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课程主要内容课程主要内容处理处理高频信号高频信号的功能电路的功能电路高频信号的产生高频信号的产生电路电路（振荡器）（振荡器）放大放大电路电路（小信号放大器和功率放大）（小信号放大器和功率放大）调制和解调电路调制和解调电路课程主要内容处理高频信号的功能电路u通信系统由输入、输出变换器，发送、接收通信系统由输入、输出变换器，发送、接收设备和信道等组成。设备和信道等组成。u为什么要调制为什么要调制u调制方式调制方式通信系统由输入、输出变换器，发送、接收1 绪 论为什么要调制倍频倍频高频放大高频放大调制调制话筒话筒声音声音发射发射 天线天线图图图图 1.2.8 1.2.8 1.2.8 1.2.8 调幅发射机方框图调幅发射机方框图调幅发射机方框图调幅发射机方框图 音频放大音频放大高频振荡高频振荡缓冲缓冲倍频高频放大调制话筒声音发射 天线图 1.2.8 调幅发射图图图图 1.2.11 1.2.11 1.2.11 1.2.11 超外差式接收机方框图超外差式接收机方框图超外差式接收机方框图超外差式接收机方框图1.2.3 无线电信号的接收图 1.2.11 超外差根据传输媒质的不同，分为根据传输媒质的不同，分为有线通信与无线通信有线通信与无线通信。无线通信的传输媒质是自由空间。无线通信的传输媒质是自由空间。根据传输媒质的不同，分为有线通信与无线通信。1.3 通功能：功能：选频、阻抗变换选频、阻抗变换3 选频网络功能：选频、阻抗变换，具有带通选频特性。，具有带通选频特性。1.谐振时，回路阻抗值最小，即谐振时，回路阻抗值最小，即Z=R；当信号源为电压源；当信号源为电压源时，回路电流最大，即时，回路电流最大，即1)0时，时，X 0时，时，X 0呈呈感性感性。2.阻抗性质随频率变化的规律：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，且等于外加电压的外加电压的Q Q倍。倍。串联振荡回路串联振荡回路谐振特性谐振特性，具有带通选频特性。1.谐振时，回路阻抗值最小，即Z=R；图图图图 3.1.4 3.1.4 串联振荡回路串联振荡回路串联振荡回路串联振荡回路的谐振曲线的谐振曲线的谐振曲线的谐振曲线对于同样的对于同样的频率频率和和0，回路的回路的Q值愈高，值愈高，谐振曲线愈谐振曲线愈尖锐，对外加电压的选频作用愈显著，尖锐，对外加电压的选频作用愈显著，回路的选择性就回路的选择性就愈好。愈好。回路回路Q值越高，选择性好，值越高，选择性好，但通频带越窄，二者矛盾。但通频带越窄，二者矛盾。串联振荡回路的谐振曲线和通频带图 3.1.4 串联振荡回路从能量关系从能量关系解释解释“谐振谐振”。表示回路或线圈中的损耗。表示回路或线圈中的损耗。从能量关系 能量关系及电源内阻与负载电阻的影响表示回路或线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。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1)p时，时，B p时，时，B 0呈呈容性容性。2.阻抗性质随频率变化的规律：阻抗性质随频率变化的规律：3.并并联谐振时，流经电感和电容的电流模值大小相近，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方向相反，且约等于外加电流的Q Q倍。倍。1.谐振时，回路阻抗值最大；当信号源为电流源时，回路谐振时，回路阻抗值最大；当信号源为电流源时，回路电压最大，即电压最大，即，具有带通选频特性。，具有带通选频特性。End并联振荡回路并联振荡回路谐振特性谐振特性1)p时，B 1，放大器不会产生自激。，放大器不会产生自激。S越大，放大器离开自越大，放大器离开自激状态就越远，工作就越稳定。激状态就越远，工作就越稳定。2.2.自激产生的条件自激产生的条件 避免自激的做法有避免自激的做法有中和法和失配法。中和法和失配法。谐振放大器的稳定性1.自激振荡产生的原因g=gs+功能：将直流功率转换为交流信号功率。功能：将直流功率转换为交流信号功率。