东华大学高频电子电路通信电子电路课件-汇总
东华大学高频电子电路通信电子电路课件5-3..
三点式振荡器的性能分析1电容三点式振荡器—考毕兹（Colpitts ）振荡器图5 —23给出电容三点式两种组态的振荡器电路。
图中12b b R R 、和e R 为分压式偏置电阻。
这就是具有自给偏置效应的反馈振荡电路。
u 0+－u 0+(a)(b)图5 —23电容三点式振荡器电路图（a）电路中，三极管发射极通过E C交流接地，是共射组态；图（b）电路中，三极管基极通过b C交流接地，是共基组态。
组态不同，但都满足“射同基反”的构成原则，即与发射极相连的两个电抗性质相同，不与发射极相连的是性质相异的电抗。
Attention : 一定要会识别电路中的旁路电容和耦合电容➢ 高频耦合和旁路电容(b c C C 、和E C )对于高频振荡信号可近似认为短路，即隔直通交； ➢ 旁路和耦合电容的容值至少要比回路电容的容值大一个数量级以上。
回路电容指的是构成谐振回路的电容。
12L C C 、和构成并联谐振回路，12C C 和称为回路电容(也工作电容)。
图5 —24电容三点式振荡器电路的等效交流通路－v 0(t)2电容三点式振荡器电路的起振条件以图5 —22（b）所示共基组态的电容三点式电路为例分析起振条件。
1）高频交流等效电路画高频振荡回路之前应仔细分析每个电容与电感的作用。
必须处理好以下问题：画高频振荡回路时，小电容是工作电容, 大电容是耦合电容或旁路电容；小电感是工作电感, 大电感是高频扼流圈。
画等效交流电路时，保留工作电容与工作电感, 将耦合电容与旁路电容短路, 高频扼流圈开路, 直流电源与地短路.通常高频振荡回路是用于分析振荡频率的，一般不需画出偏置电阻如何判断工作电容和工作电感？一是根据参数值大小。
电路中数值最小的电容(电感)和与其处于同一数量级的电容(电感)均被视为工作电容(电感), 耦合电容与旁路电容的数值往往要大于工作电容几十倍以上；高频扼流圈的电感数值远远大于工作电感；二是根据所处的位置。
旁路电容分别与晶体管的电极和交流地相连，旁路电容对偏置电阻起旁路作用；耦合电容通常在振荡器负载和晶体管电路之间，起到高频信号耦合及隔直流作用，即“隔直通交”。
高频电子电路-绪论.ppt
超外差式接收机方框图
信号流程说明： 优点：
可将中频放大器制成固定工作频率的高增益放大器。 选择性好，增益高，稳定。
数字通信系统组成方框图
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对于数字通信系统来说，除了包含图中 的各个功能模块以外，还要有同步系统，用 于建立系统的收、发两端相对一致的时间对 应关系，即通过在收端确立每一位码的起止 时刻，确定接收码组与发送码组之间的对应 关系，从而正确恢复发端的信息。
反馈控制电路：自动增益控制、自动频率控制、锁 相环。
无线通信系统的类型
按照无线通信系统中关键部分的不同特性, 有以下 一些类型:
（1） 按照工作频段或传输手段分类, 有中波通信、 短波通信、 超短波通信、 微波通信和卫星通信等。 所谓工作频率, 主要指发射与接收的射频（RF）频 率。 射频实际上就是“高频”的广义语, 它是指适 合无线电发射和传播的频率。 无线通信的一个发展 方向就是开辟更高的频段。
频谱特性包含幅频特性和相频特性两部分, 它们分别反映信号中各个频率分量的振幅和相位 的分布情况。
任何信号都会占据一定的带宽。 从频谱特性 上看, 带宽就是信号能量主要部分（一般为90%以 上）所占据的频率范围或频带宽度。
3.
