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通信电子线路主讲 石松绪论线性电路与非线性电路的概念.1非线性电子线路的作用一、功率放大二、振荡器三、波形变换，频率变换调制、解调电路，混频、倍频电路等。例：无线通信系统的发射、接收机电路框图。图0-1-1无线通信系统的组成方框图图0-1-2无线电波传播方式图0-1-3采用调幅方式的中波广播发射机组成方框图图0-1-4采用调幅方式的中波广播接收机组成方框图0.2非线性器件的基本特点线性电阻：线性电容：线性电感：一、非线性器件特性的参数非线性电阻（电导）为例图0-2-1和的定义1.直流电导2.交流电导（微变电导、增量电导或时变增量电导）交流电导也可表示为3.平均电导图0-2-2在大信号作用下的电流波形(1)器件两端加上的余弦电压(2)器件中流过电流的傅里叶级数展开式为(3)定义平均电导为跨导也有直流跨导、交流跨导（增量跨导）及平均跨导的概念。二、非线性器件特性的控制变量在电压与电流的关系中，存在谁控制谁的问题例：隧道二极管的伏安特性曲线（电压控制电流）图0-2-3隧道二极管的伏安特性曲线三、不满足叠加原理若，则当时，不存在例：，当时即0.3本课程的特点一、理解物理含义是根本，不要求过于繁琐的数学计算；二、掌握基本电路的功能和原理是关键，不要被具体的电路所迷惑；三、多思考，勤练习。第一章功率电子线路1.1功率电子线路概述1.1.1功率放大器一、性能要求安全、高效率和不失真（失真小）。输出信号功率功率管耗散功率集电极效率电源直流功率二、功率管的运用状态a.甲类 b.乙类 c.甲乙类 d.丙类图1-1-1各种运用状态下的输出电流波形1、甲类导通角2、乙类导通角3、甲乙类导通角略大于4、丙类导通角小于5、丁类导通角，导通期间管子饱和6、戊类电流导通角小于，导通期间管子饱和集电极耗散功率计算式：1.1.2电源变换电路1.直流-直流变换器（DC-DC Converter）斩波器2.交流-交流变换器（AC-AC Converter）3.直流-交流变换器（DC-AC Converter）逆变器（Inverter）1.1.3功率器件一、功率管散热和相应的1.热阻的概念图1-1-2热传导过程的模拟2. 集电结允许最高结温下的最大值为图1-1-3与之间的关系式中为周围空气温度。3.加装散热器后的热等效电路（a）,（b） 功率管底座上加装散热器 （c） 相应的热等效电路图1-1-4 功率管的散热器及相应热等效电路j:集电结 s:散热器c:管壳 a:周围空气二、二次击穿图1-1-5考虑到二次击穿后的功率管安全工作区三、功率管(a)结构剖面图 (b)转移特性 (c)温度特性图1-1-6双扩散MOS功率管四、绝缘栅双极型功率管（IGBT）(a)结构 (b)等效电路 (c)电路符号图1-1-7IGBT1.2功率放大器的电路组成和工作特性1.2.1简单的共发射极放大器的功率分析图1-2-1 简单共发射电路图解分析一、电路参数计算输出信号功率：静态工作点：，三极管瞬间电压、电流：各功率计算：集电极效率：，式中取中的交流输出功率部分显然，最大集电极效率发生在输出信号振幅为最大值的时候，此时，因此二、结论1.除了有用的输出功率外，消耗的功率一部分在管子中（），另一部分为中的直流功率（）；2.在恒定的情况下，提高输出功率的方法只有增大的值，即减小负载的值。但需配合增大激励的振幅，以确保及的振幅能达到最大；3.改变负载大小时，需要对输入激励和静态工作点作相应的调整：(1)改变负载大小；(2)负载线斜率发生变化；(3)重新调整静态工作点为新的负载线中点；(4)改变输入激励大小，以让输出信号振幅在不失真条件下为最大。图1-2-2充分激励时变化对功率性能的影响1.2.2甲类、乙类功率放大器的电路组成及其功率性能一、甲类变压器耦合功率放大器(a)原理电路 (b)直流通路 (c)交流通路图1-2-3甲类变压器耦合功率放大器图1-2-4甲类变压器耦合功率放大器的图解分析1.