高频电子电路复习要点

1、0.2典型的接收机框图（超外差式） 0.21 1、无线电波的划分、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 10m100m 超短波 0.3mm-10m0.22 2、无线电波的传播方式、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 图1.1.1 并联谐振回路1()11()/11()()opSrj LVj CZrj LCrIj Crj LjCj cLL1.1.1谐振频率谐振频率 阻抗阻抗 谐振电阻：谐振电阻：0012fLC2max20()1()oeoLLRZCrCrr回路的空载品质因数回路的空载品质因数：

2、0000000000011eeeeLRCQCRCrrLLgg图1.1.2 并联等效电路阻抗幅频特性 002200211()eePRRZQ阻抗相频特性 002arctan()arctanzQ 图1.1.3 并联谐振回路阻抗频率特性曲线1.1.1011()211poooeooZVN jfVRjjQf其中：幅频特性其中：幅频特性 222011( )211()oN ffQf相频特性相频特性 02( )-arctan-arctan()offQf1.1.11.1.1通频带：通频带：00.7210-fBWffQ1.1.1矩形系数：矩形系数： 0.10.10.799BWKBW通常理想情况下通常理想情况下 0.

3、1K=1阻抗阻抗1(-)SZrjLC1.1.2谐振频率谐振频率 谐振电阻：谐振电阻：0012fLC回路的空载品质因数回路的空载品质因数：minSZrZ0001LQCrr回路阻抗的幅频特性回路阻抗的幅频特性 回路阻抗的相频特性回路阻抗的相频特性 220021()1SfZrQrf002arctanarctanzfQf1.1.200011()211IN jIjjQ由此得到回路的由此得到回路的幅频特性220011()211()NQ相频特性相频特性 002arctan()arctanQ1.1.20001eoeoRQLgL回路的空载品质因数回路的空载品质因数 回路的有载品质因数：回路的有载品质因数：000

4、001eeeSLQRRQQRRLRR回路的回路的3dB3dB带宽为带宽为00.7efBWQ0f0.7BWeQ0Q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？ 1.31 1、增益、增益2.1.12 2通频带通频带0.7BW4 4、工作稳定性工作稳定性 高频小信号调谐放大器的电路组成：高频小信号调谐放大器的电路组成： 晶体管晶体管和和LCLC谐振回路。谐振回路。2.2.12.2.1晶体管高频等效电路晶体管高频等效电路y参数等效电路）。参数等效电路）。另一是形式另一是形

5、式等效电路等效电路（）等效电路。）等效电路。 一是物理模拟（混合一是物理模拟（混合2.2 2.2.2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2.2.22 2、电路性能分析、电路性能分析（1）电压放大倍数（增益）1212012()(1)fefeoien n yn n yVAfVgjCgjQLf 2.2.2谐振电压放大倍数（增益）谐振电压放大倍数（增益） 1200feoin n yVAVg 001()21eANjffAjQf201( )21()oeAN fAfQf图2.2.7 放大器的谐振曲线 2.2.20.7120eBWfffQ1200.72fen n yABWC2.

6、2.2一、电压增益电压增益12nnAA AA12121 ()nfennneonn yAAfQgf2.2.3二、通频带二、通频带1100.70.70.7()(2)2121nnnnefBWfBWQ 121100)()()(117 . 01 . 01 . 0nnnnnrBWBWK 0rey一、放大器调试困难一、放大器调试困难图2.3.1 晶体管内部负反馈对频率特性的影响 1、从晶体管制造工艺的着手，减小 b cC达到减小传输导纳rey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：分类： 按输出波形分按输出波形分 正弦波振荡器非正弦波振荡器按选频回路元件分按选频回路元件分 RC

