高频电子线路重点

高频电子线路重点内容
第一章
1.1通信与通信系统
1. 信息技术两大重要组成部分——信息传输和信息处理
信息传输的要求主要是提高可靠性和有效性。

信息处理的目的就是为了更有效、更可靠地传递信息。

2. 高频的概念
所谓“高频”，广义上讲就是适于无线电传播的无线电频率，通常又称为“射频”。

一、基本概念
1. 通信：将信息从发送者传到接收者的过程
2. 通信系统：实现传送过程的系统
3. 通信系统基本组成框图
信息源是指需要传送的原始信息，如语言、音乐、图像、文字等，一般是非电物理量。

原始信息经换能器转换成电信号（称为基带信号）后，送入发送设备，将其变成适合于信道传输的信号，然后送入信道。

信道是信号传输的通道，也就是传输媒介。

有线信道，如：架空明线，电缆，波导，光纤等。

无线信道，如：海水，地球表面，自由空间等。

不同信道有不同的传输特性，同一信道对不同频率信号的传输特性也是不同的。

接收设备把有用信号从众多信号和噪声中选取出来，经换能器恢复出原始信息。

4．通信系统的分类
按传输的信息的物理特征，可以分为电话、电报、传真通信系统，广播电视通信系统，数据通信系统等；
按信道传输的信号传送类型，可以分为模拟和数字通信系统；
而按传输媒介（信道）的物理特征，可以分为有线通信系统和无线通信系统。

二、无线电发送与接收设备
1. 无线通信系统的发射设备
（1）振荡器：产生f osc 的高频振荡信号，几十 kHz 以上。

（2）高频放大器：一或多级小信号谐振放大器，放大振荡信号，使频率倍增至f c，并提供足够大的载波功率。

（3）调制信号放大器：多级放大器组成，前几级为小信号放大器，用于放大微音器的电信
号；后几级为功放，提供功率足够的调制信号。

（4）振幅调制器：实现调幅功能，将输入的载波信号和调制信号变换为所需的调幅波信号，并加到天线上。

2. 无线通信系统的接收设备
（1）高频放大器：由一级或多级小信号谐振放大器组成，放大天线上感生的有用信号；并利用放大器中的谐振系统抑制天线上感生的其它频率的干扰信号。

可调谐。

（2）混频器：两个输入信号。

频率为f c 的高频已调信号，本机振荡器产生的频率为f L 的本振信号。

将频率为f c 的高频已调信号不失真的变换为载波频率为f I 的中频已调信号（3）本机振荡：用来产生频率为fL = fc ± fI的高频振荡信号，f L 是可调的，并能跟踪f c。

（4）中频放大器：由多级固定调谐的小信号放大器组成，放大中频信号。

（5）检波器：实现解调功能，将中频调辐波变换为反映传送信息的调制信号。

（6）低频放大器：由小信号放大器和功率放大器组成，放大调制信号，向扬声器提供所需的推动功率。

3. 调制基本原理
为什么无线电传播要用高频？
由天线理论可知，要将无线电信号有效地发射，天线的尺寸必须和电信号的波长为同一数量级。

由原始非电量信息经转换而成的原始电信号一般是低频信号，波长很长。

例如音频信号仅在l5kHz以内，对应波长为20km以上，要制造出相应的巨大天线是不现实的。

另外，若各发射台发射的均为同一频段的低频信号，信道中会互相重叠、干扰，接收设备也无法接收信号。

因此，为了有效地进行传输，必须采用几百kHz以上的高频振荡信号作为载体，将携带信息的低频电信号“装载”到高频振荡信号上(这一过程称为调制)，然后经天线发送出去。

到了接收端后，再把低频电信号从高频振荡信号上“卸取”下来(这一过程称为解调)。

采用调制方式以后，由于传送的是高频振荡信号，所需天线尺寸便可大大下降。

同时，不同的发射台可以采用不同频率的高频振荡信号作为载波，这样在频谱上就可以互相区分开了。

传输的信号为什么要进行调制？
传输信号波长与天线匹配的要求：在无线电通信中，由天线理论可知，要将电信号有效地发射出去，天线的尺寸必须和信号的波长为同一数量级。

计算：发送f=1000Hz的音频信号，需要的天线长度。

λ=c/f=300000000/1000=300000=300(公里)
采用调制后，不同的发射台可以采用不同频率的高频振荡信号发送，有利于其在频谱上的分离,可以实现多路复用，提高频带的利用率。

