高频电子线路通俗分析（PDF173页）

1高频电子线路2第一章高频电子线路的一般概念„正确理解通信、通信系统、调制的概念；„掌握模拟通信发送设备和接收设备（超外差式接收机）的基本组成和工作原理；„熟悉无线电波段的划分和无线电波的传播。31.1通信系统输入变换器发送设备传输媒质接收设备输出变换器二、通信与通信系统通信与通信系统2.通信系统的基本组成输入信息基带信号已调信号话筒调制解调已调信号基带信号输出信息1.通信：————从发送者到接收者之间信息的传递从发送者到接收者之间信息的传递听筒一、信息与信息技术信息与信息技术4电话电报传真数据通信系统模拟通信系统按传输的基带信号数字通信系统有线通信系统按所用的传输媒质无线通信系统按传输的信息种类导线电磁波3.通信系统的分类无线电发展简史5二、无线电信号的产生与发射)cos(θω+=tVvccmc调幅（振幅调制），AM调频（频率调制），FM调相（相位调制），PM基带信号已调信号载波信号（一）、调制的基本概念1、什么是调制？62、调制的基本特点tVvmΩ=ΩΩcosttVkVvcmacmωcos)cos(Ω+=ΩttmVcacmωcos)cos1(Ω+=由调制电路决定的常数调幅系数：说明载波振幅受基带信号控制的程度说明载波振幅受基带信号控制的程度7[][])(21)(21cos)()()(000ωωωωωω−++↔↔jFjFttfjFtf已知：则：0fo0fcfc-fofc+fof1f2fcfc+f1fc+f2fc-f1fc-f2fftVmtVmtVvccmaccmaccm)cos(21)cos(21cosΩ−+Ω++=ωωω8调频波的波形9（二）、调幅发射机的基本工作原理音频信号基带信号载波信号已调信号受调放大中间放大调制器倍频缓冲主振低频电压放大低频功放10三、无线电信号的接收超外差式调幅接收机SfIfLfSLIfff−=高频小信号放大混频器中频放大器解调器低频放大器本地振荡器变频器基带信号已调信号中频信号111.2通信的传输媒质„国内一般中波广播的波段：550~1605kHz„国内一般短波广播的波段：2~24MHz„国内一般调频广播的波段：88~108MHzfc=λ波长——传播速度3×108m/s一、无线电波段的划分12二、无线电波的传播沿地面传播沿直线空间传播依靠电离层传播中、长波超短波≥30MHz短波1.5~30MHz导航、播送标准的时间信号卫星通信、中继通信、调频和电视广播以及雷达、导航系统远距离无线电广播、电话与电报通信以及中距离小型移动电台1第二章高频小信号谐振放大器熟练掌握并联谐振回路的基本特性及其耦合联接方式熟练掌握高频小信号放大器的电路组成和工作原理，并能应用晶体管Y参数等效电路计算其各项性能指标正确理解谐振放大器的稳定性了解集中选择性滤波器的工作原理22.1概述一、高频小信号放大器的作用用于接收设备以提高信号的质量和抗干扰能力二、高频小信号放大器的分类选频、放大按负载的不同分为非谐振放大器：以集中选择性滤波器为负载谐振放大器：以谐振回路为负载中频放大器射频放大器3三、性能指标1、谐振增益AuofAu/Auo10.7070.1fLfOfHBW0.7BW0.1LHffBW2、通频带−=7.03、选择性——是指谐振放大器从输入信号中选出有用信号并加以放大，抑制干扰信号的能力——放大器在谐振频率上的电压增益①抑制比⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛=uuoAAdBdlg20)(②矩形系数7.01.01.0BWBWK=42.2小信号谐振放大器并联谐振回路的特性并联谐振回路的耦合联接与接入系数晶体管Y参数等效电路单级单调谐放大器多级单调谐回路谐振放大器例题谐振放大器的稳定性5并联谐振回路回路总阻抗谐振频率特性阻抗回路品质因数通频带矩形系数谐振电阻LCO1=ωCLCLOO===ωωρ1CRRLRQOOOωωρ1===ooQfBW=7.0101.0=K()⎟⎠⎞⎜⎝⎛−++=CLjRCjLjRZωωωω11CQLQCRLRoooopωω===RpCLRCLR为线圈中串联的损耗电阻62.