东华大学高频电子电路通信电子电路课件DOC
高频电子线路课件高频通信
2021/1/4
高频电子线路课件高频通信
•结论：仅当R=0时能产生等幅振荡（起振条 件δ≤0）
•若回路有电阻存在，电流每循环一次，即损 失一部分功率，振幅越来越小，成为衰减振荡。
•为维持等幅振荡，必须不断在正确时间补充 由于回路电阻耗去的电能，采用有源器件与 正反馈电路完成。
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高频电子线路课件高频通信
振幅稳定条件
§ 结论：在反馈型振荡器中，放大器的放大 倍数随振荡幅度的增强而下降，振幅才能 处于稳定平衡状态。
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高频电子线路课件高频通信
•A •B •1/F
•硬自激
•应避免硬自激
•Q
•VomB
•VomQ •Vom
▪ 稳定条件分为振幅稳定条件和相位稳定条件
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高频电子线路课件高频通信
振幅稳定条件
§ 振幅稳定条件是指当外界因素造成振荡幅度 变化后，振荡器能够自动恢复原来振荡幅度 所需满足的条件。
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高频电子线路课件高频通信
•平衡状态是不稳定：如果通过放大和反馈的不断 循环, 振荡器越来越偏离原来的平衡状态, 从而导 致振荡器停振或突变到新的平衡状态。
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高频电子线路课件高频通信
§可见, 当谐振电阻Reo较大时, 并联谐振回路 两端的电压变化是一个振幅按指数规律衰减 的正弦振荡。
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高频电子线路课件高频通信
并联谐振回路中自由振荡衰减的原因在于 损耗电阻的存在。
§若回路无损耗, 即Ｒe0→∞, 则衰减系数 α→０。回路两端电压变化将是一个等幅 正弦振荡。
通信电子线路高频部分ppt课件
解2-1：
由f0
2
1 LC
得：
1
1
L（2 f0）2C 42 4652 106 2001012
固 有 谐 振 电 导 为
g02Q f00C
246510320210-127.374S
80
回 路 总 电 导 为
g
p1 2goep2 2gieg0
0.352551060.03520.41037.37410614.6S
.
12
品质因数QL
2 f0C0-12 14.6106
答3-9
可以通过采取以下措施
1. 减小激励Ub，集电极电流Ic1和电压振幅UC基本不变，输 出功率和效率基本不变。
2. 增大基极的负向偏置电压，集电极电流Ic1和电压振幅UC 基本不变，输出功率和效率基本不变。
3. 减小负载电阻RL，集电极电流Ic1增大，IC0也增大，但电 压振幅UC减小不大，因此输出功率上升。
达到温度的自动补偿。
.
14
3－4 三级单调谐中频放大器，中心频率f0=465 kHz，若要求 总的带宽 B0.7=8 kHZ，求每一级回路的 3 dB带宽和回 路有载品质因数QL值。
设每级带宽为B1，则：
1
因为总带宽为B0.7 B1 23 1
则每级带宽为B1
B0.7
1
8 15.7kHz 0.5098
QL Q0 QL
R0
58.125 171.22237.66k
高频电子线路上课ppt
还原
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。
教学课件：第五章高频电子电路ppt超好
04
高频电子电路的分析方法
交流等效电路分析法
交流等效电路分析法是一种将电路中的元件进行等效化简，以便于分析 高频电子电路的方法。通过将电路中的电容、电感等元件进行等效变换， 将复杂的电路简化为简单的等效电路，从而方便分析。
在交流等效电路分析法中，通常采用交流小信号分析方法，即假设电路 中的电压和电流为小信号交流量，从而忽略高次谐波分量，简化分析过 程。
02 03
工作原理