更高的频段，可用的频带更宽，可以传输更多的信息或容纳更多的用户，频带利用率也
更高。

1.1.3无线电波段的划分和无线电波的传播
为了讨论问题的方便，将不同频率的电磁波人为 地划分若干频段或波段，列表如下:
波段名称 波段范围 频率范围 频段名称 超长波 长波 中波 短波 超短波(米波)
10 000－100 000m 1000－10 000m 100－1 000m 10－100m 1－10m 3－30kHz 30－300kHz 0.3－1.5MHz 1.5－30MHz 30－300MHz 甚低频(VLF) 低频(LF) 中频(MF) 高频(HF) 甚高频(VHF) 微波
分米波 厘米波 毫米波 亚毫米波
10－100 cm 1－10 cm 1－10 cm 0.1－1 mm
0.3－3GHz 3－30GHz 30－300GHz 300－3000GHz
特高频(UHF) 超高频(SHF) 极高频(EHF) 超级高频
习惯上按电磁波的频率范围划分为若干个区段，称为频段或波段。

无线电波在空间传播的速度 c =3×108 m/s ，则高频信号的频率与其波长的关系为： λ=c /f ，f 单位取Hz ，λ单位用m 。

无线电波传播特性 ：
无线电信号的传播方式、 传播距离、 传播特点等，由无线电信号的频率决定。

电波的传播方式主要有：如下图。

直射（视距）(a): 电视、调频广播，移动通信，中继与卫星等；超短波
绕射（地波）(b): 波长长，地面吸收少，绕射能力强；广播、通信；中长波；条件： λ〉物体 折射和反射（天波）(c):借助60~600km 的电离层；广播、通信；短波；条件：物体〉λ
散射传播(d):借助10~12km 的对流层，适合400~6000MHz 信号；条件：阻挡物体多，体积小于波长。

无线电波的主要传播方式
（a ） 直射传播; （b ） 地波传播; （c ） 天波传播; （d ） 散射传播
1.2非线性电子线路的基本概念及本课程特点
高频电子线路几乎都是由线性元件和非线性的器件组成的。

其中的非线性器件可以用线性等效电路来表示，分析方法也可以用线性电路的分析方法。

本书的绝大部分电路都属于非线性电路，一般都用非线性电路的分析方法来分析。

①在学习本课程时，要抓住各种电路之间的共性，洞悉各种功能之间的内在联系，而不要局限于掌握一个个具体的电路及其工作原理。

(a )射线
(b )
(c )
电离层
(d )
对流层
②学习时要注意“分立为基础，集成为重点，分立为集成服务”的原则。

③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。

2.1谐振回路
高频调谐放大器的功能及分类
1. 功能：放大和选频。

放大是放大有用信号。

选频是选择有用信号，抑制无用信号。

2. 分类：按信号大小分小信号、大信号调谐放大器；按调谐回路个数分单调谐、双调谐放大器；
按器件分有晶体管、场效应管放大器；按电路组态分共e 、共b 、共c 放大器。

