《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0.70BW 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()6πϕω≤时，000000022arctan()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阻抗匹配的概念，获得最大输出功率的条件。

其目的是将实际负载阻抗变换为前级网络所要求的最佳负载值，即获得最大功率。

1、接入系数与阻抗变换关系接入系数n 定义为n =转换前的圈数（或容抗、电抗）转换后的圈数（或容抗、电抗）阻抗变换关系21LL R R n '= 2L L g n g '= 21L L X X n'= 2L L C n C '= S S I nI '= 1s s V V n '= 2、典型的阻抗变换电路三种典型的阻抗变换网络（变压器耦合阻抗变换电路 、自耦变压器阻抗变换、电容分压阻抗变换）的阻抗变换特性及接入系数。

结论：采用部分接入方式时，阻抗从低抽头(部分)向高抽头（整体）转换时，等效阻抗将增加（L R '，L Z '），增加的倍数是21n。

此时，只要合理的选择抽头位置，就可以达到阻抗匹配的目的。

3、耦合回路单调谐回路通频带窄，选择性差，为此可采用的耦合回路。

（1）耦合回路的阻抗特性反射阻抗与反射电路，定义、特点、作用；（2）耦合回路的频率特性耦合因数、耦合因数的定义与计算；弱耦合、临界耦合、强耦合的定义，各自的特点。

临界耦合情况下的通频带、选择性？4、其他形式的滤波器，特别是石英晶体滤波器的滤波特性。

第3章 高频小信号放大器3.1 教学基本要求1、重点掌握高频小信号调谐放大器的电路、工作原理、分析方法；2、了解多级单调谐回路谐振放大器与双调谐回路谐振放大器的特点3、了解放大器稳定性分析的方法、引起放大器不稳定的原因、保证放大器稳定工作的方法；4、了解集成宽频带放大器的内部结构及组成；3.2 重点、难点重点：1、晶体管的高频小信号等效电路，形式等特效电路与混合π等效电路。

2、单调谐回路谐振放大器的质量指标（电压增益、功率增益、通频带、选择性）的分析计算。

难点：1、小信号谐振放大器等效电路分析方法及性能指标的分析与计算。

2、谐振放大器工作不稳定的原因与稳定措施。

3.3 教学主要内容与重点、难点剖析2.3.1 主要教学内容高频小信号放大器的主要质量指标有哪些？小信号放大器的分析方法、Y 参数等效电路；单管高频小信号放大器的电路组成、工作原理、等效电路的简化过程放大器的性能指标（增益、通频带、选择性）的分析；多级级联的单调谐回路谐振放大器性能指标的分析；双调谐回路谐振放大器电路组成及其特点，性能指标分析；参差调谐放大器的电路组成、特点；小信号谐振放大器的稳定性分析，电路不稳定的原因和稳定措施；集成宽频带放大器。

2.3.2 重点、难点剖析根据提出的质量指标得到对高频小信号放大器的主要要求是：电压增益足够高和通频带足够宽且具有良好的选择性，电路应该能够稳定工作和教小的噪声系数。

增益：重点强调放大器在中心频率o f 处及带宽内的谐振定义增益A υ足够大。

通频带 0.7BW ：强调3分贝带宽决定于负载回路的Q 值及电路形式；多级级联的情况下，0.7()BW ∑随着级数的增加而下降；且用途不同，要求的0.7BW 也各不相同。

噪声系数F N ：要说明产生噪声的原因，多级级联放大器：前一、二级对整机的噪声起决定作用。

所以接收机前级电路应采用低噪声电路。

一、 晶体管高频小信号等效电路分析小信号放大器采用的晶体管高频等效电路的两种形式，等效电路中各参数的物理意义、求解方法；二、 单调谐回路谐振放大器1、单级单调谐回路谐振放大器单调谐回路谐振放大器的电路组成及交流等效电路（强调画交流等效电路的方法），小信号等效电路及其简化过程。

将小信号放大器的等效电路简化到并联谐振回路的形式（要注意简化过程中各参数的等效表达式），再根据定义对放大器的性能进行分析，得到：1) 电压增益这里需要分析谐振电压增益与哪些因素有关，混的高增益与反相放大器的条件，若LC 回路两端并接电阻（阻尼电阻）对电路性能指标产生何种影响？2）通频带放大器的通频带与哪些因素有关，增益带宽积？展宽通频带的方法3） 选择性其矩形系数的值远大于1，谐振曲线和矩形相差较远，频率选择性较差。