任何信号都具有一定的频率或波长。 我们这里 所讲的频率特性就是无线电信号的频率或波长。 电 磁波辐射的波谱很宽, 如图 1 — 4 所示。
根据载波受调制参数的不同, 调制分为三种基 本方式, 它们是振幅调制（调幅）、 频率调制（调 频）、 相位调制（调相）, 分别用AM、 FM、 PM 表示， 还可以有组合调制方式。
典型模拟通信系统
调制：将携带信号的低频电信号（基带信号、低频信号，调制信 号）要“将装无载线”电到信高号频有振效荡地信发号射（出载去频，信号）上，生成已调信号。 使用天调线制的、长解度调同必的一须部数和分量电原级信因。号：的波长为
高频电子线路PPT 第1章
通信电子线路
通信工程教研室：胡宗福
主要参考书： 1. 严国萍等编. 《通信电子线路》，科学出版社，2006 2. 曾兴雯等编. 《通信电子线路》，科学出版社，2006 3. 张肃文主编. 《高频电子线路》，高等教育出版社，1989 4. 董尚武主编. 《电子线路II》，清华大学出版社，2008
电子线路的定义：包含有源器件的无源网络的统称。
通信电子线路：应用于通信系统中的高频电子线路。
第1章 绪论
《通信电子线路》课程的目的:
为通信工程专业学生将来在通信信号发送、接收与处 理设备的设计、制造、测试与使用奠定基础。 1. 使学生具有分析与设计高频/非线性电子线路的能力; 2. 能灵活运用有/无源的元器件进行高频信号放大、调 制 与解调、高频信号源功能电路的设计与实现； 3. 高频/非线性电子线路性能的测试与分析能力; 4. 进一步学习射频电子线路的能力和高频/非线性电子线 路的语言表达和交流能力。
第1章 绪论
四. 按元件性质: 线性性和参数恒定性 1）线性电子线路：由线性元件组成的电子线路。用线性
代数方程、线性微分方程或线性差分方程来描述。 2）非线性电子线路：由非线性元件组成的电子线路。用非 线性代数方程、非线性微分方程或非线性差分方程来描述
3) 恒定参数电子线路：由恒定参数元件组成的电子线路。 4) 变参(时变)电子线路：含有时变参数元件的电子线路。
比。如图1.2(a)所示
g0
ICQ U BEQ
(1.2―1)
iC
tan＝g0
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱiC
tan＝gm
ICQ
Q
Q
ICQ
iC
0
UBEQ
uBE
uBE
高频电子线路完整章节课件
作用是将输入的高频载波信号和低频调制信号 变换成高频已调信号，并以足够大的功率输送 到天线，然后辐射到空间；
高频功率放大器与调幅器：
1
把话筒变换的音频信号放大到一定的幅度，以实现一定的调制度。
低频放大器：
3
话筒（拾音器）：
输入变换器，它的作用是把声音信源转变成电信号，称为音频信号，即基带信号或调制信号；
01
04
02
03
无线电波的基本特点
非线性电路的基本概念
通信与通信系统
本课程的主要内容及特点
通信与通信系统
通信系统： 用电信号（或光信号）传输信号的系统 称为通信系统，也称电信系统。
通信系统的组成： 一般通信系统由输入、输出变换器，发 送、接收设备和信道等组成。
1.1、通信与通信系统
无线通信系统组成框图
1.1、通信与通信系统
各部分作用 信息源：提供需要传送的信息； 输入变换器：将信息源（图像、声音等）的信息变换成电信号，把该信号称为基带信号； 发射机：将基带信号进行某种处理，并以足够的功率送入信道，以实现有效的传送，其中最主要的处理为调制，调制后的信号称为已调信号，或已调波；
小 结
5
高频电子线路的典型应用是通信系统；
通信系统由发射设备、接收设备和传输媒介三部分组成；
电信号的发射与接收的关键是调制与解调；
高放、混频、本振、调制、解调等相关知识是本课程要解决的问题；
了解无线电信号所具有的基本特点是必备的基本知识。
5
课堂练习一
1.如果广播电台发射的信号频率为
高频电子线路
高等教育出版社，胡宴如、耿苏燕主编
课程性质：理论联系实践，突出重点，重应用，强调物理概念，强调工程实践。
东华大学高频电子电路通信电子电路课件5-1
外稳幅方法：为了减弱管子非线性工作程度，改善输出波形，减小失真，在电路设计时可采取一些外界措施辅助实现：起振过程中的()1osc T AF ω=>⇒平衡时的()1osc T AF ω==。
在实际电路中，通常采用图5-10所示的电路形式，帮助振荡器实现起振过程中的()1osc T AF ω=>状态，⇒平衡时的()1osc T AF ω==状态。
课本P97图5-10中缺一根线。
