《高频电子线路》—教学教案

第1章绪论

1.1 教学基本要求

一、了解“高频电子线路”课程研究的主要内容和特点。

二、掌握无线电发送设备、接收设备的基本组成、简单工作原理。

三、建立无线电信号的发送与接收的初步概念。

四、了解通信的传输媒质，无线电信号的传播方式。

1.2 重点、难点

接收设备、发送设备的组成框图及其简单的工作原理、工作波形、各部分的作用。

1.3 教学主要内容与重点、难点剖析

一、主要教学内容

“高频电子线路”讨论的主要内容通信系统组成，通信系统根据信道分类

无线通信系统发送设备的主城框图及简单工作原理接收设备的组成及简单工作原理无线电信号的划分及传播方式。

二、重点、难点剖析

“高频电子线路”课程是电子信息、通信等专业的一门技术基础课。研究的主要内容是以通信系统为主要对象，研究构成发送设备、接收设备的各单元电路，典型线路的工作原理。

本课程讨论的功能电路的工作频率范围在几百千赫至几百兆赫的高频频段，主要特点是电路负载不再是纯电阻，而是以RLC谐振回路作负载，利用有源器件(晶体管、场效应管或集成电路)的非线性特性实现电路的各种功能，由于电路工作在高频频段，所以有源器件的极间电容不能忽略，研制电路时必须考虑分布电容对电路的影响。

分析电路的"功能"，通常是利用电路的输入信号和输出信号的数学表示式、波形和频谱来实现，所谓电路的"功能"。是指基本电路能够完成的信号传输和信号变换处理的具体工作任务。当然，对于同一功能电路，可以用不同的器件和不同的电路形式构成，但功能电路的功能和输入信号、输出信号的频谱关系是不会变的。

1、无线通信系统

（1）无线通信系统的基本组成

（2）声音是如何通过自由空间传到远方的？

（3）无线电发送设备组成框图

交变的电振荡可以利用天线向空中辐射出去，为何不能将交变的音频信号通过天线直接向空中辐射？

（A）高频部分的作用

（B）调制的概念

（4）无线电接收设备组成框图

最简单的接收机方框图及工作原理。实际接收机比较复杂的原因，实际接收机中为何需要加高频放大器、混频器和中频放大器？

2、无线电信号是如何划分，有几种传播方式，各自有啥特点，适合哪个波段？

第2章选频网络与阻抗变换网络

2.1 教学基本要求

一、掌握串联与并联谐振回路的主要性能

回路谐振的条件与谐振曲线，通频带，品质因数Q值的意义；信号源内阻与负载阻抗

对谐振回路的影响。

二、掌握几种常用的无源阻抗变化电路的结构、阻抗变换原理；

三、熟悉互感耦合回路的主要性能：反射阻抗的物理意义，弱藕合、强耦合与临界耦合的定义与特征，互感耦合回路的谐振曲线。

四、了解其他形式的滤波器，主要是石英晶体滤波器的特性。

2.2 重点、难点

本章重点内容是串、并联谐振回路的谐振条件，选频特性；LC 分压式阻抗变换电路； 难点是耦合回路的阻抗特性及频率特性的分析。

本章特别要强调串、并联谐振回路阻抗特性的不同，两种电路的谐振电阻，e 0R 与r 的不同之处。强调串、并联谐振回路相频特性的不同之处。

2.3 教学主要内容与重点、难点剖析

2.3.1 主要教学内容

LC 谐振回路有串联回路和并联回路，是无源带通滤波网络。在“高频电子线路”中的作用有三：（1）选频滤波：从输入信号中选出有用频率分量，抑制无用频率分量或噪声。（2）阻抗变换电路及匹配电路；（3）频→幅变换和频→相变换：将频率的变化转换为振幅或相位的变化。

LC 串联回路和并联回路的阻抗特性，谐振的概念，品质因数的定义，理想的LC 谐振回路和实际的LC 谐振回路如何用品质因数界定？何为谐振电阻（阻抗）？LC 串联回路和并联回路的选频特性曲线，通频带、选择性的定义与计算方法，幅频特性曲线和相频特性曲线的线性范围及其应用。

负载和信号源内阻对LC 回路的影响，解决的措施。

阻抗变换的主要目的和实现方法。

其它形式的选频滤波网络。

2.3.2 重点、难点剖析

一、LC 谐振回路

1、LC 并联回路

（1）阻抗及其特性：

根据回路两端的等效阻抗（导纳）的表达式，将实际的LC 并联回路等效为谐振导纳与理想LC 回路的并联形式，以此得到：

回路并联谐振的条件；

回路的谐振角频率（频率）；

回路谐振时，回路A 、B 两端的阻抗（回路的谐振电阻）eo R 或谐振电导0e g 。

回路的空载品质因数的定义。

结论：并联回路谐振谐振时阻抗最大，且为纯阻，该谐振电阻是回路容抗或感抗的Q

倍。

回路特性阻抗 的定义与表达式。

由前面分析得到：并联谐振回路谐振时回路两端的阻抗最大，而在偏离谐振点时，阻抗下降。当工作频率低于谐振频率时，阻抗呈感性，高于谐振频率时，阻抗呈容性。

（2）并联谐振回路的选频特性

输出电压随输入信号频率而变化的特性称为回路的选频特性。分析选频特性，也就是分析不同频率的输入信号通过回路的能力。

从归一化选频特性表达式得到幅频特性和相频特性，根据定义求出

1）通频带

通频带表达式说明回路的0Q 值越小，通频带越宽。或相对带宽0.70

BW f 与品质因数0Q 成反比，相对带宽越小，要求回路的0Q 值越高，故在中心频率很高时，窄带选频回路要求极高的0Q 值。

2）选择性（矩形系数）

矩形系数1.0K 的大小反映了选择性的好坏，理想情况下0.11K =。

（3）小结

（1）并联谐振回路的选频滤波特性与回路的品质因数Q 值有关，回路的Q 值越大（回路损耗越小），通频带越窄，选择性越好。

（2）并联谐振回路的相频特性具有负斜率变化的规律，且Q 值越大，斜率越大，曲线越陡。

（3）回路谐振时，回路阻抗为纯阻且最大，所以回路两端得到的输出电压最大，并且输出电压o V 与激励电流s I 同频率同相位。

（4）相频特性的线性范围

在()6π

ϕω≤时，0000000

22arctan()2Q Q Q ωωωωϕωωωω-∆∆=-≈-=-∝ 利用这一特性，可以将频率的变化转换为相位的变换，实现频--相转换。

2、串联谐振回路

分析串联谐振回路时，应该注意对应并联回路的特性分析，并进行串、并联回路的比较，这样便于学生理解。

3、负载和信号源内阻对并联谐振回路的影响

当一个具有品质因数为0Q （称为空载品质因数）的并联谐振回路接有负载电阻L R 和内阻为S R 的信号源时，回路的特性将如何变化呢？

从分析中得到结论：

由于负载电阻和信号源内阻的影响，回路的品质因数下降，通频带展宽，选择性变差。L R 和S R 越小，e Q 下降越多，影响也就越严重。

为了获得优良的选择性，信号源内阻低时，应采用串联振荡回路，而信号源内阻高时，应采用并联振荡回路。

改善的措施是：减小信号源的内阻及负载电阻的影响，为此可采用下节讨论的阻抗变换网络。

串、并联谐振回路的应用

串联回路适合于信号源和负载串接，从而使信号电流有效的送给负载。

并联回路适合于信号源和负载并接，使信号在负载上得到的电压振幅最大。

二、窄带无源阻抗变换网络