高频处理电路及典型产品的制作

1、 1 电子技术基础与技能电子技术基础与技能 电子演示文稿电子演示文稿 项目项目5 5 高频处理电路及典型产品的制作高频处理电路及典型产品的制作 2 无线电通信的任务是利用电磁波将 各种电信号由发送端传送给接收端，以 达到传递信息的目的。以无线电广播为 例(包括声音广播和电视广播)，它是将 声音或图像电信号装载在一个较高振荡 频率的信号上，经天线以电磁波的形式 传送出去。收音机、电视机接收到该信 号后，把它从较高振荡频率的信号中取 出，得到原来的声音和图像信号。 5.1调幅与检波 5.3混频器 5.2调频与鉴频 项目小结 项目项目5 5 高频处理电路及典型产品的制作高频处理电路及典型产品的制作

2、3 5.1.1 调幅波 1.调幅波的产生 用低频调制信号去控制高频载波信号的振幅，使高频信号的振幅随着调制信号瞬时用低频调制信号去控制高频载波信号的振幅，使高频信号的振幅随着调制信号瞬时 值的变化而线性变化，这个过程通常称为调幅，常用值的变化而线性变化，这个过程通常称为调幅，常用AM表示。表示。 调幅广播发射机的组成框图调幅广播发射机的组成框图 5.1 调幅与检波调幅与检波 4 1.调幅波的波形和表示式 高频载波信号高频载波信号 ：v= Vmcost 低频调制信号低频调制信号 ：v= Vmcost 调幅波：调幅波： vAM =Vm（1+macost）cost 调幅系数ma它表示在调幅过程中，载

3、波振幅随调制信号变化的程度。调幅 系数定义为ma=。 2调幅波的频谱 调幅波频谱（单频）调幅波频谱（单频） 调幅波的波形调幅波的波形 m m V V 5 5.1.2 调幅电路 调幅电路是由非线性器件和带通滤波器两部分所构成的。常用的非线性器件有二调幅电路是由非线性器件和带通滤波器两部分所构成的。常用的非线性器件有二 极管、三极管和场效应管。极管、三极管和场效应管。 调幅电路的构成调幅电路的构成 信号通过非线性器件信号通过非线性器件 1三极管调幅电路 晶体三极管调幅电路是利用晶体管的非线性特性进行频率变换，再由晶体三极管调幅电路是利用晶体管的非线性特性进行频率变换，再由LC谐振回路谐振回路 选出

4、调幅波分量，由此产生调幅波信号。选出调幅波分量，由此产生调幅波信号。 基本差分放大电路基本差分放大电路 集电极调幅电路集电极调幅电路集电极调幅等效电路集电极调幅等效电路 6 2二极管调幅电路 二极管调幅电路如图（二极管调幅电路如图（a）所示，载波信号和调制信号相串联后加到非线性元件）所示，载波信号和调制信号相串联后加到非线性元件 二极管两端，等效电路如图（二极管两端，等效电路如图（b）所示。）所示。 二极管二极管V1的端电压的端电压v1=v+v，二极管，二极管V2的端电压的端电压v2=v- - v，因此通过两个二极管，因此通过两个二极管 的电流的电流i1和和i2都是幅度随调制信号变化的调制电流

5、，即利用二极管的非线性进行幅都是幅度随调制信号变化的调制电流，即利用二极管的非线性进行幅 度调制。度调制。 T1的二次绕组和谐振电容的二次绕组和谐振电容C组成组成LC谐振回路滤除调制信号，取出载波谐振回路滤除调制信号，取出载波附近的上附近的上 下边带的调幅信号。下边带的调幅信号。 （a）原理电路 （b）等效电路 二极管平衡调幅电路 7 5.1.3 检波电路 检波电路的功能是从高频调幅波中取出调制信号。检波器的输入是高频调幅信检波电路的功能是从高频调幅波中取出调制信号。检波器的输入是高频调幅信 号，输出的是低频调制信号，即调幅波的包络线。号，输出的是低频调制信号，即调幅波的包络线。 检波器的功能

