通信电路总复习

噪声
噪声源：电阻、半导体元件。理想电抗元件不产生噪声
噪 声 温 度 ： ( NF 1)T 0 Te ps Te 信噪比： SNR 10lg dB NF 1 pn T0
Psi / pni 噪声系数： F N Ps 0 / pn0
多级放大器的噪声系数
psi / pni NF 10lg dB pso / pno
对并联谐振回路： 1 0C Q0 0 Lgeo ge 0 对串联谐振回路： ge 0 Q 0 0 Lgeo 0C
1 2 R S ' 2 R S , gS ' p gS p N1 式 中接 入 系 数 , p N1 N 2 1 RL' 2 RL , gL' p 2 gL p C2 式 中, 接 入 系 数 p C1 C 2 如 电 流 源 从 低 端 折 合 高 端 ： ' pIs 到 Is
反馈振荡器振荡的三大条件

起振条件
平衡条件 稳定条件
T j A j F j 1
T j A j F j 0

T jOSC A jOSC F jOSC 1
T j

OSC

A jOSC F jOSC 2n
i f ( uBE ) f (UQ u1 u2) f (UQ u1) f ' (UQ u1)u2 f (U Q u1) 2! u2 2 ... f ( n ) (U Q u1) n! u2 n ...
因为u2很小, 故可以忽略u2的二次及以上各次谐波分量, 由此简化为:
正玄波振荡器

反馈振荡器振荡的三大条件 三点式振荡电路的组成法则 振荡电路振荡频率的估算 晶体振荡器

晶体的等效电路，特性曲线，并联应用和串 联应用

作业 4.1 4.2 4.6 4.10

分析的角度从：正反馈（或负阻）适时补充能量；选频回路（移相网络）使得 特定频率才能得以放大和正反馈；非线性器件使得幅度受限，最终到达平衡； 负斜率环路增益（对输入幅度）和负斜率相频特性保证幅度和频率的稳定性

谐振频率处电压增益振幅

n (n1n2 ) n ( Au 0 ) ( ) y fe g n
单位谐振函数
An 1 N（f）= n An 0 2fQe 2 2 1 ( f ) 0 ｎ级放大器通频带 1 1 f0 n BW 0.7 n 2f 0.7 2 1 2 n 1 BW0.7 Qe 由上述公式可知, ｎ级相同的单调谐放大器的总增益比单 级放大器的增益提高了, 而通频带比单级放大器的通频带缩小 了, 且级数越多, 频带越窄。
第一章 选频回路

并联谐振电路、串联谐振电路 品质因数的概念 部分接入的概念及计算 选频匹配的概念及计算
串联谐振时阻抗最小，并联谐振时阻抗最大 理想ห้องสมุดไป่ตู้况下：串联谐振相当于短路，并联谐振时 相当于开路
选频回路
品质因数的定义：
电抗上的功率与消耗在阻抗上的功率之比
品质因数是 高频电路中 最重要的概 念之一
1 w0 2 LC
回路有载Ｑ值
Qe
w0C g
1 w0 Lg
f0 g BW 0.7 Qe 2C 以上几个公式说明, 考虑了晶体管和负载的影响之后, 放
大器谐振频率和Ｑ值均有变化。 谐振频率处放大器的电压增益
U 00 n1n2 y fe Au 0 Ui g 其电压增益振幅 U 00 n1n2 y fe Au0= Ui g
根据式（2．2．7）, 将式（2．3．8）代入（2．3．7）中, 则:
Au
.
n1 n2 y fe g jwc 1 jwL
其中ｇΣ与ＣΣ分别为谐振回路总电导和总电容:

