高频电子技术课件第9章3
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第2章 小信号选频放大器
主要内容：
LC谐振回路
小信号谐振放大器
集中选频放大器
2.1 LC谐振回路—概述
LC 谐振回路是高频电路里最常用 的无源选频网络，包括并联回路和串联回路 两种结构类型。
利用LC谐振回路的幅（度）频（率） 特性和相（位）频（率）特性，不仅可以进 行选频，即从输入信号中选择出有用频率分 量而抑制掉无用频率分量或噪声（例如在选 频放大器和正弦波振荡器中），而且还可以
1.1、通信与通信系统
4）信道：信息的传送通道，又称传输媒介。信道 可分为无线信道和有线信道两大类；
5）接收机：把由信道传送过来的已调信号取出并 进行处理，得到与发送相对应的原基带信号， 把这一过程称为解调；
6）输出变换器：把基带信号恢复成原来形式的信 息。
1.1、通信与通信系统
通信系统按传输的基带信号不同，分为模拟通信系统和 数字通信系统两大类。 1）模拟通信系统：直接传输模拟信号（即基带信号为 模拟信号）的通信系统,称为模拟通信系统。 典型的模拟通信系统的发送设备的组成框图和接收 设备的组成框图分别如图2和图3所示。 图2为调幅发射机的组成框图。 图3为超外差式调幅接收机的组成框图。 2）数字通信系统：传输数字信号（即基带信号为数字 信号）的通信系统,称为数字通信系统。
2.1.1 并联谐振回路的选频特 性
谐振回路
谐振回路由电感线圈和电容器组成，它具有选择 信号及阻抗变换作用。
LC并联谐振回路
图2.1.1是电感L、电容C和外加信号源组成的
并联谐振回路。r是电感L的等效损耗电阻，电容的
.
损耗一般可以忽略。 I
S
为电流源，U
为并联回路两
O
端输出电压。
《高频电子技术》课件
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带阻滤波器允许除某一频段外的信号通过，抑制该频段信 号。
滤波器的性能指标
通带和阻带性能
插入损耗
通带和阻带的边缘频率、带宽等参数决定 了滤波器的频率选择性和抑制能力。
滤波器对有用信号的衰减程度，以dB为单 位表示。
群时延
稳定性
滤波器对信号相位变化的量度，反映信号 通过滤波器的速度。
振荡原理
高频电子电路中的元件通 过正反馈和负反馈等机制 ，产生振荡信号，实现信 号的调制和解调等功能。
传输线原理
高频电子电路中的信号传 输遵循传输线理论，信号 在传输过程中会受到线路 的分布参数影响。
03
CHAPTER
高频电子技术中的放大器
放大器的分类与特点
分类
按功能可以分为电压放大器、功率放 大器、跨导放大器等；按频率可分为 低频放大器、高频放大器、微波放大 器等。
特点
高频放大器具有较高的增益和带宽， 能够放大微弱的高频信号；低频放大 器具有较低的噪声系数和较好的线性 度，适用于放大低频信号。
放大器的性能指标
增益
放大器的输出信号幅度与输入信号幅 度之比，反映了放大器的放大能力。
带宽
放大器能够正常工作的频率范围，反 映了放大器的频率响应能力。
线性度
放大器在小信号和大信号输入下的性 能差异，反映了放大器的失真程度。
频率范围
高频电子电路的工作频率范围，通常指几百 千赫兹到几百兆赫兹。
带宽
高频电子电路的频率响应范围，通常指电路 能够正常工作的频率范围。
增益
高频电子电路的放大倍数，用于衡量电路的 放大能力。
噪声系数
高频电子电路的噪声与信号比值，用于衡量 电路的噪声性能。
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串联晶体振荡器：石英晶片以低阻抗接入振荡电路。
并联晶体振荡器：晶片工作在在fP和fs之间，以感抗性质与其他电抗 元件组成振荡电路。
X3 X1
X2
并联晶体振荡器
串联晶体振荡器
4.3.1 二极管调幅电路
二极管平衡调幅器 电子管平衡调幅器是一种低电平调幅电路。 它采用了2个2极管VD1、VD2和具有中心抽头的变压器Tr1、Tr2构成了平
C
L1 Re
L2
3.3.2 三点式振荡器12
克拉泼电路（电容三点式改进型1）：
由于电容三点式电路比电感三点式电路 性能更好，但为了改进电容三点式电路的稳 定度，现对其进行改进，改进后成为克拉泼 电路。
相当于在电感上串联了1个电容。
L C3
C2
C1 Re
3.3.2 三点式振荡器14
西勒电路（电容三点式改进型2）： 针对克拉泼电路改变C3同时改变环路
• 谐振增益：放大器在谐振点处的电压
.
