《射频技术》高职全套教学课件

射频技术单元1射频通信电路的基本概念单元2高频选频放大器单元3正弦波振荡器单元4锁相环与频率合成器单元5振幅调制、检波与混频单元6频率调制与解调全套可编辑PPT课件单元一射频通信电路的基本概念这门课主要研究什么问题？

主要研究射频技术在通信系统的应用，了解通信系统的基本概念、通信系统发送与接收设备基本电路以及电路的基本分析方法图.系统实例什么是射频---高频（RadioFrequency）（300K-30MHz）具有远距离传输能力的高频电磁波---射频

信息AB通信发展历史与展望

长城上的烽火台就起着“信息源”的作用，白日以烟、夜晚以火作为传递信息的媒介。明代规定，来敌百人左右，一烟一炮示之；五百人二烟二炮；千人以上，三烟三炮；五千人以上五烟五炮。这种信息传递，既定性（敌人来犯），又定量（来敌人数）图.t镇北台---古长城最大的烽火台驿传烽火台传递信息历史1876年贝尔发明了电话有线通信1835年电报美国发明家莫尔斯电码---

电信时代的序幕点、划、空组合1895年意大利人马克尼和俄国人波波夫利用电磁波实现了射频无线通信。

模拟数字图.GSM手机图模拟电视图数字电视抗干扰能力强可以远距离传输（再生）数字信号易处理发展图.早期大哥大手机功能单一多样智能

射频识别技术（RFID）是一种无线通信技术，可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触

无线电的信号是通过调成无线电频率的电磁场，把数据从附着在物品上的标签上传送出去，以自动辨识与追踪该物品。某些标签在识别时从识别器发出的电磁场中就可以得到能量，并不需要电池；也有标签本身拥有电源，并可以主动发出无线电波（调成无线电频率的电磁场）。标签包含了电子存储的信息，数米之内都可以识别。与条形码不同的是，射频标签不需要处在识别器视线之内，也可以嵌入被追踪物体之内。

许多行业都运用了射频识别技术。将标签附着在一辆正在生产中的汽车，厂方便可以追踪此车在生产线上的进度。仓库可以追踪药品的所在。射频标签也可以附于牲畜与宠物上，方便对牲畜与宠物的积极识别（积极识别意思是防止数只牲畜使用同一个身份）。射频识别的身份识别卡可以使员工得以进入建筑锁住的部分，汽车上的射频应答器也可以用来征收收费路段与停车场的费用。在“互联网概念”的基础上，将其用户端延伸和扩展到任何物品与物品之间，进行信息交换和通信的一种网络概念。其定义是：通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络概念。物联网教学导航教学知识重点1.射频电路的特点2.通信系统收发框图3.周期性信号的傅立叶级数变换分析法知识难点1.调制,混频的概念2.傅立叶级数分析推荐教学方式1.结合通信系统实例进行系统框图的讲解2.结合仿真演示信号的频谱建议学时6学时推荐学习方法1.以系统框图为主线，了解通信系统收发内部各部分完成的功能。2.借助实验仪器学习常用信号的频谱分析必须掌握的技能数字存储示波器,DDS函数信号发生器，扫频仪仪器使用单元一射频通信电路的基本概念2.从它处理的信号频率角度来说，发送和接收的信号，是高频信号；1.在一个射频通信系统中研究问题。3.输出信号和输入信号频率不同；输出信号中有新频率成分产生；设备电路fifo线性电路

fi,fi非线性电路

fi,fi,f1,f2,f3……1．1射频电路的基本特点4.杂散参数(如引线电感、分布电容)对电路影响严重，甚至会引起电路的不稳定,有时为了防止分布电容形成寄生耦合及电感的电磁辐射产生的寄生耦合，高频电路还必须考虑良好、合理的屏蔽,及布线合理。

在本教材中，阐述的各部分高频电子线路，除高频小信号谐振放大器外，都是非线性电路。相对于线性电子线路的分析方法来说，非线性电子线路的分析方法更加复杂。数学知识要求较多电感电阻电容片状电容在射频电路中，可用于滤波器调频，匹配电路等，有必要了解它的高频特性。右图描绘了电阻的阻值与频率的关系:如图所示:低频时电阻的阻抗是R,然而当频率升高超过一定值时,寄生电容的影响成为主要的,当频率继续升高时,由于引线电感的影响,总的阻抗上升。图.1K电阻的阻值与频率的关系典型的1PF电容绝对值与频率的关系电容显示出与电阻同样的谐振特性电感阻抗与频率的关系

当频率接近谐振点时，阻抗迅速增加，频率继续提高，寄生电容的影响是主要的，线圈电感的阻抗逐渐降低。贴片电容贴片电感贴片电阻解决射频影响:元器件

而对高频电路来说，要克服印刷电路的电感效应，就要“就近接地”，即多点接地，设计电路板时使用大面积的接地区域。电路的布线最好按照信号的流向采用全直线,需要转折时可用45°折线或圆弧曲线来完成,这样可以减少高频信号对外的发射和相互间的耦合。高频信号线的布线应尽可能短。要根据电路的工作频率,合理地选择信号线布线的长度,这样可以减少分布参数,降低信号的损耗。制作双面板时,在相邻的两个层面上布线最好相互垂直、斜交或弯曲相交。避免相互平行,这样可以减少相互干扰和寄生耦合。布线:下面我们通过一个例子来说明不同频率下分布电容和分布电感对电路的影响。例1-1分布电容C=10pF，计算1kHz、1MHz、1GHz时分布电容的容抗

XC

。

解：根据容抗计算公式我们可以知道：

三种频率下的容抗分别为15.9MΩ、15.9kΩ、15.9Ω。对于10pF的分布电容，从计算结果我们发现当频率低时，分布电容的阻抗很高，并联效应可以忽略不计，但当频率高达1GHz时，分布电容的容抗值已经与高频电路中常用的50Ω阻抗匹配相近，从而会改变电抗特性，因此必须要考虑分布电容的并联影响。同理，对于分布电感也是一样，因此在射频电路中随着频率的增高，分布电容和分布电感的影响越来越大，在设计时能很好的解决这方面问题，才能设计出性能优良的电路。而对于更高频率的信号，我们还要通过传输线理论来分析问题，由于传输线理论讨论的基本都是微波频段，因此这里不再详细介绍。通信系统基本组成框图建立系统的概念课程主要内容图.通信系统基本组成框图1．2射频通信系统的组成传输媒质

信息源

信源发送设备接收设备

终端装置

信宿信道信息源：经传送的信息（如声音或图像）所转换成的微弱电信号；即必须有换能器（如话筒或摄像机）基带信号

发送设备：将微弱电信号变成适合于信道传输的信号，然后送入信道；调制是最常见的变换方式。对数字通信系统，发送设备常常又包括编码器与调制器。传输媒质：信号传输的通道；导线或光纤或传输电磁波的自由空间；干扰源：干扰源是通信系统中各种设备以及信道中所固有的，干扰的来源是多样的，它可分为内部干扰和外部干扰，而且外部干扰往往是从信道引入的，因此，为了分析方便，把干扰源视为各处干扰的集中表现而抽象加入到信道。接收设备：把有用信号从众多信号和噪声中选取出来；终端装置：将接收设备接收到的电信号再还原成原始信息：如扬声器或显像管等；各部分功能：电视传输系统图.电视传输系统

