通信电路第3章
《射频通信电路》第三章
例3 - 1
3.2 无耗传输线的基本特性 3.2.1 传输特性 1. 相位常数
V ( z ) = V + e − kz + V − e + kz I ( z ) = I + e − kz + I − e + kz
k = kr + jki = α + j β
k = j β = jω LC
dz ω vp = = dt β
ω 1 vp = = β LC
vp =
TEM模式
考虑到 k = ω εµ ，得
ω
k
=
1
εµ
=
1
1
ε 0 µ0
ε r µr
=
c
ε r µr
<c
vp =
1
µε
=
c
εr
3.2.1 传输特性
3. 相波长 相波长λp是指同一个时 刻传输线上电磁波相 位相差为2π时的距离
λ0 = = λp = β f εr
3.1.3 传输线方程 基本方程
dV ( z ) + ( R + jω L ) I ( z ) = 0 dz dI ( z ) + G + jωC V z = 0 ( ) ( ) dz
（1） （2）
d 2V ( z ) dz 2
− k 2V ( z ) = 0
k = kr + jki =
TEM模 模
3.1.1 常用传输线种类 1. 双线传输线
2. 同轴线 3. 微带传输线
1. 双线传输线
双线传输线应用： 双线传输线应用： 50Hz～60Hz的电源线 50Hz～60Hz的电源线 几百兆赫兹的电视天 线馈线 100Mbps局域网的网线 100Mbps局域网的网线
通信电子电路于洪珍第三章第1～4节
1.集电极效率 ? c
? 直流电源供给功率 PS ? EcIc0
? 集电极交流输出功率 Po ? 1/ 2U cm I c1m ? 放大器的能量转换效率（集电极效率）
讨论：
?c
?
Po PS
?
1 2
U
cm
I
c1m
Ec Ic 0
?
1 ?UcmIc ? max 1(? ) ? 2 Ec Ic ? max 0 (? )
调谐功率放大器有如下几种功率需要考虑： 1.电源供给的直流功率PS ； 2.通过晶体管转换的交流功率，即晶体管集电极输出的 交流功率Po ； 3.通过槽路送给负载的交流功率,即RL 上得到的功率PL; 4.晶体管在能量转换过程中的损耗功率，即晶体管损耗 功率PC ； 5.槽路损耗功率 PT；
电源供给的功率PS ，一部分（PC）损耗在管子，使管 子发热；另一部分（Po）转换为交流功率，输出给槽路。通 过槽路一部分（PT）损耗在槽路线圈和电容中，另一部分 （PL）输出给负载RL。
3.2调谐功率放大器的工作原理
3.2.1原理电路
Ec、Eb为集电极和基极的直流电源。输入信号经变压器 T1 耦合到晶体管基-射极，这个信号也叫激励信号。 L、C组 成并联谐振回路，作为集电极负载，这个回路也叫槽路。
3.2.2晶体管特性的折线化
所谓折线近似分析法，是将电子器件的特性理想化，每 条特性曲线用一组折线来代替。
3.1概述
一、用途 高频功率放大器是一种能量转换器件，它是将电源供给
的直流能量转换为高频交流输出； 作用是放大信号，使之达到足够功率输出，以满足天线
发射或其他负载的要求； 作为载波发射机及无线电发射机输出级或输出前一级。
二、特点 1.输入信号强,电压在几百毫伏? 几伏数量级附近; 2.为了提高放大器的工作效率，它通常工作在丙类，即
射频通信电路第三章_调频_3-2
(n为偶数时） 频谱以
(n为奇数时）
c 中心对称
载频
J0 (mf )Vm
第一对旁频
J1(m f )Vm
第二对旁频
J2 (mf )Vm
分析 J n (m f )
第一. 载频分量 J 0 (m f )随 m f 是变化的
特征：
m f =2.40，5.52, 8.65……，载波分量 J 0 (m f ) ＝０
v(t) Vm cos(ct mf sin t)
VmRe (e jmf sint e jct )
的周期函数
调频波的傅立叶展开式为 ：
e jm f sin t
J n (m f )e jnt
n
J n (m f
)
1
2
e jm f
sin t
e jnt dt
v(t)
Vm Re
nJ n
(m
f
)e
j (ct nt )
Vm J n (m f ) cos(c n)t
n
分析调频波的频谱
v(t) Vm Jn (mf ) cos(c n)t n
A
.
