高频电子线路教案.doc

高频电子线路教案说明：1. 教学要求按重要性分为3个层次，分别以“掌握、熟悉、了解”表述。学生可以根据自己的情况决定其课程内容的掌握程度和学习目标。2. 作业习题选自教材：张肃文高频电子线路第五版。3. 以图表方式突出授课思路，串接各章节知识点，便于理解和记忆。周次：1 课时：3教学内容1. 第一章 绪论第一节 无线电通信发展简史第二节 无线电信号传输原理第三节 通信的传输媒质目的要求1. 了解无线电通信发展的几个阶段及标志2. 了解信号传输的基本方法3. 熟悉无线电发射机和接收机的方框图和组成部分4. 了解直接放大式和超外差式接收机的区别和优缺点5. 了解常用传输媒质的种类和特性讲授思路1. 课程简介：高频电子技术的广泛应用课程的重要性 课程的特点详述学习方法与前导课程(电路分析和模拟电路)的关系 课程各章节间联系和教学安排 参考书和仿真软件2. 简述无线电通信发展历史3. 信号传输的基本方法：图解信号传输流程哪些环节涉及课程内容 两种信号传输方式：基带传输和调制传输三要素：载波、调制信号、调制方法 各种数字调制和模拟调制方法 详述AM、FM、PM（波形）4. 详述无线电发射机和接收机组成: 图解无线电发射机和接收机组成（各单元电路与课程各章对应关系） 超外差式和直接放大式比较5. 简述常用传输媒质： 常用传输媒质特点及应用 有线、无线 双绞线、同轴电缆、光纤 天波、地波 各自适用的无线电波段（无线电波段划分表）作业布置思考题：1、画出超外差式接收机电路框图。2、说明超外差式接收机各级的输出波形。周次：2 课时：3教学内容1. 第二章 选频网络第一节 串联谐振回路第二节 并联谐振回路第三节 串、并联阻抗的等效互换与回路抽头时的阻抗变换目的要求1. 掌握串联谐振回路的谐振频率、品质因数和通频带的计算2. 掌握串联谐振回路的特性和谐振时电流电压的计算3. 掌握串联谐振回路的谐振曲线方程4. 了解串联谐振回路的相位特性曲线5. 了解电源内阻和负载电阻对串联谐振回路的影响6. 掌握并联谐振回路的谐振频率、品质因数和通频带的计算7. 掌握并联谐振回路的特性和谐振时电流电压的计算8. 掌握并联谐振回路的谐振曲线方程9. 了解并联谐振回路的相位特性曲线10. 了解电源内阻和负载电阻对并联谐振回路的影响11. 了解低Q值并联谐振回路的特点12. 熟悉串并联电路的等效互换计算13. 了解并联电路的一般形式14. 熟悉抽头电路的阻抗变换计算讲授思路1. 选频网络概述： 选频网络(后续章节的基础)谐振回路（电路分析课程已讲述） 滤波器 单振荡回路 耦合振荡回路（耦合回路+多个单振荡回路）串联谐振回路 并联谐振回路2. 详述串联谐振回路： 串联谐振回路电路图 详述回路电流方程的推导（运用电路分析理论）谐振状态特性 非谐振状态特性计算谐振频率、特性阻抗、能量关系、 幅频特性曲线、相频特性曲线阻抗特性、电压特性、空载品质因数计算有载品质因数 计算通频带（电源内阻和负载电阻对品质因数的影响）串联谐振回路适用场合3. 简述并联谐振回路： 参照串联谐振回路的讲述过程 运用串联、并联电路的对偶性4. 详述串并联电路的等效互换和抽头电路的阻抗变换：运用上述标准串联或并联谐振回路的已知结论，分析复杂谐振回路混联电路到串联或并联电路 推导抽头电路到无抽头电路的等效互换推导串并联电路的等效互换 电感抽头 电容抽头（依据等效前后阻抗虚实部恒等）谐振回路的应用电路只需推导串联或并联电路形式之一 不考虑互感、谐振条件下推导 推广到一般情况（非谐振、有互感） 抽头电路等效互换举例周次：3 课时：3教学内容1. 