3. 高频小信号放大器的两种主要类型：集中选频放大器、谐振放大器 2.1.1 LC 并联谐振回路的选频特性 一、LC 并联谐振回路的选频特性
1、C
j L j R C j L j R Zp ωωωω11)
(+
++= )1(C L j R C
L
ωω-+≈ jX R C L +=（注意：L ω>>R )C
1L (X ωω-
= (1) 谐振条件：当回路总电抗X=0时，回路呈谐振状态 (2)并联谐振阻抗
CR L
Z po ==p R jX
R C L
Z P +=
（呈纯电阻，且取最大值）
(3) 谐振频率：由于，0X = 即，0ωC
1
L 0ω-
=0
LC 10=
∴ω LC
f π21
0= 2、品质因数
物理意义：谐振条件下，回路储存能量与消耗能量之比
P 2i o 2i R /u L
/u Q ω==L
R o
P ω==p o CR ω
回路阻抗频率特性
jX R C L
Z p += )1(1/CL R L j RC L ωω-+= )1(1CL
R L j R p
ωω-+=
)
(1ω
ωωωωo
o o p
R L j R -+=
又由于:=Q R
L
o ω ，而
ωωωωωωωωo 2o 2o
o )(-=-=
ωωωωωωo o 0))((+-o
2ωω∆≈
其中：o ωωω
∆-=
∴ o
p
p 2jQ
1R Z ωω∆+=
ξ
j R p +=
1φj p e Z =
其中：o
Q
ωω
ξ∆=2 称广义失谐
∴
21ξ
+=
p
p R Z
ξφ1
--=tg p
讨论：
(1) 当ω<
o ω ，即C
L ωω1
-
<0 ∴有0<ξ ∴0>p φ并联 LC 谐振回路呈电感性
(2) 当ω>o ω ，即C
L ωω1
-
>0 ∴有0>ξ ω
∴0<p φ并联 LC 谐振回路呈电容性
3、谐振曲线
定义：并联谐振回路中，回路电压与工作频率之间的关系常用的谐振曲线为归一化谐振曲线，即为
===po i p i io i p Z i Z i u u α =+p p R j R )
1(ξ
2
11ξ+
同样定义并联谐振回路端电压的相位为ξ1
--=ψtg P
4、通频带
定义：在并联谐振回路中
•
21=io i u u 令：
2
11ξ+=所对应的频率范围
由定义可得： 127
.0=∆=o
Q
ωωξ
∴Q
B o
ωω
=
∆=7
.02 或Q
f o
=
结论：Q 值越大频带越窄，回路损耗越小。

5、回路的选择性
由图 2.1.3可以看出，LC 谐振回路对偏离谐振频率信号的抑制作用，偏离越大，|ZP|/R0越小；而且回路Q 值越大，曲线就越尖锐，说明回路的选频性能越好，回路Q 值越小，曲线越平缓，回路的选频性能就越差。

理想谐振回路的幅频特性曲线如图所示，它是高度为1，宽度为BW0.7的矩形。

矩形系数Kr0.1定义：单位谐振曲线N （f ）值下降到0.1时的频带范
围与通频带之比，即7
.01
.01.0BW BW K =
,理想谐振回路K0.1＝1，实际回路的K0.1总是大于1，而且其数值越大，表示偏离理想值越大；其值越小，表示偏离理想值越小。

2 > Q 1
ξ
实际单级单调谐LC 谐振回路的矩形系数：95.9991.0≈=K 。

它是一个与回路的Q 值以及谐振频率f0无关的定值，偏离理想回路值较大。

例1 设一并联谐振回路，谐振频率f 0=10MHz ，回路电容C ＝50pF ，试计算所需的线圈电感L 。

又若线圈品质因素为Q ＝100，试计算回路谐振电阻及回路带宽。

若放大器所需的带宽为0.5MHz,则应在回路上并联多大电阻才能满足要求？ 解：（1）计算L 值
H C
f C L μπω07.5)2(1
12020===
（2）回路的谐振电阻和带宽
Ω=⨯⨯⨯⨯==-k L Q R p 8.311007.5102100670πω
kHz Q f B 1000==
（3）求满足0.5MHz 带宽的并联电阻 设回路并联电阻为，回路有载品质因数为L Q
20105.01010 66'0=⨯⨯==B f Q L
p
p p L R R R R R R L Q +=∴并并并＝
∥0 ω
将已知条件带入，可得：Ω=k R 97.7并
二、变压器和LC 分压式阻抗变换电路
1. 变压器的耦合联接
设初级线圈数为N 1，，次级线圈数为N 2。

