高频电子线路（第2版）课件全套 毕满清 第1-10章 绪论、回路与器件的高频特性-反馈控制电路

高频电子线路第1章绪论课程的性质和所研究的对象及课程任务

无线电通信发展概述无线电通信系统无线电波的工作波段和传输方式无线电发送设备的组成无线电接收设备的组成

本课程的主要内容及特点

课程的性质和所研究的对象:

公共课基础课专业基础课专业课两课、外语等高数、物理、计算机系列课程等

电路、信号、模电、数电、高频、数字信号处理、随机信号分析、通信原理等移动通信、光纤通信、程控交换等课程的性质－专业基础课

“高频电子线路”是通信工程、电子信息工程等电子信息类专业重要的专业基础课程，有很强的理论性、工程性和实践性，在电子信息类专业中，具有非常重要的地位。课程前后联系：高频通信原理高数电路低频信号概率论

本门课程主要讨论各种无线电设备中的高频电子线路，主要内容有信号的放大，信号的产生，和信号的频率变换等。

学生需掌握各种电路组成，工作原理，性能特点，基本分析方法和工程计算方法；初步建立起信息传输系统的整体概念；了解重要新技术的发展趋势。为后续的专业课的学习打好基础。本门课程所研究的对象及课程任务:

1.1无线电通信发展简史1864年英国物理学家麦克斯韦（J.ClerkMaxwell）发表了电磁场的动力理论”这一著名论文，1887年，德国实验物理学家赫兹以卓越的实验成就，证实了电磁波是客观存在的。之后，许多国家的科学家都努力研究如何利用电磁波传输信息，即无线电通信。著名的有英国的罗吉、法国的勃兰利、俄罗斯的波波夫、意大利的马可尼等。马可尼的贡献最大，他于1895年首次在几百米的距离，用电磁波进行通信获得成功，1901年首次完成了横渡大西洋的无线电通信。从此，无线电通信进入了实用阶段。1904年到1907年电子管的出现，是电子技术发展史上第一个重要里程碑。1947年肖克莱（W.Shockley）等人发明了晶体三极管20世纪60年代开始出现将“管”、“路”结合起来的集成电路无线通信随着电子技术的发展而迅猛发展。1.2无线电通信系统信源：即信息的来源，有着不同的形式，如语音、音乐、文字、图像、电码等形式。输入变换器：将信息变换成相应的电信号称为基带信号（可以是模拟或者数字信号）发送设备：完成信号的处理，将基带信号变换为适合在不同信道内传输的信号接收设备：将信道传送的信号还原为原端的基带信号。输出变换器：将传输来的电信号变换成所需的信息形式，可以是扬声器等。信道：发送设备和接收设备中间的传输媒介，表明信号传输的途径，一般分为有线信道和无线信道两类。无线电波的工作波段波段名称波长范围频率范围主要用途超长波104～105

m30～3

kHz长距离通信，导航，频率标准长波103～104

m300～30

kHz导航，长距离通信中波102～103

m3000～300

kHz广播，船舶通信、飞行通信短波10～100

m30～3

MHz广播，各种通信超短波1～10

m300～30

MHz短距离通信，电视、雷达、导航分米波0.1～1

m3000～300

MHz短距离通信，雷达、散射通信厘米波0.01～0.1

m30～3

GHz短距离通信，雷达、卫星通信本书所涉及的高频的范围:几百K到几百M之间（可以用路解决的范围）无线电波的传输方式无线电发送系统原理信息传输的两个要求：传输距离远和多路传输采用的方法：

大量通信系统通过调制将基带信号变换成更为合适在信道中传送的形式，

所谓调制就是将信号载在载波上再在信道中传输调制的目的有三

a提高效率以便辐射

b实现信道复用

c改善系统性能组成方框图见下页以调幅为例：无线电接收系统原理直接放大式接收机超外差接收机以超外差接收机为例：1.3本课程的内容及特点内容主要包括如下：①信号的放大：小信号谐振放大器和大信号谐振放大器。②信号的产生：正弦波振荡电路。③信号的频率变换：有倍频、混频、振幅调制与解调、角度调制与解调等。④反馈控制电路：自动增益控制电路、自动频率控制电路以及用于相位自动控制的锁相环电路。本书内容涉及面广泛，电路较复杂，学习时应注意如下特点：①非线性电子电路中，为实现同一功能因指标要求不同，可采用形式各异的电路。另外，同一形式的电路可因其工作状态、输入信号的性质、电平、输出滤波特性的不同，而完成不同的功能。②在非线性电子电路中，有源器件工作在特性的非线性区，对这种电路进行严格的定量分析一般是很困难的，工程上大多采用近似方法，对器件的模型和电路工作条件进行合理的近似。③学习本书时，读者应注意理论和实际紧密结合，运用所学理论去分析和解决实践环节中遇到的问题，并通过实践加深对理论的理解。课程思政案例神奇的魔法师—高频电子技术的发展高频电子线路电子工业出版社主要内容：谐振回路的组成及基本特性，阻抗变换电路基本概念：品质因数、谐振回路、通频带、矩形系数、阻抗变换、电子噪声等。第2章

回路与器件的高频特性2.1高频特性概述

器件分为无源器件和有源器件两大类。

无源器件是指工作时不需附加电源提供能量的器件，如电感线圈、电容器、电阻器等，主要实现对信号的传输。有源器件是指工作时需要附加电源才能提供能量的器件，如二极管、晶体管、场效应管等，主要实现对信号的放大、变换等。

器件在不同频率下呈现的特性不同。由于这些特性在低频时不明显（常常被忽略），而在高频时却较突出，因此又称为“高频特性”。2.2无源器件的高频特性及其特点2.2.1电感线圈的高频特性及其等效电路Q值越大，说明电感线圈的储能作用越强、损耗越小。对于高频电路中应用的电感线圈来说，Q值越大越好，且通常在几十至一二百之间。此外，当通过电感线圈的电流频率增加到短波波段后，除了考虑电阻的趋肤效应,还应考虑与电感相并联的各匝线圈间的等效电容。电感线圈在高频波段使用时，其参数可等视为一个无损耗的理想电感线圈和一个电阻的串联2.2.2电容器的高频特性及其等效电路在频率很高时，电容器电感效应和介质的能量损耗逐渐增强，还需要考虑电容上的电感效应，相当于在电容上串联了一个电感线圈。如图所示。电容器在两个极板间介质上会产生一定的能量损耗，且损耗大小取决于电容的容量和介质的材料，通常用电容与损耗电阻并联来等效电容器。

谐振回路作为高频电路中应用较为广泛的无源网络，具有选频、移相、相频变换、阻抗变换等作用，是小信号谐振放大器、谐振功率放大器、正弦波振荡器等高频电路中不可缺少的组成部分。