第二章 选频网络第五节 耦合回路第六节 滤波器的其他形式目的要求1. 了解耦合回路的一般性质2. 掌握耦合回路频率特性曲线及方程3. 掌握耦合因数不同时曲线形状的变化及特点4. 了解LC集中选择性、石英晶体、陶瓷和表面声波滤波器特性和应用讲授思路1. 详述耦合回路：单振荡回路缺点（阻抗变换不灵活 + 选频特性不理想） 耦合回路+多个单振荡回路互感耦合串联型 （串并联电路可等效互换） 电容耦合并联型推导耦合回路反射阻抗（电路分析课程已讲述） 推导耦合回路频率特性方程（节点电压法或KCL）反射阻抗性质 频率响应曲线克服单振荡回路缺点：阻抗变换不灵活 临界耦合、过耦合、欠耦合 推导通频带克服单振荡回路缺点：选频特性不理想2. 简述各种滤波器特点及应用：LC选频网络缺点（选频特性不理想+体积大）LC集中选择性（选频特性好） 石英晶体、陶瓷和表面声波滤波器（选频特性好+体积小）根据Q值、通频带、插入损耗比较各种滤波器优缺点作业布置思考题：1、在调谐放大器的回路两端并联一个电阻，放大器的通频带将如何变化？2、串联谐振回路发生谐振时，电容两端的电压大小与输入电压有什么关系？3、若已知并联谐振回路的R、L、C，则并联谐振频率为多少？4、耦合回路的频率响应曲线当1和1时，曲线的形状有什么不同？5、并联谐振回路发生谐振时，流过电感的电流大小与输入电流有什么关系？6、若已知串联谐振回路的R、L、C，则谐振回路的品质因数为多少？7、选频网络分为两大类。除选用谐振回路外，还可以采用哪些滤波器形式？8、反射电阻和反射电抗的大小与什么有关？9、理想的LC并联谐振和串联谐振的等效阻抗各等于多少？10、谐振回路通频带与品质因数存在什么关系？11、LC并联谐振回路选频性能的好坏由什么指标衡量？12、耦合电路反射电抗的性质与原电路电抗性质存在什么关系？13、空载品质因数与有载品质因数相比，哪个更大？14、LC并联谐振回路相频特性曲线具有斜率单调变化的特点。利用其曲线的线性部分，可以完成什么功能？习题：第54页 题2.5第54页 题2.7周次：4 课时：3教学内容1. 第三章 高频小信号放大器第一节 概述第二节 晶体管高频小信号等效电路与参数第三节 单调谐回路谐振放大器第四节 多级单调谐回路谐振放大器目的要求1. 掌握高频小信号放大器的主要性能指标2. 掌握晶体管y参数等效电路的画法3. 了解晶体管混合等效电路的画法4. 掌握晶体管y参数等效电路y参数的计算5. 了解晶体管的高频特性参数6. 掌握单调谐放大器的电压增益、功率增益、通频带和矩形系数计算7. 了解级间耦合网络的形式8. 了解多级谐振放大器的特性和计算讲授思路1. 高频小信号放大器概述： 高频小信号放大器（有选频网络，第三章内容） 调谐放大器（谐振回路作负载） 非调谐放大器（阻容放大+滤波器）单调谐回路 双调谐回路（串并联谐振回路作负载） （耦合振荡回路作负载） 集成电路放大器由主要性能指标比较其优缺点详述电压增益和功率增益、通频带、选择性、稳定性、噪声系数定量指标，由等效电路计算获得 定性指标（第二节至第五节） （第六节和第九、十节）2. 晶体管高频小信号参数等效电路： 晶体管工作于高频晶体管混合等效电路 晶体管的高频特性参数 （模拟电路课程已讲述）详述晶体管y参数等效电路 频率特性曲线（并联结构+并联谐振电路，便于求解） 计算混合等效电路中，根据y参数定义，求解y参数公式 3. 