高频电子线路总复习.ppt

,高频电子线路,总复习,信号要进行调制才能发射的原因,1)天线的长度应与信号波长相比拟，信号不调制进行发射天线太长，无法架设。2)各个电台的音频信号范围都一样，若信号不调制就进行传播，会相互干扰，无法接收。,发展史,1837年，莫尔斯发明了电报。1876年，贝尔发明电话。1901年，马可尼完成了横渡大西洋的通信。电子技术发展的三个里程碑：晶体三极管，电子三极管，集成电路。用于高频的集成电路的类型和品种要比用于低频的集成电路少得多。,1837年，莫尔斯发明电报,1876年，贝尔电话,1854年，安东尼奥穆奇,通信系统原理框图,信号源,发送设备,传输信道,接收设备,收信装置,无线电信号传输原理,通信系统框图,可以降低发射机主振器的频率，有利于稳频、提高发射机的工作稳定性和扩展发射机的波段。,包括高频小信号放大器和高频功率放大器,第二章选频网络,选频网络能选出我们需要的频率分量和滤除不需要的频率量。在高频电子线路中应用的选频网络分为两大类：第一类是由电感L和电容C组成的振荡回路（也称LC振荡回路），它又可分为单谐振回路和耦合谐振回路；第二类是各种滤波器，如LC集中参数滤波器，石英晶体滤波器，陶瓷滤波器和声表面波滤波等。,谐振回路由电感线圈和电容组成，当外界授予一定能量，电路参数满足一定关系时，可以在回路中产生电压和电流的周期振荡回路。若该电路在某一频率的交变信号作用下,能在电抗原件上产生最大的电压或流过最大的电流，即具有谐振特性，故该电路又称谐振回路。所谓“谐振”，就能量关系而言，是指：回路中储存的能量是不变的，只是在电感与电容之间相互转换；外加电动势只提供回路电阻所消耗的能量，以维持回路的等幅振荡。,矩形系数和品质因数,矩形系数：,品质因数Q：,品质因数越大，通频带越窄，选择性越好，矩形系数越大，幅频特性越差。,谐振电路的重要参数有：品质因数Q、谐振频率、通频带,通信信号的重要参数有：带宽BW、中心频率、相对带宽（带宽与中心频率的比值）,感性,容性,容性,石英晶体滤波器的频率有串联和并联两种频率：,滤波器的其他形式,晶体振荡器较为稳定，高频正弦振荡器一般选用晶体振荡器。,振荡器（第六章）,振荡器的电路三个工作条件：,振荡回路：包含两个（或两个以上）储能元件。释放和接收能量在元件间往返进行，其频率决定了振荡器输出信号的频率；能量来源：用来补充由振荡回路电阻损耗的能量。晶体管中此来源为直流电源；控制设备（正反馈）：使电源功率在正确的时间适当的补充到电路中，以维持等幅恒频的振荡。由有源器件和正反馈电路来完成。,振荡频率主要取决于储能回路参数振荡幅度则主要取决于电路中的非线性器件（如晶体管、电子管等),振荡角频率：,（6.3.8）,能量来源,振荡回路,正反馈,从无到有：振荡器接通电源瞬间引起瞬变电流产生，这种瞬变电流所包含的频带很宽。由于谐振回路的选择性，选出本身谐振频率的信号形成振荡信号，其他频率信号则被滤除；,6.5.1振荡器的平衡条件,即,要求反馈电压幅度要一次比一次大,要求环路保持正反馈,6.5振荡器的平衡与稳定条件,平衡条件的复数形式表示：,振幅平衡条件：,（6.5.7）,相位平衡条件：,（6.5.8）,物理意义：振幅平衡条件说明在平衡状态下反馈信号与原输入信号振幅相等；相位平衡条件说明在平衡状态下反馈信号与原输入信号相位相同。,A随V降低,硬自激的振荡特性,1）振幅平衡的稳定条件(为何F不变，后面会讲到),形成稳定平衡点的关键在于在平衡点附近，放大倍数随振幅的变化特性具有负的斜率，即:,振幅稳定条件：,（6.5.16）,工作于非线性状态的晶体管正好具有这一性能，因此具有稳定振幅的功能。,振幅,与振幅无关,两个点都是平衡点B点不稳定,软自激的振荡特性,AF=1,AF1,AF1,AF1,相位平衡时,当外界条件导致相位提前时，频率会逐渐变快，此时需要电路可以自动将相位推后。当外界条件导致相位推后时，频率减慢，此时需要电路自动将相位提前。,相位稳定条件:,从上面的讨论可知，要使反馈振荡器能够产生持续的等幅振荡，必须满足振荡的起振条件、平衡条件和稳定条件，它们是缺一不可的。,因此，反馈型正弦波振荡器应该包括：,放大电路,正反馈网络,选频网络：选择满足相位平衡条件的一个选频网络与反馈网络合二为一,稳定环节,幅度稳定,相位稳定,（一般晶体管工作在甲类，便于起振）,（环路增益相位在振荡频率点应为2的整数倍）,（选频网络具有负斜率的相频特性）,6.6.2三端式振荡器,三个电抗元件构成了决定振荡频率的振荡回路，同时也构成了正反馈所需的反馈网络。,这三个元件必须具有的性质和关系：,三端式振荡器的原理电路,注：便于记忆，原则具体化，即凡是与晶体管发射极相联的电抗必须是同性质的电抗，而不与发射极相联的另一电抗的性质必须与其相反“射同余异”,三端式振荡器构成的法则归纳为：“ce，be同抗件，cb反抗件”。