高频电子电路复习要点.ppt

发射机的组成框图 0 2 典型的接收机框图 超外差式 0 2 无线电信号的传播 1 无线电波的划分 无线电波划分为 超长波10km 30km 长波1km 10km 中波100m 1km 短波10m 100m 超短波0 3mm 10m 0 2 2 无线电波的传播方式 传播方式有三种 地面波 空间波 天波 地波 并联谐振回路 图1 1 1并联谐振回路 1 1 1 谐振频率 阻抗 谐振电阻 回路的空载品质因数 图1 1 2并联等效电路 阻抗幅频特性 阻抗相频特性 图1 1 3并联谐振回路阻抗频率特性曲线 1 1 1 回路的谐振特性曲线 其中 幅频特性 相频特性 1 1 1 1 1 1 通频带 1 1 1 矩形系数 通常理想情况下 串联谐振回路 阻抗 1 1 2 谐振频率 谐振电阻 回路的空载品质因数 回路阻抗的幅频特性 回路阻抗的相频特性 1 1 2 由此得到回路的幅频特性 相频特性 1 1 2 串联谐振回路的谐振特性 回路的空载品质因数 回路的有载品质因数 回路的3dB带宽为 负载和信号源内阻对并联谐振回路的影响 例 对于收音机的中频放大器 其中心频率 465kHz 8kHz 回路电容C 200pF 的值 若电感线圈的 100 问在回路上应并联多大的电阻 试计算回路电感L和 才能满足要求 常见典型滤波器 石英晶体滤波器 1 3 陶瓷滤波器 表面声波滤波器 高频小信号调谐放大器的主要质量指标 1 增益 2 1 1 2 通频带 3 选择性 4 工作稳定性 5 噪声系数 2 2高频小信号调谐放大器 高频小信号调谐放大器的电路组成 晶体管和LC谐振回路 2 2 1晶体管高频等效电路 参数等效电路 另一是形式等效电路 等效电路 一是物理模拟 混合 2 2 单管单调谐放大器 一 电路组成及工作原理 2 2 2 二 电路性能分析 1 放大器的小信号等效电路及其简化 图2 2 6单管放大器的小信号 a 小信号等效电路 b 简化电路 2 2 2 2 电路性能分析 1 电压放大倍数 增益 2 2 2 谐振电压放大倍数 增益 2 放大器的频率特性 图2 2 7放大器的谐振曲线 2 2 2 3 放大器的通频带 4 放大器的增益带宽积 2 2 2 5 矩形系数 多级单调谐回路谐振放大器 一 电压增益 2 2 3 二 通频带 三 矩形系数 补充 双调谐回路谐振放大器 单调谐回路放大器的选择性较差 增益和通频带的矛盾比较突出 为此 可采用双调谐回路放大器 调谐放大器的稳定性 影响 一 放大器调试困难 主要原因 二 放大器工作不稳定 图2 3 1晶体管内部负反馈对频率特性的影响 解决的方法 1 从晶体管制造工艺的着手 减小 达到减小 传输导纳 的目的 单向化的方法有两种 即中和法和失配法 2 3 2 反向 分类 按输出波形分 按选频回路元件分 按原理 性质分 振荡器的定义 振荡器是一种能自动的将直流电源的能量转变为特定频率和振幅的正弦交变能量的电路 各信号电压具有如下关系 所以 环路增益 3 1 2 图3 1 2反馈型振荡器组成框图 振荡原理分析动画 一 振荡的建立 反馈振荡的条件 一 起振条件 3 1 3 二 平衡条件 三 振荡器平衡状态的稳定条件 1 振幅稳定条件 2 相位 频率 稳定条件 电路基本组成 3 1 4 LC正弦波振荡器分类 LC振荡器可用来产生几十千赫到几百兆赫的正弦波信号 三点式振荡电路 一 电路组成法则 相位条件 3 2 2 射同基反 二 电容三点式电路 三 电感三点式电路 三点式电路的特点 3 2 2 1 减小外界因素变化的影响 2 提高电路抗外界因素变化影响的能力 A 提高回路的标准性 B 选取合理的电路形式 3 3 3 提高频率稳定度的措施 振荡器频率稳定度 3 减少晶体管的影响 4 提高回路的品质因数 一 克拉泼 Clapp 电路 改进型电容反馈振荡器 二 西勒 Selier 