高频电路分析与实践图文 (5)

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高频电子线路(第五章 高频功率放大器)

高频电子线路(第五章 高频功率放大器)
①高效率输出 联想对比: ②高功率输出
高频功率放大器和低频功率放大器的共同 特点都是输出功率大和效率高。
7
(3)高频功率放大器的种类

谐振功率放大器(学习重点)
特点是负载是一个谐振回路,功率放大增益可
以很大,一般用于末级; 不易于自动调谐。

宽带功率放大器(了解即可)
特点是负载是传输线变压器,可在很宽的频带
工作状态 甲类 乙类 甲乙类 丙类 丁类 半导通角 c=180° c=90° 90° <c<180° c<90° 开关状态 理想效率 50% 78.5% 50%<h<78.5% h>78.5% 负 载 电阻 推挽,回路 推挽 选频回路 选频回路 应 用 低频 低频,高频 低频 高频 高频
90%~100%
由于这种周期性的能量补充,所以振荡回路能维持振 荡。当补充的能量与消耗的能量相等时,电路中就建立起 动态平衡,因而维持了等幅的正弦波振荡。
34
问题二:半流通角θc通常多大合适?
如果θc取值过大,趋向甲类放大器,则效率 太低; 如果θc取值过小,效率虽然提高了,但输出 功率的绝对值太小(因为iC脉冲太低); 这是一对矛盾,根据实验折中,人们通常 取
gC (vB VBZ )(当vB VBZ )
外部电路关系:
vB VBB Vbm cos t
v C V CC V cm cos t
31
(4)对2个问题的解释

问题一(可能会引起同学们困惑的问题)
为什么iC的波形时有时无,而输出的波形vo却能
是连续的?

问题二(有的题目已知条件不给θc,而解题 中又需要θc )
通过LC回路,滤去无用分量,只留下 Icm1cosωt分量

高频电路原理与分析PPT课件

高频电路原理与分析PPT课件
•15
第1章 绪论
1.3 本课程的特点
高频电子线路是在科学技术和生产实践中发展起 来的, 也只有通过实践才能得到深入的了解。 因此, 在 学习本课程时必须要高度重视实验环节, 坚持理论联系 实际, 在实践中积累丰富的经验。 随着计算机技术和电 子设计自动化(EDA技术)的发展, 越来越多的高频电 子线路可以采用EDA软件进行设计、 仿真分析和电路 板制作, 甚至可以做电磁兼容的分析和实际环境下的仿 真。因此, 掌握先进的高频电路EDA技术, 也是学习高 频电子线路的一个重要内容。
由上面的例子可以总结出无线通信系统的基本组成, 从中也可看出高频电路的基本内容应该包括:
(1)高频振荡器 (2)放大器 (3)混频或变频 (4)调制与解调
•3
第1章 绪论
1.1.2 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。
•13
第1章 绪论
射线
(a) 电离层
(b) 对流层
(c)
(d)
图1— 5
(a) 直射传播; (b) 地波传播; (c) 天波传播; (d) 散射传播
•14
第1章 绪论
5. 调制特性 无线电传播一般都要采用高频(射频)的另一个原 因就是高频适于天线辐射和无线传播。 只有当天线的尺 寸到可以与信号波长相比拟时, 天线的辐射效率才会较高, 从而以较小的信号功率传播较远的距离, 接收天线也才能 有效地接收信号。