由电容和电感线圈组成的谐振回路，有单谐振回路和耦合谐振回路。单谐振回路又可分为并联谐振回路和串联谐振回路。

当回路中时，也即，此时回路对外加信号源谐振。谐振频率为2.3谐振回路2.3.1并联谐振回路电路带负载时元件会很多，为分析计算方便，因此常以导纳的形式计算。这样把（a）中LCr电路变形成为（b）中LCR电路，相当于一条支路中只考虑一个元件，导纳直接相加即可。实际中仍为（a）电路，（b）电路只是为计算方便的变形。当然变形为等效的电路前提是电流源的负载完全相等，以此推出（a）、（b）二图中器件的关系及阻抗表达式。其中，为失谐量为广义失谐令：且谐振时，回路的Q：整理得：若信号在谐振频率附近变化，则假定：，将上式变换为：关于谐振和Q值的进一步说明对于串联、并联谐振回路来说，在谐振时，电源都是在一次性提供给回路储能后，只提供回路电阻部分所消耗的能量，此时电感线圈和电容器互相交换能量，而与信号源之间没有能量交换，即在任意瞬间回路存储的总能量保持不变。因此，在谐振状态下，回路的Q值才有意义，此时可用电感或电容器件的Q来表示回路的Q值，且在谐振频率附近基本保持不变。因此，Q还可用下式表示：

并联：串联：可见，对于并联谐振回路来说，与电抗器件并联的电阻RP越大，Q值越高；对于串联谐振回路来说，与电抗器件串联的电阻r越小，Q值越高。因此，我们可以根据这个特点来选择不同电路结构的谐振回路，以获得高Q值电路。并联谐振回路的阻抗频率特性谐振时：

注意:谐振时阻抗为纯阻,且为最大值。这意味着并联谐振回路的输出电压此时也为最大值并联谐振回路的谐振曲线及其通频带、选择性在实际电路中，有用信号往往含有多个频率分量。为了确保有用信号中的所有频率分量都能够被选取出来，幅频特性曲线必须具有一定的频带范围，即通频带。根据幅频特性曲线下降的程度不同，通频带可被定义为以下两种形式：①3dB通频带：电压相对增益下降至谐振电压增益的0.707倍时所对应的频

率范围，记为BW。一般没有特殊说明，通频带指的都是3dB通频带。②20dB通频带：电压相对增益下降至谐振电压增益的0.1时所对应的频率

范围，记为BW0.1。

为了衡量谐振回路幅频特性接近矩形的程度，将20

dB通频带与3

dB通频带的比值称为矩形系数，即

由定义可知，矩形系数越接近于1，实际的幅频特性曲线越接近于矩形，则在满足通频带要求的情况下谐振回路的选择性越好。2.3.3耦合谐振回路2.4阻抗变换2.4.1信号源阻抗和负载阻抗对谐振回路的影响考虑信号源阻抗和负载阻抗的并联单谐振电路

当考虑外电路阻抗时，谐振回路的通频带将变宽，选择性将变差。回忆一下Q值的计算:可见,在谐振时如果Rp,r,L,C的值改变的话会影响到Q值以及中心频率的值。当L和C不变时,Rp值大就意味着Q值高,输出电压也高,也即选择性就好。

但空载时的阻抗和接外电路及信号源时的阻抗是不同的,所以就存在一个有载Q值，用QL来表示。显然，有载Q低于无载时的Q值。2.4.2阻抗变换电路变压器阻抗变换电路常用的阻抗变换电路主要有变压器、自耦变压器和电容分压式等阻抗变换电路。称为接入系数自耦变压器阻抗变换电路电容分压式阻抗变换电路电感分压式阻抗变换电路课程思政案例协同共生，标导向——LC谐振电路阻抗频率特性高频电子线路第3章

小信号调谐放大器主要内容：小信号调谐放大器的基本概念、主要技术指标晶体管高频小信号y参数模型小信号调谐放大器电路组成及工作原理单调谐放大器的性能指标计算方法多级单调谐放大器的构成及性能指标计算双调谐放大器的构成及性能指标计算基本概念：电压增益，功率增益，通频带，选择性，矩形系数，截止频率，特征频率，最高振荡频率。

小信号调谐放大器是无线电接收设备的主要部件，是一种窄带的选频放大器。通常是指接收机中混频前的高频放大器和混频后的中频放大器。

混频前，高频小信号放大器需要对外来不同的信号频率进行调谐及放大，混频后，放大器只需对中心频率固定的中频小信号谐振。窄带：通频带在几千赫到几十兆赫之间。3.1概述关于窄带的解释关于窄带的解释关于窄带的解释关于窄带的解释例如，中央人民广播电台第一套节目的载波频率fc为639kHz,若调制信号的最高频率Fm为5kHz，则:所谓的窄带是相对而言的。小信号调谐放大器单回路调谐放大器双回路调谐放大器及上述多个单级构成的多级放大器参差调谐放大器小信号集中选频放大器重点：小信号放大器＋LC谐振回路

主要包括放大管和谐振回路，谐振回路又分为简单并联谐振回路和耦合谐振回路，分别构成单回路调谐放大器和双回路调谐放大器。在高频集成电路中，单回路调谐放大器更为常见。小信号调谐放大器的主要指标:接收机的中频放大器、无线电发射机的功率放大器都是固定频率的小信号谐振放大器，它们在系统中都起着主要的放大作用，所以通常称为主放大器。特别是无线电接收机的灵敏度高低主要取决于中频放大器增益的大小。

对放大器的

要求是增益高，频带宽，选择性强，稳定性好。从这些方面看，应有如下技术要求。1.增益gain由对接收机灵敏度的要求而定。要求接收机灵敏度高的，则放大器增益就要做得高，灵敏度要求低时，增益也可低一些，但不管增益大小，都必须是稳定的。因此这里的增益指的是稳定性增益。

放大器输出电压（或功率）与输入电压（或功率）之比，称为放大器的增益或放大倍数，用Av（或Ap）表示，有时以分贝（dB）计算。2.通频带

放大器的通频带是放大器的电压增益下降到最大值的0.707倍，所对应的频率范围，用BW表示，BW=2Δf0.7。此BW也称为3dB带宽或称为半功率带宽。根据用途不同，放大器的BW差异较大。调幅广播6~8kHz，而电视和雷达接收机中的中频放大器BW大概在6MHz左右。3.选择性放大器从含有各种不同频率的信号总和（有用的和有害的）中选出有用信号，排除有害（干扰）信号的能力，称为放大器的选择性。

对不同的干扰，有不同的指标要求。这里，我们仅介绍两个基本指标：矩形系数和抑制比。（1）矩形系数矩形系数说明了邻近波道选择性的好坏。放大器应该对通频带内的各种信号频谱分量有同样的放大能力，而对通频带以外的邻近波道的干扰频率分量，则应完全抑制，不予放大。

所以，理想的频带放大器频率响应曲线应呈矩形。但实际的曲线形状往往与矩形有较大的差异。理想的与实际的频率特性（1）矩形系数式中，BW为放大器的通频带；BW0.1为相对放大倍数下降至0.1处的带宽。显然，矩形系数K0.1越接近1，则实际曲线越接近理想矩形，邻近波道选择性越好。滤波邻近波道干扰信号的能力越强。通常，谐振放大器的矩形系数K0.1约在2~5的范围内。（2）抑制比谐振点f0的放大倍数为Avo。若有一干扰，其频率为fn，则电路对此干扰的放大倍数为Av，我们就应用s=Avo/Av表示放大器对干扰的抑制能力。s=Avo/Av