详述单调谐放大器分析计算：单调谐放大器电路原理图 小信号等效电路 （运用晶体管y参数等效电路、抽头电路的阻抗变换） 推导电压增益公式 推导功率增益公式 谐振时电压增益 谐振时功率增益归一化电压增益公式 最大功率传输时电压增益 最大功率传输时功率增益 （不考虑回路损耗） （不考虑回路损耗）通频带 矩形系数 最大功率传输时功率增益 （考虑回路损耗）4. 简述多级单调谐放大器特性和计算： 多个单调谐放大器级间耦合网络（简述各种形式） 多级单调谐放大器 推导归一化电压增益公式 通频带 矩形系数周次：5 课时：3教学内容1. 第三章 高频小信号放大器第五节 双调谐回路谐振放大器第六节 谐振放大器的稳定性与稳定措施第七节 谐振放大器的常用电路和集成电路谐振放大器2. 第三章作业讲解和答疑3. 第一章、第三章复习和习题练习目的要求1. 掌握双调谐放大器的电压增益、功率增益、通频带和矩形系数计算2. 了解yre对谐振放大器稳定性的影响3. 了解单向化方法4. 了解分立元件和集成电路谐振放大器的应用讲授思路1. 详述双调谐放大器分析计算（参照单调谐放大器讲述过程）：双调谐放大器电路原理图 小信号等效电路 （运用晶体管y参数等效电路、抽头电路的阻抗变换、耦合回路结论） 推导电压增益公式 谐振时电压增益（临界耦合、过耦合、欠耦合）归一化电压增益公式（临界耦合、过耦合、欠耦合）通频带（临界耦合） 矩形系数（临界耦合）2. 简述yre对谐振放大器稳定性的影响： yre（分析单、双调谐放大器时忽略） 反馈导纳 实部改变输入回路Q值或正反馈 虚部引起失谐 自激条件 稳定系数及稳定性判断 稳定电压增益 单向化方法（中和、失配法）3. 简述谐振放大器的应用： 谐振放大器分立元件放大器举例（谐振回路+滤波器） 集成电路放大器举例（谐振回路+滤波器）4. 第二章作业讲解和答疑5. 第一章、第二章复习和习题练习： 提问学生、要求学生在黑板上解答作业布置思考题： 1、双调谐放大器为什么优于单调谐放大器？2、小信号谐振放大器不稳定的主要原因是什么？单向化方法的主要方法有哪些？3、若已知单调谐放大器的中心频率f0和品质因数Q，则其通频带为多少？4、调谐放大器的级数增多，选择性会如何变化？5、双调谐回路谐振放大器通频带与品质因数有什么关系？6、高频时晶体管常用什么等效模型进行分析？7、单调谐回路谐振放大器在满足最大功率传输条件时，最大功率增益等于多少？8、什么是特征频率fT？9、最高工作频率fmax指什么？10、谐振放大器的稳定系数S为多少时放大器自激？11、晶体管y参数与哪些因素有关？12、半功率点又称为什么？习题：第121页 题3.10第122页 题3.17周次：6 课时：3教学内容1. 第四章 非线性电路、时变参量电路和变频器第一节 概述第二节 非线性元件的特性第三节 非线性电路分析法第四节 线性时变参量电路分析法目的要求1. 了解非线性电路、时变参量电路的概念2. 了解非线性元件的特性3. 了解非线性元件的频率变换作用4. 了解非线性电路不满足叠加定理5. 掌握非线性电路的幂级数分析法和折线分析法6. 了解时变跨导电路的分析方法7. 了解模拟乘法器电路的分析方法8. 了解开关函数分析法讲授思路1. 简述非线性元件和非线性电路： 元件 线性 非线性 特性分析（伏安特性曲线，直流和动态电阻） 应用（频率变换） 近似工作于线性状态 工作于非线性状态（含开关状态） 线性电路（第四章） 非线性电路（第五至第十章，不满足叠加定理） 图解分析法 解析分析法 （特性曲线） （特性方程） 详述幂级数分析法（通用方法） 针对PN结的特殊方法 大信号：指数函数分析法 小信号：详述折线分析法 （幂级数分析法特例）2. 