直接发送无线电波的问题：1.由天线理论可知，要将无线电信号有效地发射，天线的尺寸必须和电信号的波长为同一数量级(1/10-1)。原始电信号一般是低频信号，如语音信号频率范围f:20Hz-20KHzλ=c/f

λ20kHz=15Kmλ20Hz=1.5X104Km

波长很长。要制造出相应的巨大天线是不现实的。2.若各发射台发射的均为同一频段的低频信号，信道中会互相重叠、干扰，接收设备也无法接收信号。解决：要调制—频谱搬移上海台南京台中央台重叠频谱搬移上海台南京台中央台无线电信号的发射与接收调制调制的概念低频信号加载高频振荡信号调制信号载波信号uΩ==UΩmcosΩtuC==UCmcos(ωct+φ0)uC=UCmcos(ωct+φ0)调幅调相调频例:调幅已调波调频已调波调制方式分类:模拟调制连续波AM调幅

FM调频

PM调相uC=UCmcos(ωct+φ0)连续波调制脉冲波调制PAM,PWM,PPM,PCM数字调制ASK,FSK,PSK脉幅脉宽脉位移幅键控移频键控移相键控调制的好处：采用调制方式以后，由于传送的是高频振荡信号，所需天线尺寸便可大大下降。同时，不同的发射台可以采用不同频率的高频振荡信号作为载波，这样在频谱上就可以互相区分开了。为了有效地进行信号传输，必须采用几百kHz以上的高频振荡信号作为载体，将携带信息的低频电信号“装载”到高频振荡信号上(这一过程称为调制)，然后经天线发送出去。解调

从高频已调波信号中“取出”调制信号的过程称为解调；根据已调波的不同分为：检波：对调幅波的解调；Detection鉴频：对调频波的解调；FrequencyDetection鉴相：对调相波的解调；PhaseDetection解调传输媒质

信号源发送设备接收设备

终端装置图通信系统基本组成框图基带信号已调信号已调信号基带信号调制未经调制的高频振荡信号称为载波信号，低频电信号称为调制信号（又称基带信号），经过调制的高频振荡信号称为已调波信号。连续波的调制方式有AM,FM,PM基带信号是宽带信号，即该信号频谱范围的上限频率和下限频率的差与下限频率的比远大于1；已调信号是窄带信号。宽带信号与窄带信号是相对而言的。总结:振荡器高频放大器倍频器高频功放及调制话筒调制信号放大器#无线电发送设备的组成图.超外差式无线电发射机的框图发送设备各部分功能高频振荡器：产生频率稳定的高频信号即载波；高放或倍频器：放大载波信号，如果频率不够高，应通过倍频器使之达到所要求的频率，由多级谐振器组成；调制器：将调制信号装载到载波信号上，产生已调波；高频高放：将已调波进行功率放大，获得足够的发射功率；通过天线发射出去；话筒：将声音变成微弱的电信号；低放：将微弱电信号进行放大；本机振荡器

高频放大器

混频器

中频放大器

振幅检波器

低频放大器图.超外差式无线电接收机的框图无线电接收设备的组成框图接收设备各部分功能高频放大器从天线接收到的信号中选择出所需的信号并放大；得到频率为fs的高频调幅波；本地振荡器用来产生fL=fc±fI的高频等幅振荡信号。混频器将其与本地振荡器提供的频率为fL的信号混频，产生频率为fI的中频信号。中频放大器是中心频率fI固定的放大器，进一步滤除无用信号。检波器(解调器)将得到的中频调制信号变换为原基带信号，再经低频或视频放大器放大后从扬声器或显象管输出。返回

接收设备的第一级是高频放大器。由于由发送设备发出的信号经过长距离的传播，受到很大的衰减，能量受到很大的损失，同时还受到传输过程中来自各方面的干扰和噪声。当到达接收设备时，信号是很微弱的，因而需要经过放大器的放大，并且，高频放大器的窄带特性同时滤除一部分带外的噪声和干扰。高频放大器的输出是载频为fc的已调信号，经过混频器，接收过程：与本地振荡器提供的频率为fL的信号混频，产生频率为fI的中频信号。中频信号经中频放大器放大，送到解调器，恢复原基带信号，再经低频放大器放大后输出。高频放大器、中频放大器都是小信号谐振放大器，功率放大器是谐振功率放大器，调制器和解调器进行幅度调制、角度调制和它们的解调。上述电路以及振荡器、混频器都是本课程所讨论的重点。

信息(information)：消息(message)中有意义的内容。

“信息”指人们得到的“消息”，即原来不知道的知识,反映了人们知识状态的改变。

①信息的多样性:语言、文字、数据、图象

②信息有量的大小：信息量1.什么是信息(information)？什么是信号(signal)？§1.3信号与频谱信号（signal）

通常人们把信息的具体物理表现形式称为信号。信号是信息的载体，通过信号传递信息。(１)广义：信号是随时间变化的某种物理量。(２)数学：信号可视作一个或多个自变量的函数。*example:声信号、光信号、文字、图像、电信号等为了有效地传播和利用信息，常常需将信息转换成便于传输和处理的电信号,可以迅速远距离传输并且能十分方便的对其进行加工变换。(1)正弦信号时域波形如图所示。该信号的数学表达式为：信号举例:

式中，Um为正弦波正向或负向最大值，称为振幅，单位为V（伏特）；

=2f

为角频率，单位为rad/s（弧度/秒）；f=1/T为频率，单位为Hz（赫兹）；T=t1

t0为周期，单位为s（秒）；

0=t0为初相位，单位为rad（弧度）。由于余弦信号与正弦信号的波形变化规律完全一致，因此常把正弦和余弦信号均称为正弦波信号。正弦信号是最常用的信号之一，常用作为标准信号源、系统与设备的标准测试信号或信息传输的载体。(2)矩形波信号时域波形如图所示。该信号的数学表达式为：

式中，Um为矩形波正向或负向最大值；T=t2

t0为周期；f=1/T为频率。通常把矩形波信号一个周期内正向值持续的时间所占的比例称为占空比，用Don表示若占空比为50%，则该矩形波称为方波。矩形波信号常用作为开关信号、时间（时序）控制信号等，在数字系统和设备中有着较为广泛的应用。(3)锯齿波信号时域波形如图所示。该信号的数学表达式为：式中，Um为锯齿波正向或负向最大值；T=t4

t0=t5

t1为周期；f=1/T为频率。通常把锯齿波信号一个周期内上升持续时间所占的比例称为占空比，用Dup表示：若占空比为50%，即锯齿波上升沿与下降沿对称，则该锯齿波称为三角波。矩齿波信号常用作为扫描信号等，在视频显示系统等设备中有着较为广泛的应用