通常称为对干扰的抑制比，用dB表示，则s（dB）=20lg。例如，当Av0=100，Av=1时，则s=100，或s（dB）=20lg100=40dB。抑制比的谐振曲线4.稳定性工作稳定性是指放大器的工作状态（直流偏置）、晶体管参数、电路元件参数等发生变化时，放大器的主要特性的稳定程度。一般的不稳定现象是增益变化、中心频率偏移、通频带变窄、谐振曲线变形等。不稳定状态的极端情况是放大器自激，以致使放大器完全不能工作。为了使放大器稳定工作，必须采取稳定措施，如保持恒温，限制每级增益、选择内反馈小的晶体管、应用中和或失配方法、采取必要的工艺措施（元件排列、接地、屏蔽等），以使放大器不自激或远离自激，且在工作过程中主要特性的变化不超出允许范围。5.噪声系数放大器的噪声性能可用噪声系数来表示。在放大器中，总是希望它本身产生的噪声愈小愈好，即要求噪声系数接近1。在多级放大器中，最前面的一、二级对整个放大器的噪声起决定做作用，因此，要求它们的噪声系数尽量接近1。为了使放大器的内部噪声小，在设计与制作时应当采用低噪声管，正确地选择工作点电流，选用合适的线路，等等。以上这些要求，相互之间既有联系又有矛盾。例如增益和稳定性，通频带和选择性等。因此，应根据要求决定主次，进行分析和讨论。由上可见，高频小信号放大器的组成必须有两个核心：放大和选频。小信号调谐放大器的组成小信号调谐放大器半导体器件选频网络晶体管场效应管集成电路3.2晶体管高频等效电路3.2.1混合π参数等效电路1.等效电路混合π参数等效电路的相关参数混合π参数等效电路的相关参数混合π参数等效电路的相关参数

混合π型等效电路是从模拟晶体管的物理结构出发，用集中参数元件r、C和受控源表示晶体管内的复杂关系。这种等效电路称为物理模拟等效电路。它的优点是,各元件参数物理意义明确，在较宽的频带内这些元件值基本上与频率无关。缺点是，随着器件不同有不少的差别，分析和测量不便。因此，混合π型等效电路比较适合宽频带放大器。

y参数等效电路是从测量和使用的角度出发，把晶体管看作一个有源线性四端网络，用一组网络参数来构成其等效电路，这种等效电路称为形式等效电路。

这基于高频小信号放大器三极管工作在线性状态，所以可将其用二端网络来等效。3.2.2高频y参数等效电路

图(a)将共发接法的晶体管等效为有源线性四端网络。图中表示晶体管输入和输出电压，为其对应电流。以为自变量，为因变量，则描述它们之间的关系的线性方程为：它的优点是导出的表达式具有普遍意义，分析和测量方便；缺点是网络参数与频率有关。但由于高频小信号谐振放大器的频带较窄，一般只需在工作频率f0上进行参数计算。故分析高频小信号谐振放大器时采用y参数等效电路是合适的。图（a）图（b）be+-ce+-+-+-y参数定义：yie：输出短路时的输入导纳，表示对前级的影响yfe：输出短路时的正向传输导纳，表示晶体管的放大能力yoe：输入短路时的输出导纳，表示对后级的影响yre：输入短路时的反向传输导纳，表示输出对输入的影响+-+-高频Y参数等效电路的简化电路+-+-在高频电路中，一般y参数都是复数，其形式如下：展开的Y参数等效电路忽略此项1.放大电路组成3.3晶体管单回路调谐放大器交流通路Cb、Ce对高频信号视为短路，VCC对高频视为接地晶体管参数：单向化的y参数等效电路2.等效电路参数折合为了分析方便，通过接入系数p1、p2把晶体管的输出参数和负载都折合到LC回路两端。晶体管的参数折合：

负载的参数折合：

谐振回路：L、C、Gp——这里Gp是回路本身的损耗电导，称为LC回路的空载电导，与空载Q相对应。合并同类元件参数折合后的等效电路按电阻、电容、电感、电流源和电压源等分类合并。由上述四个元件组成的并联谐振回路并联谐振回路特性如下：调谐放大器的谐振频率：回路的空载品质因数：回路的有载品质因数：3.单调谐放大器的性能指标（1）电压增益

（2）功率增益目标信号通过放大后，该信号是否得到加强，最终还是要看输出信号功率是否得到提高。功率大了，信号的能量就大。调谐放大器谐振时的功率增益定义为：为了取得较大的功率增益，选用正向导纳大的管子是有利的。（3）放大器的通频带和增益带宽积通频带：增益带宽积（GBP）:QL与接入系数p1及p2有关。如果p1和p2过大，将导致QL值明显下降，使放大器的通频带变宽，选择性变差可见，放大器的GBP决定于晶体管的跨导gm和回路总电容CT之比。当gm与CT之比确定后，GBP是一个常数。显然，要提高增益，通频带将变窄，而加宽通频带，就必须降低增益。为了保证有较大的GBP，应该选择gm较大的晶体管及较小的总电容CT，但不能过小，因为了，CT太小时将主要由部分接入电容决定，将使调谐频率变得欠稳定。4.放大器的相对增益(选择性)

3.3.2多级单调谐放大器１.问题的提出在对高频信号接收和放大时，常要求调谐放大器对有用的信号有足够的增益，对干扰信号有足够的衰减。当一级单调谐放大器不满足要求时，常采用多级放大器。２.电路的组成两级单调谐放大器由多级单调谐放大器级联而成,且都调谐于同一频率上，称为同步调谐。３.分析指标（1）电压增益：假定，n级放大器的各级电路参数都相同，则总增益为：一般总增益：谐频总增益：设每一级的增益为：则，总相对增益为：（2）通频带：由上式可求出n级放大器的通频带BWn（3）矩形系数：在多级放大器中，矩形系数的定义与单级调谐放大器的定义相同，即（4）增益带宽积以两级单调谐放大器为例，即n=2，有电压增益大了,但通频带小了矩形系数随级数增加而减小增益带宽积仍是一个常数

适用于:通频带较窄，增益要求不太高的场合。互感耦合双回路调谐放大器电容耦合双回路调谐放大器3.4晶体管双回路调谐放大器3.4.1单级双回路调谐放大器放大管的负载回路是双调谐耦合回路的放大器，称为双回路调谐放大器，它的特点与双调谐耦合回路一样：通频带宽、选择性好，但调整较麻烦。某些接收机的高频放大器、图像中频放大器、某些收音机中的中频放大器等常采用双回路调谐放大电路。在高频集成电路的外围也有可能采用双回路调谐放大器。电路结构：1.直流偏置2.交流旁路3.谐振回路：L1、C1为初级谐振回路，L1初级线圈N13的电感量；L2、C2为初级谐振回路，L2初级线圈N46的电感量；两回路之间用互感M耦合。一般L1=L24.T1到初级回路：部分接入，接入系数p1=N12/N13<1;5.T2(负载)到次级回路：部分接入，接入系数p2=N45/N46<1;Cb、Ce对高频信号视为短路，VCC对高频视为接地晶体管参数：单向化的《y》参数等效电路等效电路：参数折合：为了分析方便，通过接入系数p1、p2把T1的输出参数和T2的输入参数分别折合到L1C1和L2C2回路两端。T1输出参数的折合：T2输入参数的折合：谐振回路：