增益AUO（或功率增益），其值可用分
|AU|
贝（dB）表示。它表示放大器对有用
AUO
信号的放大性能。
• 通频带：当前放大器增益比谐振时的 增益减少3dB时（即AU下降到 ）， 所对应的频率范围（BW0.7）。为了不 失真地放大高频信号，该频率范围应
包括所有有用信号的频谱宽度。
无线电信号的传播方式、传播距离、传播特点等，由无线电信号的频率决定。
• 直射—电视、调频广播，移动通信，中继与卫星等；超短波 • 绕射—波长长，地面吸收少，绕射能力强；广播、通信；中长波；条件：λ〉物体 • 折射和反射（天波）—借助60~600km的电离层；广播、通信；短波；条件：物体〉λ a) 散射传播—借助10~12km的对流层；分米、厘米波；条件：阻挡物体多，体积小于波长。
并联晶体振荡器：晶片工作在在fP和fs之间，以感抗性质与其他电抗 元件组成振荡电路。
X3 X1
X2
并联晶体振荡器
串联晶体振荡器
4.3.1 二极管调幅电路
二极管平衡调幅器 电子管平衡调幅器是一种低电平调幅电路。 它采用了2个2极管VD1、VD2和具有中心抽头的变压器Tr1、Tr2构成了平
C
L1 Re
L2
3.3.2 三点式振荡器12
克拉泼电路（电容三点式改进型1）：
由于电容三点式电路比电感三点式电路 性能更好，但为了改进电容三点式电路的稳 定度，现对其进行改进，改进后成为克拉泼 电路。
相当于在电感上串联了1个电容。
L C3
C2
C1 Re
3.3.2 三点式振荡器14
西勒电路（电容三点式改进型2）： 针对克拉泼电路改变C3同时改变环路
• 谐振增益：放大器在谐振点处的电压
.
增益AUO（或功率增益），其值可用分
|AU|
贝（dB）表示。它表示放大器对有用
AUO
信号的放大性能。
• 通频带：当前放大器增益比谐振时的 增益减少3dB时（即AU下降到 ）， 所对应的频率范围（BW0.7）。为了不 失真地放大高频信号，该频率范围应
包括所有有用信号的频谱宽度。
无线电信号的传播方式、传播距离、传播特点等，由无线电信号的频率决定。
• 直射—电视、调频广播，移动通信，中继与卫星等；超短波 • 绕射—波长长，地面吸收少，绕射能力强；广播、通信；中长波；条件：λ〉物体 • 折射和反射（天波）—借助60~600km的电离层；广播、通信；短波；条件：物体〉λ a) 散射传播—借助10~12km的对流层；分米、厘米波；条件：阻挡物体多，体积小于波长。
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所传送信息
3. 传输信道（无线信道、有线信道）
下面主要介绍无线信道
电磁波谱
无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线都是电 磁波，按波长或频率的不同顺序排列起来，称做电磁波谱． 可见光 无线电波 微波 红外线 X射线 紫外线 射线 f/HZ /m
104 106 108 1010 1012 1014 1016 1018 -4 10-6 10-8 10-10 104 102 100 10-2 10
本书涉及的频率范围：几百kHz ~ 几百MHz 例：300KHz～300MHz 对应波长 1000m ～1m
无线电频谱
课程性质：
电子、通信类专业的重要专业基础课。 与相关课程之间的关系：
先修课程：电路分析、模拟电子线路、信号与系统。 电路（是基础） 模拟电子线路（低频电路） 信号与系统（分析工具）
100～1000m
300～3000KHz
中频 (MF)
高频 (HF)
地波，天波
广播，通信， 导航
广播， 中距离通信 移动通信，电视广播， 调频广播，雷达导，航 等 通信，中继通信，卫星 通信，电视广播，雷达 中继通信，雷达，卫星 通信 微波通信，雷达
10～100m
3～30MHz
天波，地波
1～10m
30～300MHz
信 道 解 码
同 步
保 密 解 码
压 缩 解 码
信 宿
信源编码
噪 声
信源解码
发送端
接收端
数字通信系统模型
（3）按传输媒介（信道）的物理特征可分为： 有线通信系统和无线通信系统
有线(包括光纤)通信系统——利用导线(光导 纤维) 传送信息； 无线通信系统——利用电磁波传送信息； 在无线模拟通信系统中，信道便是指自由空间。
《高频电子技术》ppt课件
Yie
Ib U b
|U c 0
输出交流短路时的输入
导纳
Y fe
Ic U b
|U c 0
输出交流短路时的正向
传输导纳
Yre
Ib U c
|Ub 0
输入交流短路时的反向
传输导纳
Yoe
Ic U c
|Ub 0
输入交流短路时的输出
导纳
Y参数是任务频率的函数，当任务频率不同时，即使是 同一晶体管，其Y参数也是不一样的。当任务频率比较 低，电容效应的影响可以不思索时，晶体管的Y参数才 可以以为近似不变。假设忽略Y参数的虚部,那么可得到 低频任务的Y参数值。
常用途理方法： 1 、中和法： 晶体管B、C 极之间参与一个电容 2、失配法：使晶体管的负载阻抗与输出阻抗不匹配