6、示意 利用二极管的非线性特性，可以实现检波功能。利用二极管的非线性特性，可以实现检波功能。 二极管包络检波电路 输入的调幅波形 经二极管截去负半周 电容滤波后的波形 检波输出的调制信号 8 调幅收音机的实际检波电路如下图所示，调幅中频信号由中周变压器调幅收音机的实际检波电路如下图所示，调幅中频信号由中周变压器T3耦合到耦合到 检波二极管进行检波，再经检波二极管进行检波，再经C2、RL1和和C3组成的滤波器滤波，取出调制的音频信号。组成的滤波器滤波，取出调制的音频信号。 应用实例 调幅收音机的实用检波电路 调幅收音机实物照片 中周变压器 音量电位器 9 动手做动手做 观测调幅收音机检波电路的波形

7、观测调幅收音机检波电路的波形 【器材器材】 调幅收音机、示波器、绘图工具一套。调幅收音机、示波器、绘图工具一套。 【要求要求】 （1）打开调幅收音机外壳，取出收音机电路板。）打开调幅收音机外壳，取出收音机电路板。 （2）辨认收音机的检波电路。）辨认收音机的检波电路。 （3）根据收音机的实际电路板，在空白纸上绘制出检波电路部分的原理图，）根据收音机的实际电路板，在空白纸上绘制出检波电路部分的原理图， 并标明相关元器件代号和参数。并标明相关元器件代号和参数。 （4）接通收音机电源，调谐接收某一电台信号，用示波器观测检波电路的）接通收音机电源，调谐接收某一电台信号，用示波器观测检波电路的 输入、输出

8、信号波形，并用笔画出波形图。输入、输出信号波形，并用笔画出波形图。 10 5.2.1 调频波的基本性质 1.调频波的产生 调频是指载波信号的频率按照调制信号幅度变化的调制过程。如下图所示，高频调频是指载波信号的频率按照调制信号幅度变化的调制过程。如下图所示，高频 信号信号v和调制信号和调制信号v输入到调频电路，经过频电路对信号进行处理后，输出端得输入到调频电路，经过频电路对信号进行处理后，输出端得 到载波频率随着调制信号而变化的高频调频信号到载波频率随着调制信号而变化的高频调频信号vFM，叫做调频波。，叫做调频波。 5.2 调频与鉴频调频与鉴频 调频信号发射台 调频电路功能示意图 11 2.调

9、频波的基本性质 调频是指载波信号的频率按照调制信号幅度变化的调制过程。调频是指载波信号的频率按照调制信号幅度变化的调制过程。 调制调制信号信号 ：v=Vcost 载波信号载波信号 ：v=Vcos0t 调制载波角频率调制载波角频率 ：=0+=0+Kf Vcost 最大角频偏：最大角频偏： m=KfV 调制指数调制指数 ： 调频波所含的频率成分非常多，单一频率的调制信号（调频波所含的频率成分非常多，单一频率的调制信号（f）对载波（）对载波（f）进行调）进行调 频，则调频波包含的频率成分有：频，则调频波包含的频率成分有：f、ff、f2f、f3f、fnf 单频调制信号时的调频波 m f m 12 调频

10、电视发射机内部结构 5.2.2 调频电路 1直接调频 直接调频基本原理是：用调制电压直接控制振荡器谐振回路的参数，使载直接调频基本原理是：用调制电压直接控制振荡器谐振回路的参数，使载 频信号的频率按调制信号变化规律线性地变化，由此完成调频任务。一般采用频信号的频率按调制信号变化规律线性地变化，由此完成调频任务。一般采用 变容二极管对晶体振荡器进行直接调频的方式，其典型电路如下图所示。变容二极管对晶体振荡器进行直接调频的方式，其典型电路如下图所示。 变压器变压器L1与与L2的耦合形成正反馈，使之产生自激振荡，振荡频率取决于的耦合形成正反馈，使之产生自激振荡，振荡频率取决于L1、 C1和变容二极管

11、的结电容和变容二极管的结电容CD所组成所组成LC谐振回路。谐振回路。 当调制信号电压当调制信号电压v变大时，变容二极管所加反向电压增大，其结电容变小，变大时，变容二极管所加反向电压增大，其结电容变小， 振荡频率随之提高；反之，调制信号电压振荡频率随之提高；反之，调制信号电压v变小时，变容二极管承受的反向电压变小时，变容二极管承受的反向电压 减小，结电容变大，振荡频率随之降低，从而实现频率调制。减小，结电容变大，振荡频率随之降低，从而实现频率调制。 变容二极管调频电路 13 变容二极管实现调频的优点是电路简单，输出的调频波频偏较大。变容二极管实现调频的优点是电路简单，输出的调频波频偏较大。 变容