直流负载线方程2.交流负载线方程或在电路输出功率为最大的情况下，当时，应有，因此有由此可确定电路的静态工作点。3.功率性能分析三极管瞬间电压、电流：各功率：显然输出功率为最大时，集电极消耗功率最小。此时，因此最大集电极效率为由于负载不损耗直流功率，因此集电极效率相对简单的共发射极放大器提高了。4.管子安全使用参数(1)(2) 二、乙类推挽功率放大器1.变压器耦合推挽功率放大器(a)变压器耦合 (b)互补推挽图1-2-5乙类推挽功率放大器原理电路2.互补推挽功率放大器图1-2-6乙类互补推挽功率放大器的图解分析3.互补推挽电路的功率性能计算若输入信号在不考虑失真的情况下，有当时，（导通，截止）当时，（截止，导通）负载上的电流、电压为（，）其中(1)求单电源在一个信号周期内的电流平均值为所以有(2)其余功率性能参数的计算，显然当达到最大值时，集电极效率也达到最大(3)求最大管耗令，称为电源电压利用系数，则单管管耗为求极值，得当时，、最大，为图1-2-7、随变化的特性4.安全工作条件(1)(2) 1.3乙类推挽功率放大电路1.3.1乙类互补推挽功率放大电路一、交越失真和偏置电路1.交越失真(a)电路 (b)转移特性 (c)传输特性图1-3-1射极跟随器图1-3-2交越失真图1-3-3加偏置的互补推挽电路及其传输特性2.二极管偏置电路（克服交越失真）图1-3-4二极管偏置电路3.倍增偏置电路（克服交越失真）图1-3-5倍增电路二、单电源供电的互补推挽电路图1-3-6单电源供电的互补推挽电路需要使用隔直流输出电容，此电容相当于第二个电源的作用，其电压值为。三、准互补推挽电路图1-3-7准互补推挽电路利用复合管，使得电路参数更容易做到对称。复合管中第二个管子的发射结通常并接一个几百的电阻，目的是为了让第一个管子的导通更充分，以更好地工作在线性区，同时起到减小穿透电流的作用。四、保护电路图1-3-8限流保护电路五、输入激励电路图1-3-9自举电路1.3.2集成功率放大器一、功率运算放大器图1-3-11功率运算放大器二、桥式功率放大器图1-3-12桥式功率放大器1.4功率合成技术1.4.1功率合成电路的作用图1-4-2 用四个25W输出的放大器合成100W输出的组成方框图1-4-1功率合成电路的作用示意图1.、端输入等值同相功率，获得合成功率，无功率输出。2.、端输入等值反相功率，无功率输出，获得合成功率。3.与满足一定比例（满足隔离条件）时，、两输入端彼此隔离，互不影响。4.将、作为功率输入端，、作为功率输出端，将实现功率分配。1.4.2传输线变压器一、变压器和传输线的工作频带1.变压器依靠互感来耦合信号(1)上限频率受分布电容和绕组电感的限制(2)下限频率受初级绕组电感量（有限激磁）的限制2.传输线依赖于传输线理论图1-4-3 传输线(1)上限频率受传输线长度的限制*传输线是指连接信号源和负载的两条平行等长导线。：上限频率的波长：传输线长度(2)下限频率为零二、传输线变压器的工作原理图1-4-4 1:1倒相传输线变压器1. 2、4输出端的电压等于1、3输入端的电压2. 两导线上的电流大小相等，传输方向相反3. 上限频率受传输线长度限制*高频时，传输线变压器趋向于传输线工作方式*由于在传输线工作方式下，分布电容是传输线参数的一部分，故上限频率可以很高4. 下限频率受变压器绕组电感量（有限激磁电感量）的限制*在受传输线长度限制的情况下，提高绕组电感量的方法是将传输线绕在磁环上*低频时，趋向于变压器工作方式图1-4-5 变压器工作对信号传输的影响三、传输线变压器的功能1.功率合成与分配2.阻抗变换(a)对称-不对称 (b)不对称-对称图1-4-6 对称与不对称变换器图1-4-7 4:1和1:4阻抗变换器 分析(a)图电路：分析(b)图电路：， ， 1.4.3用传输线变压器构成的魔混合网络图1-4-8 功率合成电路一、功率合成，1.， 等值反相功率输入单个功放的负载等效为：2.