以载频ω
为中心，有无数对边频分量
c
② 带宽
频谱结构：
理论上——以载频ω
为中心，有无数对边频分量
C
ω C，ω C±Ω ，ω C±２Ω ，……ω C±nΩ （n为正整数） 实际上——远离载频ω C的边频的能量很小 带宽 BW 2LF
n 其中 L ——边频数 对
c
F ——调制信号频率
问题：应考虑多少对边频？舍去多少？ ——取决于要求精度
通信原理-基带脉冲与数字信号
100
111
0
Tb
t
Ts 输入二进制波形
w2(t) 7
6
5
4
3 2
Ts
1
-1 -2 -3 -4 -5 -6 -7
输出八进制极性NRZ波形
t
12
第三章 基带脉冲与数字信号
参数变换 Tb 为传一个二进制比特的时间 Ts 为传一个多进制符号的时间 R 比特率 D 符号率 l 二进制位数
R= 1 Tb
D= 1 = 1 = R Ts lTb l
以前面所述的8进制极性码为例，假设输入二进制1和0等 概分布，则多进制an的取值也为等概分布。
an Î {-7,-5,-3,-1,1,3, 5, 7} 各符号概率为1/8
å R(0) =
8 i=1
(an )i2 Pi
=
1 8
´
72
´2+
1 8
´ 52
´2+
1 8
´ 32
´2+
1 8
´12
´2
=
21
14
对于多进制NRZ码，第一零点带宽为B = R/l，于是有，
= l b/s/Hz。
16
第三章 基带脉冲与数字信号
可以看出，随着l的增大，多进制信号的频谱效率增高。但 是l的增大伴随着数字信号抗噪声能力的减弱。实际环境中 不可能没有噪声，不能任意增大l。
在有噪声的条件下，香龙公式给出了频谱效率的极限：
第三章 基带脉冲与数字信号
当k>0时，R(k)=0。(an均值为0，各符号独立)
Ts = 3Tb,
F(t) = Ts
sin p fTs p fTs
= 3Tb
通信电路(第四版) 第3章
其中各个系数可用积分方法求得，例如，
IC0
1
2
iCdt,
Ic1m
1
iC cost dt,L
式中iC式（3.2.10）代入。由于iC是ICm和θ的函数, 所以它的各次谐
波的振幅也是ICm和θ的函数, 若ICm固定, 则只是θ的函数, 通常表示
为：
IC0=ICmα0(θ), Ic1m=ICmα1(θ), Ic2m=ICmα2(θ), … (3.2.11)
I Cm
1 cos
所以, 式(3.2.7)可写成:
(3.2.8) (3.2.9)
iC
gUbm cost
Uon U BB U bm
ICm
cost cos 1 cos
(3.2.10)
从集电极电流iC的表达式可以看出, 这是一个周期性的 尖顶余弦脉冲函数, 因此可以用傅里叶级数展开, 即
iC=IC0+Ic1mcosωt+Ic2mcos2ωt+…+Icnmcosnωt+…
其中uBE和uCE分别是晶体管b、e极电压和c、e极电压，ub和 uc分别是输入交流信号和输出交流信号, RΣ是回路等效总电阻, IC0和Ic1m分别是集电极电流iC中的直流分量和基波振幅。UBB和 UCC是直流电源。
由此可以得到集电极电源提供的直流功率PD、谐振功放输 出交流功率Po、集电极效率ηc和集电极功耗PC如下:
在放大区, 将式(3.2.1)代入式(3.2.6), 可以得到:
iC=g(UBB+Ubmcosωt-Uon)
(3.2.7)
当ωt=θ时, iC=0, 由式(3.2.7)可求得:
arccos Uon U BB
U bm
第3章 交流回路 (交流电路)
i
位相 初期位相
u
ψu =－60
°
O
30°
ωt
60°
位相差:同じ周波数の二つの正弦波交流の位相角の差。
（同频率的正弦电量的初相位之差）
大連理工大学電気工程学院
目録
3.1 正弦波交流の基本概念
位相差（相位差） =ψu－ψi =－60 °－30°=－90°
電気回路
基準量（参考量）：初期位相が0となる正弦波交流物理量。
(直交形式)
(三角形式) (指数形式) (極形式)
目録
（仮にa, b>0）
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3.2 正弦波交流のフェーザ表示法
電気回路
二、正弦波交流のフェーザ表示
+j
ω
ψ O
p Um +1 O ψ
u=Um sin (ωt +ψ)
ωt
ベクトルは角速度ωで反時計方向に回転し、 c sin（ωt＋ψ）は Op の虚軸への射影である。 [ Op 在虚轴上的投影为 c sin （ωt＋ψ)] 回転ベクトルは正弦波形で表されるし、逆に 正弦波形は回転ベクトルで表されるといえる。
U m 2U
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目録
3.2 正弦波交流のフェーザ表示法
電気回路
二、正弦波交流のフェーザ表示
jI +j
I
i=Imsin(ωt +ψ)
ψ O -jI +1
e j90°= cos 90°+ j sin 90°= j e -j90° cos 90°- j sin 90°= -j = j I と I の関係は？
目録
（仮にa, b>0）
第3章 高频小信号放大器
第3章 高频小信号放大器3.1概述无线通信中到达接收机的信号可低至微伏级,需要进行放大。
它们的频率一般从几百千赫兹到几百兆赫，信号的频谱宽度在几千赫到几十兆赫，对这类信号进行放大地放大器通称为高频小信号放大器。