在变压器紧耦合时，负载电阻R L 与等效负载R
‘
L
的关系为 R ‘
L ＝（N 1/ N 2）2 R L
2. 自耦变压器的耦合联接
R‘L＝（N13/ N23）2 R L
2.2.1 单级单调谐放大器
一、基本电路与工作原理
1. 组成
2. 元件作用
3. 工作原理
高频信号电压互感耦合基极电压管子be结基极电流管子放大作用集电极电流谐振回路选频回路谐振电压互感耦合负载电流i L在负载上产生较大的高频信号电压
二、电路分析
1.直流通路
2. 交流通路
3. 高频Y参数等效电路
晶体管接入回路的接入系数n 1＝N12/ N13
负载接入回路的接入系数n 2＝N45/ N13
I‘S＝n1 2 I S＝n1 Y fe U be
g‘oe＝n1 2 g oe，C‘oe＝n1 2C oe
g‘L＝n2 2 g L，C‘L＝n2 2C L
G ∑＝g‘oe＋g‘L＋g P
C ∑＝C‘oe＋C‘L＋C
导纳Y ∑＝G ∑＋jw C ∑＋1/jwL
输出电压U‘o＝－I‘s / Y ∑＝－n1 Y fe U be / Y ∑＝U o / n 2
三、性能指标分析
1. 电压增益 A u＝U0/ U be ≈－n1 n 2Y fe / 〔G ∑（1＋j2 Q L∆f / f0）〕
当回路谐振时，∆f＝0，放大器谐振电压增益为
A uo＝－n1 n 2Y fe / G ∑
∣ A uo∣＝n1 n 2Y fe / G ∑＝n1 n 2Y fe / （n1 2 g oe＋n2 2 g L＋g P）
2. 功率增益G po＝P o/ P i＝U 2o/ U 2i＝A 2uo
3. 单调谐放大器的通频带
4. 单调谐放大器的选择性矩形系数K0.1 = BW0.1 / BW0.7＝√ 102－1≈9.95 》1
2.2.2 多级单调谐回路谐振放大器
一、双级单调谐放大器
1、电路图
2、性能指标（n级相同电压增益的单调谐放大器级联）
（1）. 电压增益
∣A u∑∣＝∣A u1∣•∣A u2∣•∣A u3∣••••••∣A un∣＝∣A un∣n
谐振时∣A uo∑∣＝∣A un∣n ＝∣ n1 n 2Y fe / G ∑∣n
（2）. 通频带
（3）. 选择性
二、双调谐回路谐振放大器
1、原理图
2、性能指标
（1）电压增益
1）临界耦合的电压增益
2）强耦合及弱耦合时电压增益
（2）通频带
临界耦合时双调谐放大器的通频带BW0.7＝√ 2 f 0 / Q L
（3）选择性
临界耦合时双调谐放大器的矩形系数K0.1 = BW0.1 / BW0.7＝4√ 100－1 ≈3.16
三、参差调谐放大器
参差调谐放大器，是由若干级单调谐放大器组成，每级回路的谐振频率参差错开，常用的有双参差和三参差调谐放大器。

四、谐振放大器的稳定性
为提高放大器的稳定性，通常从两方面着手。

一是从晶体管本身想办法，减小其反向传输导纳Y re值。

二是从电路上设法消除晶体管的反向作用，使它单向化。

具体方法有中和法和失配法。

1.中和法
中和法通过在晶体管的输出端与输入端之间引入一个附加的外部反馈电路(中和电路)，来抵消晶体管内部参数Y re的反馈作用。

使通过C N的外部电流和通过C b‘c的内部反馈电流相位相差180 ︒
2. 失配法
失配法通过增大负载电导Y L，进而增大总回路电导，使输出电路严重失配，输出电压相应减小，从而使输出端反馈到输入端的电流减小，对输入端的影响也就减小。

