高频 第一次课

1、高频电子线路高频电子线路课程说明课程说明教师：王公东师范大学 物理与电子科学学院 *注：注：现代电子设备多为交叉运用。现代电子设备多为交叉运用。电的电的传递路径方式传递路径方式与与主要主要分析研究分析研究方法方法高频电路高频电路广播、电视、通讯等频率较高广播、电视、通讯等频率较高 的高频（射频）应用。的高频（射频）应用。特点：工作频率界于低频和微波之间，内特点：工作频率界于低频和微波之间，内“路路”外外“场场”。微波电路微波电路通信、雷达、导航与电子对抗等，微通信、雷达、导航与电子对抗等，微波频率高于高频。波频率高于高频。低频电路低频电路仪器、仪表、自动化控制、医疗仪

2、器、仪表、自动化控制、医疗 电子、电话线等频率较低的一般性应用。电子、电话线等频率较低的一般性应用。特点：能量直接在线路上传递。特点：能量直接在线路上传递。电磁场电磁场 完全非完全非“电路电路”传输，能量以传输，能量以“场场”的形式传递和接收。的形式传递和接收。信号频率由低到高信号频率由低到高强电强电电力电子技术，发供电设备，电力拖动，大功率电器等。电力电子技术，发供电设备，电力拖动，大功率电器等。特点：特点： 能量以线路（电缆）形式传递，频率能量以线路（电缆）形式传递，频率50Hz（有些国家（有些国家60Hz）弱弱电电数字电路数字电路自动化控制、计算机、数据通讯等自动化控制、计算机、数据通讯

3、等模模拟拟电电路路课程说明：高频电路课程的定位课程说明：高频电路课程的定位课程体系课程体系课程说明：信号频率和电路的划分课程说明：信号频率和电路的划分由于高频电路大多是非线性电路，又称：由于高频电路大多是非线性电路，又称：非线性电路、非线性电路、模拟电路（高频部分）、模拟电路（高频部分）、模拟电路（非线性部分）模拟电路（非线性部分）模拟电路模拟电路IIIIn低频信号：低频信号：频率在几百频率在几百KHzKHz以下，对应的电路称以下，对应的电路称低频电路低频电路又称：又称：电子技术基础（模拟部分）、电子技术基础（模拟部分）、模拟电路（低频部分）、模拟电路（低频部分）、模拟电路模拟电路( (线性部

4、分线性部分) )。原因：大多低频电路是线性电路原因：大多低频电路是线性电路n微波信号：频率在几百微波信号：频率在几百MHz-300GHzMHz-300GHz，对应的电路称微波电路，对应的电路称微波电路n高频信号：高频信号：频率在几百频率在几百KHz KHz 几百几百MHzMHz，对应的电路称，对应的电路称高高频电路频电路课程说明：课程课程说明：课程研究对象和学习要求研究对象和学习要求n研究对象：研究对象：高频电路用于各种无线电技术、设备和系统中；高频电路用于各种无线电技术、设备和系统中；无线电技术广泛应用于无线电通信、广播、电视、雷达、无线电技术广泛应用于无线电通信、广播、电视、雷达、导航等诸

5、多方面；导航等诸多方面； 它们的它们的共同特点共同特点：利用高频（射频）无线电波来传递利用高频（射频）无线电波来传递信息。因此，设备中产生、发射、接收、检测高频信号的信息。因此，设备中产生、发射、接收、检测高频信号的基本功能电路大都是相同的。基本功能电路大都是相同的。 本课程主要结合无线电通信本课程主要结合无线电通信这一工作方式，讨论发射这一工作方式，讨论发射和接收设备中涉及的各种高频电路的功能、工作原理、电和接收设备中涉及的各种高频电路的功能、工作原理、电路组成、及分析计算方法。路组成、及分析计算方法。n学习要求：学习要求：能够对一般性的、常用的各种高频电路进行分能够对一般性的、常用的各种高