接收机（Receiver ）中的高频和中频电压放大器，都属于高频小信号放大器。
这类放大器，按所用器件可分为：晶体管、场效应管和集成电路放大器等。
高频小信号调谐放大器(窄带)，频宽与中心频率之比很小（如调幅中放，带宽为9KHz ，中心频率为465KHz ，0/f f ∆约为百分之几），另外，采用调谐放大还有利于滤除频带之外的各种干扰（interference ）和噪声。
高频小信号调谐放大器常可分为单调谐、多级参差调谐、双调谐谐振放大器等。
利用阻容耦合或使用集成电路构成的宽带放大器，配以各种滤波器（如LC 集中选择滤波器、石英晶体滤波器、声表面波滤波器、陶瓷滤波器等）可构成选择滤波式高频小信号放大器。
以下是衡量高频小信号放大器的几个主要性能指标。
1.中心频率在无线通信系统中，高频小信号调谐放大器放大的信号一般为具有一定带宽的频带信号，例如普通调幅波就是以载波为中心频率并占据二倍调制信号的带宽。
而对于高频宽带小信号放大器，则具有很宽的频率范围，其带宽由信号频率的上、下限决定。
2.电压增益与功率增益电压增益(Voltage gain)u A 等于放大器输出电压与输入电压之比../o i u A U U = 或020lg ()o u iU A dB U = (3-1) 而功率增益(Power gain)p A 等于放大器输出给负载的功率与输入功率之比。
0o p i P A P =或010lg ()o p iPA dB P = (3-2) 3.通频带通频带（Pass band）的定义是放大器的电压增益下降到最大值的倍时所对应的频带宽度，亦称3dB 带宽，常用0.7BW 来表示。
4.选择性是指对通频带以外干扰信号的衰减能力，有两种表示方法：（1）矩形系数(Rectangle coefficient)它表示放大器实际调谐曲线接近理想矩形的程度,说明放大器选取有用信号抑制无用信号的能力，是放大器的选择性指标。
(完整版)通信电子线路第三章答案
3-1分析：晶体管低频放大器与高频小信号放大器的不同主要因为输入信号的频率和幅度差异造成。
解：晶体管低频放大器由于静态工作点不同，工作状态可能为饱和，线形，截止；而高频小信号放大器强调输入信号电平较低，放大器工作在线形区。
而且由于工作频率不同，分析工作状态时使用的模型也不尽相同，由于频率变大，在低频时不考虑的电容在高频时成为了影响工作的主要因素。
由于高频小信号放大器的输入信号的幅度小，晶体管工作在线形区，所以没有必要用特性曲线分析。
3-2分析：主要考察了晶体管混合型等效电路个参量的意义。
解：r bb是指基极体电阻，晶体管内部等效元件都连接到b' b'为载流子通过的有效基区，与基极引线b存在基区体电阻r bb，一般高频管r bb在15-250 之间。
电阻r bb是沿着PN结平面由基区材料决定的体积电阻，是晶体管高频放大性能变坏的主要原因，r bb越小越好，是评价晶体管高频放大性能的重要参数。
r bc是集电结电阻，因为集电结为反偏，所以r bc较大，约为10k —10M ，特别是硅管，r bc很大，和放大器的负载相比，它的作用往往可以忽略。
3-3分析：主要考察了晶体管模型的重要参数g m 的意义。
解：g m 是晶体管的跨导，反映晶体管的放大能力，即输入对输出的控制能力。
它和晶体管集电极静态电流大小有关。
分析：阻抗匹配问题是由于高频小信号的负载的特殊性——谐振回路特性决定的。
解：因为高频小信号放大器的负载是一个谐振回路，如果阻抗不匹配，会使输出信号幅3-4度减小，而且会失真，为此，必须考虑阻抗匹配的问题。
3-5分析：主要考察了小信号放大器的几个主要质量指标之间的关系。
解：主要质量指标有：增益，通频带，选择性，工作稳定性，噪声系数这5个指标。
以上几个指标，增益和稳定性是一对矛盾， 通频带和选择性是一对矛盾。
为使放大器稳定工作，必须采取稳定措施， 即限制每级增益，选择内反馈小的晶体管，应用中和或失配方法等；而 解决通频带和选择性的矛盾可以增加回路的数目， 采用参差谐调，用网络综合法设计耦合网络或者采用集中滤波器放大器的办法来解决。
通信电子线路3-1
4. 高频功率放大器的分析方法 不能用线性模型电路分析，一般采用图解法和折线 法分析其工作原理和工作状态。
5. 高频功率放大器特点：
用于发射机中，输出功率高，高效率极为重要。 为提高效率，多选在丙类或丁类、甚至戊类。晶体 管在这种工作状态下，输出电流波形失真很大，必 须采用具有一定滤波特性的选频网络作为负载，以 得到接近正弦波的输出电压波形—谐振功率放大器， 用于推动级和末级功率放大，谐波抑制度不高。 如对谐波抑制度要求高，选用甲类等工作状态，使 晶体管工作在线性放大区—效率不高，输出功率不 高。若要求输出功率高，可采用功率合成方法实现。
12
3.2 丙（C）类高频功率放大器的工作原理
1 基本电路结构及特点
电路形式分为中间级和输出级——都可等效为输入回路、
非线性器件和带通滤波器（并联谐振回路）。
中间级放大
输出级放大
13
谐振于输入 信号的频率
特点：
丙类高频功率放大器等效原理图
①为了提高效率，工作于丙类状态，由Vbb保证发射结负偏 置，流过晶体管的电流为失真的脉冲波形；
t
gC
BB
bm
u uCE UVcc Ucm cos b t 晶体管集电极的输出电压： t
ic
bm
ib
C
UBZ
uBE
C
Icmax
uCE VCC uc Ucm t t
Icmax θc iC频谱