7、LC振荡器振荡器按原理、性质分按原理、性质分 反馈振荡器负阻振荡器振荡器的定义振荡器的定义： 振荡器是一种能自动的将直流电源的能量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。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各信号电压具有如下关系 ()()( )()( )AkjoifjffoVA jAeVVkjkeV所以所以 ()()()ffofiVkjVA jkjV环路增益：环路增益： ()()()AkfjffiVTjA jkjAk eV3.1.2图3.1.2 反馈型振荡器组成框图(振荡原理分析动画)一、振荡的建立一、振荡的建立 一、起振条件一

8、、起振条件()12oscTTn 或 1(2fAkAkn振幅起振条件）（相位起振条件）（n=0,1,2,） 3.1.3二、平衡条件二、平衡条件()1()2oscToscTn振幅平衡条件相位平衡条件12fAkAkn振幅平衡条件相位平衡条件三、振荡器平衡状态的稳定条件三、振荡器平衡状态的稳定条件1.振幅稳定条件：()0iiAosciV VTV2、相位（频率）稳定条件、相位（频率）稳定条件( )0oscz 选频网络：进行能量交换的储能元件，并决定频率。放大器件：进行能量转换。反馈网络：补充回路能量，抵消其损耗。3.1.4 LC互感耦合振荡器三点式振荡器集成电路振荡器 LC振荡器可用来产生几十千赫到几振

9、荡器可用来产生几十千赫到几百兆赫的正弦波信号。百兆赫的正弦波信号。一、电路组成法则（相位条件）一、电路组成法则（相位条件）3.2.2射同基反射同基反二、二、 电容三点式电路电容三点式电路三、三、 电电感感三点式电路三点式电路 电 容 三 点 式 ： 反 馈 电 压 中 高 次 谐 波 分 量 很 小 ， 因 而 输 出 波 形 好 ， 接 近 正 弦 波 。反 馈 系 数 因 与 回 路 电 容 有 关 ， 如 果 用 该 变 回 路 电 容 的 方 法 来 调 整 振 荡 频 率 ， 必 将 改 变 反 馈 系 数 ， 从 而 影 响 起 振 。电 感 三 点 式 ： 便 于 用 改 变 电

10、 容 的 方 法 来 调 整 振 荡 频 率 ， 而 不 会 影 响 反 馈 系 数 ， 但 反 馈 电 压 中 高 次 谐 波 分 量 较 多 ， 输 出 波 形 差 。3.2.21、减小外界因素变化的影响、减小外界因素变化的影响 加恒温槽，稳压电源。加减振装置，减少负载的变化（加缓冲）及对Q值的影响。2、提高电路抗外界因素变化影响的能力。、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。、提高回路的标准性。B、选取合理的电路形式。、选取合理的电路形式。 3.3.3 提高频率稳定度的措施提高频率稳定度的措施3、减少晶体管的影响、减少晶体管的影响4、提高回路的品质因数、提高回路的品质因

11、数一、克拉泼（Clapp）电路 改进型电容反馈振荡器改进型电容反馈振荡器二、西勒（Selier）电路串联型晶体振荡器：将石英晶体作为一个短路元件串接在正反馈支路上，工作在它的串联谐振频率上。并联型晶体振荡器：将石英晶体作为等效电感元件用在三点式电路中，工作在感应区。RCRC正弦波振荡器正弦波振荡器 这些电路的共同特点是：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。谱输出信号。故称之为频率（频谱）变换电路。 4.1频谱搬移电路包括频谱搬移电路包括振幅调制电路调幅信号解调电路混频电路振幅调制的原理

12、及电路组成模型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调制的定义：在发射端将调制信号从低频端搬移到高频端端搬移到高频端, , 便于天线发送或实现不同信便于天线发送或实现不同信号源、不同系统的频分复用。号源、不同系统的频分复用。 AMDSBS普通振幅调制： （Amplitude Modulation）抑制载波的双边带调制：(Double Sideband Modulation)振幅调制：抑制载波的单边带调制：(Single Sideband Modulation)残留边带调制：(Vestigial Sideband Amplitude Modulation)SBVSB4