用两只晶体管按共射一共基方式连接成一个复合管是经常采用的一种失配法。

2.3 集中选频放大器
2.3.1 集中滤波器
集中滤波器的任务是选频，要求在满足通频带指标的同时，矩形系数要好。

其主要类型有集中LC滤波器、陶瓷滤波器和声表面波滤波器等。

一、陶瓷滤波器
1. 陶瓷滤波器的特性
陶瓷滤波器是利用某些陶瓷材料的压电效应构成的滤波器。

所谓压电效应，就是指当陶瓷片发生机械变形时，例如拉伸或压缩，它的表面就会出现电荷；而当陶瓷片两电极加上电压时，它就会产生伸长或压缩的机械变形。

2. 压电陶瓷片等效电路和电路符号
3. 电抗曲线
一个是串联谐振频率f s，另一个是并联谐振频率f p，
4. 四端陶瓷滤波器及电路符号
5. 陶瓷滤波器的优缺点
二、声表面波滤波器(用于电视机、通讯、卫星)
1. 声表面波滤波器基本结构、符号和等效电路
2. 声表面波滤波器工作原理
3. 均匀叉指换能器的频率特性
－均匀叉指换能器是指长、指宽以及指距均为一定值的结构
4.非均匀叉指换能器
5. 声表面波滤波器的优点
6. 声表面波滤波器与放大器的连接
2.4 放大器的噪声
噪声的种类很多。

有的是从器件外部窜扰进来的，称为外部噪声；有的是器件内部产生的，称为内部噪声。

内部噪声源主要有电阻热噪声、晶体管噪声和场效应管噪声三种。

一、电阻热噪声
电阻热噪声是由电阻内部自由电子的热运动而产生的。

自由电子的这种热运动在导体内会形成非常微弱的电流，这种电流呈杂乱起伏的状态，称为起伏噪声电流。

起伏噪声电流流过电阻本身就会在其两端产生起伏噪声电压。

把这种在整个无线电频段内具有均匀频谱的起伏噪声称为白噪声
1. 噪声电流功率频谱密度和噪声电压功率频谱密度
S I(f)＝4kT/R A2 /Hz
S U(f)＝4kTR V2 /Hz k＝1.38 10－23 J/K
2. 热噪声均方值电流和均方值电压
I n2 ＝S I (f)BW＝4kTBW/R
U n2 ＝S U (f)BW ＝4kTRBW
所以，一个实际电阻可以分别用噪声电流源和噪声电压源表示。

3. 电阻热噪声等效电路
二、晶体管噪声
晶体管噪声主要包括以下四部分：
1. 热噪声
2. 散弹噪声
散弹噪声是晶体管的主要噪声源。

是由单位时间内通过PN结的载流子数目随机起伏而造成的。

3. 分配噪声
4. 闪烁噪声
闪烁噪声又称低频噪声。

一般认为是由于晶体管表面清洁处理不好或有缺陷造成的，其特点是频谱集中在约lkHz以下的低频范围，且功率频谱密度随频率降低而增大。

三、场效应管噪声
沟道热噪声、栅极漏电流产生的散弹噪声、在高频时同样可以忽略场效应管的闪烁噪声。

四、额定功率和额定功率增益
五、线性四端网络的噪声系数
1. 噪声系数的定义
放大器的噪声系数NF(Noise Figure)定义为输入信噪比与输出信噪比的比值，即
NF= （P si / P ni）/（P so / P no）
2. 噪声系数的计算式
3. 放大器内部噪声表达式
4. 多级放大器噪声系数的计算
5. 无源四端网络的噪声系数
六、等效输入噪声温度
噪声温度T e是指把放大器本身产生的热噪声功率折算到放大器输入端时，使噪声源电阻所升高的温度。

七、降低噪声系数的措施
第三章高频功率放大器
概述
一、高频功率放大器的应用和任务
二、高频功率放大器的特点
1．高频功率放大器与低频功率放大器的异同点
相同点：输出功率大、效率高
不同点：频带宽度不同、负载
2．高频功率放大器与高频小信号调谐放大器的异同点
相同点：工作在高频段、调谐回路作负载
不同点：信号大小不同、任务不同、分析方法不同
三、主要技术指标
1．输出功率P O（高）
2．效率ηC（高）
3．功率增益G P（大）
四、高频功率放大器的工作原理
（一）放大器工作状态的分类
1．通角θ的概念
2．放大器的工作状态按通角来分：
θ＝180°甲类θ＝90°乙类θ﹤90°丙类
3.1丙（C）类谐振功率放大器的工作原理
三极管四种工作状态
根据正弦信号整个周期内三极管的导通情况划分
甲类：一个周期内均导通
晶体管在输入信号的整个周期都导通静态I C较大，波形好, 管耗大效率低。