ic
ic1
ic2 i c3
Ico
θc
ωt
uBE Vbb U bm cos t uCE Vcc U cm cos t
ic
设输入信号电压: ub U bm cost
第3章三相可控整流电路
a>30时，负载电流断续，晶闸管导通角减小，此 时有：
U d
1
2
3
a 6
2U 2
sin
wtd (wt )
32
2
U2
1
cos(
6
a )
0.6751
cos(
6
a )
(3-2)
3.1 三相半波可控整流电路
Ud/U2随a变化的规律如图2-15中的曲线1所示。
1.2 1.17
0.8
Ud/U2
0.4
1
3
2
0 30 60 90 120 150 a/(°)
图3-4 三相半波可控整流电路Ud/U2随a变化的关系 1－电阻负载 2－电感负载 3－电阻电感负载
3.1 三相半波可控整流电路 负载电流平均值为
Id
Ud R
（3-3）
晶闸管承受的最大反向电压，为变压器二次线电压峰值，
即
URM 2 3U2 6U2 2.45U2 （3-4）
晶闸管阳极与阴极间的最大正向电压等于变压器二 次相电压的峰值，即
U FM 2U 2
（3-5）
3.1 三相半波可控整流电路
2）阻感负载
特点：阻感负载，L值很大， u
u
a
u
u
b
c
id波形基本平直。
d
a≤30时：整流电压波形与 O a
晶闸管电压、电流等的定量分析与三相半波时一致。
接反电势阻感负载时，在负载电流连续的情况下，电路 工作情况与电感性负载时相似，电路中各处电压、电流 波形均相同。
仅在计算Id时有所不同，接反电势阻感负载时的Id为：
数字通信技术第3章习题及答案
所谓同步，就是要求通信的收发双方在时间基准上保持一致，即开始时间、位边界、重复频率。常用的方式有：载频同步、位同步、帧同步、网同步。
3-22、什么是载波同步？简述载波同步常见得实现方法？
在接收设备中产生一个和接收信号的载波同频同相的本地振荡，供给解调器作为相干解调用。实现的方法有：插入导频法；直接法。
3-7PSK信号、2DPSK信号的调制和解调工作原理？
2PSK信号调制：是相位选择法进行调相的原理。在这种方法里预先把所需要的相位准备好，然后根据基带信号的规律性选择相位得到相应的输出。见下图。
2DPSK信号调制：
3-8已知数字信息为1101001，并设码元宽度是载波周期的两倍，试画出绝对码、相对码、2PSK信号、2DPSK信号的波形。
以载波的不同相位直接去表达相应二进制数字信号的调制方式，成为绝对相移调制；利用前后相邻码元的载波相对相位变化传递二进制数字信号的调制方式，成为相对相移调制。他们都是利用载波的相位变化来传递数字信号的调制方式，不同的是绝对相移是以未调制的载波的相位作为参考基准的，而相对相移是以相邻码元的载波相位为参考基准的。
二进制FSK信号的解调方法常采用非相干检测法和相干检测法等如下图所示。
3-5己知某2FSK系统的码元传输速率为1200Baud，发“0”时载频为2400Hz，发“1”时载频为4800Hz，若发送的数字信息序列为011011010，试画出2FSK信号波形图。
3-6什么是绝对移相调制？什么是相对移相调制？它们之间有什么不同点？
3-25、什么是网同步？简述网同步常见得实现方法？
在数字通信网和计算机网络中各站点为了进行分路和并路，必须调整各个方向送来的信码的速率和相位，使之步调一致，这种调整过程称为网同步。网同步常见得实现方法：（1）主从同步法、（2）相互同步法、（3）分级的主从同步法、（4）独立时钟法
通信电子线路习题解答(严国萍版)
关于《通信电子线路》课程的习题安排：第一章习题参考答案：1-11-3解：1-5解：第二章习题解答：2-3解：2-4由一并联回路，其通频带B过窄，在L、C不变的条件下，怎样能使B增宽？答：减小Q值或减小并联电阻2-5信号源及负载对谐振回路有何影响，应该如何减弱这种影响？答：1、信号源内阻及负载对串联谐振回路的影响：通常把没有接入信号源内阻和负载电阻时回路本身的Q 值叫做无载Q （空载Q 值）如式通常把接有信号源内阻和负载电阻时回路的Q 值叫做有载QL,如式为空载时的品质因数为有载时的品质因数Q Q QQ LL <可见 结论：串联谐振回路通常适用于信号源内阻Rs 很小 (恒压源）和负载电阻RL 也不大的情况。
2、信号源内阻和负载电阻对并联谐振回路的影响2-8回路的插入损耗是怎样引起的，应该如何减小这一损耗？答：由于回路有谐振电阻R p 存在，它会消耗功率因此信号源送来的功率不能全部送给负载R L ，有一部分功率被回路电导g p 所消耗了。
回路本身引起的损耗称为插入损耗，用K l 表示 无损耗时的功率，若R p = ∞， g p = 0则为无损耗。
有损耗时的功率 插入损耗 通常在电路中我们希望Q 0大即损耗小，其中由于回路本身的Lg Q 0p 01ω=，而Lg g g Q 0L p s L )(1ω++=。
2-11oo Q R L Q ==ωLS L R R R LQ ++=0ωL ps p p p p p p p 11R R R R Q Q G C LG Q L ++===故ωω同相变化。
与L S L R R Q 、 性。