图3-9 中和法原理电路
失配法：
图3-10 共射-共基级联放大器交流等效电路
3.4 集中电路高频小信号放大器 由线性集成电路与选频电路相结合方式实现 又称模拟集成电路
3.4.1 线性宽频带集成放大电路 8FZ1 ULN2204
rbb`: 基区体电阻25Ω； rb`e:发射结电阻150Ω； Cb`e: 发射结电容500pF；
Cb`c: 集电结电容5pF ； rb`c:集电结电阻1MΩ ；(反偏， 很大，被Cb`c短接掉)
rce: 集-射极电阻100kΩ； Cce:集电极电容； (很大，被 rce短接掉)
gm: 晶体管跨导，反映放大才干； gm=IEQ/26=β0/rb`e 50ms
噪声 普通指内部噪声，又分自然和人为两类。自 然噪声有热噪声、散粒噪声和闪烁噪声等，人为噪声有 交流噪声、感应噪声等。
干扰 普通指外部干扰，也分自然和人为两类。自 然干扰有天电干扰、宇宙干扰和大地干扰等。人为干扰 有工业干扰和无线电台干扰。
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❖ 为降低整机的噪声，提高整机的灵敏度，高频管 应尽量选用低噪声的放大管，高频放大器的选频 功能应尽可能好，这类放大器的负载回路一般为 LC谐振电路，常称这类放大器为小信号选频放大 器。
1.1.2 无线电发送与接收设备
（2） 本机振荡器 ❖ 本机振荡器又称本振电路，它的功能是为混频器
提供高频正弦波信号，以便与接收到的载波信号 混频。本振电路常采用互感耦合振荡器或三点式 振荡器。
（3） 混频器 ❖ 混频器是超外差接收机的重要组成部分。混频器
的功能是将载波信号与本振信号进行非线性变换， 使之变成中频的调幅信号输出。
1.1.2 无线电发送与接收设备
❖若输入混频器的载波信号频率用 f C 表示，本振
信号频率用 f L 表示，而混频输出中频调幅波的频 率用来 f I 表示，则：fI fLfC
❖ 中频放大器是超外差接收机的重要组成部分。接 收机的主要技术指标，如灵敏度、信噪比、选择 性和通频带等，在很大程度上取决于中频放大器 的性能。
1.1.2 无线电发送与接收设备
（5） 检波器 ❖ 检波器的主要功能是将中频放大器输出的中频信
号解调成音频信号，由此可见，接收设备中的检 波器与发射设备中的幅度调制器功能刚好相反， 即互为逆变换。
1.1.1 通信系统的基本组成
❖ 信道是指信号传输的通道，可以是电缆线、光导纤维，也可 以是自由空间。图中的噪声源，是信道中的所有噪声以及分 散在通信系统中其它各处噪声的集合。
❖ 在接收端，接收设备的功能与发送设备相反，即进行信号的 解调、译码、解码等。它的任务是从带有干扰的接收信号中 恢复出与发送端相对应的电信号；终端装置是将复原的电信 号转换成相应的原始消息，如将音频信号还原成声音。
1.1.2 无线电发送与接收设备
1.1.2 无线电发送与接收设备
（2） 本机振荡器 ❖ 本机振荡器又称本振电路，它的功能是为混频器
提供高频正弦波信号，以便与接收到的载波信号 混频。本振电路常采用互感耦合振荡器或三点式 振荡器。
（3） 混频器 ❖ 混频器是超外差接收机的重要组成部分。混频器
的功能是将载波信号与本振信号进行非线性变换， 使之变成中频的调幅信号输出。
1.1.2 无线电发送与接收设备
❖若输入混频器的载波信号频率用 f C 表示，本振
信号频率用 f L 表示，而混频输出中频调幅波的频 率用来 f I 表示，则：fI fLfC
❖ 中频放大器是超外差接收机的重要组成部分。接 收机的主要技术指标，如灵敏度、信噪比、选择 性和通频带等，在很大程度上取决于中频放大器 的性能。
1.1.2 无线电发送与接收设备
（5） 检波器 ❖ 检波器的主要功能是将中频放大器输出的中频信
号解调成音频信号，由此可见，接收设备中的检 波器与发射设备中的幅度调制器功能刚好相反， 即互为逆变换。
1.1.1 通信系统的基本组成
❖ 信道是指信号传输的通道，可以是电缆线、光导纤维，也可 以是自由空间。图中的噪声源，是信道中的所有噪声以及分 散在通信系统中其它各处噪声的集合。
❖ 在接收端，接收设备的功能与发送设备相反，即进行信号的 解调、译码、解码等。它的任务是从带有干扰的接收信号中 恢复出与发送端相对应的电信号；终端装置是将复原的电信 号转换成相应的原始消息，如将音频信号还原成声音。
1.1.2 无线电发送与接收设备
高频电疗法ppt课件
生物物理学特性
非热效应 在高频电场作用下，使组织内的离子、偶极子、细胞之间的摩擦接触增加，促使组织内各种成分的交换，使组织的理化特性发生了一系列变化，而产生非热效应
生理作用
对神经系统的作用 对心血管系统的作用 对内分泌系统的作 对消化系统的作用
生理作用
对血液和免疫系统的作用 对结缔组织的作用 对肾脏的作用 对炎症过程的作用
适应证与禁忌证