， 等值同相功率输入单个功放的负载等效为：3.，时 一般情况，进一步整理，得当时（隔离条件），有即端口的电压电流与端口的电压电流无关，它们之间相互隔离由上式可知，在隔离条件下即单个功放的负载均等效为或二、功率分配(a)同相 (b)反相图1-4-9 功率分配电路1.同相功率分配（功放接到端）解之，得当时，必有，上无输出功率。此时由于，所以，功放等效负载为2.反相功率分配（功放接到端）当时，端无输出功率，此时*注意书上电路图中和的参考方向。功放等效负载为三、另一种混合网络图1-4-10 另一种混合网络四、功率合成电路实例图1-4-11 四个功率放大器组成的功率合成电路图1-4-12 宽带功率合成电路1.5.3开关型稳压器一、直流-直流变换器（斩波器）1.降压型变换器开关周期 脉冲占宽比(1)导通期内*(2)截止期内在一个周期内，应有由此可求出2.升压型变换器(1)导通期内(2)截止期内在一个周期内，应有由此可求出3.降压-升压型变换器(1)导通期内(2)截止期内在一个周期内，应有由此可求出附录选频网络增益函数：选择性：单一信号时延：群时延：附图1 典型频率特性曲线*从时域中看，假设信号送入传输函数为的系统，那么系统的输出为其中为群时延（包络时延），为相位时延。附图2 理想矩形幅频特性曲线一、串联谐振回路（电压谐振）附图3 串联谐振回路的基本形式其中当时电路谐振，谐振角频率定义为有载品质因子。是谐振时，回路中的感抗模值（或容抗模值）与电阻值的比值，也是它们上面电压的比值。定义为固有品质因子。(1)谐振时电感、电容上的电压(2)通频带(3)越大，带宽越窄，对带外信号的抑制能力越强。附图4 串联谐振回路的幅频(a)和相频(b)特性曲线二、并联谐振回路（电流谐振）附图5 并联谐振回路其中谐振时，并联谐振回路两端等效为谐振电阻。定义为并联谐振回路的有载品质因子。可理解为电感（或电容）支路电流与谐振电阻支路电流的比值。定义为回路的固有品质因子。在高（）条件下，下列电路等效附图6 实际并联谐振回路自然谐振角频率并联谐振角频率附图5 并联谐振回路三、阻抗变换网络1.理想变压器的阻抗变换网络附图7 变压器阻抗变换网络2.电感分压电路附图8 电感分压器3.电容分压电路附图9 电容分压器折算依据电阻：折算前后消耗的功率相等电源：折算前后输出的功率相等4.举例附图10 部分接入的并联谐振回路第二章谐振功率放大器2.1 谐振功率放大器的工作原理2.11 丙类谐振功率放大器图2-1-1 谐振功率放大器原理电路一、谐振网络谐振在输入信号的频率上二、谐振电阻约为（高条件下，见附录）*为与串联值三、工作过程图2-1-2 丙类谐振功率放大器集电极电流和电压波形1.在和的作用下，三极管发射结周期性导通，导通角小于；2.产生周期集电极电流脉冲；3.集电极电流脉冲的基波分量在谐振网络上产生谐振电压，其它分量不产生电压；4.谐振电阻上获得的功率即为三极管输出的信号功率。四、管子导通时间越短，集电极效率越高图2-1-3 集电极电流脉冲宽度随和变化的示意图2.1.2 丁类和戊类谐振功率放大器图2-1-4 丁类谐振功率放大器的原理电路及其波形图2-1-5 戊类放大器的波形2.1.3 倍频器2.2 谐振功率放大器的性能特点2.2.1 近似分析方法一、假设1.集电极谐振回路只产生基波电压（或某谐波信号电压），发射结施加的是正弦电压信号。2.忽略管子的高频效应，可以使用静态输入输出特性曲线进行分析。二、分析步骤图2-2-1 谐振功率放大器的近似分析方法1.确定、和四个电量的数值大小。2.根据波形曲线及波形曲线，确定相同角度下及的值。通常在范围内等间距取数个样点。3.根据相同角度的、的值在坐标平面上确定对应的动态点，把所有动态点用平滑曲线连接即得到动态线。4.由动态线绘制波形。5.分析波形，计算直流分量和基波分量。6.计算各参数，2.2.2 欠压、临界和过压状态图2-2-2 改变对脉冲波形的影响在、一定时，脉冲宽度也一定，但高度会随着的增加而减小，最后会出现凹陷。