教学配套课件：高频电子技术

1、高频电子技术高频电子技术高频电子线路是电子与通信技术专业的一门重要专业基础课程，通过这门课程的学习，我们可以系统地了解无线通信系统主要单元电路的组成与工作原理。 从内容上讲，它的理论丰富而深奥，它的实用电路从简到繁应用相当广泛。 通过本课程的学习，同学们应能基本掌握高频电路的分析方法及基本计算方法，并对高频电子线路图有初步的读图能力。为后续课程的学习和将来的应用实践打下良好的基础。高频电子线路是电子与通信技术专业的一门重要专业基础课程，通过学习任务1 课程概述学习任务1 课程概述 1.1 电子线路的划分 1.2 通信与通信系统 1.3 本课程学习内容要点总结 1.1 电子线路的划分要点总结1.

2、1 电子线路的划分 电子线路就是将各种有源器件和无源器件按照不同的方式连接而成的网络，它能够实现多种处理功能，如信号的产生、放大、运算、变换、传输、调制、混频、倍频等。(1) 按照处理信号的不同来分有模拟电路和数字电路两类，模拟电路处理模拟信号，数字电路处理数字信号。(2) 按照工作频率来分有低频电路，高频电路和微波电路等，它们分别完成对低频信号、高频信号和微波信号的处理。1.1 电子线路的划分 电子线路就是将各种有源器件和无源器件低频信号：300kHz以下，如声音信号、图像信号、生物电信号、机械振动信号等；高频信号：300kHz300MHz，如广播、电视、移动通信等，又称通信电子线路；微波信

3、号：300MHz以上，如卫星、雷达、导航信号。各频段的划分参看教材第2页表11低频信号：300kHz以下，如声音信号、图像信号、生物电信号(3) 按照集成度的高低来分有分立元件电路和集成电路两种，集成电路是电子线路发展的主导方向，目前高频、大功率电子线路还以分立元件为主。(4) 按照电路所包含的元器件性质来分有线性电路和非线性电路两种。非线性电路输出信号与输入信号相比，波形和频率分量都不同，具有频率变换作用。非线性电路的分析不能采用叠加定理。本书主要研究高频、模拟、非线性、分立元件电子线路，这种电路是通信系统的基本组成电路。(3) 按照集成度的高低来分有分立元件电路和集成电路两种，集 1.2

4、通信与通信系统主要要求： 了解通信系统的基本组成及各组成部分的作用了解无线广播通信系统的基本组成及各组成部分的作用 理解通信系统中为何要采用调制技术 1.2 通信与通信系统主要要求： 了解通1.2.1 通信与通信系统的组成通信： 发送者与接收者之间的信息传递。通信系统：实现信息传递所需要的设备总和称通信系统。 图11 通信系统的组成调制有线、无线解调解调后的低频信号一个完整的通信系统的组成： 信息转换信息还原高频已调信号待传输的低频信号1.2.1 通信与通信系统的组成通信： 发送者与接收1.2.2 无线电发送设备与接收设备的组成1.无线电调幅广播发送设备高频振荡器：产生高频信号倍频器及放大器：

5、将振荡器产生的高频信号频率整数倍升高到所需的载波信号频率并将信号放大到足够的功率推动幅度调制器 幅度调制器：将输入的高频载波信号和低频调制信号变换成高频已调信号，并以足够大的功率输送到天线，然后辐射到空间。低频放大器:由低频电压和功率放大级组成,用来放大信号源所产生的微弱信号，并送入调制器。核心高频功率放大器：将电信号放大到一定的强度，以足够大的功率输送到天线，然后辐射到空间。调幅广播发送设备组成载波已调波调制信号1.2.2 无线电发送设备与接收设备的组成1.无线电调幅广调制的作用就是用待传送的低频信号去改变高频信号的某一参量，使其按照低频信号的变化规律变化。如：待传送的低频信号也称为调制信号

6、；未调制的高频信号称为载波信号； 经调制后的高频信号称为已调信号。 用待传送的低频信号信号去控制 高频信号的振幅，称为调幅 AM 高频信号的频率，称为调频 FM 高频信号的相位，称为调相 PM调制的作用就是用待传送的低频信号去改变高频信号的某一参量，使待传送的低频信号也称为调制信号；未调制的高频信号称为载波信号； 经调制后的高频信号称为已调信号。待传送的低频信号也称为调制信号；未调制的高频信号称为载波信号为何要调制？1. 天线尺寸至少为信号波长的十分之一，信号才能有效发射。例如 f = 1 kHz，则天线长度至少要30km ，显然是不现实的。又如语音频率范围 20Hz 20kHz ， 对应波长

7、15000km15km，直接进行传输是不现实的。2. 便于分别接收不同电台发出的相同频率范围的信号。为何要调制？1. 天线尺寸至少为信号波长的十分之一，信号才能2. 无线电调幅广播接收设备 超外差式调幅接收机组成框图 高频放大器输出载频fC的已调信号，本机振荡器提供频率为fL的高频等幅信号，它们同时送入混频器。在其输出端可获得频率较低的中频已调信号，通常取中频频率fI= fL - fC 。 中频放大器为中心频率固定在fI上的选频放大器，它进一步滤除无用信号，并将有用信号放大到足够值。 检波器对中频放大器送来的信号进行解调，可恢复出原低频信号，然后经低频放大器后输出。 高频放大器对天线所接收的信

8、号进行初步的选择，抑制无用频率的信号，而将所需频率的信号加以放大。小信号选频放大器2. 无线电调幅广播接收设备 超外差式调幅接收机组成框图 振荡器、小信号选频放大器、高频功率放大器、调制器、解调器、混频器和倍频器等，这些都是本课程要学习的内容。 另外，在高频电路中，常常需要准确调整放大器的输出电压振幅、混频器的本振频率、振荡信号的频率或相位等，需要我们了解反馈控制电路的基本知识。1.3 本课程学习内容 振荡器、小信号选频放大器、高频功率放大器、调制器、解调器、混本课程的特点和学习方法高频电子技术以“模拟电子技术”为基础，所以要牢固掌握“模电”基本概念、原理、电路组成和分析方法。除了高频小信号放