简述时变参量电路： 元件非时变参量 时变参量 时变参量电路 电抗性：时变电容 电阻性 （第八章） 时变跨导 开关元件（时变电阻/电导） 模拟乘法器（时变增益） 三极管变频 二极管变频 模拟乘法器变频 三种变频方法：频率成分依次减少周次：7 课时：3教学内容1. 第四章 非线性电路、时变参量电路和变频器第五节 变频器的工作原理第六节 晶体管混频器第七节 二极管混频器第八节 差分对模拟乘法器混频电路第九节 混频器中的干扰第十节 外部干扰2. 第三章作业讲解和答疑3. 第三章复习和习题练习目的要求1. 熟悉变频器主要性能指标的定义2. 掌握晶体管混频器变频电压增益、最大变频功率增益和实际变频功率增益的计算3. 熟悉二极管混频器的种类和工作原理4. 了解模拟乘法器混频电路的应用5. 了解混频器干扰的种类6. 了解混频器干扰的克服方法。7. 了解外部干扰的种类讲授思路1. 变频器概述： 变频（混频）功能：频谱搬移 性能指标变频增益、选择性、失真和干扰、噪声系数定量指标，由等效电路计算获得 定性指标（第六节至第八节） （第九、十节）2. 详述晶体管混频器分析计算： 晶体管混频器原理性电路 分析方法：看作输入的小信号放大器（时变跨导随本振电压变化） 四种组态 选择本振电压基极注入的共射电路组态分析（共射电路便于分析） 简化型等效电路（参照高频小信号放大器y参数等效电路，） 求解等效电路参数、 /2（为时变跨导的基波分量）由混合等效电路根据、定义求解 直接积分法： 函数已知 图解法：曲线已知 确定混频器等效电路推导电压增益、功率增益实际变频（混频）器电路举例3. 简述二极管混频器种类和工作原理（可应用于第九章振幅调制和解调）： 晶体管混频器缺点（动态范围小，噪声大，反向辐射） 二极管混频器 （第四节二极管开关混频器，一个二极管，半波工作） 减少频率成分：二极管平衡混频器（两个二极管，半波工作） 减少频率成分和提高增益：二极管平衡混频器（四个二极管，全波工作）4. 简述模拟乘法器混频电路5. 简述各种混频器干扰： 混频器输入信号、本振、外界干扰信号、内部噪声两两之间相互作用，影响混频器工作。（信号、噪声幅度均很小，两者之间相互作用可忽略。） 信号 组合频率 本振 交调 本振噪声干扰 组合副波道 干扰 相互混频 噪声 互调6. 简述克服混频器干扰的措施：混频器干扰的产生原因相应的克服措施合理选择中频、提高前端选择性、合理选择工作点（包括采用场效应管）7. 第三章作业讲解和答疑8. 第三章复习和习题练习： 提问学生、要求学生在黑板上解答作业布置思考题： 1、混频器的主要干扰有哪些？2、克服混频干扰的主要措施有哪些？3、二极管混频器与三极管混频器相比，有哪些特点？4、乘法器上接入调制信号和载波信号后，输出信号将产生哪两个频谱分量？5、若晶体管混频器输入信号频率和本振信号频率分别为fs和fo，则输出信号的主要频率成份有哪些？习题：第170页 题4.29第171页 题4.35第172页 题4.36周次：8 课时：3 教学内容1.期中考试周次：9 课时：3 教学内容1. 第五章 高频功率放大器第一节 概述第二节 谐振功率放大器的工作原理第三节 晶体管谐振功率放大器的折线近似分析法第四节 晶体管功率放大器的高频特性目的要求1. 了解功率放大器的分类和特点2. 了解丙类功放的工作原理3. 掌握丙类功放的功率关系4. 