6、频电路进行分析，根据分析结果，提出电路的设计原则及改进电路性能析，根据分析结果，提出电路的设计原则及改进电路性能的基本途径的基本途径。n本课程的性质本课程的性质n是电子信息工程及通信工程专业的一门是电子信息工程及通信工程专业的一门专业基础课专业基础课，相关知识要求较高，难度超过相关知识要求较高，难度超过电子技术基础（模拟电子技术基础（模拟部分）部分）n特点特点n非纯理论性课程非纯理论性课程 n实践性很强实践性很强n需要以工程实践的观点来处理电路中的一些问题需要以工程实践的观点来处理电路中的一些问题n研究内容研究内容n高频小信号放大、功率放大、高频正弦波振荡、调制、解调、高频小信号放大、功率放大

7、、高频正弦波振荡、调制、解调、变频等线性、非线性电路的工作原理、特点、应用及分析设计变频等线性、非线性电路的工作原理、特点、应用及分析设计方法等。方法等。n成绩评定：成绩评定： 平时平时30 期末考试期末考试70课程介绍课程介绍前修课程前修课程：电路分析、模拟电路、数字电路、高等数学电路分析、模拟电路、数字电路、高等数学教学安排教学安排n一、重视基础内容和分析方法一、重视基础内容和分析方法n二、理论联系实际二、理论联系实际n三、坚持课前预习，课后复习三、坚持课前预习，课后复习n四、按时独立完成作业四、按时独立完成作业n五、认真完成实验五、认真完成实验n六、六、注重课堂教学与实验相结合注重课堂教

8、学与实验相结合n七、七、总总72学时，讲课学时，讲课54学时，学时， 18学时，期末闭卷考试学时，期末闭卷考试讲授教学内容讲授教学内容第一章第一章 绪论：绪论：研究对象、无线电发送和接收设备简介研究对象、无线电发送和接收设备简介第二章第二章 高频小信号放大器：高频小信号放大器：分类、组成、方法、指标、线性分类、组成、方法、指标、线性第三章第三章 高频功率放大器：高频功率放大器：丙类非线性、宽频带线性丙类非线性、宽频带线性第四章第四章 正弦振荡电路：正弦振荡电路：非线性电路非线性电路第五章第五章 振幅调制与解调电路：振幅调制与解调电路：非线性、频率变换非线性、频率变换第六章第六章 角度调制与解调

9、电路：角度调制与解调电路：非线性、频率变换非线性、频率变换第七章第七章 变频电路：变频电路：非线性、频率变换非线性、频率变换第八章第八章 反馈控制电路：反馈控制电路：自动相位、频率、增益控制自动相位、频率、增益控制实验项目和顺序实验项目和顺序实验一实验一 高频小信号调谐放大器，高频小信号调谐放大器，2 2学时学时实验二实验二 LCLC振荡器和石英晶体振荡器，振荡器和石英晶体振荡器，2 2学时学时实验三实验三 非线性丙类功率放大器，非线性丙类功率放大器，2 2学时学时实验四实验四 模拟乘法器调幅模拟乘法器调幅(AM(AM、DSBDSB、SSB),2SSB),2学时学时实验五实验五 大信号二极管包

10、络检波、模拟乘法器同步检波，大信号二极管包络检波、模拟乘法器同步检波，2 2学时学时实验六实验六 变容二极管调频，变容二极管调频，2 2学时学时实验七实验七 正交鉴频，正交鉴频，2 2学时学时实验八实验八 模拟乘法器混频实验，模拟乘法器混频实验，2 2学时学时实验九实验九 半双工调频无线对讲机，半双工调频无线对讲机，2 2学时学时实验要求：做好实验预习、过程、实验报告实验要求：做好实验预习、过程、实验报告实验考试形式：实验操作考试实验考试形式：实验操作考试学习中需要注意的几点：学习中需要注意的几点：n研究的两大对象：信号、系统研究的两大对象：信号、系统 注意信号的特性，系统（电路）的基本组成、

11、原理、注意信号的特性，系统（电路）的基本组成、原理、分析方法等，信号与系统的关系，如信号与系统的匹配等。分析方法等，信号与系统的关系，如信号与系统的匹配等。n做到二个独立、上好三个台阶、建立四个观点：做到二个独立、上好三个台阶、建立四个观点：n要求做到二个独立：要求做到二个独立：n独立完成作业独立完成作业n独立完成实验独立完成实验n学习方法学习方法n重点掌握各种功能电路的工作原理及基本电路组成，重点掌握各种功能电路的工作原理及基本电路组成，掌握近似的工程分析方法掌握近似的工程分析方法n按要求做适当习题、适当实验按要求做适当习题、适当实验n上好三个台阶上好三个台阶n在前两年的学习，同学们完成了在