高频电路原理与分析-PPT课件

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20 19 18 17 16 15 14 13 12 11
Y PS1 FL T R IO U T Q O UT Y PS2 D M IP IF O P COM 2 G A IN/ R S S I IF L O
图9―5 AD607的引脚图 《高频电路原理与分析》
第9章 高频电路的集成化与EDA
AD607 的内部功能框图如图 9―6 所示。它包含了 一个可变增益 UHF 混频器和线性四级 IF放大器 ,可提供 的电压控制增益范围大于90dB。混频级后是双解调器, 各包含一个乘法器 , 后接一个双极点 2MHz 的低通滤波 器,由一锁相环路驱动,该锁相环路同时提供同相和正交 时钟。
AD607为一种3V低功耗的接收机中频子系统芯片 , 它带有自动增益控制( AGC )的接收信号强度指示功 能,可广泛应用于GSM、CDMA、TDMA和TETRA等通 信系统的接收机、卫星终端和便携式通信设备中。 AD607 的引脚如图 9―5 所示。它提供了实现完整
的低功耗、单变频接收机或双变频接收机所需的大部
分电路 ,其输入频率最大为 500MHz, 中频输入为 400kHz 到12MHz。
《高频电路原理与分析》
第9章 高频电路的集成化与EDA
F D IK 1 COM 1 2 PR U P 3 L Q IP 4 R FL O 5 R FH I 6 GREF 7 M X OP 8 V M ID 9 IF H I 1 0
《高频电路原理与分析》
第9章 高频电路的集成化与EDA
9.2
9.2.1 高频单元集成电路
这里的高频单元集成电路 , 指的是完成某一单一功 能的高频集成电路,如集成的高频放大器(低噪声放大 器、宽带高频放大器、高频功率放大器)、高频集成 乘法器(可用做混频器、调制解调器等)、高频混频 器、高频集成振荡器等,其功能和性能通常具有一定的 通用性。

精品课件-高频电路原理与应用-第5章

精品课件-高频电路原理与应用-第5章
第5章 振荡器
第5章 振荡器
5.1 概述 5.2 反馈振荡器的原理 5.3 LC 振荡器 5.4 振荡器频率稳定度 5.5 石英晶体振荡器 5.6 实用振荡器电路分析 本章小结 思考题与习题
第5章 振荡器
5.1 概 振荡器是一种能够自动地将直流电能转换为一定波形的交变 振荡信号能量的电路,它与放大器的区别在于无需外加激励信号, 就能产生具有一定频率、一定波形和一定振幅的交流信号。各种 各样的振荡器广泛应用于电子技术领域。在发送设备中,利用振 荡器作为载波产生电路,然后进行电压放大、调制和功率放大等 处理,把已调波发射出去。在超外差式接收机中,利用振荡器产 生本地振荡信号,通过混频器得到中频信号。在教学实验和电子 测量仪器中,正弦波振荡器是必不可少的基准信号源;在自动控 制中,振荡电路用来完成监控、报警、无 触点开关控制以及定时控制;在医学领域,振荡电路可以产生
所需的要求,起振电压总是从无到有地建立起来的,那么在振荡 器刚接通电源时,原始的输入电压从哪里来呢?又如何能够建立
实际上,刚接通电源时,振荡电路各部分必定存在着各种电 扰动,如晶体管电流的突然增加、电路的热噪声等,这些扰动是 振荡器起振的初始激励,它们都包含有各种频率分量。当这种微 小的扰动作用于基本放大器的输入端时,由于谐振回路的选频作 用,只有频率接近于回路谐振频率的分量,才能由放大器进行放 大,而后通过反馈又加到主网络的输入端,如果该电压与主网络 原先的输入电压同相,且具有更大的振幅,则经过放大和反馈的 反复循环,该频率分量的电压振幅将不断增长,于是从小到大地
在平衡条件下,反馈到放大管的输入信号电压正好等于放大
管维持振荡所需要的输入电压,从而保持反馈环路各点电压的平
衡。实际上,满足平衡条件仅仅说明反馈放大器能够成为反馈振