较高而获得较好的选择以使也较大的情况,很大，负载电阻内阻并联谐振适用于信号源L L S Q R R ∴11P P K l '=率回路有损耗时的输出功率回路无损耗时的输出功L 2L s sL 201g g g I g V P ⋅⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+==L 2p L ss L 211g g g g I g V P ⋅⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++=='20L 1111⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛-='=Q Q P P K l2-12解：2-135.5Mhz 时，电路的失调为：66.655.0*23.33f f 2Q p 0==∆=ξ 2-14解：又解：接入系数p=c1/（c1+c2）=0.5，折合后c0’=p2*c0=0.5pf,R0’=R0/ p2=20kΩ,总电容C=Ci+C0’+C1C2/(C1+C2)=15.5pf,回路谐振频率fp=45.2Mhz，谐振阻抗Rp=1/（1/Ri+1/Rp0+1/R0’）,其中Rp0为空载时回路谐振阻抗，Rp0=Q0*2π*fp*L=22.72KΩ，因此，回路的总的谐振阻抗为：Rp=1/（1/Ri+1/Rp0+1/R0’）=5.15 KΩ，有载QL=Rp/（2π*fp*L）=22.67，通频带B=fp/QL=1.994Mhz2-17；第三章习题参考答案：3-3晶体管的跨导gm是什么含义，它与什么参量有关？答：3-4为什么在高频小信号放大器中，要考虑阻抗匹配问题？答：3-7放大器不稳定的原因是什么？通常有几种方法克服？答：不稳定原因：克服方法：3-9解：3-10解：第四章习题参考答案：4-1答：4-3答：4-5解：4-64-14 一调谐功率放大器工作于临界状态，已知V CC =24V ，临界线的斜率为0.6A/V ，管子导通角为90︒，输出功率P o =2W ，试计算P =、P c 、ηc 、R p 的大小。
通信电子线路第3章 高频小信号放大器
电路是由物理模拟方法得到的物理等效电路，如图所
示。
Cbc
b
rbb'
b＇ rb'c
c
r Cbe b'e
Cb'c
Cb'e
g mVb 'e
rce Cce
e
e
混合π等效电路
把晶体管内部的物理过程用集中元件RLC表示，每一
个元件与发生的某种物理过程有明显的关系。
3.2.2 混合π等效电路（物理模拟等效电路） （续1）
来组成等效电路。
I1
I2
+
V1
yi
-
yrV2 y f V1
+
yo
V2
-
晶体管共射极电路
晶体管（共射极）的y参数等效电路
I1 yiV1 yrV2
I2 y f V1 yoV2
3.2.1 形式等效电路（网络参数等效电路）（续1）
yi yr yf yo
VVVIIVII11122221
V2 0 称为输出短路时的输入导纳 V10 称为输入短路时的反向传输导纳 V2 0 称为输出短路时的正向传输导纳 V10 称为输入短路时的输出导纳
2
y fe
g
2
gie
gie2
( Av0 )2
gie2 gie
( Av0 )2
用分贝表示
如前后级采用
Ap0 (dB) 10 lg Ap0
相同晶体管
3.3 单调谐回路谐振放大器（续8）
忽略回路本身的损耗 Gp，则匹配条件为 p12 goe p22 gie2
故最大功率增益为（前后级采用相同的晶体管）
为使放大器稳定工作，必须采取稳定措施，即限制每级增益， 选择内反馈小的晶体管，应用中和或失配方法等。
第三章 非线性电子电路引论
正弦电压作用于二极管 产生非正弦周期电流
输出电流与输入电压相比，波形不同，周期相同。可知，电 流中包含电压中没有的频率成分。
3.2 非线性元件的特性
设非线性电阻的伏安特性曲线具有抛物线形状，即 i kv2
当该元件上加有两个正弦电压v1和v2时
v v1 v2 V1m sin 1t V2m sin 2t
线性电路
输入关系用线性代数方程或线性微分 方程表示。线性电路的主要特征是具
有叠加性和均匀性
无线电元件 非线性电路
Di
i
+
v
ZL
–
0
V0
非线性电路中至少包含一个非线性元 件，它的输出输入关系用非线性函数 方程或非线性微分方程表
非线性电路不具有叠加性与均匀性。 这是它与线性电路的重要区别。
图3-1 二极管电路及其伏安特
输入电压分别为： v1 V1m sin1t, v2 V2m sin2t
则其响应之和：
结论：非线性电路不满足叠加原理。
i kv12 kv22 k V12m sin2 1t V22m sin2 2t
而通过二者和之响应为， i ≠ i’
i' k(v1 v2)2
k V12m sin2 1t 2V1mV2m sin1t sin2t V22m sin2 2t k V12m sin2 1t V22m sin2 2t 2kV1mV2m sin1t sin2t
3.2 非线性元件的特性
2、非线性系统的基本分析方法 （1）线性系统的分析方法通常采用叠加原理 （2）非线性系统的分析方法不能采用叠加方法，只能采用
特殊分析方法 ➢ 幂级数分析法 ➢ 折线分析法 ➢ 线性时变参量电路分析法
3.3 非线性电路分析法
第三章 非线性电子电路引论
也可将 i f (v) 在静态工作点V0 附近展开为幂级数 i = b0+b1(v-V0) +b2(v-V0)2 + b3(v-V0)3 + … 式中b0，b1，b2， … 为各次方项的系数，它们由下列通式表示
1 d n f (v ) 1 (n) an f (V0 ) n n! dv v V n!