9、大电路和满足一定条件的反馈控制电路可看成是线性电路外，绝大多数功能电路则属于非线性电路。实践性强。但由于工作频率高，受元器件和引线分布参数及各种高频干扰影响较大，因此调试和设计很困难。可借助仿真实现。通信系统中各种功能电路相互影响，因此学习时要带着系统的观点来看待每一个单元电路。虽然出现了越来越多的高频电子集成电路芯片，然而在接收机的前端和发射机的后端，仍然存在很多分立元件组成的电路。所以既要了解以集成电路为主导的各种功能电路，同时也要学习相应的分立元器件电路。本课程的特点和学习方法高频电子技术以“模拟电子技术”为基础， 电子线路的划分有多种形式，本书主要研究高频、模拟、非线性、分立元件电子线

10、路。 现代通信就是通过电信号来实现发送者与接收者之间的信息传递。 实现信息传递所需要的设备总和被称为通信系统。 通信系统包括信号源、发送设备、信道、接收设备、终端设备等。 发送设备的主要功能是实现调制，使高频载波信号的振幅、频率或相位按照调制信号的变化规律而变化。 接收设备的主要功能是从高频调幅波信号中解调出原来的调制信号。 构成通信系统的基本电路大部分是处理高频信号的电路，本课程的学习就围绕这些电路来进行。 电子线路的划分有多种形式，本书主要研究高频、模拟、非P7 3作业P7 3作业1.无线电调幅广播发送设备的组成高频振荡器：产生高频信号调幅广播发送设备组成载波已调波调制信号复习提问：1.无

11、线电调幅广播发送设备的组成高频振荡器：产生高频信号调幅2. 无线电调幅广播接收设备的组成 超外差式调幅接收机组成框图 本机振荡又称本振电路，为混频器提供高频正弦电信号，以便与接收到的高频已调信号混频。2. 无线电调幅广播接收设备的组成 超外差式调幅接收机组成作用：自行产生一定频率、波形和幅度的信号，无需激励。利用负阻器件的负阻效应产生振荡常用的正弦波振荡器利用正反馈原理构成振荡器的作用、分类与要求按振荡波形不同分正弦波振荡器非正弦波振荡器按组成原理不同分负阻振荡器反馈振荡器在电子技术领域应用广泛正弦波振荡器的主要技术指标: 频率的准确度、稳定度和振幅的稳定度。作用：自行产生一定频率、波形和幅度

12、的信号，无需激励。利用负阻学习任务2 正弦波振荡器学习任务2 正弦波振荡器 2.1 反馈振荡器的组成及工作原理 2.2 LC正弦波振荡器 2.3 石英晶体振荡器 2.4 RC振荡器 要点总结 2.1 反馈振荡器的组成及工作原理2.1 反馈振荡器的组成及工作原理主要要求： 掌握反馈振荡器的组成和基本工作原理。掌握反馈振荡器的起振条件和平衡条件。掌握反馈振荡器能否振荡的判断方法。2.1 反馈振荡器的组成及工作原理主要要求： 掌握反馈振2.1.1 反馈振荡器的组成 反馈振荡器由放大器、反馈网络、选频网络组成。此外还有稳幅环节2.1.1 反馈振荡器的组成 反馈振荡器由开关在位置时：开关转2位置时： 经

13、放大器放大后输出 ，经过反馈网络后在反馈网络输出端得到反馈信号 , 与 大小相等相位相同。放大器和反馈网络构成闭合环路，此时在没有外加输入信号的情况下，输出端仍维持一定幅度的电压 ，产生自激振荡。振荡雏形：开关在位置时：开关转2位置时： 经放大器放大后输出 2.1.2 振荡的平衡条件和起振条件1. 振荡的平衡条件两者大小相等、相位相同。由可得假定振荡已经建立，则：放大器：反馈网络：代入有：2.1.2 振荡的平衡条件和起振条件1. 振荡的平衡条n=0,1,2振幅平衡条件相位平衡条件即正反馈振幅条件和相位条件必须同时满足。 记住呦！正弦波振荡器的平衡条件n=0,1,2振幅平衡条件相位平衡条件即正反

14、馈振幅条件和相2. 振荡的起振条件起振时，信号微弱，放大倍数较大，满足Uf Ui , AF 1.随着输出幅度的不断增大，由于放大电路的非线性，幅度的增加会受到限制，放大倍数会逐渐减小，直到Uf = Ui , AF=1，幅度不再变化，进入平衡状态。振荡特性曲线反馈振荡框图2. 振荡的起振条件起振时，信号微弱，放大倍数较大，满足Uf2. 振荡的起振条件n=0,1,2振幅起振条件相位起振条件相位条件是构成振荡电路的关键,振荡闭合环路必须是正反馈。相位起振条件和相位平衡条件是一致的（正反馈）。放大环节必须具有非线性放大特性。为获得正弦波，振荡电路中要有选频网络。振荡频率通常就由选频网络确定。强调2.

15、振荡的起振条件n=0,1,2振幅起振条件相位起振条件起始信号来自电扰动选频网络选出与谐振频率相同的频率分量反馈到放大器的输入端。振荡的产生：放大器放大非线性工作区平衡状态起始信号来自电扰动选频网络选出与谐振频率相同的频率分量反馈到1. 振荡的起振条件n=0,1,2振幅起振条件相位起振条件归纳2. 振荡的平衡条件n=0,1,2振幅平衡条件相位平衡条件1. 振荡的起振条件n=0,1,2振幅起振条件相位起振条件2.2 LC正弦波振荡器 LC正弦波振荡器主要用来产生高频正弦波信号，它的选频网络由电感和电容组成。常见的LC正弦波振荡器有变压器反馈式振荡器、电感反馈式振荡器、电容反馈式振荡器。它们的选频网