高频电路分析讲解教程54页PPT

高频电路分析讲解教程54页PPT

f1)
2
所以
BW 0.7
=f2-f1=
f0 Q0
(1.2.13)
可见, 通频带与回路Q值成反比。 也就是说, 通频带与
回路Q值(即选择性)是互相矛盾的两个性能指标。 选择性是指
谐振回路对不需要信号的抑制能力, 即要求在通频带之外,
谐振曲线N(f)应陡峭下降。所以,Q值越高,谐振曲线越
陡峭, 选择性越好,但通频带却越窄。一个理想的谐振回路,
串联谐振回路空载时阻抗的幅频特性和相频特性表达式 分别为:
Z=r+j r2 (wL 1 )2 wc
wL 1
arctan wc
r
并联谐振回路空载时阻抗的幅频特性和相频特性表达式分
别为:
z
1
ge20
(wc
1 )2 wL
wc 1
arctan wL
ge0
图1.2.4(a)、 (b)分别是串联谐振回路与并 联谐振回路空载时的阻抗特性曲线。由图可见,前者在谐振频 率点的阻抗最小,相频特性曲线斜率为正; 后者在谐振频率 点的阻抗最大,相频特性曲线斜率为负。所以,串联回路在谐 振时,通过电流I00最大; 并联回路在谐振时,两端电压U 00最大。 在实际选频应用时,串联回路适合与信号源和负载 串联连接,使有用信号通过回路有效地传送给负载;并联回路 适合与信号源和负载并联连接,使有用信号在负载上的电压振 幅增大。
由上式可知, 一个单谐振回路的矩形系数是一个定值, 与其回路Q值和谐振频率无关,且这个数值较大,接近10, 说明单谐振回路的幅频特性不大理想。
1.2.2
图1.2.3是串联LC谐振回路的基本形式, 其中r是 电感L的损耗电阻,RL是负载电阻。
下面按照与并联LC回路的对偶关系, 直接给出串联LC 回路的主要基本参数。

高频电子线路第五章(new)PPT课件

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-
49
各变量对功放工作状态影响的总结 功放在过压和欠压工作状态的一个重要特点
-
50
解:1)
-
51
-
52
5.5 高频功率放大器的电路组成
要使高频功放正常工作,在其输入和输出端需接 有直流通路和交流通路: ➢ 直流馈电线路:为晶体管各级提供合适的偏置及能
量功率; ➢ 交流匹配网络:使高频交
流信号能有效地进行传输。
高频与射频线路
第五章 高频功率放大器
-
1
学习内容
➢ 掌握高频功率放大器的工作原理;
➢ 掌握高频功率放大器的折线近似分析法;
➢ 掌握高频功率放大器的电路组成原则与匹 配网络的计算;
➢ 了解倍频器的工作原理。
-
2
5.1 概述
高效率输出 高功率输出
话 筒
音频 放大器
调制器
变频器
激励放大
输出功 率放大
载波 振荡器
低频区:
中频区:
β0
高频区:
故高频区或中频区的分析和
计算是相当困难,本节将从低
频区的静态特性来解析晶体管
的高频功放的工作原理。-
6
高频放大器的工作状态:
+

+ +- -

+
功放基本电路
-
7
iC
iC
VBB
VBZ
vB
0
0
-
8
Class-A Amplifier
0
0
甲类放大器工作状态
-
9
Class-B Amplifier
证放大器传输到负载的
功率最大,即它起着匹

高频电路第五章课件

高频电路第五章课件

(5―6)
1 1 22 1 [[Cmm/ / 1 C 利用三角变换,变为22 Cnn cos(n 2kk))xx ] Ckk cos(n 2 ] 2nn nn 2 kk 0 0 cosnn xx cos 11 (5―8) ( 1) i bnU1ncos n1t 1 22( nn 1) 1 n 0 Cnn cos(n 2kk))xx Ckk cos( n 2 2nn 1 kk0 2 1 0 可见,输出信号中出现了输入信号频率的基波及各次 谐波分量。