初级回路L1、C1、g1，次级回路L2、C2、g2，这里g1、g2分别是初次级回路本身的损耗电导，称为LC回路的空载电导，与空载Q相对应。合并同类元件：按电阻、电容、电感、电流源、电压源等分类合并。初级回路总电容：初级回路总电导：初级回路激励源：次级回路总电容：次级回路总电导：初次级回路电感：为了分析方便，我们令根据前面关于耦合谐振回路的讨论，可以直接得到如下技术指标：初次级回路谐振频率：电压增益：电压增益模值：谐振增益：相对增益：上式和前面对耦合谐振回路讨论的结果是一样的，所以在η=1时，同样有：当有n级双回路调谐放大器同步级联时，如果各级都是临界耦合，即η=1，可得n级的总谐振曲线的表示式为：3.4.2多级双回路调谐放大器求通频带：令

矩形系数：令3.6放大器的稳定性稳定性是放大电路的一项重要指标，主要是指放大器远离自激状态，尽量保持频率、通频带能够稳定不变。

主要原因有三方面：一是放大器内部反馈所造成的；二是外部因素所造成，诸如电路的布局布线、印制板图、电源去耦等的不良设计等；三是温度变化所产生的不良影响。在前面讨论调谐放大器时，假设晶体管是单向化元件，没有考虑yre的影响。但当工作频率较高时,的容抗变小，输出回路对输入回路的反馈作用就不容忽视，考虑yre的作用，将可能引起放大器工作的不稳定。常采用：中和法失配法3.7小信号集中选频放大器近年来，随着集成电路技术和固体滤波技术的发展，宽频带、高增益线性集成电路和高性能的滤波器件不断出现，因此，在电路中采用集中选频放大器越来越多。集中选频放大器由集中选择滤波器和多级宽带放大器组成，如图所示。集中选频放大器框图集中选频放大器的优点：（1）将选择性回路集中在一起，有利于微型化。（2）稳定性好。（3）电性能好。（4）放大器指标容易控制。（5）便于大量生产。有压电陶瓷谐振器、声表面波压电陶瓷滤波器等。小结小信号调谐放大器信号的特点，放大器的分类及

主要指标。2.晶体管的频率参数和Y参数等效电路3.晶体管单回路调谐放大器1)晶体管单回路调谐放大器等效电路画法画出交流通路、将交流通路中的晶体管用Y参数等效电路代替、分别将晶体管用Y参数部分和负载部分折合到LC谐振回路，合并电导、电容变成LC并联谐振回路。2)单回路调谐放大器主要指标计算电压增益、功率增益、通频带、增益带宽积、矩形系数。4.

多级单调谐放大器5.多级单调谐放大器的分析方法利用单回路调谐放大器的电压增益公式计算多级单调谐放大器的电压增益、通频带、增益带宽积、矩形系数。6.单级双回路调谐放大器1)单级双回路调谐放大器等效电路画法画出交流通路、将交流通路中的晶体管用Y参数等效电路代替、分别将晶体管用Y部分和负载部分折合到耦合LC谐振双回路，合并导、电容变成LC并联耦合谐振回路。2)单级双回路调谐放大器主要指标计算电压增益、通频带、矩形系数。7.多级双回路调谐放大器的分析方法利用单级双回路调谐放大器的电压增益公式计算多级双回路调谐放大器的电压增益、通频带、矩形系数。8.单回路调谐放大器与单回路多级调谐放大器进

行比较（电压增益、通频带、矩形系数）9.单回路调谐放大器与单级双回路调谐放大器进行比较（通频带、矩形系数）10.单级双回路调谐放大器与多级双回路调谐放大器

进行比较（电压增益、通频带、矩形系数）高频电子线路概述非线性元件非线性电路分析方法第4章非线性电路及其分析方法4.1概述

常用的电路元件有三类：线性元件、非线性元件和时变参量元件。1、线性元件的主要特点是元件参数与通过元件的电流或施于其上的电压无关2、非线性元件的参数与通过元件的电流或施于元件二端的电压有关3、时变参量元件的参数不是恒定不变，而是按一定的规律随时间而变化

在高频电子电路中，较多的场合不用解非线性微分方程的方法来分析非线性电路，而是采用工程上适用的一些近似分析方法。4.2非线性元件4.2.1非线性元件

1．非线性电阻

线性电阻元件，通过元件的电流与元件两端的电压成正比，伏安特性为一直线,。而非线性电阻(例如半导体二极管)的伏安特性是一曲线。(a)线性元件伏安特性(b)非线性元件伏安特性图4-2所示为隧道二极管的伏安特性隧道二极管伏安特性

正电阻是能量消耗器，而负电阻是提供能量的能源，实际中是将输入的直流功率转换为交流功率的能量转换器，它常应用于振荡电路中。2.非线性电容ＰＮ结在反偏电压Ｖ的作用下，形成正负离子层。离子层相当于绝缘介质层，反偏电压越高，介质层越厚，则ＰＮ结电容越小。反之，ＰＮ结电容越大3.非线性电感空芯电感电感L的定义是指线圈产生的磁链

与所通过的电流

的比值磁芯电感由于磁性材料的磁滞效应和磁饱和现象，电感是非线性的静态电感：动态电感：4.2.2非线性电路特点1．非线性电路不满足叠加原理设1）线性电路：2）非线性电路：由线性元件组成的电路叫做线性电路，如无源滤波器，低频和高频小信号放大器等；由非线性元件组成的电路叫做非线性电路，如本课程中之后要讲的功率放大器，振荡器，及各种调制解调电路等。非线性电路的实质是输出产生了新的频率。2．非线性电路具有频率变换作用什么叫频率变换？把一个频率上的信号，变成另一个频率上的信号线性电路：输出与输入波形相似，频率成分相同非线性电路：输出与输入波形失真，基频相同，频率成分不同设引入三角公式直流倍频和频差频上述表达式反映了非线性电路（器件）的频率变换功能，这正是无线电技术很多过程中需要的，而线性电路(器件)是不能实现这一功能的。下面，我们定量分析频率变换４.３非线性电路的分析方法4.3.1幂级数分析法

数学上一个连续的曲线，可以用有限项幂级数近似表示，并且能够达到任意精度。

在小信号运用的条件下，常把非线性器件的特性用幂级数近似表示，因为表达式简单且有一定的准确性，因而得到广泛应用。由泰勒公式，一个非线性器件的伏安特性可以写为其中，是静态工作点电流；是静态工作点处的电导，即动态电阻的倒数。1.幂级数项数的确定2.幂级数各项系数的确定用幂级数表示非线性器件的伏安特性时，理论上项数越多越能准确表示，但在实际电路中，所取项数的多少，是根据电路的功能、工程要求来确定的。小信号放大：只需取到一次项，则非线性变成了线性化处理；频率变换：至少取到二次项，就有需要的结果；