16、络一般采用LC并联谐振电路。2.2 LC正弦波振荡器 LC正弦波振荡器主要2.2.1 LC并联谐振电路Is.LCIs.LrCL 的等效损耗电阻Z+Uo 并联谐振回路的等效阻抗谐振频率谐振阻抗r L即当输入信号的频率fS等于LC回路谐振频率fo时，电路产生并联谐振，整个电路呈电阻性，等效阻抗Z最大，输出信号最强，这就是选频的基础。2.2.1 LC并联谐振电路Is.LCIs.LrCL 的等效以LC谐振回路作为选频网络的反馈振荡器称为LC正弦波振荡器，常用的电路有变压器反馈振荡器和三点式振荡器。三点式振荡器又包括电感三点式振荡器和电容三点式振荡器。以LC谐振回路作为选频网络的反馈振荡器称为LC正弦波

17、振荡器，1. 电路构成变压器反馈式振荡器由晶体管构成放大器、LC谐振电路构成选频网络，变压器Tr构成反馈网络 。2.2.2 变压器反馈式振荡器(b) 等效交流通路 图23 变压器反馈式振荡器 (a) 电路原理图 放大部分选频部分反馈部分放大部分选频部分反馈部分1. 电路构成2.2.2 变压器反馈式振荡器(b) 等效交流起始信号来自电扰动选频网络选出与谐振频率相同的频率分量反馈到放大器的输入端。2. 选频与稳幅放大器放大非线性工作区平衡状态起始信号来自电扰动选频网络选出与谐振频率相同的频率分量反馈到3.相位条件表示瞬时极性 在回路谐振频率上构成正反馈，满足了振荡的相位条件：n=0,1,23.相位

18、条件表示瞬时极性 在回路谐振频率上画交流通路判断表示瞬时极性 在回路谐振频率上构成正反馈，满足了振荡的相位条件。画交流通路判断表示瞬时极性 在回路谐振频率4.振幅条件这类反馈电路只要变压器变比和晶体管选择合适，振幅条件很容易满足，而振幅的稳定是靠晶体管的非线性来实现的。5.振荡频率6.变压器反馈式振荡器的特点变压器反馈振荡器由于变压器耦合的漏感等影响，它的工作频率不高，只能应用在中、短波波段，并且要考虑同名端或正反馈极性的问题，改进电路常应用电感反馈式振荡器。4.振幅条件2.2.3 电感反馈（三点）式振荡器（哈特莱Hartley）原理电路等效交流通路3.振荡频率M为线圈L1、L2之间的互感 4

19、.优点：易起振， 频率易调（调C）。 缺点：高次谐波成分较大，输出波形差。1.电路构成2.相位条件满足振荡的相位条件 瞬时极性法：2.2.3 电感反馈（三点）式振荡器（哈特莱Hartle2.2.4 电容反馈（三点）式振荡器（考毕兹Colpitts）原理电路等效交流通路3.振荡频率优点：高次谐波成分小，输出波形好。缺点： 频率不易调（调L不方便）式中：1.电路构成2.相位条件4.特点2.2.4 电容反馈（三点）式振荡器（考毕兹Colpit等效交流通路5. 改进型电容反馈（三点）式振荡器（克拉泼Clapp）改进: 在谐振回路电感支路中串接一个电容C3 C1 ， C3 C2 原理电路等效交流通路5.

20、 改进型电容反馈（三点）式振荡器（克拉泼原理电路交流通路 调节C3即可改变振荡频率大小。C1、C2对频率几乎无影响，因此极间电容影响也很小。也称串联改进型电容三点式振荡器C3 C1 ， C3 C2 集(c)基(b)极间电容集(c)射(e)极间电容基(b)射(e)极间电容原理电路交流通路 调节C3即可改变振荡频率大小。并联改进型电容反馈三点式电路 西勒（Seiler）振荡器 它是在串联改进型的基础上，在L1两端并联一个小电容C4，调节C4可改变振荡频率。 优点：是进一步提高电路的稳定性，振荡频率可以做得较高。 应用：在短波、超短波通信机、电视接收机等高频设备中得到非常广泛的应用。原理电路交流通路

21、并联改进型电容反馈三点式电路 总结一点，以上我们讨论的电感三点式和电容三点式振荡器的电路组成都有一个共同特点 三个电抗元件X1、X2、X3组成LC谐振回路，回路三个引出端分别与晶体管三个电极相连，谐振回路既是晶体管的集电极负载，又是正反馈选频网络。X1、X2的电抗性质相同，X3与X1、X2的电抗性质相异。与发射极E相连的为同性质电抗，不与发射极E相连的为异性质电抗。总结一点，以上我们讨论的电感三点式和电容三点式振荡器的电路组电感三点式电容三点式与E相连是电感与E相连是电容三点式振荡器的基本形式有两种：电感三点式电容三点式与E相连是电感与E相连是电容三点式振荡器6.共基极电容反馈式振荡器(a)

22、电路原理图 (b) 等效交流通路 图28 共基极电容三点式振荡器6.共基极电容反馈式振荡器(a) 电路原理图 (b) 等效(a) 电路原理图 (b) 等效交流通路 图29 共基极串联改进型电容三点式(克拉泼(Clapp)振荡器(a) 电路原理图 (b) 等效交流通路 图29 共基(a) 电路原理图 (b) 等效交流通路 图210 共基极并联改进型电容三点式(西勒(Seiler)振荡器(a) 电路原理图 (b) 等效交流通路 图210 共基(1) 如图217(a)所示为一典型振荡电路 (a) 电路原理图 图217实用电容三点式(考毕兹(Colpitts)振荡电路 (b) 等效交流通路 共基极电容

23、三点式振荡电路 (1) 如图217(a)所示为一典型振荡电路 (a) 电路(2) 如图218是BT-4型扫频仪中的变容二极管扫频振荡器电路 (a) 电路原理图 图218 扫频振荡器电路(b) 等效交流通路 串联改进型电容三点式 (克拉泼(Claap) (2) 如图218是BT-4型扫频仪中的变容二极管扫频振荡掌握反馈式振荡器的组成原则、工作原理、典型电路。掌握 LC 振荡器实用电路的分析方法。小结 掌握反馈式振荡器的组成原则、工作原理、典型电路。掌握 LC P25 1作业P25 1作业复习提问：1.何谓三点式振荡器？其电路构成有什么特点？基本形式有哪几种？ 选频网络由三个电抗元件组成，选频回路