(4)取样信号时域波形如图所示，该信号的数学表达式为：取样函数在通信中应用很多，是一个重要的函数。当t=0时，Sa(t)=1抽样函数性质：Sa(0)=1Sa(kΠ)=0,k=±1,±2,±3,……语音信号的基本特点（1）语音信号幅度动态范围一般最大为40分贝，实际由于说话人的差别可以达到60－70分贝。（2）频率集中在300～3400Hz之间（3）元音幅度较大，有准周期性；清辅音幅度小，和噪声特性相似。（4）在长时间的语音信号中有相当多的无信号区间，即所谓的语音寂静区间音乐信号属于语音信号范畴。乐器信号与普通语音信号相比，其波形更规则一些，频率范围则更宽，如交响乐的高音可达15,000Hz左右。(5)语音声波经过声-电转换器（话筒）得到电信号形式的语音信号波形如图所示语音信号:“你好”波形图.空气压力随时间变化的函数（6）图像信号彩色较黑白包含信息量更大无线电电信号特点:具有时域特性和频域特性

时域:

一个无线电信号,可以将它表示为电压或电流的时间函数,通常用时域波形或数学表达式来描述。要求传输该信号的电路的时间特点（如时间常数）与之相适应。频域:信号表示为不同频率分量的线性组合.对于较复杂的信号（如话音信号、图像信号等）,用频域分析法表示较为方便只要已知单频信号的响应,利用迭加定理就可以求总响应.频谱:

是指信号在各个频率上的幅度和相位分布情况，频谱用图形表示称为频谱图。频谱图：幅频图和相频图幅频图：是指信号在各个频率上的幅度分布或所包含的频率成分及其幅度大小的分布情况。信号频谱的概念复杂信号在频域表示比较方便练习一.试画出信号f（t）的频谱。

[]]4cos[2cos2cos1)(321pwpww++-++=ttttfω1<ω2<ω3ωAmω1ω2ω31121ω1ω2ω3φn1、正弦信号的频谱特性单一正弦信号图.正弦信号频谱图由图1.19可见，正弦信号的频谱结构最为简单，只有一条谱线,其信号带宽为0。U=UmΨ0Ψf1Ψ0f复杂信号可以用傅里叶级数分解傅立叶的两个主要贡献——周期信号可表示为谐波关系的正弦信号的加权和。非周期信号可用正弦信号的加权积分表示。通信系统输入的任一信号（如话音信号、图像信号等）,若满足一定条件,都可根据傅立叶定理将其展开为不同频率分量的组合。用频域分析法分析复杂信号较为方便。傅立叶:法国数学家、物理学家、三角级数创始人非正弦周期信号的傅里叶级数分解---三角形式周期信号表达式:

周期为T的信号x(t)，在满足狄里赫利条件时，其三角形式的傅里叶级数展开式为：基波角频率

FundamentalFrequency其中：余弦分量幅度正弦分量幅度直流分量三角形式的傅立叶级数的另一种形式:余弦形式n次谐波分量

基波分量注意:非正弦周期电流、电压信号分解成傅里叶级数的关键在于求出系数a0、an、bn

，可以利用函数的某种对称性判断它包含哪些谐波分量及不包含哪些谐波分量，可使系数的确定简化，给计算和分析将带来很大的方便。如以下几种周期函数值得注意：

x(t)为偶函数,波形对称于纵轴，如图X(t)=X(-t)(2)x(t)为奇函数,波形对称于原点,

如图x(t)=-x(t)

即偶函数的三角形式傅里叶级数中不含正弦量X(t)为偶函数:X(t)为奇函数在奇函数的傅里叶级数中不会含有直流与余弦分量，只可能包含正弦分量。X(t)为奇谐函数如果函数的前半周期波形平移后，与后半周期波形关于横轴镜像对称，即满足，则这种函数称为半波对称函数或称为奇谐函数.0*在奇谐函数的傅里叶级数中，只会含有基波和奇次谐波的正弦、余弦分量，而不会包含直流和偶次谐波分量。。

练习:找出奇函数与偶函数(4)奇谐函数练习:求矩形波信号的频谱特性

矩形波（方波）波形如图所示，现求其傅里叶级数。

分析:此方波为奇函数，且为奇谐函数.基波角频率

FundamentalFrequency所以的傅里叶级数为:对应的频谱图如图：

小结:周期信号的频谱特点①离散性——频谱是离散的而不是连续的，每根谱线代表一个谐波分量，这种频谱称为离散频谱。②谐波性——谱线只能出现在基波角频率

1的整数倍上。③收敛性——幅度谱的谱线幅度随着频率的增加而逐渐衰减到零。

许多周期性信号的频谱都具有这样的特点。*信号主要能量集中于第一个零点之中．由频谱的收敛性可知，信号的功率集中在低频段。n越大，越接近矩形波低频分量，振幅较大;组成信号主体；高频分量，振幅较小;主要影响跳变沿；有吉伯斯现象(Gibbsphenomenon)发生吉伯斯现象

矩形波信号谐波的合成过程示意图

有限项逼近Gibbsphenomenon传输媒体——电磁波谱不同频段信号的产生、放大和接收的方法不同,传播的能力和方式也不同,因而它们的分析方法和应用范围也不同。无线电波只是一种波长比较长的电磁波,占据的频率范围很广。1.2．无线电波波段划分10kHz到103GHz范围内的电磁波称为无线电波返回波段名称波长范围频率范围频段名称主要传播方式和用途长波(LW）103~104m30~300KHz

低频（ＬＦ）

越洋通信远距离导航中波

(MW)102~103m300KHz~3M

中频（ＭＦ）船用通信、飞行通信

广播、业余无线电通信、短波(SW)１０~１００Ｍ3~3０M

高频（HＦ）

广播、通信超短波(VSW)１~１０m30~300M甚高频（ＶHＦ）电视广播、调频广播、雷达微波分米波(USW)１０~１００cm300MHz~3G

特高频（ＵＨＦ）通信、中继与卫星通信、电视广播、雷达厘米波(SSW)１~１０cm

3~3０G

超高频（ＳＨＦ）

中继与卫星通信、雷达毫米波(ESW)1~10mm

30~300G

极高频（ＥＨＦ）

微波通信、雷达

常用频率范围：中波：

535－1605KHZ短波：3－30M

超短波：88-108M甚高频（VHF，也称米波）在我国是频率范围是48.5MHz～223MHz（1-12频道）特高频（UHF，也称分米波）在我国的频率范围是470MHz～806MHz（13-56频道）返回手机信号的频率范围：

GSM900M：890MHz－915MHz(上行)935MHz－960MHz(下行)

CDMA800M：825MHz－835MHz(上行)870MHz－880MHz(下行)

DCS1800M：1850MHz－1910MHz(上行）1930MHz－1990MHz(下行）PCS1900M：1850MHz－1910MHz(上行）1930MHz－1990MHz(下行）