适应证 盆腔炎、附件炎、子宫发育不全等。 神经痛、周围神经损伤、神经根炎、脊髓炎、多发性硬化等。 短波高热疗法配合放疗、化疗可用于较深部肿瘤的治疗。
适应证与禁忌证
禁忌证 恶性肿瘤(一般剂量时)、出血倾向、结核病、妊娠、严重心肺功能不全、局部金属异物、植入心脏起搏器者
注意事项
治疗作用
消炎作用 缓解痉挛性疼痛 解痉作用 降低骨骼肌、平滑肌和纤维结缔组织的张力 治癌作用 提高免疫力 加速组织生长修复
设备
超短波治疗机有50W、200～300W、1～2KW（治癌用）三类。
设备
连续超短波电疗机，输出的高频电磁波为等幅正弦波，目前常用治疗机的输出功率分为两种：小功率50～80W(又称为五官科超短波治疗机)，用于五官或较小、较浅表部位伤病的治疗；大功率250～300W(分为台式和落地式两种)，用于较大、较深部位伤病的治疗。
《物理因子治疗技术》 多媒体光
高频电疗法
高频电疗法
频率大于100kHz的交流电属于高频电流。应用高频电流作用于人体以治疗疾病的方法，称高频电疗法（high frequency electrotherapy）
高频电疗法
高频电疗的作用方式有5种 共鸣火花放电法 直接接触法 电容场法 电感法 电磁波辐射法
物理学特性
非热效应 在高频电场作用下，使组织内的离子、偶极子、细胞之间的摩擦接触增加，促使组织内各种成分的交换，使组织的理化特性发生了一系列变化，而产生非热效应
生理作用
对神经系统的作用 对心血管系统的作用 对内分泌系统的作 对消化系统的作用
生理作用
对血液和免疫系统的作用 对结缔组织的作用 对肾脏的作用 对炎症过程的作用
适应证与禁忌证
适应证 盆腔炎、附件炎、子宫发育不全等。 神经痛、周围神经损伤、神经根炎、脊髓炎、多发性硬化等。 短波高热疗法配合放疗、化疗可用于较深部肿瘤的治疗。
适应证与禁忌证
禁忌证 恶性肿瘤(一般剂量时)、出血倾向、结核病、妊娠、严重心肺功能不全、局部金属异物、植入心脏起搏器者
注意事项
治疗作用
消炎作用 缓解痉挛性疼痛 解痉作用 降低骨骼肌、平滑肌和纤维结缔组织的张力 治癌作用 提高免疫力 加速组织生长修复
设备
超短波治疗机有50W、200～300W、1～2KW（治癌用）三类。
设备
连续超短波电疗机，输出的高频电磁波为等幅正弦波，目前常用治疗机的输出功率分为两种：小功率50～80W(又称为五官科超短波治疗机)，用于五官或较小、较浅表部位伤病的治疗；大功率250～300W(分为台式和落地式两种)，用于较大、较深部位伤病的治疗。
《物理因子治疗技术》 多媒体光
高频电疗法
高频电疗法
频率大于100kHz的交流电属于高频电流。应用高频电流作用于人体以治疗疾病的方法，称高频电疗法（high frequency electrotherapy）
高频电疗法
高频电疗的作用方式有5种 共鸣火花放电法 直接接触法 电容场法 电感法 电磁波辐射法
物理学特性
高频电子技术课件第9章3
End
9.3.1
9.3.2
工作原理
平衡调幅器
调幅波的共同之处都是在调幅前后产生了新的频率分量，也 就是说都需要用非线性器件来完成频率变换。 这里将调制信号vΩ 与载波信号vω0相加后，同时加入非线 性器件，然后通过中心频率为ω0的带通滤波器取出输出电压vo 中的调幅波成分。
图 9.3.1
非线性调幅方框图
1. 普通调幅波的数学表示式 首先讨论单音调制的调幅波。 载波信号： v 0 V0 cos0t 调制信号： v V cost
调 幅信号（已调波）： v AM Vm (t ) cos0t
由于调 幅信号的振幅与调制信号成线性关系，即有：
Vm (t ) V0 kaV cost ，式中 ka 为比例常数
0- 0+
0-
1 maV0 2
0 ) 2π
2(
Ω ) 2π
Ω 2π
双边带调制
2. 普通调幅波的频谱 （1）由单一频率信号调 幅
v AM (t ) V0 (1 ma cos Ωt) cos0t V0 cos0t
调制信号 Ω
1 1 ma cos(0 Ω )t ma cos(0 Ω )t 2 2
i2 a0 a1 (V0 cos0t V cosΩt) a2 (V0 cos0t V cosΩt)2
总的输出电流 总的输出电压
i i1 i2 v o i1 i2 R
v o i1 i2 R 2 R[V cos Ωt a 2V0V cos(0 Ω) a 2V0V cos(0 Ω)]
即：
Vm (t ) V0 (1 kaV cost ) V0 (1 ma cost ) V0 k aV V0
9.3.1
9.3.2
工作原理
平衡调幅器
调幅波的共同之处都是在调幅前后产生了新的频率分量，也 就是说都需要用非线性器件来完成频率变换。 这里将调制信号vΩ 与载波信号vω0相加后，同时加入非线 性器件，然后通过中心频率为ω0的带通滤波器取出输出电压vo 中的调幅波成分。
图 9.3.1
非线性调幅方框图
1. 普通调幅波的数学表示式 首先讨论单音调制的调幅波。 载波信号： v 0 V0 cos0t 调制信号： v V cost
调 幅信号（已调波）： v AM Vm (t ) cos0t