12、前两年的学习，同学们完成了从中学生学习方式向大学生学习从中学生学习方式向大学生学习方式的转变方式的转变，上了一个台阶。，上了一个台阶。n进入大三学习专业基础课和专业课，需要再上一台阶；这就是建进入大三学习专业基础课和专业课，需要再上一台阶；这就是建立工程概念、专业概念和系统概念的台阶。立工程概念、专业概念和系统概念的台阶。n进入大四综合论文（设计）训练阶段需要上第三个台阶，这就是进入大四综合论文（设计）训练阶段需要上第三个台阶，这就是理论联系实际、综合运用所学知识解决具体问题理论联系实际、综合运用所学知识解决具体问题的台阶。的台阶。学习中需要注意的几点（续）：学习中需要注意的几点（续）：n建立

13、四种观点：建立四种观点：n实践的观点：实践的观点：电子信息工程的专业基础课、专业课都是实践性很强的电子信息工程的专业基础课、专业课都是实践性很强的课程，很多课程都必需要有实验。课程，很多课程都必需要有实验。n工程的观点：工程的观点：一是误差（近似）的概念、二是答案的非唯一性、三是一是误差（近似）的概念、二是答案的非唯一性、三是在不同的信号频率和大小条件下，同一元件的作用是不同的。在不同的信号频率和大小条件下，同一元件的作用是不同的。n系统的观点：系统的观点：要了解通信系统是由哪些基本单元电路组成；这些基本要了解通信系统是由哪些基本单元电路组成；这些基本单元电路的工作原理及其在系统中的作用和地位

14、。单元电路的工作原理及其在系统中的作用和地位。n辩证的观点：辩证的观点：高频电路原理课程是以非线性电路高频电路原理课程是以非线性电路为主为主，对于非线性电，对于非线性电路的分析需要有辩证的观点、抓住主要问题。路的分析需要有辩证的观点、抓住主要问题。参考书参考书n教材：阳昌汉教材：阳昌汉 主编主编. .高频电子线路高频电子线路第第3 3版，哈尔滨工程大学出版社版，哈尔滨工程大学出版社n阳昌汉阳昌汉 主编主编. .高频电子线路学习指导高频电子线路学习指导. .高等教育出版社高等教育出版社 2006.2006.n阳昌汉阳昌汉 主编主编. .高频电子线路学习与解题指导高频电子线路学习与解题指导. .哈

15、尔滨工程大学出版社哈尔滨工程大学出版社 n杨霓清杨霓清 主编主编. .高频电子线路高频电子线路. .机械工业出版社机械工业出版社 20072007n张肃文、陆兆熊张肃文、陆兆熊. .高频电子线路（第三版）高频电子线路（第三版）, ,高等教育出版社，高等教育出版社，19931993年年4 4月月n曾兴雯、刘乃安、陈健曾兴雯、刘乃安、陈健. .高频电子线路辅导，西安电子科技大学出版社高频电子线路辅导，西安电子科技大学出版社 20002000n曾兴雯、刘乃安、陈健曾兴雯、刘乃安、陈健. .高频电路原理与分析（第三版），西安电子科技大学高频电路原理与分析（第三版），西安电子科技大学出版社出版社 200

16、120011.本课程研究的对象和范畴2.无线信道及传播方式3.通信系统的无线电发射和接收原理 第一章第一章 绪绪 论论 主要内容主要内容 1 1、什么是通信系统？、什么是通信系统？能完成信息传输任务的系统；能完成信息传输任务的系统； 实现信息的传输所需的设备总和。实现信息的传输所需的设备总和。 2 2、通信系统的组成、通信系统的组成 第第1 1节节 通信系统的基本组成通信系统的基本组成 3 3、高频课程研究内容、高频课程研究内容 通信系统中的通信系统中的发送设备发送设备和和接收设备中接收设备中的各种高频的各种高频功能功能电路电路的的功能功能、工作、工作原理原理和基本和基本组成、分析方法组成、分