gΣ=n21goe+n22gie+ge0
CΣ=n21Coe+n22Cie+C
谐振频率
1 f0 2 LC
I
Zi
2U

2Z e 4 RL
I
若丙类谐振功放用来放大等幅信号(如调频信号)时, 应该
工作在临界状态； 若用来放大非等幅信号(如调幅信号)时, 应 该工作在欠压状态； 若用来进行基极调幅, 应该工作在欠压 状态； 若用来进行集电极调幅, 应该工作在过压状态。折线 化的动态线在性能分析中起了非常重要的作用。 4 丙类谐振功放的输入回路常采用自给负偏压方式, 输出 回路有串馈和并馈两种直流馈电方式。为了实现和前后级电 路的阻抗匹配, 可以采用LC分立元件、微带线或传输线变压 器几种不同形式的匹配网络, 分别适用于不同频段和不同工作 状态。
C1/C2
不方便 差 百～千兆， 频率提高， 稳定度下降
C1/C2
方便，幅度 不稳 好 百兆，频率 提高，幅度 下降
C1/C2
方便，幅度稳 定 好 百～千兆
4.4.2晶体振荡器电路
将石英晶振作为高Ｑ值谐振回路元件接入正反馈电路中, 就 组成了晶体振荡器。根据石英晶振在振荡器中的作用原理, 晶 体振荡器可分成两类。一类是将其作为等效电感元件用在三点 式电路中, 工作在感性区, 称为并联型晶体振荡器； 另一类是 将其作为一个短路元件串接于正反馈支路上, 工作在它的串联 谐振频率上, 称为串联型晶体振荡器。 １ 皮尔斯（Ｐｉｅｒｃｅ）振荡电路
并联型晶体振荡器的工作原理和三点式振荡器相同, 只是 将其中一个电感元件换成石英晶振。石英晶振可接在晶体管 ｃ、ｂ极之间或ｂ、ｅ极之间, 所组成的电路分别称为皮尔斯 振荡电路和密勒振荡电路。
第五章 频率变换电路的特点及 分析方法

非线性电路的特点 线性时变工作状态及分析方法


例5.4，习题5.3，例6.4，例6.5，习题6.9， 6.10 P146 图6.5.7 分析
提高稳定性的措施

中和法 失配法
高频功率放大电路




丙类功放的工作原理及波形、馈电电路 效率及功率的计算 三种工作状态及应用 负载特性、放大特性、调制特性 宽带功率放大电路、传输线变压器原理 及应用 作业：3.1 3.4 3.5 例3.2
高频功率放大器在系统中的位置
3.2丙类谐振功率放大电路
功率放大电路的一般分析
设集电极电流可以用傅立叶级数展开为：
ic IC 0 IC1m cos 0t IC 2 m cos 2 0t ...... ICnm cos n 0t ......
PD VccIco
1 1 2 I C 1mVcm I C 1m R 2 2 P0 1 I c1mU cm PD 2 I coVCC P0
通过部分接入 可以减小信号 源和负载对谐 振回路的影响
ＬＣ选频匹配网络
阻抗电路的串—并联等效转换
2 Rp (1 Qe )RS
1 X p (1 2 ) X S Qe
倒L型选频匹配网络
例1.3
通过LC回路的阻抗变换作用, 使得电路的输入阻抗在谐振频率 处呈纯电阻,并且此电阻与信号源电阻匹配(相等), 称选频匹配
与发射极相联的两个电抗元件必须是同性质的，另一个是异性
几种三点式振荡器的比较
哈特莱电路 决定频率元件 波形 L=L1+L2 C 差 考毕兹电路 L C=C1||C2 好 克拉泼电路 L CC3 好 西勒电路 L CC3+C4 好
共发反馈系数
频率可调 频率稳定度 最高振荡频率
L2/L1
可以 差 十兆
PC PD P0
动态线（又称交流负载线）
例3.2, 习题3.4
三种工作状态（欠压、临界、过压）
当信号幅度Ubm很小时，输 出电压随着输入电压的增 大而增大（对应晶体管放 大区），此时称为欠压状 态 信号幅度增大到一定程度， 再增加输入幅度时，输出 信号幅度几乎不变或变化 很小，此时就称为过压状 态 中间的临界点称为临界状 态
频率变换电路又分为线性频率变换电路和非线性 频率变换电路，它们的区别是：
线性频率变换电路只进行频率搬移，不改变频谱 的形状（如调幅、检波、混频电路）
非线性频率变换电路则要改变频谱的形状（如调 频、鉴频电路）
当信号u1和u2同时加到非线性元件的输入端时，如u2<<u1， 则可以用小信号u2线性表示输出，只不过表示式中的参数是由 u1控制并随时间变化的。此种状态称为线性时变状态
iC f (UQ u1) f (UQ u1)u2 I 0(t ) g(t )u2
'
当u2<<u1时，电路满足线性时变工作的条件：
iC f (UQ u1) f (UQ u1)u2 I 0(t ) g(t )u2
'
I 0(t ) f (UQ u1) g(t ) f (UQ u1)
NF 2 1 NF3 1 NFn 1 NF NF1 ... GPA1 GPA1GPA1 GPA1GPA( n1)
小信号调谐放大器