由于调 幅信号的振幅与调制信号成线性关系，即有：
Vm (t ) V0 kaV cost ，式中 ka 为比例常数
0- 0+
0-
1 maV0 2
0 ) 2π
2(
Ω ) 2π
Ω 2π
双边带调制
2. 普通调幅波的频谱 （1）由单一频率信号调 幅
v AM (t ) V0 (1 ma cos Ωt) cos0t V0 cos0t
调制信号 Ω
1 1 ma cos(0 Ω )t ma cos(0 Ω )t 2 2
i2 a0 a1 (V0 cos0t V cosΩt) a2 (V0 cos0t V cosΩt)2
总的输出电流 总的输出电压
i i1 i2 v o i1 i2 R
v o i1 i2 R 2 R[V cos Ωt a 2V0V cos(0 Ω) a 2V0V cos(0 Ω)]
即：
Vm (t ) V0 (1 kaV cost ) V0 (1 ma cost ) V0 k aV V0
《高频电子线路》PPT课件
uo(t)
uΩ(t)
Δuc
uo(t)=uΩ(t)+UDC
包含了直流及低频调制分量。
峰值包络检波器的应用型输出电路
+ （a） ui
-
VD
Cd
+
+UDC -
+
C uo R
RL uΩ
-
-
（b）
+ ui
-
VD
Rφ
+
C uo R Cφ
-
t
UDC t
+ UDC -
图(a)：电容Cd的隔直作用，直流分量UDC被隔离，输出信号为解调恢复后 的原调制信号uΩ，一般常作为接收机的检波电路。 图(b)：电容Cφ的旁路作用，交流分量uΩ(t)被电容Cφ旁路，输出信号为直 流分量UDC，一般可作为自动增益控制信号（AGC信号）的检测电路。
rd C R
②对高频载波信号uc来说，电容C的容抗
1 R ，电容C相当于短
cC
路，起到对高频电流的旁路作用，即滤除高频信号。
理想情况下，RC低通滤波网络所呈现的阻抗为分析
+ uD -
当输入信号ui(t)为调幅波时，那么载波正半 +
周时二极管正向导通，输入高频电压通过二 ui
☺调幅解调的分类
振幅调制
AM调 制DSB调制
SSB调制
包络检波 解调
同步检波
峰值包络检波 平均包络检波 叠加型同步检波 乘积型同步检波
☺调幅解调的方法
1. 包络检波
调幅波
t 调幅波频谱
非线形电路
ωc-Ω ωc ωc+Ω ω
低通滤波器
包络检波输出
t 输出信号频谱
教学课件 高频电子技术
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：
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
高频信号的频率，称为调频FM来自高频信号的相位，称为调相
PM
AM
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。
又如语音频率范围 20Hz ~ 20kHz ， 对应波长15000km~15km，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。
2. 无线电调幅广播接收设备
小信号选频放大 器
超外差式调幅接收机组成框图
它fI=们f信号L后高同-号，经f频时C中，而高检低放送。频并将频波频大入放将所放器放器混大有需大对大输频器用频器中器出器为信率对频后载。中号的天放输频在心放信线大出f其C频大 号所的器。输率到加接已送出固足以收调来端定够放的信的可在值大信号信获f。。号，号I得上进本进频的行机行率选初振解较频步荡调低放的器，的大选提可中器择供恢频，，频复已它抑率出调进制为原信一无f低号L步的用频，滤高频信通除频率号常无等的，取用幅信然中信频号频，率
• (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。
• 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：300kHz~300MHz，如广播、 电视、移动通信等，又称通信电子线路；
• 微波信号：300MHz以上，如卫星、雷达、 导航信号。
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。
《高频电子线路》课件
《高频电子线路 》PPT课件
目录
• 高频电子线路概述 • 高频电子线路基础知识 • 高频电子线路中的信号传输 • 高频电子线路中的放大器 • 高频电子线路中的滤波器 • 高频电子线路中的混频器与变频
器
01
高频电子线路概述
高频电子线路的定义与特点
总结词
高频电子线路是研究高频信号传输、处理和应用的电子线路。其特点包括信号频率高、频带宽、信号传输速度快 、信号失真小等。
02
高频电子线路基础知识
高频电子线路的基本元件
电阻器
用于限制电流，调节电 压，起到分压、限流的
作用。
电容器
用于存储电荷，实现信 号的滤波、耦合和旁路
。