晶体管的工作原理是通过控制输入电流或电压，实现输出 电流或电压的放大或开关控制。双极型晶体管利用载流子 的扩散和漂移运动实现电流放大，而场效应管则利用电场 效应控制导电沟道的形状和宽度来实现电流控制。
特性与应用
晶体管的主要特性是放大和开关作用。在高频电子电路中 ，晶体管常用于信号放大、振荡、开关等作用，同时还可 以用于数字逻辑电路、模拟电路等不同领域中。
替换法
将疑似故障的元件或电路模块 替换为正常工作的元件或模块 ，以确定故障所在。
分段法
将电路分成若干段，逐一排查 故障，缩小故障范围。
测试设备与仪器
信号发生器
用于产生测试信号，如正弦波、方波等。
万用表
用于测量电压、电流、电阻等参数。
示波器
用于观察信号的波形和参数，如幅度、频率、 相位等。
频谱分析仪
电感
种类与结构
电感也是电子电路中常用的基本元件之一，主要分为线圈 电感和片状电感两类。线圈电感通常由铜线绕在磁芯上制 成，而片状电感则采用薄膜工艺制作。
工作原理
电感的基本工作原理是利用磁场存储磁能。当电流通过电 感时，会产生一个反电动势阻碍电流的变化，从而实现储 能的作用。
特性与应用
电感的主要特性是阻直流通交流。在高频电子电路中，电 感常用于滤波、选频、扼流等作用，同时还可以用于振荡、 调谐等电路中。
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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”。
高频电子线路_第3章.ppt
C
1 1( ) Ucm 2 0 ( ) VCC
1 2
g1( )
其中 Ucm
VCC
为集电极电压利用系数
g1( )=
1( ) 0 ( )
Ic1m IC0
为波形系数
值越小，g1( )越大，放大器的效率也越高。
在 1时，可看不同工作状态下放大器的效率分别为: 甲类工作状态 180 , g1( ) 1,C =50% 乙类工作状态 90 , g1( ) 1.57,C =78.5% 丙类工作状态 60 , g1( ) 1.8,C =90%
若VCC、VBB、Vim参变量不变，则放大器的工作状态就由负 载电阻Re决定。此时放大器的电流、输出电压、功率、效 率等随Re而变化的特性，叫做放大器的负载特性（曲线）。
1、欠压、临界和过压工作状态
——根据集电极电流是否进入饱和区
绿线：欠压状态——未进入饱和状态的工作 状态。
为尖顶余弦脉冲。
蓝线：临界状态——刚好不进入饱和状态 的工作状态。
ic gc VBB Uim cost UBE(on)
余弦电流脉冲的主要参量
iC
和
max
，如c 图
当 t c 时，iC 0
cos UBE(on) VBB
Uim
ic gcUim cost cos
而当t 0时，ic iC max
iCmax gcUim 1 cos
iC
iC max
直流分量只能通过回路电感线圈去路，其直流电阻较小，对
直流也可看成短路。
集电极电流流经谐振回路时，只有基波电流才产生压降，
因而LC谐振回路两端输出不失真的高频信号电压。若回路谐振 电阻为Re，则
uc Ic1m Re cost Ucm cost,
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》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
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5克拉泼（Clapp）振荡电路考比兹(Colpitts)振荡器虽然有电路简单，波形好的优点，在许多场合得到应用，但从提高振荡器频率稳定性的角度考虑，电容三点式振荡器存在许多需要完善的不足之处。
原因：晶体管的极间电容直接和谐振回路电抗元件并联，极间电容（即结电容）是随环境温度、电源电压和电流变化的不稳定参数，它的变化会导致谐振回路谐振频率的变化，因为振荡器的振荡频率基本上由谐振回路的谐振频率决定。
极间电容的数量级一定要知道，这样才能了解哪些电容在特定情况下是必须考虑的。
参看课本P32⇒谐振回路L、C元件参数不稳定将直接影响振荡器频率的稳定性。
结果：三点式振荡电路的频率稳定性不10-量级，为提高频率稳高。