如果加在非线性元件上的信号较大，特性曲线运用范围很宽，若用幂级数进行分析，则必须取至三次项甚至更高次项。特性曲线的近似数学表达式确定后，可以利用前面的公式直接求导数的方法确定。也可以根据给出器件的伏安特性及静态工作点确定系数。二极管2AP27的伏安特性3.非线性器件频率变换作用的分析这部分的内容，主要介绍当给定一个非线性器件的伏安特性幂级数多项式和输入信号的频率成分，来判断输出量中会产生哪些频率分量。利用三角公式

将三次项展开整理后，中的频率成分如下４.３.２折线分析法

当输入信号足够大时，若用幂级数分析法，必须选取较多的项，将使分析计算变得复杂。

采用折线近似分析法可解决大信号情况时的主要矛盾。对于晶体二极管或三极管而言，如果输入信号幅度较大（大于0.5

V），用幂级数方法分析误差会大，且不方便，则改为折线分析法。

显然，折线分析法涉及非线性特性曲线的较大区段，必须是大信号才适用，这种方法适用于高频功率放大电路、调幅电路、检波电路等。根据通角的定义，当时，，得到：该式表示只要知道了尖顶余弦脉冲的最大值和半导通角，就可以求出在导通角内任一时刻的电流值。尖顶余弦脉冲电流分解系数α曲线４.３.３时变参量电路及其分析法

时变参量元件实质上也是非线性元件，可以对信号实现频率变换。

重点讲按简谐振荡规律改变晶体管工作点，从而改变其跨导的时变跨导电路1．非线性电阻元件构成的时变参量电路

在时变参量电路中，工作点和参量随较大的交流控制信号变化，相当于工作在非线性状态。但对信号而言，幅值很小，在工作点周围可认为信号呈线变化，这种电路称为线性时变参量电路。

时变参量电路的形式很多，如用较大的交流信号控制二极管的导通和关断，可组成线性时变电阻电路；控制晶体管的工作点和参量，可组成变跨导电路；控制差分管的恒流源，可组成模拟乘法电路等。2．开关函数分析法在某些情况下，非线性元件元件受一个大信号控制，轮换地导通（或饱和）和截止，实际上起着开关的作用。3．时变跨导电路分析法4．非线性电抗元件构成的时变参量电路在非线性电抗元件中，变容二极管由于体积小、性能优良、时变控制方便，因此被广泛应用于时变参量电路中。晶体二极管工作在反偏电压时，其PN结相当于一个电容，即势垒电容，容量随反偏电压而变，利用这个特性可制成变容二极管。它的变容特性、符号如图所示。４.４模拟乘法器频谱搬移电路的核心部分是相乘器。由于可变跨导相乘法具有电路简单、易于集成、工作频率高等特点而得到广泛应用。它可以用于实现调制、解调、混频、鉴相及鉴频等功能图4-13模拟乘法器符号图4-14乘法器工作象限应用1）频率变换：倍频、混频、调制、解调等电路例如：倍频设由于模拟乘法器是二次方器件，因此输出信号中不含无用的高次谐波2）模拟运算：乘法、除法、平方、开方（平方根）等电路除法器表达式：平方根器表达式：非线性元件及时变参量元件的特点，非线性电路的特点。幂级数分析法和折线分析法，时变参量电路及其分析方法。模拟乘法器的概念，差分对模拟乘法器的电路结构及集成模拟乘法器。高频电子线路第5章高频功率放大器主要内容：高频功率放大器的功能、类型，并与低频功率放大器进行简单比较；丙类谐振功率放大器的工作原理、工作状态、性能指标、电路组成基本概念：功率与效率动态负载线欠压，临界，过压，负载特性集电极调制特性与基极调制特性1作用：放大载波或者已调波的高频信号，一般处于发射机末端，以高效率、输出大功率为目的，是通信系统中发送设备的重要组成部分。谐振功率放大器宽带高频功率放大器放大固定频率信号或窄带信号。需调谐，晶体管工作在丙类，功率大，效率高，要考虑失真问题。用于放大需在很宽范围内变换载波频率的信号（如小型移动发射机）或宽带信号。不需调谐，晶体管工作在甲类，功率小，需要功率合成。5.1

概述2分类：根据频带分5.1

概述根据电流通角分甲类（θ＝180◦）乙类（θ＝90◦）丙类（θ<90◦）甲乙类（90◦<θ<180◦）2分类：3.谐振（高频）功放与非谐振（低频）功放的比较相同:要求输出功率大，效率高非线性(大信号)不同:低频（音频）:20Hz～20kHz高频（射频）:（以调频广播为例）FM广播信号载波:88MHz～108MHz谐振与非谐振高频窄带信号工作频率、相对频宽不同,5.1

概述传送信息带宽：BW=180kHz高频调谐功放的特点：5.2

高频谐振功率放大器的工作原理主要要求：

理解谐振功放的电路组成，掌握其工作原理掌握丙类谐振功放输出功率、管耗和效率的计算。5.2.1谐振功率放大器的基本组成及工作原理1.

基极偏置电压一般VBB<0VT为高频大功率晶体管。为使放大器工作于丙类：

其幅度应满足(VBB+Vim)>VBE(on)，此时输入激励信号应为大信号。输入信号与VBB串联：2.集电极电流为余弦尖顶脉冲用傅利叶级数展开3.输出回路Re为考虑了晶体管的输出电导、回路损耗、实际负载电阻RL在内总的等效并联电阻，Qe为此种情况下的有载品质因数。回路对各次谐波呈现的阻抗为ωi=ω0时ωi=2ω0时ωi=nω0时，由于Qe>>1可见，当谐波次数越高时，回路的阻抗越小，谐波电压也小到可以忽略不计。由前分析可知，由于LC回路的选频作用，理论上只有集电极电流中的基波分量ic1在回路两端产生输出电压，即：4.各极电流和电压波形谐振功放电流、电压波形

tvBEOVBBVBE(on)

tiBO

iBmax

tiCOIC0

iCmaxic1ic2VCCvc

tvCEO

tvBEOVBBvBE(on)

tiCO

iCmaxVCCvc

tvCEO

首先，

vc与vi反相。当vBE为vBEmax时，iC为iCmax

，而vCE为vCE

min。

ic不仅出现时间短(2

<180)，而且只在vCE很小的时段内出现，因此集电极损耗很小，功放效率较高。5.2.2谐振功率放大器中的能量关系集电极基波输出功率：直流电源供给功率：IC0为集电极电流中的直流成分是集电极电源电压利用系数在尽极限使用时，集电极耗散功率：甲类工作状态：乙类工作状态：集电极效率：丙类工作状态：设已知导通角时，可从P77图4-7查出其值以上讨论的是理想情况，实际中，所以实际值也会小于此理想值。

00.10.20.30.40.50.620406080100120140160180°

n()

3()

2()

0()

1()g1()