这是一个带有直流负反馈电阻e R 的反馈型振荡器电路。
如不考虑反馈，实际上就是一个小信号调谐放大器。
图（b ）中 12212//CC BB B b b b b b V V R R R R R R ==+，BEQ BB BQ B EQ eV V I R I R =-- （5.2.9） 为了避免在增幅过程中，晶体管进入饱和区，通常振荡器的静态工作点设置在靠近截止区。
刚起振时，i u 幅度很小，晶体管工作在甲类，流过晶体管的平均直流分量CO I 等于晶体管的静态工作电流；当幅度达到一定程度时，电流下半部分进入截止区，电流波形上、下不对称，此时平均直流分量COI增加。
因为EQ CO I I ≈，发射极偏置电阻e R 上的电压e EQ R I 增加，由式（5.2.9）可知基极偏压BEQ V 由大变小，由正向负变化，放大器的工作状态由甲类向甲乙类、乙类、丙类转化，这种现象称为自给偏置效应。
直流偏置点随着起振的过程不断降低，工作点越低，导通角θ就越小，放大器增益的幅值A 也随之减小，直到1AF =时，增幅过程停止，振荡器最终达到振幅平衡，维持等幅振荡。
振荡器处于平衡状态时，放大器工作于丙类状态，晶体管集电极电流中有很多谐波成分，甚至出现凹陷，如图5-11所示。
但选频回路良好的选频滤波特性使得振荡器的输出仍为正弦波形。
小结：1刚起振时，i u 幅度很小，晶体管工作在甲类，流过晶体管的平均直流分量CO I 等于晶体管的静态工作电流。
高频电子线路第二讲PPT课件
①用于对小信号进行放大功能的高频小功率管，对这一 类晶体管的要求是大增益、小噪声。目前，双极型小信号 放大晶体管的工作频率可以达到几千兆赫兹，噪声系数仅 为几个分贝。
②用于高频功率放大功能的高频功率放大管，对这一类 晶体管的要求是大增益、大功率输出。
小信号放大用的场效应管，工作频率也能达到同样高的 频率，噪声系数可以更小。
第二章 高频电子线路基础
第一节 引言
各种无线电设备主要由一些处理高频信号的功能电路， 如高频小信号放大器、高频功率放大器、振荡器、调制器 及相应的解调器组成。这些内容将在各个章节里分别讨论。 但是各个功能电路之间也有一些共性，这就是所使用的无 源元件、有源器件及其组件等绝大多数是相同的。这些元 器件是构成高频电路的基础。因此，本章首先予以讨论。 考虑到电子噪声存在于各种电子线路之中，它对通信中系 统中所传输的有用信号会形成干扰。所以，了解电子噪声 的产生根源，对从源头上抑制它或消弱它的影响，提高系 统性能非常有帮助。
1.串联谐振回路 凡是由电感L、电容C及电阻r与信号源串联组成的 电路，称为串联谐振回路。串联谐振回路的示意图如 图2-4所示。
L
ui
C
i r
图2-4 串联谐振回路
图中，电阻r通常包括电感线圈和电容器的损耗电 阻以及可能接入回路的外加电阻。如果在该电路电感 线圈或电容器中已经储有能量，则在回路电阻r很小的 前提下，电路中即使没有外加电动势，也可以产生振 荡。所以又称串联谐振回路为串联振荡电路。
数Q，即
Q 0 L 1 r 0rC
(2-10)
并联谐振时阻抗最大，回路呈现纯电阻性质，谐
振电阻R0为
R0
L rC
Q0 L
1 Q
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东华大学高频电子电路通信电子电路课件-汇总————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：三点式振荡器的性能分析1电容三点式振荡器—考毕兹（Colpitts ）振荡器图5 —23给出电容三点式两种组态的振荡器电路。
图中12b b R R 、和e R 为分压式偏置电阻。
这就是具有自给偏置效应的反馈振荡电路。
V CCC b R b2R b1R eRc C cTC e C 1C 2LRL u 0+－V CCC cLR b1R b2C bTR eC 2C 1u 0+－RL (a)(b)图5 —23电容三点式振荡器电路图（a）电路中，三极管发射极通过E C交流接地，是共射组态；图（b）电路中，三极管基极通过b C交流接地，是共基组态。
组态不同，但都满足“射同基反”的构成原则，即与发射极相连的两个电抗性质相同，不与发射极相连的是性质相异的电抗。
Attention : 一定要会识别电路中的旁路电容和耦合电容➢ 高频耦合和旁路电容(b c C C 、和E C )对于高频振荡信号可近似认为短路，即隔直通交； ➢ 旁路和耦合电容的容值至少要比回路电容的容值大一个数量级以上。