电路 晶体振荡电路 RC正弦波振荡器 这些电路的共同特点是 将输入信号进行频谱变换 以获得所需要的频谱输出信号 故称之为频率 频谱 变换电路 4 1 频谱搬移电路包括 振幅调制的原理及电路组成模型 调制的定义 在发射端将调制信号从低频端搬移到高频端 便于天线发送或实现不同信号源 不同系统的频分复用 4 1 1 一 普通调幅信号 1 普通调幅信号表达式 4 1 1 调幅指数 2 波形图 4 1 1 3 频谱图 结论 将 的频谱搬移到了载频的左右两边 形成了 4 频谱宽度 上 下边频 AM信号频谱动画 4 1 1 5 功率谱 载频功率为 两个边频分量产生的平均功率相同 均为 边频总功率为 调幅信号的总平均功率为 4 1 1 二 双边带调幅信号基本特性及其组成模型 1 DSB信号数学表达式为 其中为由调制电路决定的比例系数 4 1 1 图4 1 5单频调制的DSB信号的波形图和频谱图 a DSB波形图 b DSB频谱图 2 波形图和频谱图 4 1 1 3 双边带调幅信号的产生 4 1 1 带通滤波器的中心频率为 带宽为 三 单边带调幅信号的基本特性及实现模型 1 单边带信号的数学表达式 取下边带时 图4 1 8单频调制时单边带信号的波形图与频谱图 4 1 1 2 产生单边带调幅信号的方法 1 滤波法 图中 带通滤波器应该采用单边带滤波器 中心频率为 带宽为 图4 1 9单边带信号的实现模型 4 1 1 图4 1 10频谱多次搬移产生单边带信号 4 1 1 相移法是基于单边带调幅信号的时域表达式实现的 如 2 相移法 图4 1 11相移法产生单边带调幅信号 4 1 1 例 已知调幅波表达式 试求出调幅系数及频带宽度 画出调幅波波形和频谱图 V 从高频已调信号中恢复出原调制信号 的过程称为解调 又称为检波 实现检波的电路称为检波电路 简称为检波器 的过程 振幅解调的原理及电路组成模型 4 1 2 4 1 2 图4 1 15振幅解调电路的频谱搬移过程 4 1 2 一 混频器的功能 4 1 3 混频的原理及电路组成模型 二 混频器的实现模型及简单的工作原理 设 4 1 3 则相乘器的输出为 若带通滤波器的中心频率为 带宽 式中 为中频输出电压的振幅 4 1 3 混频器的频谱搬移过程如图所示 则输出的中频信号为 振幅调制电路 调制的方法有两种 如图4 3 1所示 4 3 图4 3 1振幅调制方法 a 高电平调制 b 低电平调制 4 4 1 一 二极管峰值包络检波器 动画 调幅信号的解调电路 2 性能指标 1 检波效率 2 等效输入电阻 4 4 4 4 4 1 1 惰性失真 对角线切割失真 惰性失真如图4 4 6所示 产生的原因 它是在调幅波包络下降时 由于时间常数太大 图中时间 内 电容C的放电速度跟不上 3 二极管包络检波器中的失真 图4 4 6惰性失真 动画 输入电压包络的下降速度 这种非线性失真是由于C的惰性太大引起的 所以称为惰性失真 避免惰性失真的条件 对于含有多个频率的调制信号 4 4 1 2 底部切割失真 负峰切割失真 负峰切割失真产生的原因 检波器的直流负载阻抗 与交流 音频 负载阻抗 4 4 1 避免产生负峰切割失真的条件 或 4 4 7 4 4 1 图4 4 8负峰切割失真 同步检波 SynchronousDetector 又称为相干检波 主要用于解调DSB和SSB信号 有乘积型和叠加型两种方式 其组成框图分别为图4 4 14所示 4 4 2 同步检波器 图4 4 14两种方式同步检波器的组成框图 a 乘积型 b 叠加型 混频电路 混频是将载波为高频的已调信号 不失真地变换为载波为中间的已调信号 必须保持 频谱结构不变 各频率分量的相位大小 相互间隔不变 调制类型 调制参数不变 即原调制规律不变 4 5 一 混频增益 4 5 1 混频器的主要性能指标 二 噪声系数 三 1dB压缩电平 四 选择性 