12、二极管调频电路存在的主要问题是：调制的非线性失真较大，另外变容二极管参数变容二极管调频电路存在的主要问题是：调制的非线性失真较大，另外变容二极管参数 的一致性很差，而且容易受温度等环境因素影响，因此稳定性比较差。每一个调频电路都需的一致性很差，而且容易受温度等环境因素影响，因此稳定性比较差。每一个调频电路都需 要经过严格的调整，这给生产带来一定的困难要经过严格的调整，这给生产带来一定的困难。 2间接调频 间接调频是指通过调相来实现调频的一种方法，经积分电路处理后的调制信号送入间接调频是指通过调相来实现调频的一种方法，经积分电路处理后的调制信号送入 相位调制器，相位调制器内非线性元件参数随调制信

13、号电压变动而改变，于是输入相位相位调制器，相位调制器内非线性元件参数随调制信号电压变动而改变，于是输入相位 调制器的载波信号就产生相应的相位变化，即载波信号的频率随着调制信号的变化有较调制器的载波信号就产生相应的相位变化，即载波信号的频率随着调制信号的变化有较 小范围的变化，为了将窄带频率调制变为宽带频率调制，在调相电路后应使用倍频器。小范围的变化，为了将窄带频率调制变为宽带频率调制，在调相电路后应使用倍频器。 间接调频电路方框图 14 5.2.3 鉴频电路 从调频波中取出原调制信号的过程，称为鉴频。鉴频器的输出信号电压变化是与从调频波中取出原调制信号的过程，称为鉴频。鉴频器的输出信号电压变化

14、是与 输入调频波的频率变化成对应的关系，这一关系曲线通常称为鉴频特性曲线。输入调频波的频率变化成对应的关系，这一关系曲线通常称为鉴频特性曲线。 鉴频器的功能示意 鉴频器的鉴频特性 1分立元件斜率鉴频器 斜率鉴频器的电路如下图所示。工作过程是：先进行波形变换，将等幅调频波变斜率鉴频器的电路如下图所示。工作过程是：先进行波形变换，将等幅调频波变 换成幅度随瞬时频率变化的调频调幅波，然后用二极管包络检波器将振幅变化检测换成幅度随瞬时频率变化的调频调幅波，然后用二极管包络检波器将振幅变化检测 出来，以恢复调制信号，从而达到鉴频的目的。出来，以恢复调制信号，从而达到鉴频的目的。 斜率鉴频器原理电路 斜率

15、鉴频特性曲线 15 双失谐回路斜率鉴频器的原理电路如下图所示，双失谐回路斜率鉴频器的原理电路如下图所示，L1C1和和L2C2两个谐振回路分别两个谐振回路分别 调谐在调谐在f01和和f02上，上，f01高于调频波的中心频率高于调频波的中心频率f，f02低于调频波的中心频率低于调频波的中心频率f，f01 和和f02对称分布对称分布f两侧，因此称为双失谐回路斜率鉴频器。两侧，因此称为双失谐回路斜率鉴频器。 调频信号调频信号vFM在两个谐振回路产生的调幅在两个谐振回路产生的调幅调频波分别为调频波分别为vl和和v2，由于二极管，由于二极管V1 与与V2组成的两个包络检波器的参数完全一致，所以它们的输出电

16、压组成的两个包络检波器的参数完全一致，所以它们的输出电压vol和和vo2大小大小 相同、相位相反，鉴频器的总输出电压为相同、相位相反，鉴频器的总输出电压为vo= vol- -vo2。因此，。因此，vo随随f变化的规律就变化的规律就 是是vol- -vo2随随f变化的规律，将变化的规律，将vol与与vo2两曲线相减，可得到两曲线相减，可得到双失谐回路的双失谐回路的合成鉴频特合成鉴频特 性曲线。性曲线。 双失谐回路斜率鉴频器 双失谐回路的合成鉴频特性 16 2集成斜率鉴频器 集成电路中广泛采用的斜率鉴频器，电路如下图所示。图中集成电路中广泛采用的斜率鉴频器，电路如下图所示。图中L1、C1和和C2为