回路电容指的是构成谐振回路的电容。
12L C C 、和构成并联谐振回路，12C C 和称为回路电容(也工作电容)。
图5 —24电容三点式振荡器电路的等效交流通路Rb Rc R L C 1C 2T+－v 0(t)L TR eC 2C 1L +－v 0(t)R L2电容三点式振荡器电路的起振条件以图5 —22（b）所示共基组态的电容三点式电路为例分析起振条件。
1）高频交流等效电路画高频振荡回路之前应仔细分析每个电容与电感的作用。
必须处理好以下问题：画高频振荡回路时，小电容是工作电容, 大电容是耦合电容或旁路电容；小电感是工作电感, 大电感是高频扼流圈。
画等效交流电路时，保留工作电容与工作电感, 将耦合电容与旁路电容短路, 高频扼流圈开路, 直流电源与地短路.通常高频振荡回路是用于分析振荡频率的，一般不需画出偏置电阻如何判断工作电容和工作电感？一是根据参数值大小。
电路中数值最小的电容(电感)和与其处于同一数量级的电容(电感)均被视为工作电容(电感), 耦合电容与旁路电容的数值往往要大于工作电容几十倍以上；高频扼流圈的电感数值远远大于工作电感；二是根据所处的位置。
旁路电容分别与晶体管的电极和交流地相连，旁路电容对偏置电阻起旁路作用；耦合电容通常在振荡器负载和晶体管电路之间，起到高频信号耦合及隔直流作用，即“隔直通交”。
这两种电容对高频信号都近似为短路。
工作电容与工作电感是按照振荡器组成法则设置的。
必须满足“射同基反”。
高频扼流圈对直流和低频信号提供通路, 对高频信号起阻隔作用。
图5 —23（b）的交流等效电路（一定要会画交流通路）R e R e0LC1C2R L图5 —24（a）电容三点式交流等效电路说明：如果仅从相位角度考虑能否起振，或只要求振荡频率，则关注谐振网络，其它部分均可不画。
2）起振条件和振荡频率起振条件包括振幅条件和相位条件。
起振的相位条件已由“射同基反”满足。
判断能否起振要解决的关键问题就是推出反馈放大器的环路增益)( j T 。
()()()T j osc T j AF T e ϕωωω==。
振荡器起振的振幅条件()1OSC T A F AF ω==> 推导环路增益)(ωj T 是判断起振的关键。
推导环路增益)(ωj T 时，需将闭合环路断开。
断开点的选择并不影响)(ωj T 表达式的推导，断开点的选择一般以便于分析为准则，通常选择在输入端，① 环路断开后的等效电路（在这部分将给出一系列推导)( j T 的等效电路）本题在图5 —24所示的×处断开，断开点的右面加环路的输入电压i V ，断开点的左面应接入自左向右看进去的输入阻抗i Z ，如下图（a）所示。
图中eo R 是并联谐振回路12L C C 、和的谐振电阻，00e osc R LQ ω≈，式中0Q 为回路固有品质因素。
②将共基组态的晶体管用混合π型等效电路表示。
当振荡频率远小于管子的特征频率T f 时，可忽略'ce bb r r 、和'b c C ，图5 —25（b ）给出共基组态晶体管等效电路。
（参看课本P31）可见由断开处向右看进去的输入阻抗'////i e e b e Z R r j C ω=③画出断开环路后的等效电路如下图（c）所示。
图中虚线框内是晶体管共基极组态的简化等效电路,e r 为共基放大器的输入电阻,(1)(5.3.2 1b ee b e er r r r ββ''=⇒=++）b e r '为发射结电阻，β为共射组态时晶体管的低频放大倍数。
因为在放大区，发射结总是正偏的，所以，b e r '通常很小，一般在几百欧以下。
=,(1)m b e m eg r g r βββ'=+而11,()26mv=()m C ee EQ g g r r I mA β>>∴≈Ω跨导而共基放大器的输入电阻 （） 将输出回路的等效电路简化为如图5 —25（d ），以便求出基本放大器的增益A 和反馈系数F ，最终得到环路增益()OSC T ω。