三极管脉冲不出现凹陷的状态称为欠压状态，出现凹陷的状态称为过压状态，介于欠压与过压之间的状态称为临界状态。随着三极管从欠压状态过渡到过压状态，的高度也随之降低直至出现凹陷，、的数值也呈减小的趋势。2.2.3 四个电压量对性能影响的定性讨论一、负载特性图2-2-3 变化时的波形、和一定，随着增大，也增大，脉冲高度下降直至出现凹陷。图2-2-4 负载特性使功放管工作在临界区的值称为匹配负载，记作，可近似计算为二、调制特性1.集电极调制特性图2-2-5 集电极调制特性、和一定时，随着的减小，功放管将由欠压状态进入过压状态，脉冲高度逐渐减小最后进入凹陷状态。2.基极调制特性图2-2-6 基极调制特性、和一定时，随着的增大，功放管将由欠压状态进入过压状态，脉冲高度逐渐升高，但最后会出现凹陷状态。3.调幅电路图2-2-7 集电极调幅电路图2-2-8 基极调幅电路三、放大特性图2-2-9 放大特性、和一定时，在欠压区，将随的增大而增大。在过压区，基本不随的变化而变化。*用于线性放大信号时，功放管应工作在乙类推挽方式。图2-2-10 线性功率放大器和振幅限幅器的作用四、四个特性在调试中的应用2.3谐振功率放大器电路2.3.1直流馈电电路一、集电极直流馈电电路1.串馈2.并馈图2-3-1 集电极直流馈电电路二、基极直流偏置电路图2-3-2 基极偏置电路2.3.2滤波匹配网络图2-3-3 交流通路一、性能要求1.阻抗变换（匹配）将负载变换为功放管要求的负载2.抑制不需要的其它频率成份（选频）对次谐波的谐波抑制度定义为3.有较高的传输效率*传输效率与谐波抑制度是一对矛盾图2-3-4 LC谐振回路a.b.二、滤波匹配网络图2-3-5 滤波匹配网络三、串并联阻抗变换图2-3-6 串并联阻抗转换设两电路等效，则有整理后，由等式左右实部、虚部分别相等，可建立方程组，求解后，得串转并： 式中并转串： 式中四、匹配网络分析例1：型滤波网络已知、和。设，则串转并后，有，令与并联谐振，则有设，则并转串后，有，令与、串联谐振，则有由阻抗匹配要求，应有故有整理，得，要求*根据设计需要通常取值，为已知量。此后，根据以上各式，求出各未知量，最后求出、和例2：型滤波网络*常用滤波匹配网络2.3.3谐振功率放大器电路图2-3-9 50MHz谐振功率放大电路图2-3-10 150MHz谐振功率放大电路图2-3-11 场效应管谐振功率放大电路2.4高频功率放大器2.4.1高频功率管及其大信号输入和输出阻抗一、高频功率管结构图2-4-1 高频功率管的内部结构图2-4-2 高频功率管的外形结构二、大信号输入、输出阻抗图2-4-3 大信号输入和输出阻抗的测试电路2.4.2高频功率放大器设计举例图2-4-4 组成方案图2-4-5 多级功率放大器电路图2-4-6 末级功放的输出滤波匹配网络图2-4-7 调试电路图2-4-8 MHW914功率模块第三章 正弦波振荡器3.1 反馈振荡器的工作原理图3-1-1 反馈振荡器的组成方框及相应电路3.1.1 平衡和起振条件一、平衡条件二、起振条件图3-1-2 满足起振和平衡条件时的环路增益特性3.1.2 稳定条件一、振幅稳定条件图3-1-3 硬激励工作的环路增益特性二、相位（频率）稳定条件图3-1-4 满足相位稳定条件的特性并联谐振回路 相频特性曲线图3-1-5 谐振回路的相频特性曲线3.1.3 基本组成及其分析方法3.2 LC正弦波振荡电路3.2.1 三点式振荡电路一、电路组成法则 电容三点式电路 电感三点式电路一般化三点式电路图3-2-1 三点式振荡器的原理电路1.当与符号相同，为同一电抗性质的组件时，电路满足相位条件。2.为另一电抗性质的组件。组成法则：与发射极相接的为同性电抗，与基极和集电极相接的为异性电抗。二、三点式振荡器电路1.电容三点式 图3-2-2 电容三点式振荡器电路(1)直流馈电通路(2)交流通路 图3-2-3 对应图3-2-2电路的交流通路(3)自给偏置效应对环路增益的影响 图3-2-4 自给偏置效应图3-2-5 自给偏置效应对环路增益的影响2.