乙类：导通角等于180°
晶体管只在输入信号的半个周期内导通，静态I C=0，波形严重失真, 管耗小效率高。

甲乙类：导通角大于180°
晶体管导通的时间大于半个周期，静态I C 0，一般功放常采用。

丙类：导通角小于180°
图3-4 各级电压和电流波形
丙类(C 类)高频功率放大器的折线分析法
由于丙类高频功率放大器工作在大信号非线性状态，所以，晶体管的小信号等效电路的分析方法是不适用的。

虽然采用静态特性曲线经过理想化成为折线来进行近似分析会存在一定的误差，但是，用它对高频功率放大器进行定性分析是一种较为简便的方法。

一、晶体管特性曲线的理想化及其解析式
图3-5 3DA21静态特性曲线及其理想化 (一) 输入特性曲线的理想化
图3—5(a)所示的虚线表示的直线就是理想化的输入特性曲线。

其数学表示式为
B BE BZ i u U =<
()
B b BE BZ BE BZ i g u U u U =-≥ （3-4）
式中，g b 为理想化输入特性的斜率，即
/b B BE g i u =∆∆ （3-5）
(二)正向传输特性曲线的理想化
理想化晶体管的电流放大系数β被认为是常数，因而将输入特性的i B 乘以 β 就可得到理想化正向传输特性。

正向传输特性的斜率为
//c C BE B BE b g i u i u g ββ=∆∆=∆∆= （3-6）
g c 称为理想化晶体管的跨导。

它表示晶体管工作于放大区时，单位基极电压变化产生的集电极电流变化。

正向传输特性的数学表示式为
C BE BZ i u U =<
()
C c BE BZ BE BZ i g u U u U =-≥ （3-7）
(三)输出特性曲线的理想化
图3—5(b)所示的输出特性曲线要分别对饱和区和放大区采取不同的简化方法
在饱和区，根据理想化原理，集电极电流只受集电极电压的控制，而与基极电压无关。

这样，理想化特性曲线对不同的u BE 值，应重合为一条通过原点的斜线。

该斜线称为饱和临界线，其斜率用g cr 表示。

它表示晶体管工作于饱和区时，单位集电极电压变化引起集电极电流的变化的关系。

可表示为
C cr CE i g u = （3-8）
式中，/cr C CE g i u =∆∆。

在放大区，根据理想化原理，集电极电流与集电极电压无关。

那么，各条特性曲线均为平行于u CE 轴的水平线。

又因 β=△i C ／△i B 为常数，故各平行线对等差的△i B 来说，间隔应该是均匀相等的。

一、 集电极余弦电流脉冲的分解 (一)余弦电流脉冲的表示式
余弦电流脉冲是由脉冲高度I CM 和通角 θC 来决定的。

只要知道这两个值，脉冲形状便可完全确定。

在已知条件下，通过理想化正向传输特性求出集电极电流脉冲，可用图3—6来说明。

图3-6 丙类状态下集电极电流波形
设激励信号为cos b bm u U t ω=，则cos BE Bb bm u V U t ω=+。

而晶体管理想化正向传输特性可表示为
()C BE BZ
C c BE Bz BE BZ
i u U i g u U u U =<=-≥
将u BE 代人式中，可得
(cos )C c BB bm BZ i g V U t U ω=+-
由图3-6可知，当c t ωθ=时，0c i =，代入式（3-9）中可得
cos BZ BB
c bm
U V U θ-=
（3-10）
上式表明，已知V BB ,U BZ 和U bm 可确定高频功率放大器的半通角θC ，有时也称θC 为通角。