掌握丙类功放折线分析法的临界线方程、转移特性方程、输入和输出回路特性方程5. 掌握丙类功放输出功率、直流电源提供的功率、晶体管耗散功率和效率的计算6. 了解丙类功放参数对工作状态的影响7. 了解晶体管高频工作特性讲授思路1. 功率放大器概述：功率放大器 非开关状态 开关状态 甲类 甲乙类、乙类 丙类 丁类 戊类电流通角依次减小，效率依次提高 电流通角固定 功率放大器 非谐振 谐振 宽带高频 低频 窄带高频（第八节，甲类） （模拟电路音频功放，甲乙类、丁类） （第三至第七节，丙类、丁类、戊类）2. 详述丙类功放分析计算： 丙类功放原理性电路外电路特性（输入和输出回路特性方程） 晶体管特性（临界线方程、转移特性方程） 非线性电路分析法图解法 解析法（折线分析法） （定性分析） （定量计算，晶体管特性折线化） 、波形 推导表达式分解凹顶脉冲 余弦脉冲 直流分量 基波分量（过压区） （ 临界区、欠压区）晶体管耗散功率小，效率高 直流电源提供的功率 输出功率 效率、 合适的电流通角（高效率，兼顾功率）3.简述丙类功放参数对工作状态的影响（图解）：丙类功放原理性电路中、如何确定 分别讨论、其中一个自变量对丙类功放工作状态的影响（其它三个参数不变） 过压区（中间级/集电极调幅）、临界区（功放）、欠压区（基极调幅） 随某个自变量的变化曲线 随某个自变量的变化曲线4. 简述晶体管高频工作特性：晶体管工作区域划分（工作频率相对大小）低频 中频 高频 符合上述分析计算 波形不同于低频（丙类功放正常工作状态） （应避免工作于此状态）周次：10 课时：3教学内容1. 第五章 高频功率放大器第五节 高频功率放大器的电路组成第六节 丁类(D类)功率放大器目的要求1. 熟悉功放馈电的几种电路形式2. 熟悉输入输出匹配网络的几种形式3. 了解丁类功放的工作原理和特点讲授思路1.简述功放馈电和输入输出匹配网络的电路形式：丙类功放原理性电路 丙类功放实际电路 举例分析馈电线路（电源提供） 输入输出匹配网络（与前后级连接） 基极馈电 集电极馈电 输入匹配网络（级间耦合网络） 输出匹配网络电源（分压） 自给偏压（节省） 对中间级的要求 复合输出回路 型网络 T型网络 （宽带高频功放）2.简述丁类功放原理和特点：丙类功放（90，为余弦脉冲）无法进一步提高效率 丁类功放原理图（=90，或为脉冲）（，） 电流开关型（脉冲） 电压开关型（脉冲） 丁类功放优缺点周次：11 课时：3教学内容1. 第五章 高频功率放大器第八节 宽带高频功率放大器第九节 功率合成器第十节 晶体管倍频器2. 第四章作业讲解和答疑3. 第四章复习和习题练习目的要求1. 熟悉宽带高频功放中传输线变压器的工作原理2. 熟悉功率合成器（或分配器）的工作原理3. 了解倍频的目的和倍频电路的种类讲授思路1. 详述传输线变压器的工作原理: 宽带高频功放甲类放大（模拟电路已讲述） 级间耦合网络 传输线变压器（频带宽） 高频变压器（频带受限）低频段： 高频段： 展宽低频： 展宽高频：变压器模式 两者区别 传输线模式 高磁导率磁芯 较少匝数 常用传输线变压器： （1:1平衡-不平衡转换，1:4或4:1阻抗变换） 用于宽带高频功放 用于功率合成器2. 详述功率合成器（分配器）的工作原理： 功率合成器要求多个功放输出功率相加（推挽、并联电路满足） 多个功放彼此无关（推挽、并联电路不满足） 魔T型混合网络分析(满足相加/无关?) 用于功率合成 用于功率分配功率合成器举例（先分配后合成）3. 