24、的3个点分别与晶体管的3个极相连。电感三点式电容三点式复习提问：1.何谓三点式振荡器？其电路构成有什么特点？基本形2.画出等效交流通路，判断振荡器类型：（1）（2）等效交流通路2.画出等效交流通路，判断振荡器类型：（1）（2）等效交流通2.3 石英晶体振荡器前面介绍的LC振荡器振荡频率很高，但频率稳定度很低，频率稳定度就是指在规定的时间内，规定的温度、湿度、电源电压等变化范围内，振荡频率的相对变化量。LC振荡器尽管采取了各种稳频措施，但它的频率稳定度仍很难突破10-5数量级，在需要频率稳定度更高的场合，如标准频率发生器、脉冲计数器和电子计算机的时钟信号发生器等，则采用石英晶体做谐振回路的元件，

25、称这种振荡器为石英晶体振荡器。石英晶体振荡器的频率稳定度最高可达到10-11数量级。2.3 石英晶体振荡器前面介绍的LC振荡器振荡频率很高，2.3 石英晶体振荡器主要要求： 了解石英谐振器的结构和特性掌握典型石英晶体振荡器的组成、工作原理和性能特点。2.3 石英晶体振荡器主要要求： 了解石英谐振器的结构和 石英是一种各向异性的结晶体，其化学成分是SiO2 。从一块晶体上按一定的方位角切割成的薄片称为晶片。在晶片的两面涂上银层作为电极，电极上焊出两根引线固定在管脚上，就构成了石英晶体谐振器,一般用金属或玻璃外壳封装。 物理性能2.3.1 石英晶体谐振器 石英是一种各向异性的结晶体，其化学成分是S

26、i(b) 晶体产品外形(c) 电路符号 图211石英晶体谐振器结构、产品外形和电路符号结构、产品外形和电路符号2.3.1 石英晶体谐振器(b) 晶体产品外形(c) 电路符号 图211石英晶体谐晶片表面间加电压晶片表面加机械力晶体产生机械变形晶体表面出现电荷压电效应交变电压机械振动交变电流当交变电压频率 = 晶体固有机械振动频率时，共振，振幅最大，产生的交变电流最大。类似串联谐振。压电谐振谐振频率2.3.1 石英晶体谐振器晶片表面间加电压晶片表面加机械力晶体产生机械变形晶体表面出现 C0是以晶体作为电介质的静态电容，其电容值一般为100pF101pF。 Lq为晶片振动时的等效动态电感。Lq很大，

27、一般为100102mH ；Cq为等效动态电容。Cq很小，约10-2pF10-12 pF，可认为CqC0。 rq为摩擦损耗，一般为为100102 。 石英谐振器Q值很高（选择性好），且机械性能十分稳定，因此作为选频网络构成振荡器会有很高的回路标准性，频率稳定度高。等效电路石英晶体谐振器等效电路石英晶体谐振器电路 C0是以晶体作为电介质的静态电容，其电容fs 串联谐振频率fp 并联谐振频率串联谐振频率并联谐振频率通常所以 石英谐振器只在 之间的很窄频率范围内呈感性，且感抗曲线很陡，故当工作于该区域时，具有很强的稳频作用。一般不用电容区。 石英晶体谐振器电抗特性X=0X=fs 串联谐振频率fp 并联

28、谐振频率串联谐振频率并联谐振频率2.3.2 石英晶体振荡器电路并联型晶体振荡器：串联型晶体振荡器：fs f 2R1， 2.振荡频率 1.振荡条件的满足满足相位条件：又因同相放大器：当时，若则满足振幅起振条件：利用内稳幅满足振3.稳幅电路采用非线性元件作放大电路的负反馈元件，以实现外稳幅。例如R2 采用负温度系数的 热敏元件起振时使由于热敏电阻的作用稳幅3.稳幅电路例如R2 采用负温度系数的 热敏元件起振时使由于(5) XB18 型信号发生器中的音频振荡电路 图221音频振荡电路RC桥式振荡电路 多级放大 正反馈 负反馈 (5) XB18 型信号发生器中的音频振荡电路 图221正弦波振荡器用于产

29、生一定频率和幅度的正弦波信号。按组成选频网络元件的不同，可分为LC、晶体和RC振荡器三类；按组成原理不同，可分为反馈和负阻振荡器。反馈式正弦波振荡器是利用选频网络，通过正反馈产生自激振荡的，振荡时满足相位平衡条件和振幅平衡条件。LC 振荡器有变压器反馈式、电感反馈三点式及电容反馈三点式等电路，其振荡频率近似等于LC谐振回路的谐振频率。正弦波振荡器用于产生一定频率和幅度的正弦波信号。按组成选频网石英晶体振荡器是采用石英晶体谐振器构成的振荡器。其振荡频率的准确性和稳定性很高。石英晶体振荡器有并联型和串联型。并联型晶体振荡器中，石英晶体的作用相当于一个电感；串联型晶体振荡器中，石英晶体的作用相当于一

30、个短路元件。RC文氏电桥振荡器的振荡频率较低，它只适用于低频的场合，其选频网络由电阻和电容组成。石英晶体振荡器是采用石英晶体谐振器构成的振荡器。其振荡频率的P2613作业P2613作业复习提问： 无线电调幅广播接收设备中高频放大器的作用？ 超外差式调幅接收机组成框图 高频放大器对天线所接收到的微弱信号进行选频放大，抑制无用频率的信号，选出有用频率（载频）的信号加以放大，以提高接收信号的质量和强度。高频小信号选频放大器复习提问： 无线电调幅广播接收设备中高频放大器的作用？ 超学习任务3 高频小信号选频放大电路学习任务3 高频小信号选频放大电路 3.1 选频器 3.2 小信号选频放大器 3.3 集