电感三点式 图3-2-6 电感三点式振荡器电路三、电容三点式振荡电路的起振条件共基型与共射型简化混合模型 共基型简化混合模型 共射型简化混合模型 推导与关系的电路图图3-2-7 推导的等效电路令，则式中，由相位起振条件应有即，因此此时振幅起振条件为1.振荡角频率由相位起振条件可解得式中为谐振回路总电容，为谐振回路固有角频率。可见，近似认为2.振幅起振条件令（电容分压比），振幅起振条件表达为取合适若，则，振幅起振条件可表达为 适当提高静态电流可使振幅起振条件得到满足。图3-2-8 在基极处开断的等效电路四、用工程估算法求起振条件1.将闭合环路开断，画出推导的开环等效电路；2.求出谐振回路的固有谐振角频率，并令；3.将接在谐振回路各部分的电导（或电阻）折算到集电极上，分别求出放大器回路谐振时的增益和反馈系数，便可得到振幅起振条件。3.2.2差分对管振荡电路 (a)原理电路 (b)差模传输特性曲线 (c)交流通路图3-2-9 差分对管振荡电路图3-2-10 差分对管振荡器的开环等效电路(a)内部电路 (b)外接电路图3-2-11 E1648集成振荡器3.2.3举例例1 试判断图3-2-12(a)所示交流通路能否满足相位平衡条件。图3-2-12 例1电路(a)及其开环电路(b)例2 试求上例电路的振幅起振条件。例3 图3-2-13(a)所示为三回路振荡器的交流通路，图中，、分别为三个回路的固有谐振频率，试写出它们之间能否满足相位平衡条件的两种关系式，并指出两种情况下振荡频率处在什么范围内。 图3-2-13 例3电路(a)及串联和并联谐振回路的电抗特性曲线(b)(c)例4 试判断图3-2-14(a)所示场效应管振荡电路能否满足相位平衡条件，如果不能，试改正。 图3-2-14 例4电路3.3 LC振荡器的频率稳定度定义为频率稳定度，其中 为第个时间间隔内实测的绝对频差 为绝对频差的平均值，称为绝对频率准确度。3.3.1提高频率稳定度的基本措施一、频率稳定度的定性分析 相位平衡条件其中1.变化引起的2.变化引起的3.变化引起的(a) (b) (c)图3-3-1 由相位平衡条件说明振荡频率不稳定的原因二、提高频稳度的基本措施1.减小外界因素的变化 恒温、磁屏蔽、稳定电源电压等。2.提高振荡回路的标准性即3.3.2克拉泼振荡电路 图3-3-2 克拉泼振荡电路3.4晶体振荡器3.4.1石英谐振器的电特性(a)正方形 (b)圆形 (c)长方形图3-4-1 石英谐振器的内部结构(a)电路符号 (b)完整等效电路 (c)基频等效电路图3-4-2 石英谐振器的等效电路图3-4-3 晶体的阻抗曲线与的间隔很小图3-4-4 并联后晶体的等效电路标称频率：并联或电容后的并联谐振频率。3.4.2晶体振荡电路一、并联型晶体振荡电路(a)实际电路 (b)交流电路图3-4-5 皮尔斯振荡电路图3-4-6 采用微调电容的晶体振荡电路图3-4-7 温度补偿晶体振荡器实用电路图3-4-8 泛音晶体振荡器的交流通路二、串联型晶体振荡电路图3-4-9 XK76集成晶体振荡器的内部电路图3-4-10 串联型晶体振荡器电路3.5 RC正弦波振荡器*下表中图3-5-1 RC移相电路图3-5-2 RC相移振荡电路当时，满足相位起振条件，此时振幅起振条件要求，即串并联选频网络构成的振荡电路（文氏电桥振荡器）(a)集成运放构成的电路 (b)改画成文氏电桥形式的电路图3-5-3 外稳幅文氏电桥振荡器3.7寄生振荡、间歇振荡和频率占据3.7.1寄生振荡3.7.2间歇振荡图3-7-1 偏置电路图3-7-2 间歇振荡波形3.7.3频率占据 图3-7-3 接入外加信号的电容三点式振荡器电路(a)及其交流通路(b)图3-7-4 频率牵引特性 图3-7-5 当时产生频率占据的矢量图常用的三角函数公式积化和差：和差化积：两角和与差：倍角公式：其他：第四章 振幅调制、解调与混频电路4.1频谱搬移电路的组成模型4.1.1振幅调制电路的组成模型普通调幅（AM）双边带调制（DSB）单边带调制（SSB）一、普通调幅信号及其电路组成模型1.