一般在3定度，必须设法减小晶体管极间电容的不稳定性对振荡器频率稳定度的影响。
因为考比兹(Colpitts)振荡器存在不足，有必要对其进行改进，所以产生了——克拉泼（Clapp）振荡电路改进的方法：串联改进型电容三点式振荡器—克拉泼（Clapp）振荡电路。
图（a ）克拉泼振荡器的实用电路， 与普通电容三点式(Colpitts)电路相比，其区别仅在于b-c 间的电感支路串入一个小电容3C ，满足3132,C C C C <<<<，这就是串联改进型电路命名的来由。
图（b）是其高频等效电路。
①克拉泼振荡电路的组态：图中输入端（反馈接入端）与发射极相连，输出回路与集电极相连，基极通过旁路电容b C接地，所以电路为共基组态。
②用于分析振荡频率的简化等效电路图5 —30 (忽略直流偏置电路)该电路满足“射同（1C 、2C ）基反（3L C 、串联呈现感抗）。
③振荡频率的分析振荡频率由选频回路决定，选频回路由1122,ce be C C C C C C ’'（=+）（=+）和3C 串联，再与L 并联构成。
谐振回路的总电容1231231111111ce be C C C C C C C C C ∑=++=++++’’满足3132,,ce be CC C C C C <<+<<+所以有 3C C ∑≈ 注意：串联电容的总电容取决于小电容，而并联电容的总电容取决于大电容。
振荡器的振荡频率1122oscf ππ≈≈（5.3.8）结论：由式（5.3.8）可知：当满足123,C C C 时，osc f 几乎不受晶体管极间电容（即输入输出电容）的影响，3C 越小，晶体管极间电容对振荡频率的影响就越小。
电路的频率稳定性就越好。
实际电路设计中谐振回路中元件的取值规则根据需要的振荡频率确定3L C 、的值，12C C 、的取值应远大于3C 。
仅从振荡频率的稳定度考虑，3C 越小越好，但3C 过小会影响振荡器的起振。
（下面分析）了解 “晶体管对输出回路的接入系数”计算接入系数的目的是计算晶体管输出的等效电阻，以便计算放大器的增益。
下面给出接入系数与等效负载计算的方法。
图5 —30 接入系数与等效负载计算示意图晶体管输出回路的两个端点c 、b 对谐振回路A 、B 两端的接入系数121121233121111111()cbABu C C n C C u C C C C C C ωωωωω+===++++（5.3.9）（注：对谐振回路的接入系数以电感为基准。
）谐振回路A 、B 两端的等效电阻0//L L e R R R '=，将LR'折算到输出回路c 、b 两端，得到晶体管的等效阻抗''LR221123121()1()L L L R n R R C C C C C "''==++（5.3.10）由式（5.3.10）可得如下结论：33T L C R A C ω⇒⎧⎪↓⎨"⇒↓⎪↵⎩⇒↓⇒↓⇒对改善振荡器的稳定性有力（是共基放大器的等效负载）共基放大器的增益过小，则环路增益()无法起振 Clapp 振荡电路是以牺牲环路增益的方法来换取回路振荡频率稳定性能的改善。
综上分析，Clapp振荡电路有以下几点不足：ⅰ）在减小3C以提高振荡频率osc f的同时，使环路增益减小，减小到一定程度会导致电路无法起振，这就限制了振荡频率osc f的提高；ⅱ）Clapp振荡电路不适合作波段振荡器。
波段振荡器要求振荡频率在一定区间内可调，且输出信号的振荡幅值基本保持不变。
由于Clapp电路是通过改变3C来调节振荡频率的，根据式（5.3.10）可知，3C的改变，导致L R 变化，致使共基电路的增益变化，最终导致输出信号的幅值发生变化，使所调波段频率范围内输出信号的幅度不平稳。
所以Clapp电路可以调节的频率范围不够宽，只能用作固定振荡器或波段覆盖系数（maxmin osc osc f f ＝）较小的可变频率振荡器。
一般Clapp电路的波段覆盖系数为1.2～1.3。
6西勒（Seiler）振荡电路在对Clapp振荡电路的不足之处进行改进的基础，产生了西勒电路。
图（a）给出Seiler振荡电路的实用电路，Seiler 电路是在克拉泼电路中的电感Ｌ两端并联了一个可变小电容4C ,且满足1C 、2C4C ，这就是并联改进型电路命名的来由。
图（b ）是其高频等效电路。
