高频电子线路重点内容.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,高频电子线路重点内容,通信系统由输入、输出变换器，发送、接收,设备和信道等组成。,1,绪 论,为什么要调制,调制方式,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,1.2.2,无线电信号的产生与发射,1.2.3,无线电信号的接收,图,1.2.11,超外差式接收机方框图,根据传输媒质的不同，分为,有线通信与无线通信,。,1.3,通信的传输媒质,无线通信的传输媒质是自由空间。,3 无线电信号的接收,具有负阻的器件有两大类：电压控制型负阻和电流控制,隔直电容Cc用于去除载波分量对应的直流输出。,振荡的平衡条件包括振幅平衡条件和相位平衡条件,阻抗性质随频率变化的规律：,当信号源为电流源时，回路电压最大，即,所造成的失真称作惰性失真。,当信号源为电压源时，回路电流最大，即,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。,抽头式并联电路的阻抗变换,在三点式电路中,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。,同步检波器用于对载波被抑止的双边带或单边带信号进行解调。,阻抗性质随频率变化的规律：,外加电动势只提供回路电阻所消耗的能量，以维持回路中的等幅震荡。,称为输入短路时的输出导纳。,3,选频网络,功能：,选频、阻抗变换,，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，,X,0,时，,X,0,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,串联振荡回路的谐振曲线和通频带,图,3.1.4,串联振荡回路,的谐振曲线,对于同样的,频率,和,0,，,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。,回路,Q,值越高，选择性好，,但通频带越窄，二者矛盾。,从能量关系,解释“谐振”。,能量关系及电源内阻与负载电阻的影响,表示回路或线圈中的损耗。,从能量关系介绍谐振,回路谐振时，电感线圈中的磁能与电容器中的电能周期性的转换着。电抗元件不消耗外加电动势的能量。外加电动势只提供回路电阻所消耗的能量，以维持回路中的等幅震荡。振荡时回路中的电流达到最大值。,1),p,时，,B,p,时，,B,0,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。,End,并联振荡回路,谐振特性,抽头式并联电路的阻抗变换,N,1,N,2,L,1,L,2,抽头式并联电路的阻抗变换,接入系数,O,容性,容性,感,性,图,3.6.2,石英晶体谐振器的电抗曲线,石英晶体滤波器,f,s,f,p,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,要结合第七章晶体振荡器来复习,4.1,高频小信号谐振放大器,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,带宽和增益为一对矛盾。,选择性与通频带为一对矛盾。,增益和稳定性为一对矛盾。,图,4.2.1,晶体管共发射极电路,图,4.2.2,参数等效电路,形式等效电路,称为输出短路时的,输入导纳,；,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,。,y,ie,=g,ie,+jC,ie,y,oe,=g,oe,+jC,oe,y,fe,=|y,fe,|,fe,y,re,=|y,re,|,re,y,ie,y,oe,y,re,u,ce,y,fe,u,be,C,ie,g,ie,g,oe,C,oe,3,2,1,5,4,y,ie,y,oe,y,re,v,ce,y,fe,v,be,C,y,L,L,4.3,单调谐回路谐振放大器,1.,增益,2.,通频带,4.4,多级单调谐回路谐振放大器,3.,选择性,（,矩形系数,）,111页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。,谐振放大器的稳定性,1.,自激振荡产生的原因,g,=,g,s,+,g,ie,+,g,F,0,3.,稳定系数,如果,S,1,，放大器可能产生自激振荡；,如果,S,1,，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,避免自激的做法有,中和法和失配法。,6.1,高频功率放大器,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),206页书上画重点,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,V,bm,v,be,w,t,w,t,i,C,0,-,q,c,+,q,c,V,BB,0,-,q,c,+,q,c,v,be,转移,特性,i,C,V,BZ,o,理想化,图,6.2.1,高频功率放大器的,基本电路,(,b),t,w,或电压,电流,0,V,BZ,V,CC,V,BB,V,bm,V,cm,v,bE,max,q,i,C,i,c,max,c,i,C,v,CE,v,BE,v,CE,min,1.,i,C,与,v,BE,同相，与,v,CE,反相；,2.,i,C,脉冲最大时，,v,CE,最小；,3.,导通角和,v,CEmin,越小，,P,c,越小；,获得高效率所需要的条件,直流功率：,输出交流功率：,集电极效率：,其中,:,集电极电压利用系数,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,6.3.1,晶体管的输出特性及其理想化,欠压,临界,过压,i,C,=,g,cr,v,CE,图,6.3.2,晶体管静态转移特性及其理想化,i,C,=,g,c,(,v,BE,V,BZ,)(,v,BE,V,BZ,),6.3.2,集电极余弦电流脉冲的分解,图,6.3.3,尖顶余弦脉冲,尖顶余弦脉冲的,分解系数,波形系数,分析基波分量,I,cm1,、,集电极效率,c,和输出功率,P,o,随通角,c,变化的情况，为了兼顾功率与效率，,最佳通角取,70,左右。