组成模型图4-1-1 调幅电路的组成模型为载波信号为调制信号为调幅信号。式中，。图4-1-2 调幅信号的波形 图4-1-3 过调幅失真要求，防止过调失真。2.单音调制当时式中称为调幅系数（调幅度）若则会产生过调幅失真将调幅信号展开后，得图4-1-4 单音调制时调幅信号的频谱3.复杂音调制当时式中，(a)调制信号 (b)普通调幅信号图4-1-5 复杂信号调制时的调幅波调幅信号的频谱宽度（带宽）为4.功率单音调制的调幅信号在载频信号一个周期内消耗在单位电阻上的平均功率为式中，为载频电压分量产生的平均功率。调制信号单周期内的平均功率为式中为两个边频电压分量产生的平均功率。边频电压振幅为，平均功率为已知，求其在单位电阻上产生的平均功率。单位电阻上获得的瞬时功率为令则总的平均功率可看成是功率源、和各自提供的平均功率的总和，易知和提供的平均功率为0，故知总的平均功率仅由、提供，这即是和单独激励时产生的平均功率。可以推广为，多个正弦电压信号叠加后在单位电阻上产生的平均功率，等于它们单独作用在单位电阻上的平均功率之总和。二、双边带和单边带调制电路组成模型1.双边带调制信号式中 (a)波形 (b)频谱 (c)组成模型图4-1-6 双边带调制信号2.单边带调制信号将双边带调制信号通过一带通滤波器，取出某一边带信号即得单边带调制信号。(a)组成模型 (b)的频谱图4-1-7 采用滤波法的单边带调制电路组成模型图4-1-8 采用相移法的单边带调制电路组成模型设，则有图4-1-9 相移法组成模型中各点信号的频谱4.1.2振幅解调和混频电路的组成模型一、振幅解调电路（检波电路）图4-1-10 振幅检波电路的作用1.包络检波电路2.同步检波电路 (a)组成模型 (b)频谱搬移图解图4-1-11 振幅解调电路双边带调制信号的解调：要求同步信号与输入载波信号同频同相二、混频电路图4-1-12 混频电路的作用已调信号本振信号与相乘后产生两个频率的信号：或称为中频频率。上混频：下混频：(a)组成模型 (b)输入信号频谱 (c)相乘器输出电压频谱图4-1-13 混频电路的实现模型4.2相乘器电路4.2.1非线性器件的相乘作用及其特性一、非线性器件相乘作用的一般分析设非线性器件的伏安特性为式中，则在处的泰勒级数展开式为其中设，代入上式，从结果中易知电流包括有以下角频率的信号分量为实现相乘，减少无用的高阶乘积项，应采取以下措施1.选择具有平方律伏安特性的场效应管，或让非线性器件工作在平方律区。2.利用平衡、负反馈技术实现直接相乘运算。3.考虑输入电压大小，让电路工作在线性时变状态，实现频谱搬移功能。二、线性时变状态将在处展开成泰勒级数若足够小，则忽略高阶无穷小后，有式中 时变静态电流 时变增量电导当时，是角频率为的周期函数，有式中当时，只包括以下角频率分量 由产生和 由产生在应用中，由于有用分量与无用分量的频率间隔大，很容易通过滤波器取出有用分量。1.二极管开关等效电路图4-2-1 作用下和的波形设，且足够大，控制着二极管的导通和截止；足够小。对于二极管，有由于足够小，所以引入单向开关函数图4-2-2 单向开关函数则图4-2-3 二极管开关等效电路2.差分电路的线性时变状态图4-2-4 受控制的差分对管设，则由差分对管集电极差值电流方程，有当时，趋近于周期性方波，可用双向开关函数表示，即。(a)时的波形 (b)双向开关函数图4-2-5，4.2.2双差分对平衡调制器和模拟相乘器一、双差分对平衡调制器1.电路组成原理图4-2-6 双差分对平衡调制器原理电路(1)，(2)，为任意值由于的傅里叶级数展开式中仅含奇次谐波分量，所以的各分量的角频率为(3)，2.扩展的动态范围图4-2-7 用扩展动态范围的电路3.XFC1596集成平衡调制器图4-2-8 XFC1596的内部电路及由它构成的双边带调制电路图4-2-9 XFC1596接成同步检波器的外接电路二、双差分对模拟相乘器1.