高频电路教案.doc

高频电路教案基本概念1、电台频率的分布2、电台频带的宽度【调幅】【调频】3、LC并联谐振回路的阻抗特性问题1、无线电的传输途径【问题：共用通道】2、LC并联谐振回路的Q值有限、Q值不可调3、高频信号如何寄载音频4、补课1、LC并联谐振回路的阻抗特性：2、共发射极放大器电压放大倍数与集电极阻抗的关系：3、共发射极小信号调谐放大器电压放大倍数与频率的关系：一、小信号调谐放大器 1、共发射极放大器电压放大倍数与集电极阻抗的关系 根据共发射极放大器的特性，同样的输入信号电压，会引起同样的集电极电流变化量。同样的集电极电流变化量所产生的输出电压，与集电极电阻成正比。 2、LC并联谐振回路的阻抗特性 如图所示： LC并联谐振回路在F=fo时呈现最大的阻抗，F离fo越远阻抗越小。 3、如果将共发射极放大器的集电极电阻换成LC并联谐振回路，就组成了调谐放大器。 如图所示： 根据发射极放大器电压放大倍数与集电极阻抗成正比的特性；和LC并联谐振回路阻抗特性，调谐放大器的电压放大倍数就与并联谐振回路的阻抗成正比。也就是说，在频率等于LC并联谐振回路的谐振阻抗时有最大的电压放大倍数。所以，调谐放大器只对特定频率范围的信号有放大作用。这个特定的频率范围由LC并联谐振回路的谐振频率决定。 4、小信号调谐放大器的作用 a、可以用于天线放大器天线回路前置放大器的结构如图所示： 不同的广播电台有不同的工作频率。 根据天线回路前置放大器的结构特点，LC并联谐振回路中的C为可变电容。改变它的电容量，可以改变LC并联回路的谐振频率，从而使得前置放大器能够根据需要对所设定频率范围的高频信号进行放大，而对设定频率范围之外的高频信号线的放大倍数很小。这样就实现了对不同广播电台的选择功能。5、单回路的调谐放大器的通频带不平坦，通频带之外的衰减特性也不够理想。中频放大器的通频带需要很平坦的传输特性，通频带之外也需要更大的衰减。而双调谐选频回路的传输特性比较接近这种理想状态。中频放大器双调谐频率选择回路结构如图所示：中频放大器双调谐回路的频率特性，如图所示：由双调谐回路组成的选聘放大器，通频带内不仅频率传输特性平坦，而且通频带被展宽了倍，通频带涉外具有更大的衰减量。频率传输特性曲线更接近于矩形；接近理想状态。二、变频器 天线收到的电台信号电压是很微弱的，因此需要很大的电压放大倍数。电台发射的信号频率往往是很高的。而电子线路很难使频率很高的信号获得很大的电压放大倍数。如果将频率很高的信号变成频率较低的信号，问题就比较好解决了。变频器就能够发挥这样的作用。 变频器结构模型和运行原理如图所示： 开关信号电压的幅度比较大，其正半周和负半周能够分别是三极管工作在饱和与截止状态。当三极管工作在截止状态时，信号电压能够正常传输。当三极管工作 在饱和状态时，输出电压为零；相当于被开关信号的正半周给切掉。 变频三极管工作在开关状态。 开关信号的电压为低电平的阶段，高频信号电压能够正常传输。开关信号的电压为高电平的阶段，高频信号电压被切掉。由于开关信号的频率与高频信号的频率有一个出差值Fc=Fi=Fz，高频信号被切掉的相位逐渐随着时间推移，输出电压的直流分量也逐渐随之发生变化；这个直流分量发生变化的周期Fc=Fi=Fz。如果用选频回路将Fc选择出来，将其他的信号频率滤掉，就能得到一个Fi=Fz=Fc的信号频率。一个较高频率的信号就变成了一个较低频率的信号。三、调幅波的调制解调 音频信号的频率太低，无法用无线电的方式发射出去。高频信号容易用无线电的方式发射除去，但却不能被听懂。 如何能让可懂的声音信息用较高的频率发射出去，对高频信号进行幅度调制就是解决这个问题的方法之一。