17、外接线为外接线 性网络。性网络。 集成斜率鉴频电路 集成斜率鉴频器的鉴频特性 L1、C1谐振频率：谐振频率： L1、C1、C2谐振频率：谐振频率： 11 10 2 1 CL f )(2 1 211 20 CCL f 17 电路工作原理：电路工作原理： 输入的等幅调频波输入的等幅调频波vFM经经LC选频回路后转换成两个调幅调频波选频回路后转换成两个调幅调频波v1、v2。 调幅调频波调幅调频波v1通过射随器通过射随器V1加到三极管加到三极管V3的基极，调幅调频波的基极，调幅调频波v2通过射随器通过射随器V2 加到三极管加到三极管V4的基极，的基极，V3、V4管的管的b、e极之间的极之间的PN结起到

18、检波二极管的功能，结起到检波二极管的功能， 检波输出解调电压。检波输出解调电压。 解调电压再送到由解调电压再送到由V5和和V6管构成的差分放大器放大，从管构成的差分放大器放大，从V6集电极输出的就是鉴集电极输出的就是鉴 频器的输出电压频器的输出电压vo，即实现从调频波中取出原调制信号。，即实现从调频波中取出原调制信号。 集成斜率鉴频电路 转换为调幅调频波转换为调幅调频波 取出低频调幅信号 输入等幅调频波 18 5.3.1 混频原理 变频是将某一频率的信号变换成另一频率的输出信号，而保持原有的调制规律变频是将某一频率的信号变换成另一频率的输出信号，而保持原有的调制规律 不变。不变。 5.3 混频

19、器混频器 混频电路方框图 在变频电路上加有两个信号，一个是接收的外来高频信号在变频电路上加有两个信号，一个是接收的外来高频信号fs，另一个是由本机，另一个是由本机 产生的等幅正弦波信号产生的等幅正弦波信号fl。在非线性元件的作用下产生和频。在非线性元件的作用下产生和频fL+fs、差频、差频fL-fs和其它和其它 频率频率mfLnfs等，再由选频电路取出所需的频率信号。等，再由选频电路取出所需的频率信号。 19 5.3.2 变频电路 右右图是三极管变频器的基本电路。图中本图是三极管变频器的基本电路。图中本 振信号振信号vL和输入信号电压和输入信号电压vS串接后加在三极串接后加在三极 管的基极和发

20、射极之间，利用三极管管的基极和发射极之间，利用三极管be结的结的 非线性特性进行频率变换。输出接非线性特性进行频率变换。输出接LC并联谐并联谐 振回振回 路，取出所需的变频信号。路，取出所需的变频信号。 三极管变频原理电路 应用实例 右图所示为中波收音机变频电路。该右图所示为中波收音机变频电路。该 电路中的三极管一方面起混频作用，产生电路中的三极管一方面起混频作用，产生 差频；另一方面又要完成振荡，产生本机差频；另一方面又要完成振荡，产生本机 振荡信号。振荡信号。 利用线圈利用线圈L2和线圈和线圈L3的耦合形成正反的耦合形成正反 馈，电路自激产生本机振荡信号馈，电路自激产生本机振荡信号 。L1

21、和和C1、 C2a组成调谐回路，用于调谐接收电台信号。组成调谐回路，用于调谐接收电台信号。 输出差频信号为输出差频信号为465kHz的中频的中频 。 中波收音机变频电路 20 21 1按图装配焊接收音机电路按图装配焊接收音机电路 22 2.调三极管的静态电流调三极管的静态电流 接通电源，按图接通电源，按图5-28将将 万用表毫安表挡从打万用表毫安表挡从打“” 处串入集电极回路，分别处串入集电极回路，分别 测量各三极管的静态电流，测量各三极管的静态电流， 并与电路图上所标的参考并与电路图上所标的参考 电流值作比较，如偏离太电流值作比较，如偏离太 多，则需调整偏置电阻。多，则需调整偏置电阻。 注意：静态工作点调整结注意：静态工作点调整结 束时，必须将收音机印刷束时，必须将收音机印刷 电路板上的电路板上的5个电流测试断个电流测试断 开处连接好