Department of P.&E.I.S
高频电子线路
非线性函数的级数展开分析法
从上面分析可见,只有一个输入信号时,只能获得 该信号频率的基波及其谐波分量,不能获得任意频率 的信号,若要实现频谱在频域上的任意搬移,还需要 另外一个频率的信号。
非线性 器 件 u2
u1
滤波器
uo
Department of P.&E.I.S
高频电子线路
非线性函数的级数展开分析法
在实际应用中应尽量减少无用的组合频率分量的数目 和幅度,一般可从以下三个方面考虑: (3)从输入信号的大小考虑。如减小u1、u2的振幅, 以便有效地减小高阶相乘项及其产生的组合频率分量 的幅度。
Department of P.&E.I.S
高频电子线路
(二) 线性时变电路分析法
考虑u1和u2都是余弦信号,u1=U1cosω1t, u2=U2cosω2t,时 变偏置电压EQ(t)=EQ+U2cosω2t 为一周期性函数, 故I0(t)、 g(t)也必为周期性函数, 可用傅里叶级数展开,得
I 0 (t ) f (EQ U2 cos2t ) I00 I 01 cos2t I 02 cos22t ...
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第五章 发射机电路
(2)携收音机缓慢离开信号发生器,注意收音机扬声 器发出的声音音质有何变化。在有效的通信距离内,收音机 扬声器应能发出清晰的声音。若听到明显的噪声,则表示收 音机与信号发生器之间已到了极限通信距离。
第五章 发射机电路
步骤4:测量信号频谱 若有频谱分析仪,可将其接到高频信号发生器的射频输 出端。频谱分析仪的频率分辨率设为10kHz/div。对着音频 放大电路的话筒讲话或让磁带录音机放音,观察频谱形状随 音频音量如何变化。频谱分析仪的频率分辨率设为 30MHz/div,观察谱线位置及条数。
第五章 发射机电路
实验十一 调频电路的安装与检测
一、实验步骤 步骤1:电路安装 按图5-6所示的电原理图在PCB板或万能板上将电路焊
接好。元件引脚要尽量剪短。振荡电路核心部分T1、VD1、 C3、C4、C5、C6、VT1应尽量靠近。各接地点应尽量靠近。 各测试点TP1、TP2、TP3、TP4处应焊出引线同时留出一定空 间以便夹仪器探头。
第五章 发射机电路
杂散辐射和邻道干扰都会对其它频道的通信造成干扰, 但产生原因完全不同,因此减小这两种干扰的思路也完全不 同。前者是由于射频滤波不良、PCB板布线不当或射频电路 结构与元件参数设计不当造成的,减小这种干扰应从射频电 路着手。后者产生的原因是频偏太大或基带信号带宽太宽, 减小这种干扰需要降低频偏或基带信号带宽。
频道间隔(KH Z)
20、25 和 30 12.5
50MH z
kHz ±0.6
PPM ±20
/
/