17、析方法。高频信号：高频信号：本课程讨论的高频信号频率是几百本课程讨论的高频信号频率是几百KHzKHz几几百百MHzMHz 电路功能电路功能：指基本电路能够完成的：指基本电路能够完成的信号传输信号传输和和信号变换信号变换处理处理的具体工作任务的具体工作任务 4 4、通信系统的分类（举例）、通信系统的分类（举例）按所用传输信道分：有线通信系统、按所用传输信道分：有线通信系统、无线通信系统无线通信系统按通信方式分：按通信方式分：双工、半双工、单工双工、半双工、单工 通信通信方式。方式。按传输的基带信号分：按传输的基带信号分：模拟通信系统模拟通信系统、数字通信系统。、数字通信系统。 第2节 无线信道及

18、传播方式无线信道无线信道: 媒介有自由空间、地球表面媒介有自由空间、地球表面有限信道有限信道: 媒介有电缆、光纤媒介有电缆、光纤传播方式传播方式: 不同信道有不同的传输（播）方式，相同的不同信道有不同的传输（播）方式，相同的媒介对于不同频率的信号，传输（播）方式也不同。媒介对于不同频率的信号，传输（播）方式也不同。例如例如：在自由空间媒介里，不同频率的：在自由空间媒介里，不同频率的电磁波，却有着不同的传播方式电磁波，却有着不同的传播方式频带波长名称典型用途30300Hz104103km特低频水下通信；电报0.33kHz103102km音频数据终端；实线电话330kHz10210km甚低频远距离

19、导航；声呐；电报；电话；频率标准低频(长波)中频(中波)高频(短波)甚高频(超短波)超高频(分米波)极高频(厘米波)特高频(毫米波)30300GHz101mm雷达着陆系统；射电天文；铁路设施；科学研究0.33GHz10210cm电视广播；雷达；遥控遥测；导 航 ； 卫 星 通 信 ； 无 线 电 测高；移动通信330GHz101cm卫星通信；空间通信；微波接力；机载雷达；气象雷达；陆地机动车330MHz10210m国际定点通信；军用通信；商用调幅广播；飞机和船通信；岸与船通信30300MHz101m电视广播；调频广播；车辆通信；航空通信；导航设备30300kHz101km导航系统；航标信号；电

20、报通信0.33MHz103102m商 用 调 幅 广 播 ； 业 余 移 动 通信；海军无线电通信；测向；遇险和呼救一、无线电波的频段划分一、无线电波的频段划分微微波波高高频频低低频频地地波波地地波波天天波波直直线线传传播播卫星通信：3.95-5.85GHz；12.24-18GHz我国中波调幅广播的频率是:535-1602KHz。调频广播频段：88-108MHz.电视广播的频率是470MHz790MHz， 我国电视广播第一频道频率范围 48.5MHZ56.5MHZ。人说话声音频率：300-3400Hz；人耳能听到的音频：20-20000Hz，高于20KHz超声波人耳敏感音频： 1000-300

21、0Hz电话线传输电信号频率：200-3400HzGSM的频率: 900M，发890-915MHz,收935960MHz 1800M，发1710-1785MHz,收18051880MHz 1900M，发1850-1910MHz,收19301990MHz微波炉：2.45GHz，波长12.24cm对讲机:409（400-420）MHz; 460（450-470）MHz等 n特点：传播性能稳定可靠，但由于地面不是理想的导体，特点：传播性能稳定可靠，但由于地面不是理想的导体，有能量的损耗。有能量的损耗。n用途：主要用于长距离通信、用途：主要用于长距离通信、导航导航和广播。和广播。 二、无线电波主要传播方

22、式二、无线电波主要传播方式电波沿着地球弯曲表面传播，示意图如图所示电波沿着地球弯曲表面传播，示意图如图所示1 1、绕射传播（地波）、绕射传播（地波）地波（绕射）传播地波（绕射）传播 天波（反射和折射）传播天波（反射和折射）传播 直线（视距）传播直线（视距）传播电波在无线信道中传播电波在无线信道中传播的主要方式可分为三种：的主要方式可分为三种：适合频率适合频率f：1.5MHz以下以下(为为200m以上以上)的的中长波中长波。 n特点：特点：电离层的特性受多种因素的影响，因此通信的稳定电离层的特性受多种因素的影响，因此通信的稳定性较差，但性较差，但传播距离远传播距离远。n用途：用途：主要用于调幅广