通常
用θC = 180。

表示甲类放大；θC = 90。

表示乙类放大；θC < 90。

表示丙类放大。

但是，必须注意的是高频功率放大器的实际全通角为2 θC .将式(3—10)代入式(3—9)，得
(cos cos )C c bm c i g U t ωθ=- （3-11）
当0t ω=时，C CM i I =，可得
(1cos )CM c bm c I g U θ=- （3-12）
将式(3—12)代人式(3一11)中，可得集电极余弦电流脉冲的表示式为
cos cos 1cos c
C CM
c
t i I ωθθ-=- （3-13）
(二)余弦电流脉冲的分解系数
周期性的电流脉冲可以用傅里叶级数分解为直流分量、基波分量及高次谐波分量，即i C 可写成为
012cos cos2cos C C c m c m cnm i I I t I t I n t ωωω=+++
+
式中
0cos cos 11()()221cos c
c
c
C c CM
c
t I i d t I d t πθπ
θ
ωθωωπ
π
θ--
-=
=
-⎰
⎰
0sin cos ()(1cos )c c c
CM
CM c c I I θθαθπθ-==- （3-14）
1cos cos 1
1
cos ()cos ()1cos c
c
c
c m c CM
c
t I i td t I td t π
θπ
θ
ωθωωωωπ
πθ---=
=-⎰
⎰
1sin cos ()(1cos )
c c c
CM CM c c I I θθθαθπθ-==- （3-15）
cos cos 11cos ()cos ()1cos c
c
c cnm C CM c
t I i n td t I n td t πθ
πθωθωωωωππθ---==-⎰⎰
2
sin cos cos sin 2()(1)(1cos )c c c c CM CM n c c n n n I I n n θθθθαθπθ⎡⎤
-==⎢⎥--⎣⎦
（3-16） α称为余弦电流脉冲分解系数。

α0( θC )为直流分量分解系数；α1 (θC )为基波分量分解系数；
αn (θC )为n 次谐波分量分解系数。

这些分解系数在使用中，通常不需
量分解系数；αn (θC )为n 次谐波分量分解系数。

这些分解系数在使用中，通常不需要通过积分关系求出各个分量，可以由图3—7或本章附录中查得。

图3—7给出了α0、α1、α2、α3 和g 1 = α1／α0 与θC 的关系曲线。

本章附录给出了不同 θC 值所对应的α0、α1、α2和g 1的数据值。

图3-7 余弦脉冲分解系数与的θc 关系
3.2 谐振功率放大器的分析
3.2.1 功率放大器的性能分析
一、集电极电流和通角θ
cosθ＝（v j－U BB）/ U bm
i C＝i Cmax（coswt－cosθ）/（1－cosθ）
将其傅里叶级数展开i C＝I C0＋I C1m coswt＋I C2m cos2wt ＋…＋I Cnm cosnwt
其中I C0＝α0（θ）i Cmax I C1m＝α1（θ）i Cmax I C2m＝α2（θ）i Cmax……I Cnm＝αn（θ）i Cmax
二、输出功率P o P o =U cm I c1m / 2 =I2c1m R P / 2
三、两个利用系数
⒈集电极电压利用系数ξξ= U cm /U CC= R P I c1m / U CC
⒉电流利用系数g1 （θ）= a1（θ）/ a0（θ）
四、效率ηCηC = P o / P D =（U cm I c1m）/（2 E c I c0）=1/2 ξ g1 （θ）
3.2.2 功率放大器的工作状态分析
一、动态特性
u BE=E B+U bm coswt ——①
u CE=E c－U cm coswt——②
由②式得coswt =（E c－u CE）/U cm代入①式得：
u BE=E B+U bm （E c－u CE）/U cm
∴i c=g c（u BE－V j）=-g c（U bm/U cm）[ u CE－（U bm E c +U cm E B－U cm V j）/ U bm]
即动态特性曲线是一条斜率为-g c（U bm/U cm）、截距为（U bm E c +U cm E B －U cm V j）/ U bm的直线。

（图中E c即U CC、E B即U BB、g c即G）
图中OP为临界饱和线，方程为
i c=g cr u CE（当u CE＜U CES时）
g cr为临界线斜率、U CES为临界饱和压降。

OP以右为放大区，集电结反偏。

当u CE一定时，i B增大，i c也增大。

OP以左为饱和区，集电结正偏。

当u CE一定时，i B增大，i c不变。

从图中可以看出i c与g c、V j、E c、E B、U bm、U cm（R P）有关，当晶体管选定后g c、V j一定，i c仅与E c、E B、U bm、U cm（R P）有关。

二、负载特性
⒈不同R e对U cm的影响
当R e增加时，引起U cm增大。

⒉不同R e对动态特性曲线的影响
∵i c=g c（u BE－V j）
∴静态I Q=g c（E B－V j）一定、又E C一定，
∴当R e变化时Q点位置不变。