手机频率：800MHz900MHz1800MHz1900MHz

三频手机属于电磁波里的特高频中国目前最常用的制式以及网络频段是gsm900Mhz/1800Mhz

在美国、加拿大等美洲国家,大多数运营商的网络是GSM1900M●1.5电磁波传播方式超长波、长波、中波无线电通信，利用地波传播。一般来说，地波的传播距离可达20~30公里空间波，空间波在较高的发射天线与较高的接收天线之间的中进行直射波传或从发射天线经过体面反射到达接受天线。当大气层或电离层出现不均匀团块时，无线电波有可能被这些不均匀媒质向四面八方反射，使一部分能量到达接收点，这就是散射波。天波是指由天线向高空辐射的电磁波受到天空电离层反射或折射后返回地面的无线电波。天波是短波的主要传播途径。散射传播无线电发射机输出的射频信号功率，通过馈线（电缆）输送到天线，由天线以电磁波形式辐射出去天线天线是发射和接收电磁波的一个重要的无线电设备发射天线的基本功能是把从馈线取得的能量向周围空间辐射出去，并且把大部分能量朝所需的方向辐射天线是有方向性的。全向天线：在水平方向图上表现为360°都均匀辐射，也就是无方向性。定向天线，在水平方向图上表现为一定角度范围辐射，也就是有方向性。(a)立体方向图

(b)垂直方向图

(c)水平方向图

图1.5.2.全向天线方向图图1.5.3扇形区覆盖的定向天线目前使用最广泛、最经典的天线是对称振子图1.5.4.半波对称阵子单个半波对称振子可单独立使用或用作抛物面天线的馈源，也可采用多个半波对称振子组成天线阵第一、半波振子天线的方向图是“8”字形，无副瓣，在一般性应用中，有一定优势

第二、半波振子在输入端，电流是波腹点，输入阻抗是73.1+42.5欧姆通过一定的调节，容易实现谐振，能使输入阻抗为纯电阻，且易与特性阻抗为50欧姆的馈电网络匹配

板状天线是定向天线，常用在基站、直放站中。板状天线抛物面天线集射能力强，特别适合于点对点通信。常用在通信直放站中作为施主天线。抛物面天线状天线八木天线八木天线定向天线特别适合于点对点通信。它是室内通信系统的室外接收天线的首选天线。室内吸顶天线主要用于室内信号覆室内，有一定的传输距离，一般为6~10米的半径。室内壁挂天线属于定向天线，用于室内，一般体积较小，不具备较强的防水功能。1．5．5射频通信中常用天线直放站（中继器）属于同频放大设备，是指在无线通信传输过程中起到信号增强的一种无线电发射中转设备。直放站的基本功能就是一个射频信号功率增强器。八木天线日本人发明的谢谢END返回射频技术单元二(1)选频与滤波单元二高频选频放大器教学知识重点1.常见选频滤波电路认识与识别2.高频小信号谐振放大器电路分析3.高频功率放大器的计算4.匹配电路的作用知识难点高频功率放大器的分析与计算推荐教学方式1.教学中注重滤波器谐振电路的分析识别2.将小信号谐振放大器与高频功率放大器进行对比教学，强调谐振电路的不同作用3.结合仿真演示进行教学建议学时10学时推荐学习方法采用比对学习方法了解高频放大器特点和分析方法必须掌握的技能1.功率放大器的计算2.高频放大器技术指标的测量教学导航振荡器高频放大器倍频器高频功放及调制话筒调制信号放大器#无线电发送设备的组成图.超外差式无线电发射机的框图返回2.1选频与滤波本机振荡器

高频放大器

混频器

中频放大器

振幅检波器

低频放大器图.超外差式无线电接收机的框图#无线电接收机的组成框图高频小信号放大器和高频功率放大器是高频放大器的典型电路，高频小信号放大器是通信接收机的前端电路，其功能是实现对微弱的高频信号进行不失真的放大。高频功率放大器是通信发射机的后级电路，其功能是将高频信号放大后实现大功率输出。与低频放大器不同的是两者的负载都是谐振选频电路，通过下面章节的分析我们可以了解高频放大器的特点。2.1选频与滤波

射频通信系统中经常需要对信号进行选择,如在接收机前端，存在着许多被传送的无线电信号和噪声，而接收机只需选择所需要的信号进行放大。因此接收机中的放大器除了要有足够的增益外，还应具有选择不同频率的信号能力，于是便产生了各种各样的选频放大器，选频放大器一般由放大器和选频电路组成。滤波器其实也是选频电路，它可允许部分频率的信号顺利通过，而另一部分频率的信号受到较大抑制。因此无线通信系统中很多地方都要使用到滤波器。选频电路放大器选频电路作用:一是波段预选，即将工作波段外的干扰信号尽量滤除，而让有用信号顺利通过；二是进行低噪声放大，最大限度地减小放大器内部噪声，提高信号质量。否则将严重影响接收质量和接收灵敏度，甚至无法正常接收信号。高频小信号放大器的要求:

调谐低噪声放大器无线电接收机高频小信号放大器(调谐低噪声)有用电台信号无用电台信号各种干扰信号有用电台信号2.1.1LC选频电路LC谐振回路是射频电路中最常用的基本选频电路，选频是指从各种输入频率分量中选择有用信号而抑制掉无用信号和噪声.LC谐振回路分为串联谐振回路和并联谐振回路两种形式。1．串联谐振电路图2.1.1串联谐振电路

当回路的感抗和容抗相等时，回路的总阻抗最小，且为纯电阻，此时回路电流最大，即Io=Ui/R，同时，电压和电流同相，回路发生串联谐振；由此可知，串联谐振的条件为：特性阻抗:谐振时，回路的感抗和容抗相等，称为特性阻抗，用表示，即:品质因素Q:为特性阻抗与回路电阻之比，即：Qo一般在50~200之间当ω＝ωo回路产生谐振时，电抗X=0，阻抗Z=R为最小呈纯阻当ω<ωo时，容抗大于感抗，回路呈容性；当ω>ωo时，感抗大于容抗，回路呈感性；因此，可画出阻抗频率特性曲线，如下：串联谐振电路的回路电流为:谐振时回路电流最大，且电流与外加电压同相；图2.1.2串联谐振电路电流的频率特性

串联谐振电路对谐振信号电流最大，而对远离谐振频率的信号加以抑制（电流小），因此串联谐振电路对不同输入信号具有一定的选择能力，称其为选择性。Q值越高,曲线越尖锐,选择性就越好。因此串联谐振电路可以用作选频电路。2.并联谐振电路若设损耗电阻r比线圈的感抗小的多，即：r<<ωL则图中的等效导纳Y为:当电纳B为0时，也即电路产生谐振，谐振频率为