23、播、船舶通信、飞行通信。主要用于调幅广播、船舶通信、飞行通信。利用电离层的折射和反射来实现传播，示意图如图所示。利用电离层的折射和反射来实现传播，示意图如图所示。电离层电离层电离层电离层2 2、折射和反射传播（天波）、折射和反射传播（天波）适合频率适合频率f： 1.5MHz-30MHz（10m-200m)的的中中、短波短波 电波从发射天线发出，沿直线传播到接收天线，如图所示波从发射天线发出，沿直线传播到接收天线，如图所示。 特点：这种传播的距离只限制在视距范围内（也叫视距特点：这种传播的距离只限制在视距范围内（也叫视距 传播）传播） 增高天线可以提高直线传播的距离。增高天线可以提高直线传播的距

24、离。用途：调频广播、电视广播、移动通信（手机、对讲机用途：调频广播、电视广播、移动通信（手机、对讲机）、卫星通信。）、卫星通信。3 3、直线传播（空间波）直线传播（空间波）适合频率适合频率f：30MHz以上以上(波长波长为为10m以下以下) 的的超短波超短波。 例如：卫星通信通信卫星频率越高的电波，电离层吸收能量越弱，电波穿透能力越强。卫星通信：3.95-5.85GHz；12.24-18GHz l 决定无线电波传播方式的关键是无线电信号的决定无线电波传播方式的关键是无线电信号的频率频率（波长）。（波长）。l 长波信号以地波传播为主。长波信号以地波传播为主。l 中波和短波信号可以用地波和天波两种

25、方式传中波和短波信号可以用地波和天波两种方式传播，而中波以地波为主，短波以天波为主。播，而中波以地波为主，短波以天波为主。l 频率较高的超短波及其更高频率的无线电波，频率较高的超短波及其更高频率的无线电波，主要沿空间直射传播。主要沿空间直射传播。总结总结 第第3 3节节 无线电无线电发送设备发送设备的组成与原理的组成与原理1 1、基本任务：、基本任务：无线电发送是以自由空间为传输信道，把无线电发送是以自由空间为传输信道，把需要传送的信息需要传送的信息(声音、文字或图象声音、文字或图象)变换成无线电磁波变换成无线电磁波传送到远方的接收点。传送到远方的接收点。2 2、信息传输的基本要求、信息传输的

26、基本要求: : 希望传送距离远、快。希望传送距离远、快。 声音信号传不远、不快。声音的传播需要介质声音信号传不远、不快。声音的传播需要介质,声音在不同的物质声音在不同的物质中的传播速度不同，中的传播速度不同， 在真空中不能传播。声音传播速度：在真空中不能传播。声音传播速度： 15空空气气 340m/s ，25空气空气 346m/s 。电磁波在空间中的传播速度很快。电磁波在空间中的传播速度很快3*108 m/s。通常把非电信号转换为电信号，再以电磁波形式发送出。通常把非电信号转换为电信号，再以电磁波形式发送出。 能实现多路同时传输，且各路信号传输时，应互不干扰能实现多路同时传输，且各路信号传输时

27、，应互不干扰一、无线电发送原理一、无线电发送原理 4 4、基带信号直接发送、基带信号直接发送 存在两个缺点存在两个缺点 很难实现多路通信很难实现多路通信原因:不同基带信号间占有的频带范围有重合，不同信号相互叠加，产生干扰；要求有很长的天线，在工艺及使用上都是很困难的要求有很长的天线，在工艺及使用上都是很困难的原因:电信号有效发射需要的天线长度要求与发射信号的波长相当。3 3、基带信号的特点、基带信号的特点特点：特点：（1）不同的原始信息的频谱有所不同；不同的原始信息的频谱有所不同；基带信号基带信号：由输入变换器输出的、反映要传送的非电信：由输入变换器输出的、反映要传送的非电信号特征的电信号（麦