电感器
用于存储磁场能量，实 现信号的滤波、选频和
延迟。
晶体管
高频电子线路中的核心 元件，用于放大和开关
信号。
高频电子线路的基本电路
01
02
03
04
混频器与变频器的应用实例
混频器的应用实例
在无线通信中，混频器常用于将信号从低频转换为高频，或者将信号从高频转 换为低频。例如，在接收机中，混频器可以将射频信号转换为中频信号，便于 后续的信号处理。
变频器的应用实例
在雷达系统中，变频器可以将发射信号的频率改变，从而实现多普勒测速或者 目标识别。在电子对抗中，变频器可以用于干扰敌方雷达或者通信系统。
传输。
音频系统中的扬声器驱动电路
02
利用音频放大器将音频信号放大后驱动扬声器，实现声音的重
放。
测量仪器中的前置放大器
03
利用电压或电流放大器将微弱信号放大后传输至后续电路，实
现信号的处理和分析。
05
高频电子线路中的滤波器
目录
• 高频电子线路概述 • 高频电子线路基础知识 • 高频电子线路中的信号传输 • 高频电子线路中的放大器 • 高频电子线路中的滤波器 • 高频电子线路中的混频器与变频
器
01
高频电子线路概述
高频电子线路的定义与特点
总结词
高频电子线路是研究高频信号传输、处理和应用的电子线路。其特点包括信号频率高、频带宽、信号传输速度快 、信号失真小等。
02
高频电子线路基础知识
高频电子线路的基本元件
电阻器
用于限制电流，调节电 压，起到分压、限流的
作用。
电容器
用于存储电荷，实现信 号的滤波、耦合和旁路
。
电感器
用于存储磁场能量，实 现信号的滤波、选频和
延迟。
晶体管
高频电子线路中的核心 元件，用于放大和开关
信号。
高频电子线路的基本电路
01
02
03
04
混频器与变频器的应用实例
混频器的应用实例
在无线通信中，混频器常用于将信号从低频转换为高频，或者将信号从高频转 换为低频。例如，在接收机中，混频器可以将射频信号转换为中频信号，便于 后续的信号处理。
变频器的应用实例
在雷达系统中，变频器可以将发射信号的频率改变，从而实现多普勒测速或者 目标识别。在电子对抗中，变频器可以用于干扰敌方雷达或者通信系统。
传输。
音频系统中的扬声器驱动电路
02
利用音频放大器将音频信号放大后驱动扬声器，实现声音的重
放。
测量仪器中的前置放大器
03
利用电压或电流放大器将微弱信号放大后传输至后续电路，实
现信号的处理和分析。
05
高频电子线路中的滤波器
高频电子第9讲
频率变换电路1 概述线性放大电路：小信号放大电路与功率放大电路。
线性放大电路的特点：其输出信号与输入信号具有某种特定的线性关系。
从时域上讲, 输出信号波形与输入信号波形相同, 只是在幅度上进行了放大；从频域上讲, 输出信号的频率分量与输入信号的频率分量相同。
频率变换电路的特点：其输出信号的频谱中产生了一些输入信号频谱中没有的频率分量, 即发生了频率分量的变换。
频率变换电路属于非线性电路, 其频率变换功能应由非线性元器件产生。
具有频率变换功能的非线性元器件在高频电子线路里, 常用的非线性元器件有非线性电阻性元器件和非线性电容性元器件。
非线性电阻性元器件：在电压—电流平面上具有非线性的伏安特性。
如不考虑晶体管的电抗效应, 它的输入特性、转移特性和输出特性均具有非线性的伏安特性, 所以晶体管可视为非线性电阻性器件。
非线性电容性元器件：在电荷—电压平面上具有非线性的库伏特性；如变容二极管。
虽然在线性放大电路里也使用了晶体管这一非线性器件, 但是必须采取一些措施来尽量避免或消除它的非线性效应或频率变换效应, 而主要利用它的电流放大作用。
使小信号放大电路工作在晶体管非线性特性中的线性范围内。
在丙类谐振功放中利用选频网络取出输入信号中才有的有用频率分量而滤除其它无用的频率分量。
对于线性电容器, 它的库伏特性在q-u平面上是一条直线, 故电容量C是一常数。
由式(3)可知, 除了无直流分量之外, i中的频率分量与u中的频率分量应该相同。
所以线性电容器无频率变换功能。
对于变容二极管, 它的库伏特性不仅是一条曲线, 而且它的法伏特性在C-u平面上也是一条曲线。
例3已知晶体管基极输入电压为u=U Q+u1+u2, 其中u1=U m1cosω1t,Bu2=U m2cosω2t, 求晶体管集电极输出电流中的频率分量。
解：设晶体管转移特性为i=f(u B), 用幂级数分析法将其在U Q处展C开为i C=a0+a1(u1+u2)+a2(u1+u2)2+…+a n(u1+u2)n+…将u=U m1cosω1t，u2=U m2cosω2t代入上式, 然后对各项进行三角函1中频率分量的表达式数变换, 则可以求得iCω=|±pω1±qω2| p、q=0, 1, 2, (4)o输出信号频率是两个不同输入信号频率各次谐波的各种不同组合, 包含有直流分量。
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cos 0t
4
3
cos 30t
4
5
cos 50t
...