此时：

图2.1.4并联谐振电路等效电路此时2.1.3并联谐振电路可以等效为：对于并联谐振电路，电路的品质因素可以表示为:并联电路阻抗特性:当ω=ωo时,回路谐振，呈纯阻性；当ω<ωo时，容抗小于感抗，回路呈感性；当ω>ωo时，感抗小于容抗，回路呈容性；并联谐振电路输出电压为：

输出电压与频率ω的幅频特性关系如图1.1.5图2.1.5并联谐振电路电压的频率特性由图2.1.5可见,与串联谐振电路类似,并联谐振电路也具有一定的选频特性,且实际当中更常用作选频电路。滤波的概念：消除或减弱干扰与噪声，提取有用信号的过程---实现滤波功能的系统就称为滤波器。2.1.2滤波电路滤波器的分类：根据滤波器幅频特性的通带与阻带的范围：低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器。根据构成滤波器元件的性质：有源滤波器和无源滤波器。根据滤波器所处理的信号的：模拟滤波器和数字滤波器。模拟滤波器用于处理模拟信号（连续时间信号），数字滤波器用于处理离散时间信号。1.LC滤波器①理想低通滤波器理想低通滤波器的功能是使

=0（直流）到某一指定频率

1（截止频率）的分量无衰减地通过，而大于

1的频率分量全部衰减为零。理想低通滤波器的幅频特性（幅频响应）如图所示，其通频带（简称通带）为（0，

1），阻频带（简称阻带）为（

1，

）。②理想高通滤波器理想高通滤波器是使高于某一频率

1的分量全部无衰减的通过，而小于

1的各分量全部衰减为零。理想的高通滤波器的幅频特性如图所示，其通带为（

1，

），阻带为（0，

1）。③理想带通滤波器理想带通滤波器的功能是使某一指定频带（

1，

2）内的所有频率分量全部无衰减的通过，而使此频带以外的频率分量全部衰减为零。理想带通滤波器的幅频特性如图所示，其通带为（

1，

2），低端阻带（0，

1），高端阻带为（

2，

）。

④理想带阻滤波器理想带阻滤波器的功能是指在某一指定频带内的所有频率分量全部衰减为零，不能通过此滤波器，而使此频带以外的频率分量全部无衰减的通过。理想带阻滤波器的幅频特性如图所示，其阻带为（

1，

2），低端通带为（0，

1），高端通带为（

2，

）。实际上，理想滤波器是无法实现的，但可以最大限度地逼近理想特性图2.1.6简单滤波器的幅频特性曲线实际:（a）倒L型LC低通滤波器

（b）型LC低通滤波器

LC低通滤波器LC低通滤波器典型电路如图2.1.7(a)、（b）所示。分别为倒L型和型低通滤波器，以图（a）为例，当输入的信号频率较低时，电感相当于导线，电容相当于与地断开，信号很容易通过。但当信号频率达到一定数值后，电感相当于一个大电阻阻碍信号，而电容相当于导线，这样信号经过电感的阻碍直接进入地线，因此高频信号很难通过。（a）倒L型LC高通滤波器

（b）型LC低通滤波器LC高通滤波器高通滤波器与低通滤波器功能正好相反，因此其单元电路也比较容易获得，如图1.1.8所示就是其单元电路。（a）倒L型LC高通滤波器（b）型LC低通滤波器LC带通滤波器

带通滤波器的原理可以通过前面的谐振电路进行分析，以图2.1.9（a）为例L1和C1组成串联谐振电路，当输入信号频率为其谐振频率附近时，串联谐振电路的阻抗最小，对信号的损耗也最小，信号很容易通过。而L2和C2组成了并联谐振电路，当输入信号的频率为其谐振频率附近时，并联谐振的阻抗最大，因此信号不容易通过并联谐振电路流入地线，而是继续进入下级电路。由此单元电路可以选择其谐振频率附近的信号通过，而对其他频率信号进行阻碍，从而实现带通滤波的功能。

固体滤波器（a）晶体滤波器符号

（b）三端陶瓷滤波器符号(c)声表面波滤波器

在中频放大器中，由于中频是固定不变的，为提高中频滤波器的选择性并简化调试工艺，常采用集中参数滤波器（固体滤波器），常用的有晶体滤波器、陶瓷滤波器和声表面波滤波器(SAWF)等。其符号分别如图2.1.10(a)、（b）、（c）所示。石英谐振器的电抗曲线（忽略rq）（1）石英晶体滤波器

石英晶体滤波器是最常用的晶体谐振器之一，所以能做谐振电路是基于它的天然压电效应。它的特点是频率选择特性十分陡峭、损耗低、稳定性好、阻带衰减高，现已在通信设备中大量使用，对提高整机灵敏度和抗干扰能力有重要作用，它在滤波器中主要用作窄带通滤波器。石英晶体的电特性⒈结构:石英晶体俗称水晶---SiO2,两端呈角锥的六棱柱结晶体，按一定的方位角将晶体切成薄片称石英晶片（正方形、长方形、圆形），不同方位的切片有不同程度的频率特性，即石英晶片尺寸、厚度决定频率。晶振压电效应机械力电荷电荷机械形变压电效应：当晶片受机械力作用发生形变时，晶片内将产生一定的电场，且它的两面出现与形变大小成正比的符号相反、数量相等的电荷；反之，若在晶片两面加上电场，就会产生与电场强度成正比的机械形变。如果加一高频交流电压，就会产生机械形变振动，同时机械形变振动又会产生交变电场；当外加电压的频率等于晶片的固有振荡频率时，将产生谐振。石英晶体等效电路图2.22石英谐振器的基频等效电路和电路符号C0代表石英晶体支架静电容量，一般为几至几十皮法（pF）Lq、Cq、rq代表晶体本身的特性：Lq相当于晶体的质量（惯性），Cq相当于晶体的等效弹性模数，rq相当于摩擦损耗。晶体的LCR参量是很特异的，Lq很大，一般以几亨（H）至十分之几亨计；Cq很小，一般以百分之几皮法计；rq一般以几至几百欧（

）计。因而图2.22的等效电路的Qq值极高，等效阻抗极大（以几百k

计）。石英晶体和其他弹性体一样，也具有惯性和弹性，因而存在固有振动频率。当外加电源频率与晶体的固有振动频率相等时，晶体片就产生谐振。这时，机械振动的幅度最大，相应地晶体表面产生的电荷量亦最大，因而外电路中的电流也最大晶体振子参数振荡频率453.5KHZ2.457MHZ4.00MHZ8.00MHZLq/µH8.6×1067.2×1052.1×1051.4×104Cq/pF0.0150.0050.0070.027C0/pF5.152.392.395.57rq/Ω10603722.18.0Q2300029886924098688677∆f/KHZ0.63619fq=4.1511(MHZ);fp=4.157(MHZ);fp-fq=6KHZ频率差非常窄小式中，C为C0和Cq串联后的等效电容。显然，fP＞fq。但由于C0>>Cq，所以C≈Cq，fP≈fq相差很小。电路必然有两个谐振频率。一为左支路的串联谐振频率fq，即石英片本身的自然谐振频率另一个为石英谐振器的并联谐振频率等效电抗曲线：（忽略rq）注意：在频率fp