5 0~100MHz
kH z ± 1.35
P PM ± 20
± 1.0
± 12偏ຫໍສະໝຸດ 差100~300MH z
kHz ±1.6
PPM ±10
±1.3
±8
300~500MHz
kHz
PPM
±2.25
±5
±1.55
(3)将内调制频率在1kHz与400Hz之间切换,观测听 到的声音音调的变化。
(4)将高频信号发生器的调制方式设为调幅,调制指 数为30%,其它设置不变。切换调制方式,试听收音效果。
第五章 发射机电路
实验中可以发现,当收音机的频率与高频信号发生器的 频率一致时,收音机能正常发声。改变调制频率,声音的音 调跟着变化。当高频信号发生器至AM(调幅)位置时,调 频接收机无法正常接收调幅信号。
(4)实验步骤3还试验了无线通信距离。天线辐射的功率决 定了通信距离。辐射功率越大,通信距离越远。
(6)实验步骤4观察发射信号的功率谱,即发射功率在各频 率上的分布。实用发射机中很多指标的测量都需要通过测量功 率谱实现。
第五章 发射机电路
5.2 无线发射机的一些背景知识
1.载波输出功率 载波输出功率定义为发射机在无调制状态下传递到50Ω 标准输出负载的平均功率。这种规定是为测试而设的。当天 线阻抗为50Ω纯电阻时,发射机在正常工作状态下(负载为 天线且信号被调制)所能输出的功率可以近似看做载波输出 功率。载波输出功率由功放电路的结构与元件参数所决定。
(5)固定环形天线与拉杆天线之间的距离,改变拉杆 天线的长度,观察示波器显示的信号幅度有何变化,最后将 拉杆天线长度拉至最长。
第五章 发射机电路
步骤2:发射与接收内调制高频信号 (1)将高频信号发生器的调制方式设为调频,调制信
1kHz 30kHz。
(2)将数字调谐收音机的接收波段设置为FM,调谐至 没有电台的某一频率处。在该频率值附近调节高频信号发生 器的输出频率,直到从收音机听到1kHz单音。
第五章 发射机电路 图5-2 示波器与发射机的耦合
第五章 发射机电路
(3)将环形天线用同轴电缆接至示波器的Y通道输入 20ns/div
使示波器显示高频信号,读出信号频率。调节信号发生器的 输出电平,观察示波器显示的信号幅度有何变化。
(4)改变环形天线与拉杆天线之间的距离,观察示波 器显示的信号幅度有何变化。
第五章 发射机电路
2.载频偏差 载频偏差是指实测发射机在无调制状态下输出信号频率 与其标称值之差。载频偏差应尽量小,以免发射信号功率谱 落入相邻频道。我国标准规定,频率偏差不得超过表5-1所 列数值。其中用ppm表示的数据为相对值,1ppm=10-6。
第五章 发射机电路 表5-1 频率偏差额定值
±3
为得到较小的频率偏差,一般采用高稳定度的晶体振荡 电路作频率源,再用频率合成器得到所需要的工作频率。频 率偏差决定于晶体的稳定度以及振荡电路的性能。在要求较 高的应用场合,要采用温度补偿式晶体振荡电路作频率源。
第五章 发射机电路 3.频偏 频偏是指已调射频信号与载频的最大差值。频偏是影响 已调信号带宽的重要因素之一。频偏额定值见表5-2。
发射机的杂散辐射指标应视发射机功率等级和使用条件 不同而定。通常当载波功率大于等于25W时,杂散辐射应低 于载波功率60~70dB或不超过2.5μW。
第五章 发射机电路
5.3 调频电路
通过前两节的实验与讨论,大家对调频发射机有了一个 初步的总体认识。本节我们深入到发射机内部,实验并分析 一下其中一个单元电路——调频电路。希望读者通过本节实 验能得到以下几个方面的体验:压控晶体振荡电路的原理、 组成及调试方法;调频波的功率谱与带宽;调频电路基本的 技术指标要求及其实现方法。
第五章 发射机电路 图5-1 无线电发射机的组成
第五章 发射机电路
基带信号处理电路将基带信号(如话音信号)处理成具 有特定带宽和幅度的信号,再经调制电路对高频载波信号调 制,产生我们熟悉的调幅或调频信号。发射机再将高频信号 放大到具有足够的功率以满足传输距离的要求。
我们首先通过实验从整体上认识发射机。实验中的发射 机是一台具有外调制功能的高频信号发生器。
第五章 发射机电路