主要指标：输出功率与效率主要指标：输出功率与效率工作状态：工作状态：丙类大信号的非线性状态丙类大信号的非线性状态（非线性失真）（非线性失真）分析方法：分析方法：折线近似分析法。折线近似分析法。(大信号大信号)206 206页书上画重点页书上画重点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要解决的问题要解决的问题 减小失真（线性度）减小失真（线性度）管子的保护管子的保护 提高输出功率提高输出功率 提高效率提高效率要解决的问题 减小失真（线性度）管子的保护 提高输出功率 VbmvbewtwtiC0-qc+qcVBB0-qc+qcvbe转移特性iCVBZo理想化图图图图 6.2.1 6.2.1 高频功率放大器的高频功率放大器的高频功率放大器的高频功率放大器的基本电路基本电路基本电路基本电路VbmvbewtwtiC0-qc+qcVBB0-qc+qcv(b)tw或电压电流0VBZVCCVBBVbmVcmvbE maxqiCic maxciCvCEvBEvCE min1.iC 与与vBE同相，与同相，与vCE反相；反相；2.iC 脉冲最大时，脉冲最大时，vCE最小；最小；3.导通角和导通角和vCEmin越小，越小，Pc越小；越小；(b)tw或电压电流0VBZVCCVBBVbmVcmvbE直流功率：直流功率：输出交流功率：输出交流功率：集电极效率：集电极效率：其中其中:集电极电压利用系数集电极电压利用系数波形系数波形系数直流功率：输出交流功率：集电极效率：其中:集电极电压利用系数谐振功率放大器工作于丙类（非线性、大信号）谐振功率放大器工作于丙类（非线性、大信号）状态状态，采取，采取折线近似分析法。折线近似分析法。图图图图 6.3.1 6.3.1 晶体管的输出特性及其理想化晶体管的输出特性及其理想化晶体管的输出特性及其理想化晶体管的输出特性及其理想化欠压欠压临界临界过压过压iC=gcrvCE谐振功率放大器工作于丙类（非线性、大信号）状态，采取折线近图图图图 6.3.2 6.3.2 晶体管静态转移特性及其理想化晶体管静态转移特性及其理想化晶体管静态转移特性及其理想化晶体管静态转移特性及其理想化iC=gc(vBEVBZ)(vBE VBZ)图 6.3.2 晶体管静态转移特性及其理想化iC=g图6.3.3 尖顶余弦脉冲尖顶余弦脉冲的尖顶余弦脉冲的分解系数分解系数波形系数波形系数分析基波分量分析基波分量I Icm1cm1、集电极效率集电极效率c c和输出功率和输出功率P Po o随通角随通角 c变化的情况，为了兼顾功率与效率，变化的情况，为了兼顾功率与效率，最佳通角取最佳通角取70 左右。左右。6.3.2 集电极余弦电流脉冲的分解图6.3.3 尖顶高频功率放大器的工作状态取决于R Rp p和电压和电压 V VBBBB、V Vbm bm、V VCCCC四个参数。p高频功率放大器的动态特性曲线p高频功率放大器的负载特性曲线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欠压、过压、临界三种工作状态的特点：欠压、过压、临界三种工作状态的特点：结论：结论：欠压：恒流，欠压：恒流，Vcm变化，变化，Po较小，较小，c低，低，Pc较大；较大；过压：恒压，过压：恒压，Icm1变化，变化，Po较小，较小，c可达最高；可达最高；临界：临界：Po最大，最大，c较高；较高；最佳工作状态最佳工作状态发射机末级发射机末级中间放大级中间放大级高频功放的负载特性高频功放的负载特性图图6.3.7 负载特性曲线负载特性曲线欠压过压0临界Rp欠压过压0临界Rp欠压、过压、临界三种工作状态的特点：结论：欠压：恒流，Vcmu改变改变CCCC对工作状态的影响对工作状态的影响集电极调幅集电极调幅作用是通过改变作用是通过改变VCCCC来改变来改变cm1cm1与与o o才能实现的，因此，必须工作于才能实现的，因此，必须工作于过压区过压区。u改变改变bmbm对工作状态的影响对工作状态的影响基极调幅基极调幅作用是通过改变作用是通过改变BBBB来改变来改变cm1cm1与与o o才能实现的，因此，必须工作于才能实现的，因此，必须工作于欠压区欠压区。