和fq之间，谐振器所呈现的等效电感它并不等于石英晶体片本身的等效电感Lq。图2.23石英谐振器的电抗曲线（忽略rq）石英晶振产品有一个标称频率fN

。fN的值位于fq与fp之间，这是指石英晶振两端并接一规定负载电容CL时石英晶振的谐振频率。特点

晶体的品质因数特别高，因此晶体滤波器主要具有以下特点

带宽窄

晶体滤波器带宽可以做到相对带宽的千分之几

插入损耗小

普通的晶体滤波器均可达到3~6db

矩形系数小

过渡带可以做的非常陡峭,矩形系数可达2甚至更小到1点几。在移动通信设备中大量使用，是必不可少的初级中频滤波器，对提高整机灵敏度和抗干扰能力有重要作用。（2）陶瓷滤波器

利用某些陶瓷材料的压电效应构成的滤波器，称为陶瓷滤波器（ceramicfilter）。常用的陶瓷滤波器是用锆钛酸铅［Pb(ZrTi)O3］压电陶瓷材料（简称PZT）两面涂以银浆，加高温烧制成银电极，再经直流高压极化之后即成。它具有与石英晶体相类似的压电效应，因此也可以用作滤波器。这种滤波器的优点是：陶瓷容易焙烧，可以制成各种形状，适合滤波器的小型化；而且耐热性、耐湿性较好，很少受外界条件的影响。它的等效品质因数QL为几百以上，比LC滤波器高，但远比石英晶体滤波器低。因此作滤波器时，通带没有石英晶体那样窄，选择性也比石英晶体滤波器差。（3）声表面波滤波器

声表面波滤波器是在压电基片上制作两个声电换能器一叉指换能器。它的作用是实现声一电换能。整个声表面波器件的功能是通过对在压电基片上传播的声信号进行各种处理，并利用声一电换能器的特性来完成的。其特点是：频率响应平坦，矩形系数好。可在军用雷达、广播、电视领域作频率稳定的滤波器之用。声表面波滤波器具有选频特性，其特性取决于叉指换能器电极的形状、间距、交叉长度和电极数目等。只要合理设计，便可获得接近理想的中频幅频特性。

声表面波滤波器是具有压电效应的晶体做成的。具有压电效应的晶体，在受到电信号的作用时，也会产生弹性形变而发出机械波（声波），即可把电信号转为声信号。由于这种声波只在晶体表面传播，故称为声表面波。一般应用在电视机通道（中频放大器）代替中频变压器（中周）用来选择通过某一带宽内的信号通过。声表面波滤波器包括声表面波电视图像中频滤波器、电视伴音滤波器、电视频道残留边带滤波器。图.固体滤波器典型外观与结构压电基片梳状电极输入输出单元二(2)高频小信号放大器单元二高频选频放大器本机振荡器

高频放大器

混频器

中频放大器

振幅检波器

低频放大器图.超外差式无线电接收机的框图#无线电接收机的组成框图

高频小信号放大器若按器件可分为:晶体管放大器、场效应管放大器、集成电路放大器；若按通带可分为窄带放大器、宽带放大器；若按负载可分为谐振放大器和非谐振放大器。

本节主要讨论单级负载为LC谐振回路的高频小信号窄带谐振放大器。2.2高频小信号放大器2．2．1高频小信号放大器的主要技术指标1．谐振电压增益

（gain）

放大器的谐振电压增益是指放大器在谐振频率上的电压增益，记为

其值也可用分贝(dB）表示:

实际应用时，考虑放大器的稳定性问题，单级放大器的增益一般为20～30dB；若增益不够，可采用多级调谐放大器级联实现。定义:(2.2-1)(2.2-2)

2.通频带（passband）:由于小信号谐振放大器所放大的一般都是已调信号，包含一定的边频，所以放大器必须有一定的通频带。放大器的电压增益下降到谐振电压增益的

或(0.707)时所对应的频率范围，一般用BW0.7

（或2∆f0.7

）表示,如图1.2.1所示。如：一般调幅广播接收机的中放通频带约为9KHz，调频广播接收机的中放通频带约为200KHz。

图1.2.1增益的幅频特性曲线

下限截止频率fL：在信号频率下降到一定程度时，放大倍数的数值明显下降，使放大倍数的数值等于0.707倍的频率称为下限截止频率fL。

上限截止频率fH：信号频率上升到一定程度时，放大倍数的数值也将下降，使放大倍数的数值等于0.707倍的频率称为上限截止频率fH。

通频带fbw：

fL与fH之间形成的频带称中频段，或通频带fbw。

fbw＝fH－fL

通频带越宽，表明放大电路对不同频率信号的适应能力越强。通频带越窄，表明电路对通频带中心频率的选择能力越强。3.选择性（selectivity）是指放大器从各种不同频率的信号中选出有用信号而抑制无用或干扰信号的能力。通常用“抑制比”和“矩形系数”两个技术指标。（1）抑制比（suppressionratio）

：定义为谐振电压增益Auo与通频带外指定偏离谐振频率∆f处的电压增益Au之比值，用d(dB)表示，记为：(1.2-3)例如：收音机的选择性指标就用抑制比来描述，普通调幅收音机，偏离衰减不低于20dB；优质调幅收音机，衰减不低于30～40dB；调频收音机，偏离衰减不低于30dB。（2）矩形系数（rectangularcoefficient）

：用于评定实际的谐振曲线偏离（或接近）理想谐振曲线的程度，如图1.2.1所示波形,矩形系数定义为:（1.2-4）A(ω)ω0.7A00.1A0K0.1的值越小越好，在接近1时，说明放大器的谐振曲线就越接近于理想谐振曲线，放大器的选择性越好。4.工作稳定性（stability）

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可能的变化时，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。极端的不稳定状态是放大器自激，致使放大器完全不能正常工作。特别是在多级放大器中，如果级数多，增益高，则自激的可能性最大。为了使放大器稳定工作，需要采取相应的措施，如限制每级的增益、选择内部反馈小的晶体管、加中和电路或稳定电阻、使级间失匹配等，此外，工艺良好，以使放大器不自激或远离自激。5．噪声系数signal-noiseratio

打开接收机，当没有信号进来时，通常都可以听到细小的「沙沙」声，这就是噪声。当有信号进来时，强度够的话，这种「沙沙」声就几乎听不到。可是如果信号微弱的话，我们会把接收机的音量开大，想更清楚地听到信号，这一来，「沙沙」声也就相对变大。如果信号更微弱的话，纵然将接收机的音量开到最大，也只是徒然提高「沙沙」声而已，信号还是听不清楚。（1）信噪比：用来表示噪声对信号的影响程度，电路中某处信号功率与噪声功率之比称为信噪比。信噪比大，表示信号功率大，噪声功率小，信号受噪声影响小，信号质量好.