(3)实验步骤2与3说明在高频载波中确实携带了待传输的 基带信息。实验步骤2中收音机扬声器将发出的声音频率随高 频信号发生器的调制频率变化而变化。实验步骤3中收音机扬 声器发出话音或磁带录音机播放的节目。调制信号都是基带信 号,而环形天线接收到的信号只是高频信号,因此基带信号是 包含在高频信号中的,这就证明信号发生器实现了调制功能。
表5-2 最大允许频偏额定值
频道间隔(kHz)
25
最大允许频偏(kHz)
±5
20
12.5
±4
±2.5
第五章 发射机电路
4.寄生调幅 寄生调幅是指调频发射机已调射频信号上呈现的寄生幅 度调制。它是发射机在标准测试音调制下工作时,输出信号 的调幅系数,通常用百分比表示。发射机寄生调幅不应超过 3%,寄生调幅太大会影响功放的效率。
第五章 发射机电路
步骤3:调频观测 (1)调节电位器VR1使TP1处电压为5.0V。示波器通道 1探头接TP4,通道2探头接TP3,同步触发信号取自通道2, 扫描时间为5μs/div。音频信号发生器输出信号频率100kHz, 接至TP2。调节音频信号发生器的输出电压幅度(0~4Up- p)。观察示波器波形有何变化。 (2)音频信号发生器输出信号频率调至1kHz。标准解 调表的RF输入端接TP4。解调表内部滤波器接通。解调器输 出接至示波器显示波形同时接至失真仪测量失真。调节音频
第五章 发射机电路
图5-4 辐射带宽与邻道干扰
第五章 发射机电路
7.杂散辐射 杂散辐射是发射机的另一个较关键且难调试的指标。它 是发射机工作时,在允许占用的带宽以外的一些离散频率点 上的辐射,但不包括邻道干扰。它主要包括谐波成分、噪声 和寄生成分,如图5-5所示。
第五章 发射机电路 图5-5 杂散辐射
第五章 发射机电路
6.邻道干扰 邻道干扰是指发射机工作时辐射信号落入相邻频道内的功率, 如图5-4所示。 我国有关标准规定,邻道干扰应低于载波功率70dB或不超过 10μW。 邻道干扰和辐射带宽是两个密切相关的指标,也是较关键且 难调试的两个指标,在数字通信系统中尤其如此。大部分新的数 字调制体制就是为了降低邻道干扰和辐射带宽而提出来的。一般 而言,辐射带宽太宽,邻道干扰就会比较大。在调频体制中,这 两个指标都取决于频偏和基带信号带宽。为了在用足辐射带宽指 标的条件下尽量降低邻道干扰,应使基带信号带宽尽量窄些。
第五章 发射机电路
实验十 高频信号的发射与接收
一、实验内容与步骤 步骤1:发射与接收等幅信号 (1)接通高频信号发生器电源。将信号发生器调节到 88~108MHz之间某一频率,输出电平调节到120dBμ或 20dBm,不加调制信号。 (2)如图5-2所示,将带射频输入接头的75Ω拉杆天 线接至高频信号发生器的射频(RF)输出端,天线长度拉 至最长。
第五章 发射机电路
第五章 发射机电路
5.1 发射机的整体认识 5.2 无线发射机的一些背景知识 5.3 调频电路 5.4 调幅电路 5.5 高频功率放大电路
第五章 发射机电路
5.1 发射机的整体认识
在前面几章中,我们观察、调试了与无线电接收机有关 的单元或整机电路。接收机所接收的信号是由无线电发射机 发送到自由空间或电缆上的。发射机的功能就是发送符合要 求的无线电信号。一台完整的发射机至少要包括如图5-1所 示的三部分:基带信号处理电路、调制电路和高频功率放大 电路。
第五章 发射机电路 图5-6 调频电路实验电原理图
第五章 发射机电路
步骤2:振荡电路调试 (1)直流稳压电源调至9V(用万用表测量),断电后 接到电路板电源输入端+9V。 (2)给电路加电。调整电位器VR1使TP1处电压为+5V。 (3)将示波器和频率计的探头接至TP4。调节中周T1的 磁芯使TP3上出现振荡波形(用示波器观察)且频率计上读 数约为10MHz。 (4)逐步调节电位器VR1使TP1处电压由0V增至最大值。 观察示波器上的波形与频率计上的读数有何变化。按表5-3 所给各电压值记录所对应的频率计读数。
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