6.3.4 各极电压对工作状态的影响改变CC对工作状态振荡器的分类振荡器的分类正弦波振荡器正弦波振荡器非正弦波振荡器非正弦波振荡器振荡器振荡器波形波形产生机理产生机理反馈式振荡器反馈式振荡器负阻式振荡器负阻式振荡器反馈型反馈型LC振荡器振荡器反馈型反馈型RC振荡器振荡器石英晶体振荡器石英晶体振荡器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放大器放大器a.晶体三极管晶体三极管b.场效应管场效应管c.差分放大器差分放大器d.运算放大器运算放大器选频网络选频网络a.LC并联谐振回路并联谐振回路b.RC选频网络选频网络c.晶体滤波器等晶体滤波器等反馈网络反馈网络a.电容分压电容分压b.电感分压电感分压c.变压器耦合变压器耦合d.电阻分压电阻分压振荡器组成振荡器组成放大器选频网络反馈网络振荡器组成起振阶段要求起振阶段要求起振条件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振荡的平衡条件包括振幅平衡条件和相位平衡条件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L1L2CC1C2L电容三点式振荡器输出波形好，工作频率比较电容三点式振荡器输出波形好，工作频率比较高高 缺点是调整困难，起振困难缺点是调整困难，起振困难(改进电路改进电路)电感三点式振荡器起振容易，调整方便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缺点是输出波形不好7.6 反馈型LC振荡器线路L1L2CC1C2L电容三点式克拉泼(Clapp)振荡器克拉泼(Clapp)振荡器西勒(Seiler)振荡器西勒(Seiler)振荡器射同基（集）反射同基（集）反 在三点式电路中在三点式电路中,回路中与发射极相连接的两个电抗回路中与发射极相连接的两个电抗元件必须为同性质元件必须为同性质,另外一个电抗元件必须为异性质。另外一个电抗元件必须为异性质。这就是这就是三点式电路组成的相位判据三点式电路组成的相位判据,或称为或称为三点式电路的组成法则。三点式电路的组成法则。射同基（集）反7.6.4 LC三端式振荡器相位平衡条件4频率稳定度很高频率稳定度很高4作电感用作电感用4工作于串联谐振状态工作于串联谐振状态4奇次谐波的泛音振动奇次谐波的泛音振动 O 容性容性 容性容性 感感性性 图图图图 3.6.2 3.6.2 石英晶体谐振器的石英晶体谐振器的石英晶体谐振器的石英晶体谐振器的电抗曲线电抗曲线电抗曲线电抗曲线(LC谐振回路应调谐在谐振回路应调谐在nn-2次次泛音频率之间泛音频率之间)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 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。回路相接，以产生等幅振荡。回路相接，以产生等幅振荡。回路相接，以产生等幅振荡。负电阻的概念负电阻的概念负电阻的概念负电阻的概念 具有负阻的器件有两大类：电压控制型负阻和电流控制具有负阻的器件有两大类：电压控制型负阻和电流控制具有负阻的器件有两大类：电压控制型负阻和电流控制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。型负阻。型负阻。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负阻振荡电路也有两种基本类型，即串联型负阻振荡器负阻振荡电路也有两种基本类型，即串联型负阻振荡器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。线路和并联型负阻振荡器线路。线路和并联型负阻振荡器线路。线路和并联型负阻振荡器线路。工作频段（工作频段（工作频段（工作频段（可在可在可在可在100 MHz100 MHz至至至至10GHz10GHz波段内波段内波段内波段内）7.9 负阻振荡器 负阻振荡器是把一个呈现负阻特性 根据所采用的根据所采用的RCRC选频网络的不同，选频网络的不同，RC RC振荡器可振荡器可分为分为RCRC移相网络振荡器移相网络振荡器、RCRC串并联网络振荡器（串并联网络振荡器（文文氏电桥振荡器氏电桥振荡器）。