当R e增加时，动态特性曲线绕Q点逆时针旋转。

⒊不同R e对工作状态的影响
①R e较小，U cm较小，欠压状态，i c波形为尖顶余弦脉冲。

②R e增加，U cm增加，使E C－U cm = U CES
临界工作状态，i c波形仍为尖顶余弦脉冲。

③R e较大，U cm较大，过压状态，动态线在A3点转折，由此动态线对应作出的i c波形为一中间有凹陷的脉冲。

⒋负载特性曲线
——以R e为横坐标，I c1m、I c0、U cm、ηC、P o、P D、P c与R e的关系（晶体管一定，且U bm、E c、E B一定）
5. 三种工作状态比较
（1）欠压状态：P o、ηC均低，P c较大，i c为尖顶余弦脉冲。

（2）临界状态：P o最大，ηC较高，i c为尖顶余弦脉冲——最佳状态。

条件：E C－U cm = U CES I cmax=g cr U CES
（3）过压状态：弱过压时ηC最高，但P o逐步减小，i c为有凹陷的余弦脉冲。

U cm随R e变化不大，即U cm较为稳定。

三、丙类放大器的电压特性（调制特性和放大特性）
（一）放大特性
——是指R e、E c、E B一定时，放大器的输出功率、电压、效率随输入信号的电压振幅U bm的变化情况。

U bm增加，将使I Bmax增加、I cmax增加且通角θ增加，放大器从欠压工作状态进入过压状态。

（二）调制特性
⒈集电极调制特性
——当R e、U bm、E B一定时，放大器性能随E c变化的特性。

当E C变化时，Q点将移动，动态线将平移。

即E C减小，负载线向左平移，放大器从欠压工作状态进入过压工作状态。

⒉基极调制特性
——当R e、U bm、E C一定时，放大器性能随E B变化的特性。

当U bm一定，E B由负值逐渐增大到正值时会使通角θ增大，放大器的工作状态由欠压区进入过压区。

3. 3 谐振功率放大器电路
一、馈电电路
⒈馈电原则及其方法
原则：
⑴直流分量（I B0、I c0）对管外电路呈现短路，不消耗直流能量
⑵基波分量（I B1m、I c1m）允许通过负载回路或输入回路，其余电路均短路。

⑶高次谐波分量（I Bnm、I cnm）对所有电路呈现短路，不消耗能量。

方法：
⑴串馈：晶体管、调谐回路、电源三者相串。

⑵并馈：晶体管、调谐回路、电源三者相并。

⒉集电极馈电电路
⒊基极馈电电路
几种常用的基极偏置电路
二、耦合电路
⒈耦合电路作用
滤波
阻抗匹配
——输入、输出耦合电路往往称为匹配网络。

所谓阻抗匹配是通过匹配网络的作用，使负载阻抗的虚数部分与信号源内阻的
虚数部分相抵消（谐振），同时实数部分等于放大器所需的最佳负载值。

⒉形式
LC并联调谐回路
滤波器（倒L型、T型、∏型）
——倒L型网络由两个异性电抗元件组成。

——T型、∏型网络各由三个电抗元件（其中两个同性质，另一个异性质）组成。

串、并联阻抗变换
R p≈Q e2R s
X p≈X s
注意阻抗变换后电抗元件的性质不变。

例题：某电阻性负载为10Ω，请设计一个匹配网络，使该负载在20MHz时变换为50Ω。

如负载由10Ω电阻和0.2μH电感组成，又该怎样设计匹配网络？
（答案：318pF、0.16μH；318pF、1560pF）
三、谐振功率放大器的调谐与调配
四、谐振功率放大电路
第四章正弦波振荡器
概述
一、振荡器与放大器的区别
放大器：对外加的激励信号进行不失真的反大。

振荡器：不需外加激励信号，靠电路本身产生具有一定频率、一定波形和一定幅度的交流信号。

二、振荡器的分类
1．按振荡原理分
2．按振荡波形分
三、振荡器的要求
4.1 反馈式振荡器工作原理
一、LC并联谐振回路自由振荡原理
1．衰减振荡（线圈损耗）
2．补充能量（正反馈）
二、反馈式振荡器工作原理。