幅频特性和相频特性为000200()1()1()LUUQ00()arctan()LQ图并联回路的阻抗特性串并联阻抗的等效互换下图是一个串联电路与并联电路的等效互换图。设串联电路是由X1，与r1组成，等效后的并联电路是由X2与R2组成。所谓“等效”是指在工作频率相同的条件下，AB两端的阻抗相等。也就是等效互换电路22222222112222222222RjXRXRXrjXjRjXRXRX2222221122222222,RXRXrXRXRX根据品质因数Q的定义，121212XRQQrX式中，Q2为并联回路的品质因数。可见等效互换结果Q不变，即Q1=Q2=Q，可得222212222222222111XRRrRRRXQX2222122222222221111RXXXXXRXQR这个结果表明，串联电路转换为等效并联电路后，R2为串联电路r1的Q2倍，而x2与串联电路x1相同，保持不变。《高频电子线路》课程教案一、讲授题目：晶体管高频小信号谐振放大器二、教学目标：掌握高频小信号放大器三、教学重点难点教学重点：体管高频小信号等效电路教学难点：单调谐回路谐振放大器四、教学过程晶体管y参数等效电路晶体管y等效电路图根据二端口网络理论，1111122IyUyU2211222IyUyU其中，211110/|iUyyIU称为输出短路时的输入导纳；112120/|rUyyIU称为输入短路时的反向传输导纳；221210/|fUyyIU称为输出短路时的正向传输导纳；122220/|oUyyIU称为输入短路时的输出导纳。对于共发射极组态，1122,,,bbecceIIUUIIUU，其中y参数用iey、rey、fey、oey表示。对于共基极组态，1122,,,eebecbIIUUIIUU，其y参数用iby、rby、fby、oby表示。对于共集电极组态，1122,,,bbeeecIIUUIIUU，其y参数用icy、rcy、fcy、ocf表示。混合等效电路下图所示是晶体管混合等效电路。放大器的等效电路及其简化单调谐回路谐振放大器单级调谐放大器高频等效电路图单调谐放大器简化等效电路图由三极管的内部特性，有bieireeIyUyUcfeioeeIyUyU由外部负载特性，有cLcIYU得fecioeLyUUyYrefebieiioeLyyIyUUyY放大器的输入