电路组成原理（了解）图4-2-10 模拟相乘器原理电路2.集成模拟相乘器 (a)电路符号 (b)工作象限图4-2-11 集成模拟相乘器的电路符号和工作象限 (a)内部电路 (b)外接电路图4-2-12 BG314集成模拟乘法器的内部电路及相应的外接电路4.2.3大动态范围平衡调制器AD630图4-2-13 AD630组成方框图4-2-14 AD630内部简化电路4.2.4二极管双平衡混频器一、电路组成原理(a)组成电路 (b)第一路单平衡混频电路 (c)第二路单平衡混频电路图4-2-15 二极管双平衡混频器1.正半周期间，、导通，、截止。分别经过、的两回路方程是两式相加，可求得考虑的正半周开关作用，有2.负半周期间，、导通，、截止。分别经过、的两回路方程是两式相加，可求得考虑的负半周开关作用，有3.综合以上分析求中所含频率分量的角频率为 其中为正整数取中频分量的角频率为则中频电流分量为二极管平衡混频器的等效电路(a)和构成的单平衡混频器 (b)和构成的单平衡混频器图4-2-16 单平衡混频器的等效电路二极管平衡混频器又称为环形混频器图4-2-17 环形混频器混频器各端口之间的隔离二、混频损耗对于，由输出功率应等于输入功率的原理，有于是混频器输入电阻通常有，所以混频器输入信号功率混频器输出中频功率混频损耗为4.3混频电路4.3.1通信接收机中的混频电路一、主要性能指标1.混频增益 或 2.噪声系数式中为输入信号的功率信噪比为输出中频信号的功率信噪比3.压缩电平图4-3-1 1dB压缩电平图中的直线的斜率恒为，即输入信号的功率增长多少分贝，输出的中频信号的功率也增长多少分贝。例如：4.混频失真5.隔离度二、二极管环形混频器和双差分对混频器1.二极管环形混频器2.双差分对平衡混频器图4-3-2 AD831的内部组成及构成混频器的外接电路4.3.2三极管混频电路一、电路工作原理图4-3-3 三极管混频器的原理电路产生中频电流分量的乘积中频电流分量为式中称为混频跨导为混频器输出的中频电流振幅为输入混频器的电压信号振幅为中频信号角频率图4-3-4 的图解分析图4-3-5 随变化的特性二、应用电路图4-3-6 晶体三极管混频电路图4-3-7 双栅MOS混频电路图4-3-8 双栅场效应管的等效电路4.3.3混频失真一、干扰哨声和寄生通道干扰1.干扰哨声 中频信号频率 （，）式中 本振信号频率 输入电台信号频率若有其中是可听音频频率，则检波中频信号后会有多余的差拍信号产生，出现啸叫。形成干扰哨声的可由下式求出：最强干扰哨声：，时，即输入有用信号频率接近中频频率时。故要求中频频率位于有效接收频段范围之外。中波波段中频频率：中波波段范围：2.寄生通道干扰式中 本振信号频率 干扰信号频率若有则频率为的干扰信号便可顺利通过中频放大器到达后端电路。干扰信号频率与、之间的关系为较强的寄生通道干扰频率：(1)，称为中频干扰。(2)，,，称为镜像频率干扰。图4-3-9 镜像频率干扰示意图3.克服干扰措施(1)克服干扰哨声将中频频率选在接收频段之外。(2)克服寄生通道干扰a.将中频频率选在接收频段之外。b.采用高中频或二次混频克服镜像频率干扰。图4-3-10 二次混频接收机组成方框图二、交调失真和互调失真1.交调失真混频器电流混频器输入信号其中 本振信号 有用信号 干扰信号混频器输出电流中会含有项，产生交叉调制失真。特点：有用信号消失时，干扰随即消失。2.互调失真混频器电流混频器输入信号其中 本振信号 有用信号 干扰信号1 干扰信号2产生的组合频率分量通式为当，时，如果有则输入的两个干扰信号互相调制后会引起中频信号失真，这种失真称为互调失真。*最强的失真为，或，的三阶互调失真，此时有 或 由四次方项和产生。3.三阶互调失真截点中频功率的延长线与三阶互调失真功率线的交点称为三阶互调失真截点。