31、中选频放大器 要点总结 3.1 选频器 高频小信号选频放大电路是构成无线电设备的主要电路之一，它的作用是对来自信道的微弱信号进行选频放大，抑制无用频率的信号，选出有用频率（载频）的信号加以放大，以提高接收信号的质量和强度。不同的通信设备，对高频小信号选频放大电路要求不同，主要分多级调谐和集中调谐两种方式，如图31所示。(a) 多级调谐方式(b) 集中调谐方式图31 小信号选频放大电路的组成方式 高频小信号选频放大电路是构成无线电设备的主要主要要求： 掌握并联谐振回路的选频特性及其主要参数的计算。理解回路Q值、信号源、负载等对回路特性的影响。了解变压器、电感分压器、电容分压器等常用阻抗变换电路及

32、其阻抗变换的关系。3.1 选频器主要要求： 掌握并联谐振回路的选频特性及其主要参数的计算。理作用：选择信号；阻抗匹配。分类： 按功能分可分为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、带阻滤波器等； 按工作原理分可分为为谐振式滤波器和固体滤波器。 LC回路是应用最广的谐振式滤波电路。 陶瓷滤波器、声表面波滤波器、晶体滤波器等被称为固体滤波器，它们的谐振频率无需调整，常被用作集中选频滤波器。应用：调谐放大、高频功放、振荡、调制、混频等3.1 选频器选频器是构成高频放大电路的一个基本电路作用：选择信号；阻抗匹配。3.1 选频器选频器是构成高频3.1.1 LC谐振回路的选频特性1. LC 并联谐振回路的组成

33、及特点Is.LrCL 的等效损耗电阻Z+Uo 并联谐振回路的等效阻抗(3) 谐振频率(2) 谐振阻抗(1) 回路的组成3.1.1 LC谐振回路的选频特性1. LC 并联谐振回(4) 品质因数Q 它反映谐振回路损耗的大小Q 定义为：将代入得：Q值越大，谐振回路损耗越小。(4) 品质因数Q 它反映谐振回路损耗的大小Q 定义为：由：2. LC 并联谐振回路的选择性和通频带(1) 频率特性曲线Is.LrCZ+Uo 和得:由：2. LC 并联谐振回路的选择性和通频带(1) 频率特性 通常，谐振回路研究0附近的频率特性，由于十分接近0，故可近似认为：则可得令Is.LrCZ+Uo 通常，谐振回路研究0附近的

34、频率特性，由于Is.LrCZ+Uo 谐振时回路输出电压回路的绝对失谐量并联回路两端电压任意频率下回路输出电压Is.LrCZ+谐振时回路输出电压回路的绝对失谐量并联回路输出电压幅频特性曲线Q值越大，幅频特性曲线越尖锐，相频特性曲线越陡峭。相频特性曲线输出电压幅频特性曲线Q值越大，幅频特性曲线越尖锐，相频特性曲(2) 通频带 接收机放大的高频信号不是一个单一的频率信号，而是包含了一定带宽的频谱。如果选频回路的曲线太尖锐，它将不能保证频带内所有信号均匀通过回路。为衡量回路不同频率信号的通过能力，定义曲线上： UO/UP值由最大值下降到0.707（=1/2）时，所确定的频带宽度2f 为回路的通频带BW

35、0.7 (用对数表示为下降3dB时的频带宽度) .该式表明：回路谐振频率越高，通频带越宽。回路Q越高，幅频特性曲线越尖锐，通频带越窄；(2) 通频带 接收机放大的高频信号不是一个单3. 选择性 选择性指回路从含有各种不同频率信号总和中选出有用信号、排除无用信号的能力。回路谐振曲线越尖锐,则选择性越好。 而实际上，BW0.1 = 10 f 0 / Q=10 BW0.7， K 0.1=10，选择性较差。 矩形系数K 0.1越接近1，谐振回路幅频特性曲线越接近矩形，回路的选择性就越好。 矩形系数：幅频特性曲线下降到0.1（对数表示为下降20dB）时的带宽与通频带的比值。措施：多级调谐。3. 选择性

36、选择性指回路从含有各种不同频率信号单级幅频特性曲线及合成曲线 f1= f0 + ff2= f0 - f总幅频特性更接近于矩形，选择性比单调谐放大器好。 如：每两级为一组，组内各级调谐在不同频率上调谐到略低于信号中心频率调谐到略高于信号中心频率总幅频特性单级幅频特性曲线及合成曲线 f1= f0 + ff2= f1. LC并联谐振回路有何基本特性?说明Q对回路特性的影响。思考与讨论解：并联谐振回路具有谐振特性，当外加信号频率与回路谐振频率相等，即回路调谐时，回路两端输出电压为最大，且相移为零；当外加频率与回路谐振频率不相等时，即回路失谐时，回路两端输出电压迅速下降，相移值增大。 利用回路的谐振特性

37、，通过调谐，可以从各种不同信号频率的信号总和中选出有用信号、滤除无用信号，这称为谐振回路的选频作用。 当谐振回路Q值越大，谐振回路幅频特性曲线越尖锐，其选频作用越好，但通频带将会变窄。1. LC并联谐振回路有何基本特性?说明Q对回路特性的影响。复习品质因数和谐振电阻的关系？或幅频特性（阻抗频率特性）的意义？品质因数的定义？ 幅频特性曲线越尖锐，品质因数Q越高，选择性越好，通频带越窄。实际中选频特性的良好品质靠矩形系数K0.1来衡量。矩形系数K0.1越接近1，回路的选择性才越好。通频带定义?Is.LrC复习品质因数和谐振电阻的关系？或幅频特性（阻抗频率特性）的意P452 作业P452 作业1.