减小，g1(

)增大，效率增大，但当

<40后g1(

)随

减小而增大不明显，而

1(

)迅速减小使输出功率减小。为了兼顾效率与功率，通常取，

要输出大的功率，必须有：1）大的VCC和大的iCmax2）当VCC和iCmax一定时，输出功率是导通角的函数，要合理

选择导通角3），所以，晶体管的饱和电压

要小。例如：【例5-1】某谐振功率放大器，已知集电极电压VCC=24V，输出功率Po=15W，通角

=70

，集电极电压利用系数

=0.91，试求该功率放大器的PV、

C、PC、谐振回路的谐振电阻Re和集电极电流的最大值iCmax。解：5.3

丙类谐振功率放大器工作状态分析主要要求：

掌握谐振功放动态负载线的做法掌握丙类谐振功放大器负载特性、集电极调制特性、基极调制特性和振幅特性。理解谐振功放过压、欠压、临界工作状态的特点5.3

丙类谐振功率放大器工作状态分析5.3.1丙类谐振功率放大器的动态负载线1晶体管的输入、输出和转移特性曲线转移特性及理想化输出特性及理想化

动态负载线：在输入信号激励下，晶体管的输出特性曲线上不同时刻的iC与vCE的变化轨迹。2动态特性方程得动态特性曲线方程：3动态特性曲线的做法（取二个特征点）A点（

t=0）外电路方程VBB<VBE(on)时IQ实际上不存在叫做虚拟电流，IQ仅用来确定B点的位置动态特性曲线与集电极电流波形A点坐标（vCEmin，iCmax）B点坐标（VCC，gc(VBB-VBE(on)）)D点坐标（vCEmax，0)C点坐标（VCC-Vcmcos

，

0）动态线:A-C-D动态负载：5.3.2丙类谐振功率放大器的三种工作状态放大器工作状态的分类：谐振功放按晶体管是否进入饱和区分欠压（不进入饱和区，A在放大区）过压（进入饱和区，A在饱和区）临界（达到临界饱和，A在临界线上）（由vBE=vBEmax、vCE=vCEmin时瞬时工作点A在输出特性曲线位置确定）三种工作状态下集电极电流波形的特点：5.3.3丙类谐振功率放大器的外部特性1负载特性VCC、VBB、Vim不变时，放大器的输出电流、电压、功率和效率等随谐振回路的谐振电阻Re变化的特性称为放大器的负载特性。研究它的目的，是为找出合适的负载值。电压、电流变化曲线功率、效率变化曲线谐振功放的负载特性几点结论：式中，VCES为晶体管的饱和压降欠压：恒流，Vcm变化，Po较小，ηc低，Pc较大；Rｅ极小时，耗散功率有可能超过极限值导致烧坏晶体管，因此要防止严重失谐而导致负载短路的情况，严格保证Rｅ值。过压：恒压，Ic1m变化，Po较小，ηc可达最高；临界：Po最大，ηc较高；最佳工作状态弱过压时可做激励级（带负载能力强），强过压要避免发生。用于发射机末级2调制特性（1）集电极调制特性

指VBB、Vim、Re一定时，谐振功率放大器的工作状态、IC0、Ic1m及Vcm随VCC变化的特性。电压、电流变化曲线谐振功放用作集电极调制电路时，必须工作于过压区。（2）基极调制特性

指在放大电路的Vim、VCC、Re一定时，谐振功率放大器的工作状态、IC0、Ic1m及Vcm随VBB变化的特性。电压、电流变化曲线谐振功放用作线性放大器时应工作于欠压区，若工作于过压区，则成为限幅器。3振幅特性

指在放大电路的VBB、VCC、Re一定时，谐振功率放大器的性能随Vim变化的特性，也称为放大特性。电压、电流变化曲线

若要求改变Vim能够有效地控制Vcm变化（如用作放大器），则功率放大器应工作在欠压状态；若要求Vim变化时Vcm尽可能保持不变（如用作限幅器），则功率放大器应工作在过压状态。思考：一个丙类功放，设计在临界，但发现输出功率和效率都不能达到设计要求，应如何调整？PO不是最大，表明放大器未进入临界状态，若增大Re，反倒使PO下降了，则说明工作在过压状态，此时可增加VCC，减小vBE、Re，但增大VCC要注意放大管的安全反偏电压值。一般改变Re的方法用得较普遍。【例5-2】某高频功率放大器，晶体管的理想化输出特性如图5-11(a)所示。已知VCC=12V，VBB=0.4V，输入电压vi=0.4cos

t(V)，输出电压vc=9cos

t（V），(1)做出该放大器的动态特性曲线，说明放大器工作在什么状态？(2)求集电极电流iC的最大值iCmax及通角

；(3)画出iC与vCE的波形；(4)求输出回路谐振电阻Re和集电极效率

C。(5)怎样改变Re才能使放大器工作在临界状态？此时谐振电阻Re应为多大？输出功率Po和效率

C又分别为多少？解：vCEmin=VCC

Vcm=12

9=3V，vBEmax=VBB+Vim=0.4+0.4=0.8VA点坐标如图(1)

B点坐标为（12V，-200mA）。D点坐标为（21V，0mA）。A在放大区内，所以放大器工作于欠压状态(2)集电极电流的最大值iCmax=600mA查可得(3)iC与vCE的波形如图(4)(5)增大Re可使放大器工作从欠压进入临界状态，此时，vCEmin=2V，则Vcm=VCC

vCEmin=12

2=10V，而Ic1m不变例：调频功率管3DA1构成的谐振功率放大器，已知VCC=24V,Po=2W，工作频率=1MHz，试求它的能量关系。由晶体管手册已知其有关参数为：解：（1）工作状态最好选用临界状态。作为工程近似估算，可以认为此时集电极最小瞬时电压于是（2）5.4谐振功率放大器的实用电路主要要求：

了解谐振功放常用的直流馈电电路及其特点。掌握谐振功放中滤波匹配网络的作用，了解其主要要求。了解基本滤波匹配网络的组成、分析与设计。5.4谐振功率放大器的实用电路5.4.1谐振功率放大器电路组成谐振功率放大器电路由功率管直流馈电电路、滤波匹配网络组成。

直流馈电电路是指直流供电电路，包括集电极馈电电路和基极馈电电路，提供放大器所需的正常偏置。

滤波匹配网络实现滤波和阻抗匹配。

它们是保证谐振功率放大器能够正常工作的条件。1、馈电电路5.4谐振功率放大器的实用电路若要调谐功放正常工作，各电极必须接有相应的馈电电源。无论是集电极还是基极电路，馈电方式都可分为串联馈电（简称串馈）和并联馈电（简称并馈）二种基本形式。

所谓串馈，指电子器件、负载回路和直流电源三部分是串联起来的。

所谓并馈，就是将这三部分并联起来。

但无论如何馈电，电路的构成原则都必须满足：直流电流由直流电源直接供给晶体管，在其它外电路中对直流都应短路。LC与CC1、CC2都是使电路正常工作必不可少的辅助元件。原则上：串馈并馈(1)集电极馈电电路高频扼流圈高频旁路电容隔直耦合电容(1)集电极馈电电路