通信电子线路
信息与电气工程学院电子信息教研室
李征明
syaulzm@
第3章 非线性电子线路引论
现代通信及各种电子设备中，广泛采用了频率变
换电路和功率变换电路，如调制、解调、变频、倍
频、振荡、谐振功放等，还可以利用电路的非线性 特性实现系统的反馈控制，如自动增益控制(AGC)、
自动频率控制(AFC)、自动相位控制(APC)等。
b0、b2 有关，而与 b1、b3无关；二次谐波以及组合频率
1 2 , 1 2 的振幅均只与 b2有关，而与 b1、b3无关。
表示式
3.3 非线性电路分析法
直流 分量
b0 b2 2 (V1m V22m ) 2
b1V1m
n最高次数为3的多项式的频谱结构图
b1V2 m 3 3 b3V23m b3V2 mV12 m 4 2
第3章 电子通信系统基础
22
例题
• 例1.6.4 两级噪声网络级联中，NF1 = 2dB, G1 = 12dB； 而NF2 = 6dB, G2=10dB，求总的噪声系数NF。 解：根据公式NF=10lgF，将噪声系数转换为噪声因数。 F1=1.59，F2=4，G1=15，G2=10 根据级联系统的噪声公式可得： F=F1+(F2-1)/G1=1.779 NF=10lgF=2.5(dB)
23
例题
• 例1.6.5 某接收机高放功率增益G1=17dB，混频器功率 增益G2 = -7dB，混频器和中频放大器的噪声系数分别 为NF2 = 5dB和NF3 = 6dB。若要求加入高放后，接收通 道总的噪声系数降低到加入前的0.1倍。求高放级的噪 声系数NF1 解：根据公式NF=10lgF，将噪声系数转换为噪声因数。 F2=3.16，F3=3.98，G1=50.12，G2=0.2
11
无源互易网络噪声系数
• 下图所示滤波器，其输入、输出端口是可以交换的， 这样的二端网络称为无源互易网络。
C uin L uout
uin R C uout
（a）LC滤波器
（b）RC滤波器
12
无源互易网络噪声系数
Pi F Po N iA N oA N oA 1 L G P N iA G P
27
微波常用单位
分贝 描述功率相对增益或插损或相对功率 , 若有功率 P1(输入)和P2(输出) N=10log10(P1/P2) 若N为正，则可说P1比P2要高N分贝(dB) 若N为负，则可说P1比P2要低N分贝(dB) 描述电压传输增益或插损或相对电平,若有电压 V1(输入)和V2(输出) GV(dB) = 20 log10 (V2/V1)
No总=GkTNB
第三章：电路交换技术详解
第三章电路交换技术电路交换方式是一种面向连接的技术，PSTN网采用电路交换方式。
本章系统地介绍电路交换的基本原理和技术，包括电路交换的概念和特点、电路交换系统的基本功能、电路交换机的组成和分类等。
同时，重点阐述了电路交换机的硬件结构及其各部分功能。
介绍了电路交换机的软件系统的组成、要求及其呼叫处理软件，并对电路交换机的技术指标进行了分析。
一、电路交换机的发展过程（一）电话的产生电路交换的概念始于电话交换。
最早的电话通信是模拟电话通信，在线路上传输的信号是模拟信号。
实践证明，模拟信号最大的缺点是：杂音积累较太、抗干扰性能弱、保密性能差。
随着电子科学、特别是集成电路和PCM技术的发展，世界上许多国家都竞相研制数字电话，1970年在法国成功开通了世界上第1个程控交换系统，它标志着交换技术从传统的模拟交换时代进入了新的数字交换时代。
（二）电路交换机的发展过程1. 人工交换设备2. 机电式自动电路交换机3. 电子式自动电路交换机4. 程控电路交换机5. 综合业务数字交换机二、电路交换原理与特点电路交换(Circuit Switching)，又叫线路交换。
电路交换系统需要为进行通信的终端之间提供一条专用的信息传输线路(通道)，这条传输线路可以传送用户信息。
该线路既可以是物理路径也可以是逻辑路径；既可以是永久连接也可以是临时连接。
它是一种直接的交换方式。
（一）电路交换的基本原理1. 电路交换基本原理电路交换的概念始于电话交换。
在电路交换过程中，主叫终端发出呼叫请求，交换机根据网络的资源情况按照主叫的要求试图连通被叫终端，检测被叫终端状态，并征求被叫用户意愿。
如果被叫用户同意接受呼叫，交换机就在主、被叫之间建立一条连接通路，供通信双方传送消息。
该连接通路在通信期间始终保持，直到通信结束才释放建立的连接。
其过程如图3-1所示。
图3-1 电路交换基本原理在电路交换方式中，交换机的作用就是根据用户的需要，将指定入线和指定出线之间的开关闭合或断开。
电路课件第3章 交流电路
退出
3.2 正弦量的 相量表示法
例3 求正弦量i (t) =–5cos(100 t-π/3)A和
长
i1 (t) = 5cos(314t + 2π/3)V 对应的振幅相量
沙 理
解：
工
大
学 计
i (t) = 5cos(π+100 t–π/3) = 5cos(100 t + 2π/3）