图中22b e C C C ''=+，输入阻抗i Z 对谐振回路的接入系数 1'12C n C C =+，1f fV V n '=通常e e r R <<，所以有2211(//)e e e e r r R r n n '=≈由图5 —25（d ）可简化为图（e ），图中的电导L i G g g ''=+其中1LLg R '=' '21i i e g n g r ==' 0//L L e R R R '=图中的电纳 1B C L ωω=-式中 12121212C C C C C C C C C '=≈'++（其中222b e C C C C ''=+≈）由图（e ）可知 m i f g V V G jB '=+=⨯（电压电流电阻）d f f f V nV V '=' 而其中为集电极回路两端的电压，如图（）所示反馈系数 112C F n C C ==+环路增益'()1()f f o m m i o i L iV V V ng ng T j A F V V V G jB g g j C Lωωω=====+'++-m if f fg V V nV V G jB ''==+当回路发生谐振时，()T j ω分母的虚部为零，即可得到振荡器的振荡角频率为：1osc LCω=（5.3.3）令()1T ω>，即可求得振幅起振的条件：'()1mosc L ing T AF g g ω==>'+ （5.3.4） 上式可改写为211()m L i L i g g n g g ng n n''>+=+ （5.3.5 a ）或 21mL i g n g n g >'+ （5.3.5 b ）由图5 —25（c ）可知，2i n g 是i g 经电容分压器折算集电极输出回路上的电导值。
谐振回路谐振时，集电极输出回路的总电导为2L i g n g '+，回路谐振时，放大器的电压增益A 为2()mL i g g n g '+，n 是接入系数，也就是反馈系数。
如何设置电路参数，满足振幅起振条件？要满足振幅起振条件应增大A 和F 。
a) F⇑（F n=），⇒2in g⇑，⇒A⇓；b) 反之，F⇓，虽A⇑，但不能增大()oscTω，结论：要使()oscTω较大，必须合理选择F 值。
一般要求()oscTω为3～5，F的取值一般为1182。
另外，提高三极管集电极电流CQ I，可增大m g，从而提高A，但是CQ I不宜过大，否则，1()i meg gr≈=会过大，造成回路有载品质因数过低（为什么？请联系前面所讲内容），影响振荡频率稳定度。
一般CQ I取值15mA。
通常选用5T osc f f >，1L R K >Ω，反馈系数F 取值适当，一般都能满足振幅起振条件。
（1） 工程估算法求起振条件和谐振频率通过上述分析可知，采用工程估算法，可大大简化起振条件的分析。
现将基本步骤归纳如下：（结合文件5-3图理解该过程）①选择断开点，画出推导()T jω的高频等效电路；ω（近似由谐振回②求出谐振回路的osc路决定）；③将输入阻抗中部分接入电阻折算到集电极输出回路中。
求出谐振回路谐振时基本放大器的增益A和反馈系数F（通常就是接入系数n），便可得到振幅起振条件；其中A=输出电压输入电压，foVFV=反馈电压＝输出电压3 电感三点式振荡器—哈特莱（Hartely）振荡器图5 —26电感三点式振荡器电路，分别是两种组态。
图（a）中，三极管发射极通过C交流接地，是共射组态；E图（b ）中，三极管基极通过BC 交流接地，是共基组态。
都满足“射同基反”的构成原则。
电路简单分析：图中12B B R R 、和E R 为分压式偏置电阻，B c C C 、和E C 为高频耦合和旁路电容，对于高频振荡信号可近似认为短路，c R 为集电极限流电阻，L R 为输出负载电阻，12C L L 、和构成并联谐振回路。
电感三点式振荡器电路的起振条件前面电容三点式振荡器是以共基组态为例进行分析的，电感三点式将以图5 —26（a ）所示共射组态为例分析因电感三点式振荡器应用较少，尤其在集成电路中更为少见，故只对其进行简单分析，给出一些结论作为参考。
（a）交流等效电路图5 —27共射电感三点式交流等效电路（b）起振条件和振荡频率共射组态的晶体管的等效电路将共射组态的晶体管用Y 参数等效电路表示。
当振荡频率远小于管子的特征频率T f 时，可忽略晶体管正向传输导纳的相移，fe y 可近似等于晶体管的跨导m g ，电路中忽略了晶体管的内部反馈，即0re y ，不考虑晶体管输入和输出电容的影响，得共射组态的晶体管用Y 参数等效电路图5 —28（a）给出高频微变等效电路。
图5 —28（b）为断开环路后的等效电路，图中虚线框内是晶体管共射极组态的简化等效电路, ie g 为共射放大器的输入电导，oe g 为输出电导，''0()L LL g g g g =+为输出负载回路等效电导，其中0g 为谐振回路谐振电导。
振荡电路的反馈系数2121f o V L M F L L V L M +==+反馈电压＝（与之间有互感）输出电压 2121L F L L L =（与之间无互感）F 取值过小，不易起振；F 过大，管子的输入阻抗会对谐振回路的Q 值及频率稳定性产生不良影响(?)，并使振荡波形失真，严重时致使电路无法起振。