Y参数等效电路、混合 参数等效电路 单调谐放大电路 多级调谐放大电路的级联 调谐放大器的稳定性，提高稳定性的方 法（中和法、失配法）
当工作在低频段时,变压器方式起主要作用 当工作在高频段时, 传输线方式起主要作用
传输线变压器
当Zc与负载电阻RL 相等, 则称为传输 线终端匹配, 匹配 时，输入阻抗 Zi=Zc=RL 传输线上任何位置 处的电压或电流的 振幅均相等
4:1 阻抗变换电路

Zc
U


2 IRL

2 RL
I

三点式振荡器

电容三点式：考毕兹振荡器 电感三点式：哈特莱振荡器

三点式振荡器采用LC回路部分接入的形式，降 低晶体管的输入阻抗对回路的影响
C1 L1
L
C2
X3
X1
C
L2
Vi Vbe
Vce
X2
VF
电感
L
电容 C
L1
C1
C2
忽略晶体管影响
L2
电容

电感
振荡器频率即为谐振回 路频率 X 1 X 2 X 3 0 ωOSC ω0
ube UBB ub UBB Ubm cos 0t uCE UCC uc UCC Ucm cos 0t UCC Ic1mR cos 0t
2. 集电极电流出现最大值时，管压降最小， 而管压降出现最大值时，集电极电流为0，因 此丙类功放效率高
3.谐振回路在电路中起两大作用：一是选频， 即使回路对信号频率呈现大的纯电阻，而对高 次谐波近视短路。二是匹配，即使功放的输出 电阻与天线阻抗实现匹配
负载特性
放大特性
基极调制特性
集电极调制特性
4 小结
根据以上对丙类谐振功放的性能分析, 可得出以下几点 结论:
(1) 若对等幅信号进行功率放大, 应使功放工作在临界状 态, 此时输出功率最大, 效率也接近最大。比如对第7章将介绍 的调频信号进行功率放大。
(2) 若对非等幅信号进行功率放大, 应使功放工作在欠压 状态, 但线性较差。若采用甲类或乙类工作, 则线性较好。比 如对第6章将介绍的调幅信号进行功率放大。 (3) 丙类谐振功放在进行功率放大的同时, 也可进行振幅 调制。若调制信号加在基极偏压上, 功放应工作在欠压状态； 若调制信号加在集电极电压上, 功放应工作在过压状态。
0
T Vi
T
Vi Vi 平衡
OSC
0

回答的问题是：振荡是如何产生的？又是如何平衡的？平衡是否是稳定的？
X2 X2 X2 g m RPVbe g m Rp Vi VF Vce X X2 X3 X1 1
丙类功率放大器的工作原理、工作波形
集电极电压波形：
图 3.2.3
丙类状态转移特性分析
丙类功率放大器效率高的原因
1. 丙类功率放大器工作时，集电极电压的波形仍 为完整的余弦波形，且正好与基极输入信号反相。 这是由于丙类功放基极负偏。当输入为余弦波时， 尽管集电极电流波形是余弦脉冲系列，由于集电极 的谐振回路调谐在输入信号的（基波）频率上，它 对信号频率呈现纯电阻而且阻抗最大，而对高次谐 波近视短路。