信
工 程
是已知的，可不必考虑。
学
院 制
故一个正弦量可用幅值和初相角两个特征量
作
来确定。
比照复数和正弦量，正弦量可用复数来表示。
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3.2 正弦量的 相量表示法
相量—专门用于表示正弦量的复数
设正弦电压 ： u(t) = Umcos(ωt +ψ)
长 沙 理
u的振幅相量: UmUmej= Um e jψ= Um∠ψ
院
制 作
(3) 初相位
i
T
正弦量的计时起点的相位。
Im
/w O
2 twt
3.1 正弦交流 电的基本概念
例
i
100
已知正弦电流波形如图，w＝103rad/s，（1） 写出i(t)表达式；
长 沙
50
（2）求最大值发生的时间t1
理 工
t 解 i(t)10 c0 o1s30 t()
大 学
0 t1
i , Im , I
第 1-10 页 前一页 下一页
退出
3.2 正弦量的 相量表示法
1、 复数A的表示形式
Im
b
A
|A|
长 沙
直角坐标：A = a + jb
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比甲类、甲乙类和乙类都要小一些, 但是丙类的集电极效率比
它们都要高。
1 I c1mU cm 1 c g1 ( ) 2 I C 0U CC 2
α1 αo g1 α2 α3 θc 2.0
1 2 2 P0 I Cm1 ( ) R 2
1.0
第3章 高频功率放大电路 分析式(3.2.12)、 (3.2.13)可知, 增大ξ和g1的值是提高效率 的两个措施, 增大α1是增大输出功率的措施。然而图3.2.4告诉 我们, 增大g1与增大α1是互相矛盾的。导通角θ越小, g1越大, 效 率越高, 但α1却越小, 输出功率也就越小。所以要兼顾效率和 输出功率两个方面, 选取合适的导通角θ。若取θ=70°, 此时的 集电极效率可达到 85.9%, 而 θ=120°时的集电极效率仅为 64%左右。因此, 一般以70°作为最佳导通角, 可以兼顾效率 和输出功率两个重要指标。
+ uBE
Rp
L
_
+ uc1 -
LC回
0
2
3
路阻 抗
Rp
-UBB
UCC
第 3高频功放的功率关系 章 高频功率放大电路 3. 讨论： U Cm I Cm1RP c (1 ) ， RP P U U (1) 集电极电源提供的直流功率： CC CC D U CC I C 0
α1 αo g1 α2 2.0 1.0
1 I c1mU cm 1 c g1 ( ) 2 I C 0U CC 2
α3
θc
1 2 2 P0 I Cm1 ( ) R 2
第3章 高频功率放大电路 例3.1 在图3.2.3中, 若Uon=0.6 V, g=10mA／V, ICm=20mA, 又UCC=12V, 求当θ分别为180°, 90°和60°时的输出功率和相 应的基极偏压 UBB, 以及 θ为60°时的集电极效率。 ( 忽略集电 极饱和压降) 解： 由图3.2.4可知:
I C1m 1 ( ) g1 I CO 0 ( ) 称为波形系数，是导通角 的函数，通常 可查表求出。
U Cm U CC 为集电极电压利用系数；
第3章 高频功率放大电路
图 3.2.4 尖顶余弦脉冲的分解系数α(θ)与波形系数g1(θ)
第3章 高频功率放大电路 由图 3.2.4可以看出 , α1(90°)=α1(180°)=0.5, 这两种情况 分别对应于乙类和甲类工作状态, 均比丙类(θ＜90°)的数值高, 而α1的最大值是α1(120°)=0.536, 处于甲乙类状态。这意味着 当回路等效总电阻RΣ和脉冲高度ICm相同时, 丙类的输出功率
o 90 甲乙类：导通角为 o 90 乙类：导通角为 丙类：导通角为 90o
第3章 高频功率放大电路
谐振功放属于窄带功放电路。对于工作频带要求较宽 , 或要求经常迅速更换选频网络中心频率的情况, 可采用宽带 功率放大电路。 本章着重讨论丙类谐振功放的工作原理、动态特性和
电路组成。
iC 斜率 g UBB 0 0 Uo n u BE u BE Ub m iC ICm
α0(60°)=0.22,
α1(180°)=α1(90°)=0.5, α1(60°)=0.38 因为 Ucm=UCC=12V
BE b
ic
gC i c 经 LC 并联谐振回路后，此回路对基波产生谐振，呈纯电阻
UBZ RP i c （最大值） uBE ，而对其它谐波失谐阻抗很低，呈电容性。因而回路 ib
C
Ubm
t
-UBB •
•
C
ub
U u c 1 ，而滤除各次谐波电压。 t 选出基波电压 ic
bm
Icm 故回路输出的基波电压：
第3章 高频功率放大电路 3.2丙类谐振功率放大电路
基本电路结构
+ uS + ub C L
ic + ub -UBB + uCE C Rp
+ L u c1 -