13、.1.1一一. . 普通调幅信号普通调幅信号（1 1）普通调幅信号普通调幅信号表达式：表达式：( )(cos)cosAMcmamctVk Vtt(1cos)coscmacVMtt4.1.1maacmVMkV， 调幅指数调幅指数 01aM（2 2）波形图）波形图4.1.1( )(1cos)cosAMcmacVtVMtt（3 3）频谱图：）频谱图：( )coscos()cos()2acmAMcmcccM VtVttt2 ,2AMBWF F结论：将结论：将 ( ) t的频谱搬移到了载频的左右两边，形成了的频谱搬移到了载频的左右两边，形成了（4 4）频谱宽度：）频谱宽度：上、下边频。上、下边频。AM信

14、号频谱信号频谱动画动画4.1.1( )(1cos)cosAMcmacVtVMtt（5 5）功率谱）功率谱载频功率为载频功率为: : 212cmoLVPR两个边频分量产生的平均功率相同两个边频分量产生的平均功率相同, , 均为均为: : 2211()224ccacmaoLM VPPM PR边频总功率为：边频总功率为： 2122cSBaoPPM P调幅信号的总平均功率为调幅信号的总平均功率为 21(1)2avoaoPPPMP4.1.1二双边带调幅信号基本特性及其组成模型二双边带调幅信号基本特性及其组成模型（1 1）DSBDSB信号数学表达式为信号数学表达式为 ( )( )( )DSBactkttc

15、oscos( )cosamcmcck VVttg tt其中其中 为由调制电路决定的比例系数。为由调制电路决定的比例系数。4.1.1ak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 2）波形图和频谱图）波形图和频谱图 4.1.1(3)(3)双边带调幅信号的产生双边带调幅信号的产生 4.1.1( )( )( )DSBactktt带通滤波器的中心频率为带通滤波器的中心频率为 cf，带宽为，带宽为 AMBW三、单边带调幅信号的基本特性及实现模型三、单边带调幅信号的基本特性及实现模型 1 1、单边带信号的数学表达式、单边带信号的数学表达式 在单音频调制

16、时，在单音频调制时， ( )( )( )DSBactktt。若取上边带时若取上边带时 1( )cos()2SSBamcmctk VVt取下边带时取下边带时 1( )cos()2SSBamcmctk VVt图4.1.8 单频调制时单边带信号的波形图与频谱图 4.1.12 2、产生单边带调幅信号的方法、产生单边带调幅信号的方法 （1 1）滤波法）滤波法图中，带通滤波器应该采用单边带滤波器图中，带通滤波器应该采用单边带滤波器. .中心频率为中心频率为 max2cFf 带宽为带宽为 maxSSBBWBWF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

17、相移法是基于单边带调幅信号的时域表达式实现的。如相移法是基于单边带调幅信号的时域表达式实现的。如( )cos()coscossinsinSSBmcmcmctVtVttVtt （2 2）相移法）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 663635cos 210cos 2105 10cos 2105 10AMtttt 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从高频已调信号中恢复出原调制信号 的过程称为解的过程称为解调，又称为检波。实现检波的电路称为调，又称为检波。实现检波的电路称为检波电路，简称为检波器。检波电

18、路，简称为检波器。 ( ) t的过程的过程振幅解调的原理及电路组成模型振幅解调的原理及电路组成模型4.1.2maxmin( )( )coscossDSBmnncnttVtt( )cosrrmctVt4.1.2max21minmaxmin( )( )( )coscos1cos(1cos2)2oDSBrrmmnncnrmmnncntkttkVVttkVVtt图4.1.15 振幅解调电路的频谱搬移过程 4.1.2一、混频器的功能一、混频器的功能4.1.3二、混频器的实现模型及简单的工作原理二、混频器的实现模型及简单的工作原理设设 maxmin( )coscosssmnncntVtt( )cosLLm