38、LC并联谐振回路有何基本特性?如何实现选频？复习与讨论解：并联谐振回路具有谐振特性，当外加信号频率与回路谐振频率相等，即回路调谐时，回路两端输出电压为最大，且相移为零；当外加频率与回路谐振频率不相等时，即回路失谐时，回路两端输出电压迅速下降，相移值增大。 利用回路的谐振特性，通过调谐，可以从各种不同信号频率的信号总和中选出有用信号、滤除无用信号，这称为谐振回路的选频作用。2.品质因数的定义？品质因数和谐振电阻的关系？1. LC并联谐振回路有何基本特性?如何实现选频？复习与讨论3. 幅频特性（阻抗频率特性）的意义？ 幅频特性曲线越尖锐，品质因数Q越高，选择性越好，通频带越窄。实际中选频特性的良好

39、品质靠矩形系数K0.1来衡量。矩形系数K0.1越接近1，回路的选择性才越好。复习与讨论4. BW0.7与Qe的定量关系？实际LC调谐电路的K0.1等于多少？BW0.7 =f0/QeK0.1=103. 幅频特性（阻抗频率特性）的意义？ 幅频特性5.画出共射极放大电路的等效交流通路和微变等效电路。+UCCRSusRBRCC1C2T+RLui+uo+uBEuCEiCiBiERBRCuiuORLRSus+ibicuSrbeibRBRCRLEBCui+-uo+-+-RSii5.画出共射极放大电路的等效交流通路和微变等效电路。+UCC3.1.2 LC谐振回路的阻抗变换作用1.信号源及负载对LC谐振回路的影

40、响Re=Rs/RP/RL同理得有载品质因数：空载品质因数：信号源及负载使回路品质因数下降, 通频带变宽，选择性变差。应采取措施减小信号源和负载的影响。而：Re Rp办法？3.1.2 LC谐振回路的阻抗变换作用1.信号源及负载对2. 常用阻抗变换电路(1) 互感变压器阻抗变换电路设变压器为无耗的理想变压器可变大，也可变小，取决于n2. 常用阻抗变换电路(1) 互感变压器阻抗变换电路设变压器若将RL 接在1、3端，输入电压加在2、3端，则设L1、L2无耗：(2) 自耦变压器阻抗变换电路大变小小变大若将RL 接在1、3端，输入电压加在2、3端，则设L1、L2 【例3-1】下图中，线圈匝数 N12 =

41、 10 匝， N13 = 50 匝，N45 = 5 匝，L13= 8.4 mH, C = 51 pF, Q =100, Is = 1 mA , Rs =10 kW, RL= 2.5 kW, 求有载品质因数Qe、并与没用阻抗变换作用的电路比较。= 250 kW= 250 kW解：将RS 、 RL均折算到并联谐振回路1-3两端R/SRS 【例3-1】下图中，线圈匝数 N12 = 10 匝，Re = Rs / Rp /RL= 30.6 kW 若没有阻抗变换电路，则R/e = RS / RP /RL= 1.91k，Q/e=4.68。 可见，采用了阻抗变换电路，RS、RL对并联回路的影响减少了，品质因数

42、下降得不多了。Re = Rs / Rp /RL= 30.6 kW 3.2 小信号选频放大器 电路要获得增益，就必须设置放大器。 放大器加选频器就构成了小信号选频放大器。 小信号选频放大器以谐振回路为选频器，也称小信号调谐放大器。3.2 小信号选频放大器 电路要获得增益，主要要求： 掌握单调谐回路选频放大器的组成、工作原理和性能特点，了解其主要性能指标。了解多级单谐振回路选频放大器。了解选频放大器的稳定性。3.2 小信号选频放大器主要要求： 掌握单调谐回路选频放大器的组成、工作原理了解多级3.2.1 单调谐回路选频放大器RB1、RB2、RE直流偏置CB、CE高频旁路晶体管的输出及负载电阻均通过阻

43、抗变换电路接入。1. 组成及特性交流通路3.2.1 单调谐回路选频放大器RB1、RB2、RE小信号放大电路微变等效电路 单调谐放大电路等效变换电路 小信号放大电路微变等效电路 单调谐放大电路等效变换电路 放大器的增益频率特性取决于LC并联谐振回路：增益频率特性曲线BW0.7=f0/Qe，K0.1=10，选择性较差。 当LC并联谐振回路调谐在输入信号频率上，回路产生谐振时，放大器输出电压最大，故电压增益也最大，称谐振电压增益： 当输入信号频率不等于谐振频率f0时，回路失谐，输出电压下降，故电压增益下降。 放大器的增益频率特性取决于LC并联谐振回路：增单调谐集成电路谐振放大器电路识读如图为采用单片

44、集成放大器MC1590构成的谐振放大器。MC1590是适用于小信号谐振放大器的典型器件。2.举例单调谐集成电路谐振放大器电路识读如图为采用单片集成放大器MC3.2.2 多级单调谐回路选频放大器两级单调谐放大器电路图 3.2.2 多级单调谐回路选频放大器两级单调谐放大器电路图 1.同步调谐放大器每级谐振回路均调谐在同一频率上 各级谐振回路调谐在不同频率上 同步调谐放大器 参差调谐放大器 总电压放大倍数谐振时总电压放大倍数以分贝表示谐振时总电压增益，则1.同步调谐放大器每级谐振回路均调谐在同一频率上 各级谐振回多级同步调谐放大器增益特性曲线级数越多，则谐振增益越大，选择性越好，通频带越窄。每级的通

45、频带比总的通频带宽。多级同步调谐放大器增益特性曲线级数越多，则谐振增益越大，选择 参差调谐放大器，是将级联的单调谐放大电路每一级的谐振频率参差错开，分别调整到略高于和略低于中心频率上，常用的有双参差调谐和三参差调谐。2. 双参差调谐放大器双参差调谐放大电路的交流等效电路 参差调谐放大器，是将级联的单调谐放大电路每一级单级幅频特性曲线及合成曲线 f1= f0 + ff2= f0 - f总幅频特性更接近于矩形，选择性比单调谐放大器好。 如：每两级为一组，组内各级调谐在不同频率上，如此级联组成的多级放大器称为双参差调谐放大器。调谐到略低于信号中心频率调谐到略高于信号中心频率总幅频特性单级幅频特性曲线