-UBB EC (a) 原理电路
EC (b) 等效电路
除电源和偏置电路外， 主要由三个部分组成： 晶体管： 大功率晶体管，能承受高电压，大电流， fT 一般工作 时发射极反偏(丙类)；
iC
B E 常量
ic
饱和区
•Q
截止区
•Q
u BE
甲类： 180
0
U BB
•
•U
BZ
O
•
ICEO
• U
uCE
CC
Q 位于放大区
乙类：
90o
U BB U BZ
o 丙类： 90 , U BB U BZ 。
第 高频功率放大电路 23章 工作原理分析
ic (1) 集电极电流 设输入信号电压:
ub U bm cost
+ ub + uBE + uCE C _
ic
Rp
+ L u c1 -
则加到晶体管基极,发射级的 有效电压为: uBE ub U BB U BB U bm cost
-UBB
UCC
由晶体管的转移特性曲线可以看出：
有
当 uBE Uon ， i c 0 当 uBE U on ， ic g uBE Uon 式中 g 为： ic 折线的斜率 g u BE u 常数
g U bm cost U bm cos gUbm cost cos
gU bm I cm 1 cos
由于当 t 时，
(1) 集电极电流 i c
ic 0
+ ub -
+ uBE
_
+ uCE C -
ic
Rp
+ L u c1 -
-UBB
UCC
输入激励电路：提供所需信号电压； 输出谐振回路： （1）滤波选频，(2)阻抗匹配。
第3章 高频功率放大电路
3.2丙类谐振功率放大电路
3.2.1 工作原理
图3.2.1是谐振功率放大电路原理图。
假定输入信号是角频率正弦波 , 输出选频回路调谐在输入信 号的相同频率上。 根据基尔霍夫电压定律, 可得到以下表达式:
(1)工作频率高，相对频带窄 特点：
(2)采用选频网络作为负载回路
输出功率大 对高频功率放大器的一般要求同低频功放相同： 效率高
非线性失真小
(3)放大器一般工作在丙类工作状态，属于非线性电路 (4)不能用线性模型电路分析，一般采用图解法分析和折线法
功率放大器按工作状态分类： o 甲类：导通角为 180
ce
ic
•
ic
g
-UBB
•
Uon
•
uBE ub
ic g
U BB Ubm cost Uon
Ubm
第 高频功率放大电路 23章 工作原理分析
ic g U BB Ubm cost Uon
U BB U on arccosU BB U on cos U bm U bm ic g U bm cost (U BB U on )
uBE=UBB+ub=UBB+Ubmcosω0t
(3.2.1)
uCE=UCC+uc=UCC-Ic1mRΣcosω0t (3.2.2) =UCC-Ucmcosω0t
第3章 高频功率放大电路 其中 uBE 和 uCE 分别是晶体管 b 、 e 极电压和 c 、 e 极电压， ub 和uc分别是输入交流信号和输出交流信号 , RΣ是回路等效总电 阻 , IC0 和 Ic1m 分别是集电极电流 iC 中的直流分量和基波振幅。 UBB和UCC是直流电源。
第3章 高频功率放大电路
如果将输入信号在一个周期内 的导通情况用对应的导通角度 2θ 来表示, 则称θ 为导通角。 可见, 0°≤θ ≤180°。
图 3.2.3 丙类状态转移特性分析
第3章 高频功率放大电路
转移特性曲线
ic f uBE u
C E 常量
输出特性曲线
ic f uCE u
c
c ： (4) 集电极能量转换效率
c
Po Po PD Po PC 1 U Cm I C1m 1 2 g1 U CC I CO 2
其中：
PC ， PC P PoPo (3) 集电极耗散功率 D 当晶体管允许的耗散功率一定时， c
α1 αo g1 α2 α3 θc 2.0 1.0
(3.2.5)
集电极功耗PC
P C P D P o
从式(3.2.5)可知, 如果要提高效率, 需增大Ic1m或减小IC0(减小 IC0即减小集电极平均电流, 通过降低静态工作点可以实现)。
第3章 高频功率放大电路
功率放大电路是大信号工作, 而在大信号工作时必须考虑
晶体管的非线性特性, 这样将使分析比较复杂。为简化分析, 可以将晶体管特性曲线理想化, 即用一条或几条直线组成折线 来代替, 称为折线近似分析法。 图3.2.3用两段直线组成的折线来近似表示将晶体管的转 移特性, 由此来分析丙类工作状态的有关参数。
UCC
uc 1 i c 1 R u pc I cm 1 R p cos t U cm cos t
Ucm
uCE
t
Icm θ θ
ic
ic1
ic2 i c3
Ico ωt
t
而晶体管集电极的输出电压：C uCE U CC U cm cost
+ uCE C -
i 频谱
ic
+ ub -
Icm θ θ
ic I cm
集电极电流 第(1) 3章 高频功率放大电路 ic 分解为付里叶级数为： cos t cos 若对