五 混频失真 六 隔离度 二极管环形混频器 4 5 2 图4 5 2二极管双平衡环形相乘器 动画 集成混频器 图4 5 4采用MC1596双差分对模拟相乘器构成的混频器 4 5 3 三极管混频器 4 5 4 图4 5 9晶体管中波调幅收音机中的混频器 4 5 4 三极管混频器 图4 5 10电视接收机混频器 4 5 4 混频器的干扰和非线性失真 4 5 5 一 干扰哨声 CombinedFrequencyInterference 有用信号和本振产生的组合频率干扰 二 寄生通道干扰 外来干扰与本振的组合频率干扰 最强的两个干扰是 中频干扰 IntermediateFrequencyInterference 中频直通 镜像干扰 ImageFrequencyInterference 三 非线性失真 角度调制信号的基本特性 角度调制信号的数学表达式 1 调频 调相 统称调角 调频 FM 用调制信号去控制高频振荡频率 使高频振荡的瞬时频率随调制信号规律作线性变化的过程 调相 PM 用调制信号去控制高频振荡相位 使高频振荡的瞬时相位随调制信号规律作线性变化的过程 2 调频波 调相波的一般表达式 一 调频信号 二 调相 3 单音频信号调制时调频波 调相波的数学表达式 调频指数 图5 1 1单音频调制时调频波 调相波波形 a 调频波 b 调相波 动画 调频波 调相波的时域波形 调角信号的频谱 理论上 调角信号的带宽为无限宽 但通常规定 的1 或10 可忽略 保留下来的边频分量确定了带宽 用卡森公式近似表示调角信号的有效频谱宽度 即 上式又可表示为 调频信号的产生 产生调频信号的电路叫做调频器 对它有四个主要要求 1 已调波的瞬时频率与调制信号成比例地变化 这是基本要求 2 未调制时的载波频率 即已调波的中心频率具有一定的稳定度 视应用场合不同而有不同的要求 3 最大频移与调制频率无关 4 无寄生调幅或寄生调幅尽可能小 实现频率调制的方式有两种 一是直接调频 二是间接调频 图5 6 1 a 鉴频器的功能 图5 6 1 b 鉴频特性曲线 调频波解调电路 反馈控制电路概述 各种通信和电子系统中 为了提高其性能指标 或实现某些特殊的指标要求 广泛采用各类反馈控制电路 分类 自动振幅 增益 控制电路AGC自动频率控制电路AFC自控相位控制电路APC 6 1 1 电路的基本组成 图7 2 1丙类谐振放大器的电路组成 7 2谐振功率放大器的原理与应用 7 2 1 其中 量 基波分量 以及各高次谐波分量的振幅 7 2 1 图7 2 3余弦脉冲分解系数曲线 二 谐振功率放大器的质量指标 在保证功放管安全工作的条件下 在允许失真的范围内 高效率地输出足够大的信号功率 因此 高频功率放大器的主要技术指标有 1 电源电压提供的直流输入功率 7 2 1 对功率放大器的要求是 2 输出高频交流功率 3 集电极损耗功率 根据能量守恒定律 集电极损耗功率应为 4 集电极效率 图7 2 3余弦脉冲分解系数曲线 丙类谐振功率放大器的工作状态 图7 2 7谐振功率放大器的工作状态 7 2 2 临界线 放大管输出特性曲线上由放大区进入饱和区的点称为临界点 7 2 2 1 欠压状态 图7 2 7谐振功率放大器的工作状态 2 临界状态 3 过压状态 一 负载特性 谐振功率放大器的外部特性 图7 2 8负载变化对电流脉冲的影响 图7 2 9负载特性 二 放大特性 7 2 3 对工作状态的影响 动画 而增大 放大器的工作状态经历从欠压区 临界状态 最后到过压区的变化过程 导致集电极电流导通角 二 放大特性 放大特性曲线 图7 2 11放大特性曲线 7 2 3 三 调制特性 7 2 3 集电极调制特性 基极调制特性 谐振功率放大器的实际线路 谐振功率放大器的管外电路包含有直流馈电电路和滤波匹配网络两部分 它们是保证谐振功率放大器能够正常工作的必要条件 7 3 1