19、LtVt4.1.3则相乘器的输出为：则相乘器的输出为：maxminmaxmin( )coscoscos1coscos()cos() 2oLmsmnncLnLmsmnnLcLcntkVVtttkVVttt 若带通滤波器的中心频率为若带通滤波器的中心频率为 ILcfff带带 宽宽 0.72BWFmaxmin1( )coscos()2ILmsmnnLcntkVVttmaxmincoscosImnnInVtt式中式中 12ImnLmsmnVkV V为中频输出电压的振幅。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则输出的中频信号为 调制的方法有两种，如图调制的方法

20、有两种，如图4.3.14.3.1所示。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一、二极管峰值包络检波器（动画）调幅信号的解调电路调幅信号的解调电路VDCC+vRL+充电放电iDvi串联型二极管包络检波器2.性能指标 （1） 检波效率：检波效率： cosmodaimimVM VV（2）等效输入电阻等效输入电阻 iR12iLRR（4.4.4） 4.4.1（1）惰性失真（对角线切割失真）惰性失真（对角线切割失真）惰性失真如图惰性失真如图4.4.64.4.6所示。所示。 产生的原因：它是在调幅波包络下降时，由于时间产生的原因：它是在调

21、幅波包络下降时，由于时间常数太大（图中时间常数太大（图中时间 12tt内），电容内），电容C C的放电速度跟不上的放电速度跟不上3 3、二极管包络检波器中的失真、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输入电压包络的下降速度。这种非线性失速度。这种非线性失真是由于真是由于C C的惰性太大的惰性太大引起的，所以称为惰引起的，所以称为惰性失真。性失真。避免惰性失真的条件：避免惰性失真的条件： 2a1LaMR CM对于含有多个频率的调制信号对于含有多个频率的调制信号 2amaxmaxmax1LaMR CM4.4.1（2 2）底部切割失真（负峰切割失真）底部切割失真（负

22、峰切割失真）负峰切割失真产生的原因：负峰切割失真产生的原因：检波器的直流负载阻抗检波器的直流负载阻抗 (0)LZ与交流（音频）负载阻抗与交流（音频）负载阻抗 ( )LZ不相等，而且调幅度不相等，而且调幅度 aM太大时引起的。太大时引起的。 4.4.1避免产生负峰切割失真的条件：避免产生负峰切割失真的条件：2(1)LimaimiLRVMVRR 或或 2( )(0)LLaiLLRZMRRZ（4.4.7） 4.4.1图4.4.8 负峰切割失真 同步检波同步检波（Synchronous DetectorSynchronous Detector）又称为相干检）又称为相干检波，主要用于解调波，主要用于解调

23、DSBDSB和和SSBSSB信号，有乘积型和叠加型两信号，有乘积型和叠加型两种方式，其组成框图分别为图种方式，其组成框图分别为图4.4.144.4.14所示。所示。 4.4.2同步检波器同步检波器 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 混频混频是将载波为高频的已调信号，不失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，必须真地变换为载波为中间的已调信号，必须保持：保持： 频谱结构不变，各频率分量频谱结构不变，各频率分量的相位大小，相互间隔不变。的相位大小，相互间隔不变。 调制类型，调制参数不变，即原调制类型，调制参数不变，即原调制规律不变。调

24、制规律不变。4.5一、混频增益一、混频增益ImV4.5.1混频器的主要性能指标混频器的主要性能指标二、噪声系数二、噪声系数三、三、1dB1dB压缩电平压缩电平四、选择性四、选择性 五、混频失真五、混频失真六、隔离度六、隔离度 二极管环形混频器二极管环形混频器 4.5.2图4.5.2 二极管双平衡环形相乘器 （动画) 图4.5.4 采用MC1596双差分对模拟相乘器构成的混频器 4.5.34.5.4图4.5.9 晶体管中波调幅收音机中的混频器 4.5.4图4.5.10 电视接收机混频器 4.5.4干扰哨声组合频率干扰寄生通道干扰混频干扰有交叉调制非线性失真 互相调制包络失真和强信号阻塞4.5.5