46、及合成曲线 f1= f0 + ff2= f思考与讨论1.并联谐振回路的品质因数是否越大越好？说明如何选择并联谐振回路的有载品质因数Qe的大小。解：并联谐振回路的品质因数不是越大越好。因为Qe值增大后虽然抑制带外干扰信号能力增强，但通频带也随之变小，因此，在实际应用中，为了保证有良好的选择性，应在满足通频带的要求下，力求增大回路的有载品质因数，即可按Qe f0/BW0.7来选择回路的有载品质因数。思考与讨论1.并联谐振回路的品质因数是否越大越好？说明如何选2.信号源和负载会使回路的有载品质因数下降，选择性变坏，同时使回路谐振频率产生偏移。为了减小信号源和负载对回路的影响，常采用什么办法？如下电路

47、采取了什么方法？2.信号源和负载会使回路的有载品质因数下降，选择性变坏，同时小结LC 谐振回路具有选频作用。回路谐振时，回路阻抗为纯电阻，可获得最大电压输出；当回路失谐时，输出电压迅速减小。回路的品质因数越高，回路谐振曲线就越尖锐，选择性越好，但通频带越窄。LC并联谐振回路在谐振时阻抗最大且相移为零，呈纯电阻；当 0时，阻抗相移小于零（最大负值趋于-90），回路呈容性。信号源和负载会使回路的有载品质因数下降，选择性变坏，同时使回路谐振频率产生偏移。为了减小信号源和负载对回路的影响，常采用变压器、电感分压器等阻抗变换电路。小结LC 谐振回路具有选频作用。回路谐振时，回路阻抗为纯电阻小信号谐振放大

48、器由放大器件和LC 谐振回路组成，具有选频放大作用。主要技术指标有谐振增益、通频带、选择性。通频带和选择性是互相制约的，用以综合说明通频带和选择性的参数是矩形系数，它越接近1越好。单调谐放大器的性能与谐振回路的特性有密切关系。回路的品质因数越高，放大器的谐振增益就越大，选择性越好，但通频带会变窄。在满足通频带的前提下，应尽量增大回路品质因数。小信号选频放大器的通频带、选择性和矩形系数与选频器相同。为保证单调谐放大器工作的稳定性，可采用共射-共基组合电路。多级单调谐放大电路可以提高放大电路的放大倍数，减少矩形系数，但频带变窄了，为克服这一缺点，可采用参差调谐放大电路。小信号谐振放大器由放大器件和

49、LC 谐振回路组成，具有选频放大P4614作业P4614作业复习提问1.高频小信号选频放大电路的作用及主要构成？2.如下是 的等效电路、电路符号和电抗特性曲线？3.如何理解石英晶体的压电效应？4.石英谐振器的特点？复习提问1.高频小信号选频放大电路的作用及主要构成？3.如何4.分析如图325所示电路类型，说明放大器采用这种组合方式的作用。放大器类型：共射共基组合谐振放大器。作用：LC调谐回路做负载，采用共射共基组合， 提高电路的稳定性。4.分析如图325所示电路类型，说明放大器采用这种组合方式不同的通信设备，对高频小信号选频放大电路要求不同，主要分多级调谐和集中调谐两种方式，如图所示为小信号选

50、频放大电路的组成方式 。(b) 集中调谐方式(a) 多级调谐方式不同的通信设备，对高频小信号选频放大电路要求不同，主要分多级3.3 集中选频放大器主要要求： 了解集中选频放大器的组成和性能特点了解陶瓷滤波器和声表面波滤波器的工作原理3.3 集中选频放大器主要要求： 了解集中选频放大器的组3.3.1 集中选频放大器的基本组成与特点集中选频放大器的组成框图如图所示放大选频和滤波石英晶体滤波器、陶瓷滤波器、声表面波滤波器等 放大LC匹配网络3.3.1 集中选频放大器的基本组成与特点集中选频放大器的组集中选频放大器特点： (1) 滤波器矩形系数接近1，因而放大器的选择性好，调整也容易。(2) 变换中心

51、频率和带宽方便。(3) 温度稳定性好。宽带放大电路温度特性好，所以集中选频放大器温度稳定性好。(4) 由于采用集成电路，所以电路体积小，可靠性高。集中选频放大器特点： (1) 滤波器矩形系数接近1，因而放大集中选频滤波器的作用是选频和滤波，要求选择性要好。常用的有石英晶体滤波器、陶瓷滤波器和声表面波滤波器，又称固体滤波器。3.3.2 集中选频滤波器集中选频滤波器的作用是选频和滤波，要求选择性要好。3.3.21.石英晶体滤波器 石英晶体滤波器是利用压电效应原理制成的选频器件，材料是石英晶体。石英晶体滤波器的等效电路及其电抗特性如教材图2-12(b)、(c)所示，它的品质因数Q很高，一般可达105

52、数量级以上；工作频率很高，可达几百MHz；频率稳定度高，最高可达到10-11数量级。(b) 等效电路 (c) 电抗特性曲线 1.石英晶体滤波器(b) 等效电路 (c) 电抗特性曲线 2. 陶瓷滤波器工艺：陶瓷焙烧 片状 两面涂银直流高压极化 具有压电效应 当陶瓷片发生机械变形时，其表面会产生电荷，两电极间产生电压；而当陶瓷片两电极间加上电压时，它会产生机械变形；加高频交变电压时，产生周期性机械振动，两级产生交变电荷。 当外加交变电压的频率等于陶瓷片固有频率时，机械振动幅度最大，陶瓷片表面产生电荷量的变化也最大，在外电路中产生的交变电流也最强，具有与谐振电路相似的特性。材料：由锆钛酸铅陶瓷材料制

53、成2. 陶瓷滤波器工艺：陶瓷焙烧 片状 两面涂银直流电路符号和等效电路它的等效电路、电路符号、电抗特性曲线都和石英晶体滤波器一样，Q值比一般LC回路的高，可获得接近矩形的幅频特性。但其Q值、工作频率及稳定性都不及石英晶体滤波器。 电抗特性曲线电路符号和等效电路它的等效电路、电路符号、电抗特性曲线都和石若将不同频率的压电陶瓷片进行适当的组合连接，就可获得矩形系数接近1的理想滤波器。如图分别为由2个和9个陶瓷片组成的四端陶瓷滤波器及四端陶瓷滤波器电路符号。陶瓷滤波器：工作频率为 几百kHz 几十MHz 使用时，其输入阻抗须与信号源阻 抗匹配其输出阻抗须与负载阻抗匹配。若将不同频率的压电陶瓷片进行适