v v (t ) S1 (t ) (t )
4
4
4
v
(
t
)
cos
0
t
3
v
(
t
)
cos
3 t 0
5
v
(
t
)
cos
5 t 0
...
v1(t)的幅度足够大
图 9.4.4 二极管电桥斩波调幅电路
v1(t)的幅度足够大
图 9.4.5 环形调幅器电路
a0
a2 2
(V0 2
V2 )
a1V0
3 4
a3V03
3 2
a3V0V 2
a2 2
V0 2
a1V
3 4
a3V3
3 2
a3V0 2V
a2 2
V 21 4
a3V3
a2V0V
3 4
a3V0V
2
a2V0V
3 4
a3V0
2V
3 4
a3V0V 2
3 4
a3V0
2V
0 Ω 2Ω3Ω
0
0 2Ω
Ω 0 0
Ω
0
End
调制信号（音频） v (t) V cos Ωt
被调信号（射频） v0 (t) V0 cos0t
已调信号
v
(t)
？
得到的调幅波是：？（图5.4.2）
？ 得到的调幅波是：？（图9.5.1）
v1(t) ？v2 (t) ？
图 5.4.2 差分对模拟乘法器原理模拟乘法器电路
图 9.5.1 模拟乘法器电路
这里将调制信号vΩ与载波信号vω0相加后，同时加入非线 性器件，然后通过中心频率为ω0的带通滤波器取出输出电压vo 中的调幅波成分。
图 9.3.1 非线性调幅方框图
i a0 a1(V0 cos0t V cosΩt) a2 (V0 cos0t V cosΩt)2 a3(V0 cos0t V cosΩt)3
BW 20k 2 f0 10k
BW f0 Q
low
20 10k 20k
100k
频谱搬移
1000k
high
3. 调制的方式和分类
调制
连续波调制 脉冲波调制
调幅 调频 调相
振幅调制 脉宽调制 脉位调制 编码调制
4. 调幅的方法
调幅方法
低电平调幅
平方律调幅 斩波调幅
高电平调幅
集电极调幅 基极调幅
PSB2
1 2
0
0
0
0
1 2
maV0
2
R
1 4
ma
2
PoT
ω
在调幅信号一周期内，AM信号的平均输出功率是
PAM
PoT
PDSB
(1
1 2
ma2 )PoT
PAM
PoT
PDSB
(1
1 2
ma2 )PoT
当ma＝1时，PoT＝(2/3)Po ；
当ma＝0.5时，PoT＝(8/9)Po ；
V0
ma 2
V0
总的输出电流 总的输出电压
i i1 i2
vo i1 i2 R
vo i1 i2 R
2R[V cos Ωt a2V0V cos(0 Ω) a2V0V cos(0 Ω)]
载波抑制的双边带
i1 a0 a1(V0 cos0t V cos Ωt) a2 (V0 cos0t V cos Ωt)2
a0 a1(V0 cos0t V cos Ωt)
1 2
a2V02
(1
cos
20t)
1 2 a 2V 2
(1
cos
2t)
2a2V0V[
1 2
cos(0
Ω)
1 2
cos(0
Ω)]
i2 a0 a1(V0 cos0t V cos Ωt) a2 (V0 cos0t V cos Ωt)2
a0 a1(V0 cos0t V cos Ωt)
)t
cos(0
)t]
v3 K (v1 v2 ) KV cos(0 )t
图 9.6.4 相移法单边带调制器方框图
2. 相移法
相移法单边带调制器 优点：不需要多次重复调制和复杂的滤波器 缺点：要求准确移相900
边带抑制度= 10 lg 1 cos( ) (dB) 1 cos( )
20t)
1 2 a 2V 2
(1
cos
2t)
2a2V0V[
1 2
cos(0
Ω)
1 2
cos(0
Ω)]
a0 + 12a2V02 12a2V2 a1V cos Ωt 12a2V2 cos 2t + a2V0V cos(0 Ω) a1V0 cos0t a2V0V cos(0 Ω
12a2V02 cos 20t
其中：为载波相移误差， 为调制信号相移误差 当 0时，边带抑制度=； 当 10时，边带抑制度=40dB； 当 100时，边带抑制度=21dB；