25、一、干扰哨声（一、干扰哨声（Combined Frequency InterferenceCombined Frequency Interference） 有用信号和本振产生的组合频率干扰有用信号和本振产生的组合频率干扰 二、寄生通道干扰二、寄生通道干扰 外来干扰与本振的组合频率干扰外来干扰与本振的组合频率干扰 最强的两个干扰是：最强的两个干扰是： 中频干扰中频干扰（ ）（Intermediate Frequency Interference） 01pq、nIff（中频直通） 镜像干扰镜像干扰（ 、 ）（）（Image Frequency Interference ） 2nLIcIfffff1

26、p 1q 三三. .非线性失真：非线性失真：1 1调频、调相调频、调相统称调角统称调角 调频（调频（FMFM）：）：用调制信号去控制高频振荡频率，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。的过程。 调相（调相（PMPM）：）：用调制信号去控制高频振荡相位，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。的过程。2 2、调频波、调相波的一般表达式、调频波、调相波的一般表达式 （一）调频信号（一）调频信号 00cos( ) cos ( )

27、tFcmcmMcfVtktVt dt（二）调相（二）调相0cos ( )cos( )PMcmcmcpVtVtkt3 3、单音频信号调制时调频波、调相波的数学表达式、单音频信号调制时调频波、调相波的数学表达式 “调频指数调频指数”。 ( )cos(sin)FMcmcftVtMt( )cos(cos)PMcmcptVtMt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频波、调相波的时域波形理论上，调角信号的带宽为无限宽，但通常规定理论上，调角信号的带宽为无限宽，但通常规定 ()ncmcmJM VV的的 1%1%（或（或10%10%）可忽略

28、。）可忽略。保留下来的边频分量确定了带宽。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，即用卡森公式近似表示调角信号的有效频谱宽度，即2(1)CRBWMFCRBW介于介于 0.01BW0.1BW与与之间，但比较接近之间，但比较接近 0.1BW。由于。由于 mfMF，上式又可表示为，上式又可表示为 2()CRmBWfF 产生调频信号的电路叫做调频器，对它有四个主要产生调频信号的电路叫做调频器，对它有四个主要要求：要求： （1 1）已调波的瞬时频率与调制信号成比例地变化，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。这是基本要求。 （2 2）未调制时的载波频率，即

29、已调波的中心频率具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）。有一定的稳定度（视应用场合不同而有不同的要求）。 （3 3）最大频移与调制频率无关。最大频移与调制频率无关。 （4 4）无寄生调幅或寄生调幅尽可能小。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，二实现频率调制的方式有两种：一是直接调频，二是间接调频。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 各种通信和电子系统中，为了提高其性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，广泛能指标，或实现某些特殊的指标要求

30、，广泛采用各类反馈控制电路。采用各类反馈控制电路。 分类分类 自动振幅（增益）控制电路自动振幅（增益）控制电路 AGCAGC自动频率控制电路自动频率控制电路AFCAFC自控相位控制电路自控相位控制电路APCAPC6.11电路的基本组成电路的基本组成 图7.2.1 丙类谐振放大器的电路组成 7.2.1其中其中 0max01()( )2CCCIi dti 1max11cos()( )c mCCIitdti max1cos()( )cnmCCnIin tdti 0CI式中，式中， 、 1c mI2c mI、 、 cnmI分别为集电极电流的直流分分别为集电极电流的直流分量、基波分量、以及各高次谐波分量

31、的振幅。量、基波分量、以及各高次谐波分量的振幅。 7.2.1012coscos2CCc mc miIIt It 1( ) 0( ) 、 、 ( )n 为余弦脉冲分解系数，为余弦脉冲分解系数，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，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：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电源电压提供的直流输入功率 DP0DCCCPVI7.2.1对功率放大器的要求是：对功率放大器的要求是：2111122oc mcmc mPIVIR2输出高频交流功率输出高频交流功率 oP3集电极损耗功率集电极损耗功率 CP根据能量守恒定律，集电极损耗功率应为根据能量守