54、当的组合连接，就可获得矩形系数(1)集成宽带放大器FZ1和陶瓷滤波器选频放大器图3-26(1)集成宽带放大器FZ1和陶瓷滤波器选频放大器图3-26 (2) 彩色电视机中色度信号与伴音信号分离电路 图3-21 (2) 彩色电视机中色度信号与伴音信号分离电路3. 声表面波滤波器 声表面波器件是一种利用弹性固体表面传播机械振动波的器件。声表面波滤波器是声表面波器件的一种。声表面波滤波器同样利用了材料的压电效应。3. 声表面波滤波器 声表面波器件是一种 它以铌酸锂、锆钛酸铅和石英等压电材料为基片，利用真空蒸镀法，在基片表面形成叉指形金属膜电极，称为叉指电极。 加输入信号时，叉指电极间便产生交变电场，由

55、于压电效应的作用，使基片表面产生弹性形变，激发出与输入信号同频率的声表面波，它沿基片表面传播至收端，由于压电效应的作用，在收端的叉指电极间得到电信号，并传送给负载。声表面波滤波器的结构与工作原理 它以铌酸锂、锆钛酸铅和石英等压电材料为基片， 当信号频率等于叉指换能器的固有频率时，换能器产生共振，输出信号幅度最大，当信号频率偏离换能器的固有频率时，输出信号幅度减小，所以声表面波滤波器有选频作用。声表面波滤波器的结构与工作原理电路符号 当信号频率等于叉指换能器的固有频率时，换能器产声表面波滤波器优点： 体积小、重量轻、性能稳定、特性一致性好、工作频率高（几MHz几GHz）、通频带宽、抗辐射能力强、

56、动态范围大等。 实用的声表面波滤波器的矩形系数可小于1.2，相对带宽可达50%。声表面波滤波器优点： 电视机声表面波滤波器集中选频放大电路 图3-20电视机声表面波滤波器集中选频放大电路 图3-2集中选频放大器如何构成？它有什么优点？思考与讨论 集中选频放大器由集成放大器、集中选频滤波器、LC匹配网络等构成，它具有接近理想矩形的幅频特性、变换中心频率和带宽方便、温度稳定性好、体积小、可靠性高。集中选频放大器如何构成？它有什么优点？思考与讨论 高频小信号选频放大器由放大器和选频器组成，其作用是实现选频放大 选频器主要有LC并联谐振回路和固体滤波器。选频器的性能由幅频特性曲线来描述，谐振回路品质因

57、数越高，幅频特性曲线越尖锐，通频带越窄，通频带和选择性相互制约。矩形系数是用以综合反映通频带和选择性的参数，选频器的实际幅频特性曲线越接近理想幅频特性曲线，矩形系数越接近1，选频特性越好。LC回路在作为选频器的同时，还可以实现放大器、选频器、负载三者之间的匹配。高频小信号选频放大器由放大器和选频器组成，其作用是实现选频放小信号选频放大器的通频带、选择性和矩形系数与选频器相同。多级单调谐放大电路可以提高放大电路的放大倍数，减少矩形系数，但频带变窄了，为克服这一缺点，可采用参差调谐放大电路。集中选频放大器由集成宽带放大器、集中选频滤波器构成，它具有接近理想矩形的幅频特性，性能稳定可靠，调试方便，逐

58、渐取代多级调谐放大电路，得到广泛应用。小信号选频放大器的通频带、选择性和矩形系数与选频器相同。P4512作业P4512作业无线电调幅广播发送设备 高频功率放大器：将电信号放大到一定的强度，以足够大的功率输送到天线，然后辐射到空间。载波已调波调制信号无线电调幅广播发送设备 高频功率放大器：将电信号放大到学习任务4 高频功率放大器学习任务4 高频功率放大器 4.1 谐振功率放大器的工作状态 4.2 丙类谐振功率放大器的工作原理 4.3 丙类谐振功率放大器的工作特性 4.4 谐振功率放大电路 4.5 丙类倍频器 要点总结 4.1 谐振功率放大器的工作状态高频功率放大电路的作用和分类作用发送设备的末端

59、，满足天线对发射功率的要求，也称射频功率放大电路。分类按负载的不同分为窄带功率放大器和宽带功率放大器。窄带功率放大器以LC谐振网络为负载，又称谐振功率放大器。宽带功率放大器以宽带传输线变压器为负载，又称非谐振功率放大器。高频功率放大电路的作用和分类作用研究的首要问题：如何提高放大器的效率，减少损耗，以获得大功率输出。4.1 谐振功率放大器的工作状态设计好放大器的工作状态研究的首要问题：如何提高4.1 谐振功率放大器的工作状态功率放大器的工作状态按其导通时间不同，分为甲类、乙类、甲乙类、丙类工作状态等。 图41晶体管不同工作状态下的集电极电流波形(a) 甲类(b) 乙类(c) 甲乙类(d) 丙类

60、小功率放大电路低频互补对称功率放大电路高频功率放大电路功率放大器的工作状态按其导通时间不同，分为甲类、乙类、甲乙类4.2 丙类谐振功率放大器的工作原理掌握谐振功率放大器的电路组成、工作原理和工作特点。掌握谐振功率放大器输出功率和效率的估算。主要要求： 4.2 丙类谐振功率放大器的工作原理掌握谐振功率放大器的电4.2.1 电路组成及特点UBB 使放大器工作于丙类。LC 回路调谐于输入信号的中心频率，构成滤波匹配网络。 晶体管截止。同基本放大电路相比有如下特点：1.放大管是高频大功率晶体管，能承受高电压和大电流。2.输出负载为LC调谐回路，既能完成调谐选频功能，又能实现放大器对负载的阻抗匹配要求。