在放大器中，噪声与有用信号的大小是相对的，如果脱离信号的大小来讲噪声的大小，那是没有意义的。如对于1mV的心电信号，若噪声也为1mV，则心电信号将被噪声所淹没而无法分辨，若噪声仅为10µV，则可以忽略。（2）噪声系数Fn

：用来衡量放大器噪声对信号质量的影响程度，输入信号的信噪比与输出信号的信噪比的比值称为噪声系数。在多级放大器中，最前面一、二级对整个放大器的噪声起决定性作用，因此要求它们的噪声系数尽量接近1。Fn=1Fn>1放大器无噪声越大放大器噪声越大线性网络含噪声Psi/PniAPsi/(APni+Pno2)Pno1Pso2．2．2单调谐小信号放大器电路与工作原理

如图1.2.2(a)所示为一个共发射极单调谐小信号放大器，图中Rb1、Rb2和Re组成稳定工作点的分压式偏置电路，Cb、Ce为旁路电容，ZL为负载阻抗（或下一级的输入阻抗），Tr1、Tr2为互感耦合变压器，Tr1将输入高频小信号耦合进来，Tr2的初级电感L和电容C组成的并联谐振回路作为放大器的集电极负载，采用变压器耦合使前后级直流电路分开，也能较好地实现前后级的阻抗匹配。高频小信号

1.2.2(b)

单调谐放大器电路交流等效电路输入的高频小信号经Tr1耦合变压器到三极管V的基极形成基极电流ib,经三极管放大形成集电极电流iC=βiB,若LC谐振回路调谐在高频小信号载波频率上,则LC谐振电路对信号呈纯阻特性；纯电阻负载可以将iC电流转换成输出电压,且输出最大，因此，输入高频小信号得以线性放大。由于LC并联谐振回路具有选频特性，因此，单调谐放大器具有选频放大功能。图1.2.3所示为单调谐放大器的幅频特性曲线，当输入信号频率等于LC谐振频率时，即f=f0，其增益最高；一旦f≠f0，即失谐，放大器的增益将迅速下降。图1.2.3单调谐放大器的幅频特性曲线

（1）谐振频率fo

(1.2-5)其中是回路总电容，为三极管输出电容和负载电容折合到LC回路两端的等效电容与回路电容C之和。改变L和

都可以改变谐振频率，即进行调谐。(1.2-6)2）通频带

其中，

Qe为LC回路的有载品质因素。其值与回路自身有关，还与电路特性有关。可表示为:3）选择性对于理想谐振回路，其矩形系数为1；但对于实际单调谐并联谐振回路，它的矩形系数近似为10，远大于理想矩形系数1，说明单调谐放大器的选择性较差。实际电路常采用双调谐放大电路提高其选择性。双调谐放大电路*案例分析

高频小信号放大器是接收机的第一级放大电路，由于接收到的信号很微弱，如果第一级放大器的噪声相对输入信号较大，经逐级放大。信号就会淹没在噪声中。因此质量高的接收机的前端高频小信号放大器应采用低噪声放大器。这样可以改善接收机的总噪声系数。图1.2.3为通信机中的调谐低噪声放大器的实际电路图1.2.3调谐低噪声放大器调谐低噪声放大器低噪声放大器电路板1.接9V电源2.调G2电位为4.5V左右3.输入uip-p=500mv,f=30M信号，输出u0=?

电路中的放大元件采用双栅场效应管FET(3SK122)，如图1.2.4为双栅管脚图。其特点是输入阻抗高，噪声系数小。信号从场效应管的栅极G1加入，场效应管的偏置电压采用分压式偏置电路从栅极G2加入，交直流隔开，可以减小管子的噪声系数。调节分压偏置的电位器，可改变G2的电位，调节工作电流和增益(也可用于自动增益控制AGC)。图1.2.4双栅管脚图

电路的工作频率为30MHZ，输入回路由信号源内阻，L201，CV201可等效为RLC串联谐振电路，调节CV201使电路谐振于30MHZ。电路的输出端接入负载电阻，与CV202，L202等效为并联谐振回路,调节CV202使电路谐振于30MH。电路的有载QL与信号源内阻、负载电阻有关，为了满足波段信号的放大，对通频带有一定的要求，电路的有载QL不能太高。输入、输出谐振电路的作用是选择有用信号、滤除噪声和干扰，并要求有一合适的通频带范围；低噪声放大器作为小信号谐振放大器可以获得良好噪声特性（低的噪声系数）。电容的识别方法：直标法、字母表示法和数标法

电容的基本单位用法拉（F）表示，其它单位还有：毫法（mF）、微法（uF）、纳法（nF）、皮法（pF）。

其中：1法拉=103毫法=106微法=109纳法=1012皮法

直标法:

容量大的电容其容量值在电容上直接标明，如10uF/16V

容量小的电容其容量值在电容上用字母表示或数字表示

字母表示法：1m=1000uF1P2=1.2PF1n=1000PF

数字表示法：一般用三位数字表示容量大小，前两位表示有效数字，第三位数字是倍率。

如：102表示10×102PF=1000PF224表示22×104PF=0.22uF

电容容量误差表符号FGJKLM

允许误差±1%±2%±5%±10%±15%±20%

如：一瓷片电容为104J表示容量为0.1uF、误差为±5%。电容的识别方法1521500p511510p3330.033u1021nF1030.01u电容的认读色环电感的标注方法基本与色环电阻是一致的，只是从外观上面看上去，色环电感比色环电阻看上去会更加粗一些。具体请对照下面的表格和表格下面的三个例子。

标称电感量及偏差为22uH,±5%的电感器其色码为：红+红+黑+金；标称电感量及偏差为1.0uH,±10%的电感器其色码为：棕+黑+金+银；标称电感量及偏差为0.22uH,±20%的电感器其色码为：红+红+银+黑。色环电感认读单元二(3)高频功率放大器单元二

高频功率放大器振荡器高频放大器倍频器高频功放及调制话筒调制信号放大器#无线电发送设备的组成图.超外差式无线电发射机的框图2.3高频功率放大器高频功放的任务：输出足够大的功率、高效率的功率转换、减小非线性失真。掌握丙类谐振功放电路特点及其工作原理和计算了解匹配网络。理解馈电的形式及其特点。概述2.3高频功率放大器高功放的分类根据工作频带可分为：窄带型宽带型窄带型采用具有选频作用的谐振网络作负载，又称为谐振功率放大器；放大等幅信号的谐功放一般工作于丙类，为了提高效率；放大高频调幅信号的谐功放一般工作于乙类，以减小失真；宽带型采用工作频带很宽的传输线变压器作为负载，可实现功率合成窄带、宽带的概念※低频功率放大器的工作频率低，但相对频带宽度却很宽。例如，自20至20,000Hz，高低频率之比达l,000倍。因此它们都是采用无调谐负载，如电阻、变压器等。※高频功率放大器的工作频率高（由几百kHz一直到几百MHz、几GHz甚至几十GHz），但相对频带很窄。例如，调幅广播电台（535～1,605kHz的频段范围）的频带宽度为9kHz，如中心频率取为900kHz，则相对频宽只相当于中心频率的百分之一。中心频率越高，则相对频宽越小。因此，高频功率放大器一般都采用选频网络作为负载回路。功率放大器:波形不失真放大输出效率高功率放大器功率放大器按导通角的不同，可分为甲类、乙类、丙类三种工作状态，波形如何保持不失真?甲类功率放大器，是指当输入信号较小时，在整个信号周期中，晶体管都工作于它的放大区，整个周期集电极都有电流（2θ=360°）电流的通角θ为180°，适用于小信号低频功率放大，且静态工作点在负载线的中点。甲类特点乙类功率放大是指其集电极电流只能在半个周期内导通，通角θ为90°。丙类功率放大是指其集电极电流导通时间小于半个周期的放大状态，通角θ小于90°，丙类工作状态的输出功率和效率是三种工作状态中最高的。低频功放，其负载是阻性，常在甲类或甲乙类推挽工作，高频谐振攻放，工作在丙类或乙类。ui+RLic1-+-uoic2iLT1T2+vcc-vcc乙类特点