RCRC移相网络振荡器工作原理移相网络振荡器工作原理RCRC串并联网络振荡器工作原理串并联网络振荡器工作原理7.12 RC振荡器 根据所采用的RC选频网络的不同，1.调制的原因调制的原因2.调制的方式调制的方式3.调幅的方法调幅的方法平方律调幅平方律调幅斩波调幅斩波调幅调幅方法调幅方法低电平调幅低电平调幅高电平调幅高电平调幅集电极调幅集电极调幅基极调幅基极调幅1.调制的原因9.1 概述2.调制的方式34.检波的分类检波的分类End二极管检波器二极管检波器三极管检波器三极管检波器检波检波器件器件信号大小信号大小小信号检波器小信号检波器大信号检波器大信号检波器工作特点工作特点包络检波器包络检波器同步检波器同步检波器4.检波的分类End二极管检波器三极管检波器检波器件信1.普通调幅波的数学表示式普通调幅波的数学表示式ma为调制度为调制度9.2 调幅波的性质1.普通调幅波的数学表示式ma为调2.普通调幅波的频谱普通调幅波的频谱 调制信号0载波调幅波0+上边频0-下边频2.普通调幅波的频谱 调制信号0载波调幅波信号带宽信号带宽0(2)限带信号的调幅波限带信号的调幅波max调幅波maxmaxmaxmax调制信号载波0+max上边带0-max下边带End信号带宽0(2)限带信号的调幅波max调幅波ma 如果将普通调幅波输送功率至如果将普通调幅波输送功率至电阻电阻R上，则载波与两个边频将分别上，则载波与两个边频将分别得出如下的功率：得出如下的功率：0载波功率载波功率:上边频或下边频上边频或下边频:在调幅信号一周期内，在调幅信号一周期内，AMAM信号的平均输出功率是信号的平均输出功率是9.2.2 调幅波中的功率关系 如果将普通调幅波输送电压电压表达式表达式普通调幅波普通调幅波载波被抑制双边带调幅波载波被抑制双边带调幅波单边带信号单边带信号波形图波形图频谱图频谱图信号信号带宽带宽 三种振幅调制信号三种振幅调制信号电压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产生单边带信号的方法产生单边带信号的方法1.滤波器法滤波器法(逐级滤波逐级滤波)2.相移法相移法3.修正的移相滤波法修正的移相滤波法产生单边带信号的方法9.6 单边带信号的产生1.滤波器包络检波器的工作原理包络检波器的工作原理包络检波器的包络检波器的质量指标质量指标1)电压传输系数电压传输系数(检波效率检波效率)2)等效输入电阻等效输入电阻3)失真失真惰性失真；惰性失真；负峰切割失真；负峰切割失真；非线性失真；非线性失真；频率失真。频率失真。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如果检波电路的时间常数如果检波电路的时间常数RC太大太大，当调幅波包络朝较，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，低值变化时，电容上的电荷来不及释放以跟踪其变化，所造成的失真称作所造成的失真称作惰性失真惰性失真。=minmax负峰切割失真负峰切割失真(底边切割失真底边切割失真)惰性失真惰性失真(对角线切割失真对角线切割失真)交、直流负载电阻越过大，交、直流负载电阻越过大，ma过大，容易发生该失真。过大，容易发生该失真。如果检波电路的时间常数RC太大，当调幅波包络朝较=min 频率失真频率失真检波电容检波电容C用于跟踪调幅波包络变化，用于跟踪调幅波包络变化，隔直电容隔直电容Cc用于去除载波分量对应的直流输出。用于去除载波分量对应的直流输出。频率失真检波电容C用于跟踪调幅波包络变化，同步检波器用于对载波被抑止的双边带或单边带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。信号进行解调。它的特点是必须外加一个它的特点是必须外加一个频率和相位频率和相位都与被抑止的载波相同的电压。都与被抑止的载波相同的电压。1.1.乘积检波器乘积检波器2.2.叠加型同步检波器叠加型同步检波器9.10 同步检波 同步检波器用于对载波
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