,6.3.3,高频功率放大器的动态特性与负载特性,高频功率放大器的工作状态取决于,R,p,和电压,V,BB,、,V,bm,、,V,CC,四个参数。,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，,V,cm,变化，,P,o,较小，,c,低，,P,c,较大；,过压：恒压，,I,cm1,变化，,P,o,较小，,c,可达最高；,临界：,P,o,最大，,c,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,6.3.3,高频功率放大器的动态特性与负载特性,图,6.3.7,负载特性曲线,欠压,过压,0,临,界,R,p,欠压,过压,0,临,界,R,p,6.3.4,各极电压对工作状态的影响,改变,CC,对工作状态的影响,集电极调幅,作用是通过改变,V,CC,来改变,cm1,与,o,才能实现的，因此，必须工作于,过压区,。,改变,bm,对工作状态的影响,基极调幅,作用是通过改变,BB,来改变,cm1,与,o,才能实现的，因此，必须工作于,欠压区,。,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,7,正弦波振荡器,放大器,晶体三极管,场效应管,差分放大器,运算放大器,选频网络,LC,并联谐振回路,RC,选频网络,晶体滤波器等,反馈网络,电容分压,电感分压,变压器耦合,电阻分压,振荡器组成,7.5,振荡器的平衡与稳定条件,起振阶段要求,起振条件,振荡的平衡条件包括振幅平衡条件和相位平衡条件,7.6,反馈型,LC,振荡器线路,L,1,L,2,C,C,1,C,2,L,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,西勒,(Seiler),振荡器,射同基（集）反,7.6.4 LC,三端式振荡器相位平衡条件的判断准则,在三点式电路中,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,7.8,石英晶体振荡器,O,容性,容性,感,性,图,3.6.2,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,),通信系统由输入、输出变换器，发送、接收,阻抗性质随频率变化的规律：,负峰切割失真(底边切割失真),能量关系及电源内阻与负载电阻的影响,缺点是输出波形不好,同步检波器用于对载波被抑止的双边带或单边带信号进行解调。,当信号源为电压源时，回路电流最大，即,载波被抑制双边带调幅波,6 单边带信号的产生,要结合第七章晶体振荡器来复习,6 单边带信号的产生,振荡的平衡条件包括振幅平衡条件和相位平衡条件,三种振幅调制信号,(2)限带信号的调幅波,1)电压传输系数(检波效率),阻抗性质随频率变化的规律：,欠压：恒流，Vcm变化，Po较小，c低，Pc较大；,7.9,负阻振荡器,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,100 MHz,至,10GHz,波段内,）,7.12 RC,振荡器,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,1.,调制的原因,9.1,概述,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,End,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,9.1.2,检波简述,9.2,调幅波的性质,1.,普通调幅波的数学表示式,m,a,为调制度,2.,普通调幅波的频谱,调制信号,0,载波,调幅波,0,+,上边频,0,-,下边频,信号带宽,0,(2),限带信号的调幅波,max,调幅波,max,max,max,max,调制信号,载波,0,+,max,上边带,0,-,max,下边带,End,9.2.1,调幅波的数学表示式与频谱,9.2.2,调幅波中的功率关系,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：,0,载波功率,:,上边频或下边频,:,在调幅信号一周期内，,AM,信号的平均输出功率是,电压,表达式,普通调幅波,载波被抑制双边带调幅波,单边带信号,波形图,频谱图,信号,带宽,三种振幅调制信号,9.2.1,调幅波的数学表示式与频谱,产生单边带信号的方法,9.6,单边带信号的产生,1.,滤波器法,(,逐级滤波,),2.,相移法,3.,修正的移相滤波法,9.9,包络检波,包络检波器的工作原理,包络检波器的,质量指标,1),电压传输系数,(,检波效率,),2)等效输入电阻,3)失真,惰性失真；负峰切割失真；,非线性失真；频率失真。,如果检波电路的时间常数,RC,太大,，当调幅波包络朝较,低值变化时，电容上的电荷来不及释放以跟踪其变化，,所造成的失真称作,惰性失真,。,=,min,max,负峰切割失真,(,底边切割失真,),惰性失真,(,对角线切割失真,),交、直流负载电阻越过大，,m,a,过大，容易发生该失真。,频率失真,检波电容,C,用于跟踪调幅波包络变化，,隔直电容,C,c,用于去除载波分量对应的直流输出。,9.10,同步检波,同步检波器用于对载波被抑止的双边带或单边带信号进行解调。,它的特点是必须外加一个,频率和相位,都与被抑止的载波相同的电压。,1.,乘积检波器,2.,叠加型同步检波器,