28、克的输出、摄像头号特征的电信号（麦克的输出、摄像头CCD的输出等）的输出等） （2）基带信号占有的频带属于低频范围。）基带信号占有的频带属于低频范围。n人耳可以听到20Hz-20KHz的音频信号n人说话声音频率范围是300Hz-3400Hz。n现实中音乐声、风雨声、汽车声，其带宽宽的多，可达20Hz-20KHzn视频调制信号0-4.5MHzn音频对应的声波的波长是？n音频对应的基带电信号的波长是？ 模拟调制模拟调制: :振幅调制振幅调制(AM) (AM) 频率频率调制调制(FM) (FM) 相位调制相位调制(PM)(PM) 调制的定义调制的定义 载波调制是用需传送的信息（低频载波调制是用需传送

29、的信息（低频基带信号基带信号）直接或）直接或放大后作为放大后作为调制信号调制信号，去控制，去控制高频载波高频载波振荡信号的三个参振荡信号的三个参量之一，使该高频参量随需传送的信息成线性关系变化。量之一，使该高频参量随需传送的信息成线性关系变化。 5 5、载波调制传送方式、载波调制传送方式数字调制数字调制: :振幅键控振幅键控(ASK) (ASK) 频率键控频率键控(FSK) (FSK) 相位键控相位键控(PSK)(PSK)调制方式分类调制方式分类 二、无线电发送设备的组成二、无线电发送设备的组成( (以调幅广播为例以调幅广播为例) ) 1 1、组成方框图、组成方框图缓冲器缓冲器高频高频放大器放

30、大器AM AM 调制器调制器高频功率高频功率放大器放大器主振器主振器低频功率低频功率放大器放大器前置前置放大器放大器声电声电变换器变换器找出：高频载波、低频调制信号、基带信号在电路中的位置？ 2 2、信息传输的过程、信息传输的过程主振器产生的高频振荡信号经缓冲、倍频主振器产生的高频振荡信号经缓冲、倍频, ,并通过高并通过高频电压放大后作为频电压放大后作为高频载波电压，高频载波电压，送给振幅调制器。送给振幅调制器。声音信号由声电变换器转换为电信号声音信号由声电变换器转换为电信号( (基带信号基带信号),),经经过放大（电压放大、功率放大）后，作为低频调制信号，过放大（电压放大、功率放大）后，作为

31、低频调制信号，送给振幅调制器。送给振幅调制器。调制器将送来的高频载波信号和低频调制信号进行调制器将送来的高频载波信号和低频调制信号进行调制调制, , 产生产生调幅波（高频已调波）调幅波（高频已调波）, ,再通过高频功率再通过高频功率放大、经放大、经天线以电磁波形式天线以电磁波形式辐射出去。辐射出去。 第第4 4节节 无线电接收设备的原理与组成无线电接收设备的原理与组成 一、无线电接收设备的原理一、无线电接收设备的原理1、基本概念基本概念：无线电接收过程正好与发送过程相反，：无线电接收过程正好与发送过程相反，它的基本任务是将通过天空传来的高频电磁波接收它的基本任务是将通过天空传来的高频电磁波接收

32、下来，并从中取出需要接收的低频信息信号。下来，并从中取出需要接收的低频信息信号。2、解调、解调：解调是调制的逆过程。即从已调波中恢复出：解调是调制的逆过程。即从已调波中恢复出原基带信号的过程。和模拟调制相对应，也分为三原基带信号的过程。和模拟调制相对应，也分为三种：种：检波、鉴频检波、鉴频和和鉴相鉴相。 三、直接放大式接收机三、直接放大式接收机特点：特点： 灵敏度较高，输出功率也较大，特别适用于固定频率灵敏度较高，输出功率也较大，特别适用于固定频率的接收的接收 在用于多个电台接收时，其调谐比较复杂在用于多个电台接收时，其调谐比较复杂 高频小信号放大器的整个接收频带内，频率高端的放高频小信号放大器的整个接收频带内，频率高端的放大倍数比低端要低大倍数比低端要低特点：特点：电路简单电路简单接收灵敏度太差，选择性也差，很少直接采用接收灵敏度太差，选择性也差，很少直接采用。二、直接检波式接收机二、直接检波式接收机 四、超外差接收机四、超外差接收机( (以调幅广播为例以调幅广播为例) )1 1、组成方框图、组成方框图 混混频频中频中频放大放大