可见，甲类工作状态整个周期导通，即iC永远不为0，所以甲类管功耗大、效率低；乙类工作状态iC仅在半个周期导通，且iC正好是uCe负半周，管耗小、效率高（小于等于78%）；丙类工作状态

<90

，iC仅在uCe较小的期间半个周期导通，故比乙类效率高，可达80%以上。所以，高功放一般工作在丙类，且负载要用调谐回路，滤出谐波，保证完整基波。

角的含义VCC为集电极直流电源电压，可提供集电极电流输出端负载回路为调谐回路，既能完成调谐选频功能，又能实现放大器输出端负载的匹配VBB为基极电源电压，为了使放大器工作在丙类工作状态应使VBB小于管子的导通电压Uon,可取VBB≤0,这样静态时三极管处于截止状态放大管是高频大功率晶体管，能承受高电压和大电流2.3.1丙类谐振功率放大器的工作原理-+设输入电压ub=Ubmcos

ct，则BJT发射结上电压

uBE=V’BB+

ub=VBB+Ubmcos

ct式中VBB为管子的基极静态电压（VBB≤0），设uBE的门槛电压为Uon。只有在uBE＞Uon时才产生基极电流ib和集电极电流iC。所以三极管的集电极电流ic为余弦脉冲，如图1.3.3所示。

由图可知，2

是在一周期内的集电极电流流通角，因此，

可称为半流通角或截止角（意即

t=

时，电流被截止）。为方便起见，以后将

简称为通角。

显然，ic为一周期性余弦电流脉冲，可将集电极余弦电流脉冲iC按傅里叶级数分解为

iC=IC0+

ic1+

ic2+

…

=IC0+Ic1mcos

ct

+Ic2mcos2

ct

+

…式中，IC0为iC的直流分量，Ic1m、Ic2m…

分别为基波分量和各次谐波分量振幅，它们均是

的函数。由于回路对基频谐振，呈纯电阻RP，并联谐振回路谐振时等效电阻最大,而对其他谐波的阻抗很小，故:只有基频电流与基频电压才能产生输出电压，因此

uc=-RPIc1mcos

ct

=-Ucmcos

ct则uCE=VCC

+

uc=VCC

Ucmcos

ct由上述分析可得谐振功率放大器的各极电压与电流波形如图1.3.4所示。丙类谐振功放各电流电压波形示意图余弦电流脉冲基频谐振2.3.2输出功率与效率的计算在基极输入的余弦电压ub的作用下，丙类谐振功放中的放大管将经历不同工作区域：当基极输入电压的瞬时值ub不太大以至uBE≤uon,管子将截止；1.当ub变大使uBE>Uon时(但ub的振幅ubm

不很大)，管子将导通，且导通时处于放大区，称此时丙类放大器工作在欠压状态；2.ubm很大，则管子导通时将从放大区进入到饱和区，称此时丙类放大器工作在过压状态；3.介于放大区与饱和区之间则称之为临界状态。

工作状态不同，输出功率、效率和管耗就大不相同。实际上丙类放大器的工作状态不但与Ubm有关，还与VCC、VBB和负载电阻R有关。在这里我们主要讨论欠压和临界状态的功率、效率计算问题。过压状态时由于集电极电流波形出现了下凹，应对其进行分解再计算，这里不予分析。图1.3.5余弦电流脉冲可以分解为直流和各次谐波根据傅立叶理论不难简化得到：(1.3-4)(1.3-5)(1.3-6)式中、等是

的函数，称为尖顶余弦脉冲的分解系数，可以推出直流分解系数基波分量分解系数二次谐波分量分解系数分解系数α0(θ)、α1(θ)是θ的函数，与θ的关系见图1.3.6,因此可以直接查图得到。图1.3.6余弦脉冲的分解系数由图可以看出：∆谐波分量的次数越高，振幅越小；∆对于某次谐波，存在一通角使an()取得最大值；120/n∆对于丙类谐功放，ao()和a1()都随的增加而增大，而波形系数g1()随的增加而减小；------称为波形系数下面我们分析一下各项指标的计算问题：其中IC1m为iC中基波振幅UCm为负载两端电压振幅(1.3-7)直流电源提供功率PV输出功率P0

PV=ICO×VCC(1.3-8)

(1.3-10)管耗：Pc=PV－Po

(1.3-9)

放大器的效率：集电极电压利用系数：集电极电流利用系数：称为电压利用系数，式（1.3-10）说明，ξ越大（即Ucm越大），

越小，则效率

越高。但

越小，则功率P0

越小，输出功率Po最大应选择通角为120°，但此时效率并不是最高，两者综合考虑最佳通角

一般取65°～75°。例1.3.1已知某谐振功率放大器工作在临界状态，已知：Vcc=24V,Ico=250mA,Po=5W,电压利用系数ξ=1，试求：直流功率Pv，效率η，谐振电阻Rp,基波电流Icm1,通角φ解：Pv=Vcc×Ico=24×250=6W

η=Po/Pv=5/6=83.3%

电压利用系数ξ=1，则Ucm=VccRp=Vcm2/2Po=242/(2×5)=57.6Ω

Icm1=Vcm/Rp=24/57.6=0.42A

g(φ)=Icm1/Ico=0.42/0.25=1.68，

也可采用g(φ)=2η/ξ的关系求得。由图1.3.6可查得φ=76º习题:已知集电极电流余弦脉冲iCmax=100mA,试求通角θ=120°和θ=70°时集电极的直流分量IC0和基波分量Ic1m,若Ucm=0.95V,求出两种情况下放大器的效率各为多少？解：(1)(2)

谐功放与低功放相比：相同点：都要求Po大，高；

不同点：工作频率负载工作状态

谐功放几百KHz～几百MHz谐振网络丙类或乙类低功放20Hz～20KHz电、变压器等非谐振网络乙类或甲乙类谐功放与小信号谐振放大器相比：