串馈和并馈仅仅是结构形式上的不同，对于电压来说，直流电压和交流电压总是串联的串馈并馈(1)集电极馈电电路串馈优点：LC和CC1处于高频低电位，分布电容不影响回路的谐振频率缺点：谐振回路处于直流高电位，若回路电容是可变电容时，电容动片不能直接接地，安装调整不方便并馈优点：谐振回路下端处于直流地电位，谐振回路元件可以直接接地，安装调整方便缺点：LC、CC1、CC2处于高频高电位，因而分布电容直接影响谐振回路的谐振频率(1)集电极馈电电路(2)基极馈电电路基极直流馈电电路串馈并馈(2)基极馈电电路基极自给偏压小偏压发射极自给偏压实际中常采用上述自给偏置电路，尤其是射极偏置的自给偏压模式。工作频率较低时，用互感耦合，到了甚高频段时，功放采用电容耦合。

上图中信号接入全部是电容耦合，所以全部为并馈。2、滤波匹配网络1.输出匹配网络①阻抗匹配使负载阻抗变换为放大器所需的最佳匹配阻抗以保证放大器传输到负载的功率最大。

②选频充分滤除不需要的直流分量和谐波分量，以保证外接负载上仅输出高频基波功率。

③高效率传输功率匹配网络应能将功率管给出的信号功率高效率地传送到外接负载上，即网络自身的损耗要小。L型匹配网络

低阻变高阻L型匹配网路L型匹配网络高阻变低阻L型匹配网路π型和T型匹配网络π型匹配网路T型匹配网路【例5-3】利用高频功率晶体管3DA21A设计一个工作频率f0=50MHZ,输出功率Po=2.5W，负载阻抗RL=50Ω的输出匹配网。已知3DA21A晶体管的参数为：最大允许集电极耗散功率PCM=7.5W，最大允许集电极电流ICM=1A，集电极反向击穿电压V(BR)CEO=30V，晶体管饱和压降VCES=1V，共基接法晶体管输出电容Cob=18pF，rbb

=7Ω。解：(1)高频功率放大器最佳输出电阻的确定选取VCC=12V(2)输出匹配网络形式的选取从负载端开始，现取Qe2=4因为工作频率f0=50MHZ再根据网络Ⅱ得出的RM和高频功率放大器的最佳输出电阻Re则可得所以C1=317.69pF，C2=254.65pF，L=62.62nH2.输入匹配与级间耦合网络主要是保证其输出电压稳定：1）中间级工作于弱过压状态（恒压源带负载

能力强）；2）降低传输效率，减弱下级对本级的影响。5.4.2实用谐振功率放大器电路举例50MHz，25W谐振功率放大器谐振功率放大器，向50

Ω外接负载提供25

W功率，功率增益为7

dB。基极采用自给偏置，由高频扼流圈LB中的直流分量电流产生很小的负偏压。基极输入回路由C1、C2和L1组成T型匹配网络，集电极采用串馈，CC为旁路电容。输出回路由L2、L3、C3和C4组成π型匹配网络，调节C3、C4可以使输出回路谐振在工作频率上，并实现阻抗匹配。160MHz，13W谐振功率放大器5.4.2实用谐振功率放大器电路举例

谐振功率放大器，向50

Ω外接负载提供13

W功率，功率增益为9

dB。基极采用自给偏置，基极输入回路由C1、C2和L1组成T型匹配网络，调节C1、C2，使得功率管的输入阻抗在工作频率上变换为前级放大器所要求的50

Ω。集电极采用并馈，LC为高频扼流圈，CC为旁路电容。输出回路由L2、C3和C4组成L型匹配网络，调节C3、C4使得外接50Ω负载电阻在工作频率上变换为放大器所要求的匹配电阻。5.4.2实用谐振功率放大器电路举例400MHz，15W场效应管谐振功率放大器400

MHz的场效应管谐振功率放大器，向50

Ω外接负载提供15

W功率，功率增益达14

dB。栅极采用分压式偏置电路。基极输入回路由C1、C2和L1组成T型匹配网络，漏极采用并馈，LD1、LD2为高频扼流圈，CD1为旁路电容，CD2、CD3为电源滤波电容。输出回路采用L型和Π型构成的混合滤波匹配网络，调节C3可以使输出回路谐振在工作频率上，并实现阻抗匹配。5.5倍频器

倍频器是一种输出信号频率等于输入信号频率整数倍的电路5.5.1倍频器的作用①对发射机的主控振荡器进行倍频，以提高频率稳定②用于发射机中间级，扩展发射机的波段③频率合成器中扩展频率源④在调频和调相系统中扩展最大频偏5.5.2丙类倍频器课程思政案例中国声音，传遍世界—高频功率放大器的原理、应用和发展高频电子线路主要内容：

正弦波振荡器的基本工作原理，起振、平衡、稳定的条件，电路构成、特点和性能指标，以及电路的判别原则等；LC振荡器、石英晶体振荡器的实用电路，频率稳定度等。第6章正弦波振荡器

6.1概述什么叫振荡器？振荡器是指一种可以输出一定波形、一定频率和一定幅度的周期性交变信号的装置。振荡器的分类：

本章的重点是正弦波振荡器，是一种自激反馈型振荡器，即在没有外加激励信号作用下把直流电源提供的能量转换为输出的正弦波。应用：

无线电发射机载波信号超外差接收机（电视、广播等）用它产生本地振

荡信号各种电子测量设备（示波器、扫频仪、高低频信号

源等）和计时仪表（频率计等）产生频率（或时间）

的基准信号工业生产部门广泛应用的高频电加热设备

可见，振荡器的应用非常广泛，在电子电路中占有非常重要的地位。在正弦波振荡器中，根据选频网络所采用器件的不同可以分为：RC振荡器、LC振荡器、石英晶体振荡器。石英晶体振荡器的频率最高最稳定，

LC振荡器次之，RC振荡器最差。6.2反馈振荡器的基本工作原理

6.2.1反馈振荡器电路组成（1）放大电路：晶体管VT放大电路（2）正反馈网络：保证自激工作的

互感M（3）选频网络：LC谐振回路（4）稳幅环节：晶体管VT工作到截

止（或饱和）的非线性特性来

实现。6.2.2.正弦波振荡的平衡条件电路由主网络A(s)和反馈网络F(s)组成T(s)称为开环传递函数，也即复频域的环路增益6.2.3.正弦波振荡的起振条件

由上式可见，电路必须具有放大的功能才可以起振。在构成实际电路时，还必须要考虑馈电方式和信号耦合方式等问题。为了兼顾起振过程和振荡建立后的稳定平衡，振荡器一般都采用分压式偏置电路。由于在饱和区管子的输出阻抗低，电流噪声也较大，影响LC回路的选频效果，为了能够得到较好的振荡性能，一般总希望平衡时管子能工作在截止区。这样在选择电路参数时，就要求其静态工作点能尽量靠近截止区，也就是说，不能选得太大。6.2.4.振荡器的稳定条件

一个振荡器要能够在某个频率上振荡工作，除了满足平衡条件，还必须满足稳定条件。

稳定条件是指振荡器的工作状态在诸如电源变化、温度变化、噪声影响等某些外界干扰因素的作用下偏离平衡状态后，系统自动恢复原来平衡状态所应具备的条件。稳定性：是指振荡器受到干扰的情况下还能否正常工