Seiler 振荡电路的回路总电容C ∑ 由123,,C C C 串联，再与4C 并联构成。
4341231111C C C C C C C ∑=+≈+++（5.3.11）振荡器的振荡频率11osc ω== （5.3.12）图5 —32 给出计算接入系数与晶体管等效负载的结构示意图下面讨论晶体管c、b两端对谐振回路A、B两端的接入系数问题：为什么要计算c、b两端对谐振回路两端A、B的接入系数？Seiler电路的组态→共基；射极e输入，集电极c输出→输出回路在c、b之间计算c 、b 两端对谐振回路两端A 、B 的接入系数就是为了计算真实负载对晶体管呈现的等效负载。
也就是上图中的'"L L R R 。
求得"L R 之后，就可求出基本放大器的增益A 。
真实负载通常并在谐振回路两端，而谐振回路是以电感为参照的，因此实际负载是并接在电感两端的结论：晶体管c、b两端对谐振回路A、B两端的接入系数与Clap电路的完全相同。
Seiler电路晶体管c、b两端对谐振回路A 、B 两端的接入系数121121233121111111()cb AB u C C n C C u C C C C C C ωωωωω+===++++ 当通过调节4C 来改变振荡频率时，不会影响回路的接入系数，结论：通过调节4C来改变振荡频率时，输出回路c—b端的等效负载''L R不会随之变化，→共基电路增益也保持不变，→在波段范围内输出信号的幅值基本保持不变，振幅的稳定性较好。
且调谐电容4C直接与电感L并联，所以对回路的谐振频率影响较大，使西勒电路的调谐带宽较Clap电路大。
Seiler电路可用作波段振荡器，其波段覆盖系数可达1.6~1.8左右。
另外，通过减小4C来提高振荡频率时，不会影响环路增益和振荡器的起振，因此，Seiler电路适合于更高频段的振荡器。
5.4 振荡器的频率稳定度（自行学习了解）满足起振、平衡和稳定三个条件 产生等幅持续的振荡波形。
当受到外界或振荡器内部不稳定因素干扰 振荡器的瞬时相位（或频率）会在平衡点附近随机变化。
频率稳定度是振荡器最为重要的性能指标之一。
现代电子技术的飞速发展对振荡器的频率稳定度提出了越来越高的要求。
振荡器的频率不稳定可能造成下述不良影响：通信系统的频率不稳定，就会因漏失信号而无法通信，如调频广播发射机的频率不稳，调频接收机就不能准确接收，如调频广播发射机的频率准确、稳定，则接收机在不需要调谐的情况下能够实现自动收听和转播；在数字电路中，时钟不稳会引起时序关系的混乱；测量仪器的频率不稳定会引起较大的测量误差；军事保密通信及空间技术对频率稳定度提出了更为严格的要求。
例如，要实现与火10-数量星通信，频率的相对误差不能大于11级。
倘若给距离地球5600万千米卫星定位，10-数量级。
要求频率的相对误差不能大于121 频率准确度和频率稳定度评价振荡频率的主要指标是频率准确度和频率稳定度。
实际振荡频率f与标称频率0f偏离的程度。
分为绝对osc频率准确度和相对频率准确度。
绝对频率准确度是实际工作频率oscf 与标称频率0f 的偏差0osc f f f ∆=- （5.4.1）相对频率准确度是频率偏差f ∆与标称频率之比000osc f f f f f -∆= （5.4.2）准确度变化的最大值。
也分为绝对频率稳定度和相对频率稳定度。
最常用的是相对频率稳定度，简称频率稳定度，以δ表示0max0osc f f f δ-=时间间隔（5.4.3） 其中0max osc f f -是某一间隔内的最大频率偏移。
如某振荡器标称频率为5MHz ，在一天所测的频率中，与标称值偏离最大的一个频率点为 4.99995MHz ，则该振荡器的频率稳定度为605max60(4.99995 5)10110/510osc f f day f δ--⨯-===⨯⨯day day 在频率准确度与频率稳定度两个指标中，频率稳定度更为重要。
因为只有频率稳定，才有频率准确。
频率不稳，准确度也就失去了意义。
下面主要讨论频率稳定度。
频率稳定度按时间间隔分为长期频率稳定度：以月甚至年为观测时间长度，观测的是长时间的频率漂移。
主要取决于构成振荡器的有源、无源器件和石英晶体的老化特性。
它主要用于评价天文台或国家计量单位高精度频率标准和计时设备；短期频率稳定度：以一天，小时、分钟为测量时间间隔。
短稳主要取决于振荡器的电源电压、电。