幅度调制的原理如图所示： 用音频信号与高频信号相叠加，就形成了图中U高+U音的波形。 用二极管对该波形进行整流，就形成的图中检波后的波形。 检波获得波形相当于两个信号成分的叠加，第一个信号成分就是U高分量，第二的成分就是U音分量。如果再用选聘回路将音频分量滤掉，只保留U高分量，就得到了高频调幅波U高分量。从波形可以看出，高频调幅波的外包络与音频分量的波形是一致的。于是音频信号就可以寄载在高频信号上电磁波的方式发射出去。四、调幅波的解调也就是将高频调幅波转变成音频信号的过程如图所示： 将图中的高频调幅波用二极管检波后，就可得到检波后的波形。由于该波形的直流分量与其所寄载的音频信号的波形相一致，所以，只需将其中的高频分滤掉，就可留下发射极所传送的音频信号，于是便实现无线电通信。五、正弦波振荡器 正弦波高频振荡器的作用就是将直流电信号转变为高频交流信号。 高频振荡器由LC谐振回路和正反馈放大器组成。 如图所示： 由共基极电路组成正反馈放大器，共基极放大器的集电极与发射极电压相位相同，所以集电极信号反馈到发射极而获得同相放大器；在正反馈到发射极形成正反馈。LC并联谐振回路对频率有最佳的谐振条件，从而使电路振荡起来。由于LC并联谐振回路的谐振频率，所以，使用可变电容作为谐振电容，改变可变电容的容量，就可以改变谐振回路的谐振频率，从而实现振荡器的振荡频率可以在一定范围内根据人的需要任意调整。三极管D2组成射级跟随器，起到低阻抗输出高频信号的同时，隔离外电路对振荡器影响的作用。六、调频波的产生1、频率调制的原理如图所示：音频信号的电压越高，高频信号的频率就越高。音频信号的电压越低，高频信号的频率就越低。高频信号的幅度不变。这样高频信号就用频率变化的方式寄载着音频信号的信息发射出去。2、变容二极管的电气性能如图所示：变容二极管的两端存在着极间电容，而且极间电容随着反向电压的变化而变化。反向电压越大，其间电容越小。调整变容二极管的反向电压，就可以改变它的极间电容。 3、频率调制振荡器的电路结构如图所示：给变容二极管加一个反向偏置电压，话筒接受到的音频信号夹在这个反向偏置电压上，使反向偏置电压受音频信号的控制而波动。变容二极管的其间电容也就随着音频信号变化而变化，LC并联谐振回路的谐振频率也就随着音频电压的变化而变化。于是便实现了频率调制。七、调频波的解调（鉴频器） 1、鉴频器的原理如图所示：将LC并联谐振回路的谐振频率调整到低于调频信号的中心频率，使调频信号的中心频率处于并联谐振回路谐振曲线的倾斜位置。当调频信号的频率按音频信号的规律发生波动时，就会在并联谐振回路谐振曲线的倾斜位置上发生波动。调频信号幅度也因此而发生变化；变成了调幅波。在用二极管对该调幅波进行检波，就能还原出音频信号。但这种简单鉴频器的线性不好，会产生严重的非线性失真。解决这一问题的方法是采用双向互补鉴频器。 2、双向互补鉴频器的结构如图所示：两个反向的鉴频器具有正好相反的非线性曲线，在进行鉴频工作时，二个正好相反的非线性曲线可以互补成一条近似的直线，从而实现了高保真鉴频。八、收信机的系统原理 1、问题的提出： LC并联谐振回路的品质因素Q大约在几十几百之间。 LC并联谐振回路的选频宽度f=fo/Q。从技术上讲，LC并联谐振回路的品质因数Q最容易做到60100之间，而且品质因数是很不便于调整的。 国家规定每个调幅电台的频率宽度为9KHZ，这就决定了LC并联谐振回路只对特定频率的电台有合适的选频宽度，而对于工作的其他频率的电台来说，LC并联谐振回路的选定宽度要么太宽，要么太窄。 如图所示：2、用超外差方案，就很容易解决上述问题。超外差收信机的系统结构如图所示： 将天线放大器和本机振荡器合用一个双联可变电容。双联可