信号源内阻及负载对谐振回路的影响RsRpRLCLIslpsgggG++=Σ回路总电导：pOOLgQω1=空载品质因数：Σ=LGQOLω1有载品质因数：LPSPOLRRRRQQ++=1∵G∑＞gp，∴QL＜Qo7L1RLCL2N2N1+_+_V2abV11.变压器耦合联接RL'CbaN1L112NNn=LLLRNNnRR⋅==′222122.自耦变压器耦合联接RLCbaN1LN2212NNNn+=LLLRNNNnRR⋅+==′222212）（83.双电容分压耦合联接RLC2bC1aL211CCCn+=LLLRCCCnRR⋅+==′212212）（接入系数接入系数nn=n转换前的线圈数或容抗转换后的线圈数或容抗2nRRLL=′nVVgg=′LLgng2=′ggnII=′9设输入端有输入电压和输入电流，及输出电压和输出电流1V&2V&1I&2I&22212122121111VyVyIVyVyI&&&&&&⋅+⋅=⋅+⋅=000012222212211211221111============VVIyyVVIyyVVIyyVVIyyofri&&&&&&&&&&&&：输出短路时的输入导纳：输入短路时的反向传输导纳：输出短路时的正向传输导纳：输入短路时的输出导纳yieyfeyreyoey12V2y21V2y11y22+V1_I1I2+V2_+V1_I1I2+V2_111111Cjgyω+=121212ϕjeyy=10TVR1R21Re2RL3Ce4Cb5LVCCR3C1.电路组成13121NNn=™自耦变压器耦合联接：晶体管→谐振回路™变压器耦合联接：谐振回路←下一级负载13452NNn=初级次级TVC12ZL345L¾晶体管¾输入电路¾输出电路1154321IsYreVcYfeVoYsYieYoeYie2C+Vi_+Vo_ebc+Vc_2.等效电路假设:yre=021YfeVogoe'gl'CLCoe'gpCl'21YfeVoGΣLCΣLpoegggG′++′=ΣLoeCCCC′++′=ΣLjCjGYωω1++=ΣΣΣ回路总导纳：有载时并联回路的谐振频率：Σ=LCfoπ21有载品质因数：ΣΣΣ==GCLGQooLωω133123.电路性能①电压增益AuLjCjGYnnVVAfebeOuωω121++−==ΣΣ&&&™谐振增益AuoΣ−=GYnnAfeuo21&Σ=GYnnAfeuo21&™谐振时的功率增益Gp2uoiopoAPPG==13②通频带BW0.7Au/Auo10.7070.1fLfOfHBW0.7BW0.1LoQffBW=Δ=7.07.02③矩形系数K0.1fo↗，或QL↘，则通频带越宽95.99921.01.0≈=Δ=fKR3：降Q电阻14T1V1R1R2Re1Ce1Cb1C1VCCL154321T2V2R3R4Re2Ce2Cb2C2L254321①电压增益nununuuunAAAAAA=⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅=321②谐振曲线Au/Auo10.707fOfn=1n=2n=3③通频带LonQfBW⋅−=1217.0④矩形系数121100111.0−−=nnK™随着级数↗，电压增益↗，通频带↘，选择性↗™当n＞3时，选择性改善程度不明显15解：1.决定回路参数（1）按通频带要求，可决定回路有载品质因数的最大值为：31101510465337.0=××=≤BWfQoLSLQGoLμπω9.1810586104652311163=×××××==∴−Σ（2）决定接入系数p1和p2设gp≈0，为了使增益尽量高，则要求电路满足匹配条件：ieoegpgp2221=ieoegpgpG222122==Σ4941.012041.02113121=×==⇒==ΣpNNgGpoe同理：15.02=pSLQGoopμπω9.3105861046521501163=×××××==−1845=N例2：单调谐放大器如图所示，下级采用与本级相同的电路，放大器的中心频率fo=465KHz，通频带BW0.7=15KHz。