3. 第三种方法——修正的移相滤波法
图 9.6.5 产生单边带信号的第三种方法（修正相移滤波法）
End
在单边带调幅与双边带调幅之间，有一种折衷方 式，即残留边带调幅。它传送被抑制边带的一部分，同 时又将被传送边带也抑制掉一部分。为了保证信号无失 真地传输，传送边带中被抑制部分和抑制边带中的被传 送部分应满足互补对称关系。
9.1 概述 9.2 调幅波的性质 9.3 平方律调幅 9.4 斩波调幅 9.5 模拟乘法器调幅 9.6 单边带信号的产生
9.7 残留边带调幅 9.8 高电平调幅 9.9 包络检波 9.10 同步检波 9.11 单边带信号的接收
9.1.1 振幅调制简述 9.1.2 检波简述
1.定义
将要传送的信息装载到某一高频载频信号上去的过程。
调制信号
载波
Ωmax
调幅波
ω0
下边带
上边带
ω0-Ωmax
o
ω0+Ωmax
v (t) Vo (1 ma cos Ωt ) cos ot
如果将普通调幅波输送功率至 电阻R上，则载波与两个边频将分别
V0
ma 2
V0
ma 2
V0
得出如下的功率：
载波功率:
PoT
1 2
V0 2 R
上边频或下边频: PSB1
ma 2
V0
0
0
0
0
ω
载波本身并不包含信号，但它的功率却占整个调幅波功率 的绝大部分。
从调幅波的频谱图可知，唯有它的上、下边带分量才实际地 反映调制信号的频谱结构，而载波分量仅是起到频谱搬移的作用， 不反映调制信号的变化规律。
End
9.3.1 工作原理 9.3.2 平衡调幅器
调幅波的共同之处都是在调幅前后产生了新的频率分量，也 就是说都需要用非线性器件来完成频率变换。
2Ω
20
Ω 20
20
Ω
a3 4
V03
30ω
如果静态工作点和输入信号变换范围选择合适，非线性器件工作在满足平方律的区段。
i a0 a1(V0 cos0t V cos Ωt) a2 (V0 cos0t V cos Ωt)2
a0
a1 (V0
cos 0t
V
cos
Ωt)
1 2 a 2V0 2
(1
cos
2. 调制的原因 •从切实可行的天线出发
为使天线能有效地发送和接收电磁波，天线的几何尺寸必 须和信号波长相比拟，一般不宜短于1/4波长。
音频信号: 20Hz～20kHz
波长：15 ～15000 km
天线长度: 3.75 ～3750km
2. 调制的原因 •便于不同电台相同频段基带信号的同时接收
c1
Vm (t) V0 kaV cos t ，式中 ka 为比例常数
即：
Vm (t)
V0 (1
kaV V0
cos t)
V0 (1
ma
cos t)
式中ma为调制度，
ma
kaV V0
常用百分比数表示。
v AM V0 (1 ma cos t) cos0t
Vm (t) V0 (1 ma cos t)
特点:
所占频带比单边带略宽一些; 它在ω０附近
的一定范围内具有两个边带，因此在调制信号（例如电
视信号）含有直流分量时，这种调制方式可以适用; 残
(2) 限带信号的调幅波
v AM (t) V0 1
n
mn
c
osΩnt
c os0t
V0 cos0t
n
1 2
mn
c os (0
Ωn )t
1 2
mn
c os (0
n
)t
V0 cos0t
n
1 2
mn
c os (0
n )t
n
1 2
mn
c os (0
n
)t
信号带宽 B 2Ωmax
图 9.5.3 XFC1596的内部电路（虚线框内）
及由它构成的双边带调制电路
End
9.6.1 单边带通信的优缺点 9.6.2 产生单边带信号的方法
• 使所容纳的频道数目增加倍，大大提高波段利用率。 • • 单边带制的选择性衰落现象要轻得多。 • 要求收、发设备的频率稳定度高，设备复杂，技术要
m下
V0
Vm in V0
三种振幅调制信号
电压 表达式
普通调幅波
V0 (1 ma cos Ωt ) cos0t