此法则可迅速判断振荡电路组成是否合理，能否起振。,于是可以得到两种基本电路形式：,电感反馈振荡器,电容反馈振荡器,交流通路的画法：电源短路，满足一定条件时旁路隔直电容短路，电阻开路。,高频小信号放大器和高频功率放大器,高频小信号放大器的作用是将小信号放大到可以推动功放工作的程度，主要指标是放大倍数，高频功率放大器是将输入信号放大到足够发射的程度，主要指标是效率。高频小信号放大器工作在甲类状态，全范围内导通，半通角为180度。理想效率为50%高频功率放大器工作在丙类状态，半通角小于90度，晶体管导通时间短，集电极功耗减小，理想效率大于78.5%。为了不失真的放大信号，它的负载必须是谐振回路。,相同之处：它们放大的信号均为高频信号，而且放大器的负载均为谐振回路。,不同之处：激励信号幅度大小不同；放大器工作点不同；晶体管动态范围不同。,谐振功率放大器波形图,小信号谐振放大器波形图,高频功放与高频小信号放大器的比较,高频小信号放大器,高频功率放大器,放大器原理电路,（5）高频功放与高频小信号放大器的比较,小信号放大器,描述晶体管的模型有混合等效电路和Y参数等效电路两种。混合等效电路从晶体管工作原理入手分析，适用频率范围较宽，但较为复杂，用于小信号宽频带放大器。Y参数等效电路从输入输出特性入手分析，分析方法简单，只能用于窄带，适用于高频小信号放大器。,高频小信号放大器以选频网络作为负载，可以实现放大和选频两个功能。,3.4放大器中的噪声,干扰和噪声的分类：干扰一般指外部干扰，分为自然干扰和人为干扰；噪声一般指内部噪声。内部噪声的来源：放大器内部元件具有的带电微粒无规则运动所产生。遵循一定的统计规律。接收机的灵敏度与噪声密切相关，降低噪声有时显得比提高发射功率更为重要。,高频功率放大器工作状态,放大器的三种工作状态之欠压状态,放大器的三种工作状态之临界状态,放大器的三种工作状态之过压状态,三极管工作区,三极管饱和区,1.其他条件不变,VCC改变对工作状态的影响,临界,过压区,欠压区,用于集电极调幅时要工作与过压状态,2.其他条件不变,Vbm改变对工作状态的影响,临界,欠压区,过压区,用于基极调幅时要工作与过压状态,常用的无线电元件有三类：线性元件：元件参数与通过元件的电流或施于其上的电压无关，电阻、电容、空心电感非线性元件：参数与通过它的电流或施于其上的电压有关，磁芯电感、二极管、晶体管时变参量元件：参数按照一定规律随时间变化,第四章混频器,4.2非线性元件的特征,非线性元件的三个主要特征（1）输出量与输入量不是线性关系；这将导致静态(直流)电阻与动态(交流)电阻的不一致（2）具有频率变换作用；混频器正是利用了非线性元件的这个特性（3）不满足叠加原理。这一特征其实是由第(1)个特征决定的,（特征3）非线性电路不满足叠加原理,什么是叠加原理？,电路,则称该电路满足叠加原理,输入,输出,二极管平衡混频器利用对称的电路抵消掉一部分无用频率分量二极管环形混频器（双平衡混频器）是对二极管平衡混频器的改进,二极管平衡混频器,电路原理图,二极管平衡混频器原理分析,设输入互感线圈的电压感应系数为1,二极管平衡混频器原理分析,i1,i2,二极管平衡混频器原理分析,二极管平衡混频器原理分析,i1,i2,二极管平衡混频器原理分析,二极管环形混频器,原理电路,二极管环形混频器原理分析,二极管环形混频器原理分析,高频已调波信号和本机振荡信号经过混频后，信号中包含的成分有：直流分量、基波分量、谐波、和频、差频分量。可通过LC并联谐振回路这一带通滤波器取出差频分量，完成混频。,（1）由单一频率信号调幅,中A为振幅，为角频率，为相角调制方法分为调幅、调频、调相三种,信号带宽,(2)限带信号的调幅波,调制信号,载波,三种振幅调制信号,单边带通信与普通调幅波相比大大节省了能量，而且占据频带压缩了。因而得到了广泛的应用。,模拟相乘器的输出电压与输入电压的关系为,如果v1(t)为高频载波,，v2(t)为低频调制信号,则输出电压,抑制载波的双边带调幅信号。,7.5.模拟相乘器调幅电路,高电平调幅电路能同时实现调制和功率放大，即用调制信号v去控制谐振功率放大器集电极电流的基波分量Icm1来实现调幅的。集电极调幅工作在过压状态，基极调幅工作在欠压状态。,高电平调幅电路能同时实现调制和功率放大，即用调制信号v去控制谐振功率放大器集电极电流的基波分量Icm1来实现调幅的。集电极调幅工作在过压状态，基极调幅工作在欠压状态。,从已调波中检出包络信息，只适用于AM信号,输入AM信号,检出包络信息,载波信号相位对检波结果的影响,1.乘积检波器,适用于单边带信号,AM,FM,调幅与调频的波形图,FM,AM,f,f,f,f,调幅与调频的频谱,f0,f0,f0,f0,8.2.2调频波和调相波的数学表示式,以单音调制波为例,调频,瞬时频率,瞬时相位,已调频信号,（公式8.2.4）,（公式8.2.6）,公式（8.2.7）,与成正