简述倍频目的和倍频电路的种类： 倍频目的主振 中间级 调制（低主频，稳频/工艺限制） （扩展频带/削弱耦合） （增大频偏/相移）倍频方法 乘法器 丙类放大器 参量倍频器 （选频网络谐振于n次谐波） （第八章）4. 第四章作业讲解和答疑5. 第四章复习和习题练习： 提问学生、要求学生在黑板上解答作业布置思考题：1、末级功放为获得较高的输出功率和效率，应选择什么工作状态？2、丙类高频功率放大器集电极半电流通角和甲、乙类功放有什么不同？3、哪些方法可以实现倍频？4、倍频的目的是什么？5、丙类谐振功率放大器的集电极电流和输出电压各是什么波形？6、谐振功率放大器为什么采用丙类工作状态？7、工作在欠压和过压状态的丙类功放为什么可分别看作一个恒流源和恒压源？ 8、丙类谐振功放与甲类功放有什么区别？ 9、丙类功放效率的最大值和输出功率的最大值分别出现在什么状态？10、功率放大器的主要指标有什么？11、丙类功放工作在晶体管特性曲线的什么区域？12、丙类谐振功放的半电流导通角为什么一般取70左右？习题：第242页 题5.9第243页 题5.19 第244页 题5.30周次：12 课时：3教学内容1. 第七章 振幅调制与解调第一节 概述第二节 调幅波的性质第三节 平方律调幅第四节 斩波调幅第五节 模拟乘法器调幅第六节 单边带信号的产生第七节 残留边带调幅目的要求1. 熟悉调幅方法和检波器分类2. 掌握普通调幅信号、双边带调幅信号和单边带调幅信号的数学表达式和频谱3. 掌握调幅度的概念和计算，调幅波的载波功率和边频功率的关系4. 了解平方律调幅的工作原理5. 了解二极管平衡调幅器6. 了解斩波调幅的工作原理7. 了解二极管电桥斩波调幅器和二极管环形调幅器8. 掌握模拟乘法器调幅电路的工作原理9. 了解单边带通信的优点10.了解单边带信号的产生方法11.了解残留边带调幅的概念讲授思路1. 振幅调制与解调概述： 电路和分析类似混频器：非线性电路，产生新频率成分，混频器取中频，调幅取载波/边带调幅 低电平 高电平开关状态 非开关状态 集电极 基极 （调制功率大） （调制功率小）二极管斩波 模拟乘法器 二极管平方律桥式 平衡/环形 电路相同，工作状态不同 平衡/环形 省略变压器解调包络（大信号）：普通AM、VSB 同步（小信号）:DSB、SSB（需本地载波恢复电路）二极管 三极管 相乘型 相加型串联 并联 电路同低电平调幅 加法器+包络检波2. 详述调幅信号的数学表达式和频谱：各种调幅信号的数学表达式、频谱、应用普通AM 抑制载波 DSB-SC 抑制一边带 SSB-SC 便于解调 VSB 节省功率 节省频带调幅度 频谱 相移法 滤波器法：多次调幅/滤波计算载波功率/边频功率/总功率（平均）周次：13 课时：3教学内容1. 第七章 振幅调制与解调第八节 高电平调幅第九节 包络检波第十节 同步检波第十一节 单边带信号的接收2. 第五章作业讲解和答疑3. 第五章复习和习题练习目的要求1. 掌握集电极调幅电路的计算2. 了解基极调幅电路3. 掌握包络检波电路的工作原理4. 掌握电压传输系数、等效输入电阻、惰性失真和负峰切割失真的分析计算5. 了解同步检波的工作原理6. 了解同步检波的应用7. 了解单边带信号的产生和接收的方法讲授思路1. 详述集电极调幅电路分析计算：高电平调幅 集电极 基极丙类过压状态：随（）变化 丙类欠压状态：随变化，效率低 功率、效率计算未调制 调制(平均) 调幅峰（瞬时） 功率守恒：输入（电源+调制信号+载波）=输出（已调波输出+