图4-3-11 和的含义中频功率线的斜率为1，三阶互调失真功率线的斜率为3。通常比高图4-3-12 例题特性4.4振幅调制与解调电路4.4.1振幅调制电路一、高电平调幅电路图4-4-1 集电极调幅电路图4-4-2 基极调幅电路二、低电平调制电路主要用来调制双边带和单边带信号图4-4-3 采用滤波法的单边带发射机组成方框4.4.2二极管包络检波电路一、工作原理图4-4-4 晶体二极管包络检波器的原理电路要求、和式中为检波电压传输系数（检波效率）图4-4-5 检波电路波形二、输入电阻输入检波器的功率负载获得的功率当时，则有(a)原理电路 (b)等效电路图4-4-6 中频放大器和检波器级联图4-4-7 三极管射极包络检波电路三、并联型二极管包络检波电路图4-4-8 并联型二极管包络检波电路忽略二极管导通电压的情况下，可认为二极管导通时负载上无电流。在一个高频载波信号周期内，二极管中流过的电流平均值约等于负载中流过的电流平均值。求输入电阻，设输入检波器的功率负载获得的功率当时，则有四、大信号检波和小信号检波1.大信号检波静态偏置电压克服后，高频电压振幅大于时为大信号检波状态。2.小信号检波（平方律检波）在几十以内，二极管在整个高频周期内导通。五、二极管包络检波电路中的失真1.惰性失真 (a)不产生惰性失真 (b)产生惰性失真图4-4-9 惰性失真单音调制时，要求多音调制时，和取最大值。2.负峰切割失真其中，若有，则在欲使为负值的时间段内，电容无法正常放电，致使不能继续下降而产生负峰切割失真，要求检波效率时，所以不产生负峰切割失真的条件为图4-4-10 负峰的切割失真减小交、直流负载电阻大小差别可以增大可检普通调幅信号的大小。图4-4-11 二极管检波器的改进电路图4-4-12 晶体管收音机中的检波电路4.4.3同步检波器图4-4-13 用二极管包络检波器构成的同步检波器要求同步信号与载波信号同频同相。同步信号的获取方法：1.双边带调制信号直接从双边带调制信号中获取。取出高频分量后二分频即可。2.单边带调制信号发送单边带信号时附带发送载波信号作为导频信号，接收方用窄带滤波器取出导频信号作为同步信号。图4-4-14 平衡同步检波电路第五章 角度调制与解调电路5.1角度调制信号的基本特性5.1.1调频信号和调相信号载波信号一、调制规律1.调幅比例常数无量纲调幅信号：2.调相比例常数的单位：调相信号：称为瞬时附加相角称为瞬时附加角频率3.调频比例常数的单位：调频信号：称为瞬时附加相角称为瞬时附加角频率二、单音调制调制信号1.调频称为最大角频偏称为调频指数称为最大频偏2.调相称为调相指数称为最大角频偏图5-1-1 单音调制时的调频信号图5-1-2 单音调制时的调相信号(a)FM (b)PM图5-1-3 一定时，和（或）随变化的曲线5.1.2调角信号的频谱单音调制的调频波傅里叶级数展开式为式中是宗数为的阶第一类贝塞尔函数，其有以下性质图5-1-4 随变化的曲线及相应的调频信号频谱图帕塞瓦尔定理：一个信号所含有的能量（功率）恒等于此信号在完备正交函数集中各分量能量（功率）之和。在单位电阻上，调频波的平均功率为5.1.3调角信号的频谱宽度：被忽略的边频分量的振幅在中所占的比例最大值：有效的上边频或下边频的分量数：调制信号频率卡森带宽窄带调角信号带宽时，宽带调角信号带宽时图5-1-5 随变化的特性复杂音调制时，上面式子中取，取5.2调频电路5.2.1调频电路概述一、直接调频和间接调频1.直接调频2.间接调频利用调相电路间接进行调频。调频信号： 图5-2-1 间接调频电路组成方框图二、调频电路性能要求1.调频灵敏度2.非线性失真系数称为中心频率偏移量非线性失真系数定义为图5-2-2 调频电路的调频特性5.2.2在正弦振荡器中实现直接调频一、工作原理及其性能分析通过改变回路中的或参数，使得振荡器频率跟随呈线性变化。1.变容管作为振荡回路总电容的直接调频电路其中为时的结电容为结内建电压为变容指数 图5-2-3 变容管作为振荡回路总电容的原理电路工