作的特性。稳定度：是指在干扰条件下，偏离原状态的程度。如

电源电压波动下降1V，输出电压振幅下降0.01V，则稳定度为0.01/1=1%。（1）振幅稳定条件

振幅稳定条件是指当外界因素造成振荡幅度变化后，振荡器能够恢复原振荡幅度所需满足的条件。主网络放大特性A与反馈特性1/F

（2）相位稳定条件

相位稳定条件是指当外界因素造成振荡频率变化后，振荡器能够恢复原振荡频率所需满足的条件。稳定平衡点和不稳定平衡点

【例6-1】变压器反馈式振荡电路的典型电路，分析该电路能否产生正弦波振荡。起振过程可以分成三个阶段第一个阶段：晶体管工作在放大区，信号幅度不断增加，得出增幅输出第二阶段：管子的工作部分信号进入非线性区，信号输出幅度增加缓慢第三阶段：输出幅度处于平衡状态6.3LC振荡器

采用LC谐振回路作为选频网络的反馈振荡器称为LC振荡器，它是无线电技术领域内使用较多的振荡电路，其工作频率范围从几百千赫到几百兆赫。

就反馈形式的不同：互感耦合LC振荡器，三点式LC振荡器。前面分析的反馈型正弦波发生电路的工作原理就是以互感耦合LC振荡器为例的。一般有如下几种:（a）共发射极，集电极调谐(简称共射——调集）6.3.1互感耦合型LC振荡器

（b）共发射极，基极调谐(简称共射——调基）（c）共基极，发射极调谐(简称共基——调发）（d）共基极，集电极调谐(简称共基——调集）

互感耦合型振荡器容易起振，设计时需注意：1.它是依靠线圈互感耦合实现正反馈，同名端接法要正确，

耦合量M要选择合适；2.由于电路有一部分时间工作于非线性区，为得到较

好的振荡性能，希望静态工作点能尽量靠近截止区。分析方法：（1）看组成（2）先静态后动态（3）动态------看相位条件是否满足6.3.2三点式振荡器及其构成原则LC三点式振荡器电路结构简单，工作频率较高，工作性能也比较稳定，在无线电和通信设备中得到了广泛的应用。三点式振荡器，就是把选频LC谐振回路中的C或L变成两个，则选频网络由三个基本电抗元件构成，LC回路可引出三个端点。在电路中晶体管或运放的三个电极分别与LC谐振回路的这三个端点相连接，就构成了LC三点式振荡电路。根据是把C变成两个还是把L变成两个，LC三点式正弦波发生电路又常分为电容三点式和电感三点式两类。（a）电容三点式，也称为考毕兹（Colpitts）振荡器。（b）电感三点式，也称为哈特莱（Hartley）振荡器。考毕兹电路哈特莱电路1.电路形式三点式振荡器电路一般形式的二种画法2.三点式电路构成原则要满足相位平衡条件，必须，也即X1与X2必为同性电抗才可能满足。

另一方面，回路谐振时X1+X2+X3=0，因此X3必为与X1、X2相反性质的电抗。因此，三点式振荡器电路构成原则为：1）X1、X2电抗性质相同，X3

与之相反；2）对于f0，满足X1+X2+X3=0的

关系。

凡是与发射极相连的回路元件，为同性电抗，不与发射极相连的回路元件为反性质电抗。简称射同它异。

若有源器件是场效应管时，则为源同它异。电感三点式振荡电路

（a）电感三点式振荡电路（b）电感三点式振荡电路的交流通路

电路特点：

电感的中心抽头接晶体管的发射极【例6-3】：如图所示电路是由共基极放大电路构成的电感反馈式正弦波振荡电路，因为共基极电路的高频特性较好，所以这种电路形式的振荡频率可以做得更高。试用瞬时极性法判断该电路是否满足相位起振条件。

【解】：虽然图中的电路为共基组态，但从电路的任何地方开始标注瞬时极性都可以得到正确的结论。所以从比较习惯的基极输入开始标注，如图中所示。由瞬时极性可知，该电路满足相位条件，因此该电路可以起振。输出振荡频率为+VCCVRERB1RB2CECBLC1C2123电容三点式振荡电路——考毕兹振荡器(Colpitts)电路特点：二个电容的中间接晶体管的发射极优点：缺点：易起振(L

间有互感，耦合紧)；易调节振荡频率(因为调节C的值基本不影响反馈系数)。输出取自电感，对高次谐波阻抗大，输出波形差；相对于电容三点式工作频率不高，且结电容分别与上下电感并联，容易产生局部谐振，使波形发生畸变，甚至停振。用途：常用在对波形要求不高的设备中。如高频加热器，接收机的本机振荡器等。电感三点式和电容三点式的比较电感三点式振荡器：缺点：调节频率时改变电容值会改变反馈系数，易

停振；用途：多用于甚高频段固定频率的振荡器。优点：振荡波形好；

工作频率高，结电容可以作回路电容的一部

分，甚至可以直接用结电容充当回路电容，

所以，可工作在频率较高的波段上。电感三点式和电容三点式的比较电容三点式振荡器：6.3.3三点式振荡器的电路分析以电容三点式电路为例来进行分析Re0为L的等效损耗，并联于c、b两端，阻抗变换到c、e两端成为p2Re0第一项与LC回路有关，第二项与Ro、Ri引入的附加相移有关。通常在电路中都能满足：由起振幅度条件可得可见，C1、C2的比值必须适当才能起振。事实上，若C2选得太大，则反馈电压太小，不容易起振。然而减小C2尽管提高了反馈电压与输出电压的比值，但由于Ri通过C2接入回路，增大了管子的负载，减小了放大器的增益，同样会使T减小，也不利于起振。因此，在设计电路时应综合各方面因素，选取合适的值，以满足起振条件，一般取2～8。

6.4振荡器的频率稳定度及频率稳定原理振荡器的频率稳定度是振荡器的一个关键指标。就是在外界条件发生变化时，要求振荡器的实际工作频率与标称频率间的偏差及偏差的变化最小。振荡器在许多应用系统中也间接地作为时间基准来使用，振荡器的频率稳定度就决定了时间测量的准确程度，显得尤为重要。频率又常作为其它物理量，比如长度、速度等的参考标准，频率的准确和稳定决定了对这些物理量的测量精度。6.4.1频率稳定度的定义

频率的稳定度更重要的是在通信中实现频率对准。频率准确度：在数量上通常用频率偏差表示。频率偏差是指振荡器的实际频率和标称频率之间的偏差，通常分为绝对偏差和相对偏差。绝对偏差

相对偏差频率稳定度：是指频率随时间变化而产生的偏差，其通常定义为在一定时间间隔内，振荡器的频率相对于标称频率的变化程度。评价振荡器的频率的主要指标：准确度与稳定度。一般所说的频率稳定度主要是指短期稳定度，对频率稳定度的要求因用途而异。

各种通信系统和设备对频率稳定度的要求

由表可见，一种通信系统，发射机的频率稳定度一般比接收机的高1~2个数量级3）