已知晶体管在中心频率及工作点上的Y参数为：gie=0.4mS，Cie=142pF，goe=55μS，Coe=18pF，Yfe=36.8mS，略去Yre的影响；调谐回路的电感线圈N13=120匝，L13=586μH，Qo=150。试决定回路其他参数并计算放大器的增益。TVR1R2ReRLCeCbVCCL54321C16（3）决定回路外接电容CpFLfCo20010586)104652(1)2(16232=××××==−ΣππpFCpieCpFCpoeCieoe314215.031841.0222221=×==′=×==′ΘpFCCCCieoe20019433200≈=−−=′−′−=∴Σ2.计算放大器的增益120109.18108.3615.041.06321≈××××==−−ΣGYppAuofe171.放大器的输入导纳54321IsYreVcYfeVoYsYieYoeYie2C+Vi_+Vo_ebc+Vc_YLiieLoefereieiiiYYYYYYYVIY′−=+−==&&反馈等效导纳当Yre≠0时，Yi’≠0，形成反馈AfOf无反馈有反馈¾正反馈：自激¾负反馈：影响放大器频率特性2.稳定性ieiYY≈单向化18失配法：信号源内阻不与晶体管输入阻抗匹配；晶体管输出端负载阻抗不与本级晶体管的输出阻抗匹配共发射极—共基极级联放大器19集中选择性滤波器z石英晶体滤波器z陶瓷滤波器z声表面波滤波器集中选频放大器的应用2.3集中选频放大器宽带放大器集中选择性滤波器选频放大201.石英晶体滤波器™物理特性¾化学成分为SiO2，形状为结晶六角锥体¾具有压电效应™等效电路RqCoLqCq静电容等效质量等效弹性等效阻尼串联谐振频率：qqsCLfπ21=并联谐振频率：qoqoqpCCCCLf+=π21品质因数：qqqqCLRQ1=21fqfpf0容性区容性区感性区™主要特点¾石英晶体的Q值非常高，一般为几万甚至几百万¾石英晶体与外电路的耦合很弱¾受外界因素的影响小¾在工作频率附近阻抗变化率大，并有很高的并联谐振阻抗™应用主要用于晶体振荡器中22™制造工艺¾利用某些陶瓷材料的压电效应锆钛酸铅PZT™谐振频率串联谐振频率：qqsCLfπ21=并联谐振频率：qoqoqpCCCCLf+=π212.陶瓷滤波器™四端陶瓷滤波器fs1，fp1fs2，fp223RSRLUS声表面波传播方向发端换能器3.声表面波滤波器™结构示意图及工作原理收端换能器吸声材料基材1第三章第三章高频功率放大器高频功率放大器’熟练掌握高频谐振功率放大器的工作原理、特性分析和高频特性’正确理解馈电电路和匹配网络在高频谐振功率放大器中的应用’正确理解丙类倍频器的工作原理，了解参量倍频器的工作原理’了解传输线变压器的工作原理’了解非谐振高频功率放大器的工作原理23.1非线性电子线路的基本概念一、非线性电子线路的作用功率放大电路振荡电路波形和频率转换电路二、非线性器件的基本特性11、非线性元器件、非线性元器件vv00VIiiIQ2IQ1Q1Q2伏安特性曲线VQ1VQ2直流电导111QQQVIG=交流电导1111vidvdigQQΔΔ≈=直流电导222QQQVIG=交流电导2222vidvdigQQΔΔ≈=Q1点Q2点322、非线性器件的频率变换作用、非线性器件的频率变换作用v0iv0ti0t设伏安特性为：2avi=ttvvv2121coscosωω+=+=2122212212)(vavavavvvai++=+=[]ttattaa)cos()cos()2cos2(cos2121212121ωωωωωω−+++++=43、非线性线路的基本分析方法™非线性电路不满足叠加原理™图解法™解析法根据非线性元件的特性曲线和输入信号波形，通过作图直接求出电路中的电流和电压波形借助于非线性元件特性曲线的数学表达式列出电路方程，从而解得电路中的电流和电压53.2通信信号的功率放大一、高频功率放大器的作用9输出足够的功率9具有高效率的功率转换9减小非