高频电子线路(第一章)讲解

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谐振频率的测量方法是:
用扫频仪作为测量仪器,用扫频仪测出电路的幅频特性曲线,调变压器T的磁
芯,使电压谐振曲线的峰值出现在规定的谐振频率点 f o 。
高频小信号放大器
高频电子线路
(2)电压放大倍数
AV0的测量方法是:在谐振回路已处于谐振状态时,用高频电压表测 量图1-1中RL两端的电压u0及输入信号ui的大小,则电压放大倍数AV0 由下式计算:
本课程高频(射频)频率范围: 几百KHz~几百MHz 例:300KHz~300MHz:对应波长1000m ~1m (低)音频电磁波:20Hz ~20KHz, 对应电磁波长15 000 Km ~15Km 中波(调幅)广播段:531KHz ~1602KHz 调频广播段:30 MHz ~300 MHz
10~1m
10~1分米
10~1cm
10~1mm
电波 名称
频率范围
传播方式
极低频 ELF
甚低频 VLF
低频LF
<3000Hz 3~30KHz 30~300KHz
主要靠地面波,超过几千 公里的远距离则靠天波。
中频MF
高频HF
甚高频 VHF
300~3000K Hz
3~30MHZ
30~300 MHz
白天靠地波,晚上天波和 地波均可传播
发射天线
将高频电信号 变成电磁场发射
Antenna
换能器:
将声音变成 电信号
Microphone
发射机:
将电信号变 成特定频率 和足够强度 的高频信号
Transmitter
高频电子线路
接收天线
将电磁场变成 高频电信号
接收机:
将高频信号还 原成携带有声 音的电信号
Receiver
换能器:
将携带有声 音的电信号 恢复成声音
此时的谐振频率及电压放大倍数然后改变高频信号发生器的频率(保持其输出电压uS不
变),并测出对应的电压放大倍数。由于回路失谐后电压放大倍数下降,所以放大器的谐
振曲线如图1-3所示。
BW f H f L 2f 0.7
通频带越宽放大器的电压放大倍数越小。 要想得到一定宽度的通频宽,同时又能 提高放大器的电压增益,由式(1-15) 可知,除了选用yfe较大的晶体管外, 还应尽量减小调谐回路的总电容量CΣ。 如果放大器只用来放大来自接收天线的 某一固定频率的微弱信号,则可减小通 频带,尽量提高放大器的增益。
为了更直观地了解信号的频率组成和特点,我们通常采用
作图的方法来表示频谱。用频率f 作横座标,用信号的各正 弦分量的相对振幅作纵座标,通常称之为频谱图。
频谱特性有幅频特性和相频特性两部分,分别反映信号中
各个频率分量的振幅和相位的分布情况。
无线电信号的特性(续5)
脉冲信号的分解
高频电子线路
i
i
一次谐波 i1
AV 0 20 lgUo Ui dB
高频小信号放大器
高频电子线路
(3)通频带
由于谐振回路的选频作用,当工作频率偏离谐振频率时,放大器的电 压放大倍数下降,习惯上称电压放大倍数AV下降到谐振电压放大倍数 AV0的0.707倍时所对应的频率偏移称为放大器的通频带BW,其表达式 为
BW 2f0.7 f0 QL
(a) I0
(c)
t
i
i
三次谐波 i1
(b)
(d)
t
五次谐波 i1 t 七次谐波 i7 t
无线电信号的特性(续6) 高频电子线路
脉冲信号的频谱
f1表示脉冲重复频率,也就是基波频率。
i f3、 f5 、f7…分别表示三、五、七次谐波,
在f轴的0点,表示直流分量,这条谱线 的长度表示脉冲直流分量(即平衡值) 的大小。高次谐波的谱线可以分布到很 高的频率,但其幅度已相当小。
无线电信号的特性(续11)
高频电子线路
4. 传播特性
指无线电信号的传播方式、传播距离、传播特点等。 不同频段的无线电信号,其传播特性不同。决定传播 方式和传播特点的关键因素是无线电信号的频率。
无线电信号的特性(续12)
无线电波传播方式
➢地面波
- 1、绕着地球表面传播 - 2、f <1500KHz; λ>200m - 3、中、长波段
高频电子线路
第一章 非线性电子
(
线路
主要内容:
说明 无线通信系统
➢无线通信系统的组成
无线电信号的特性
▪无线电接收机框图 ▪无线电发射机框图 ▪高频小信号放大器 ▪高频功率放大器 ▪正弦波振荡器 ▪集电极调幅与大信号检波 ▪变容二极管调频 ▪锁相环
作业
高频电子线路
非线性电子电路
高频电子线路
一、线性电子电路与非线性电子电路
高频小信号放大器
高频电子线路
1、原理
图1-1所示电路为共发射极接法的晶体管高频小信号调谐放大器。它不仅要 放大高频信号,而且还要有一定的选频作用,因此晶体管的集电极负载为LC 并联谐振回路。在高频情况下,晶体管本身的极间电容及连接导线的分布参 数等会影响放大器输出信号的频率和相位。晶体管的静态工作点由电阻RB1, RB2及RE决定,其计算方法与低频单管放大器相同
高频电子线路
常用的信号表示方法
1、数学表达式法
如: 正弦波 u Asin t
阶越函数 u A(t)
无线电信号的特性(续2) 高频电子线路
2、波形表达方式 例如:
u Asin t
A t
无线电信号的特性(续3) 高频电子线路
2. 频谱特性
➢任何形式的信号都可以分解为许多不同频率、不同幅度的
本书涉及的频段是从中频(MF)到超高频(UHF)的频率范 围。
电磁波辐射的波谱很宽, 如下图 1所示。
无线电波的频段划分、主要传播方式和用途表如下表1所示
无线电信号的特性(续9)
高频电子线路
无线电波 105
紫外线
红外线
1 015
1010 可见光
X射线 宇宙射线
1 020
1 025
/m
f/Hz
3×10 3
电磁场 ——完全非“电路”传输,能量以“场”的形式传递和
*注:接现收 代电子设备多为交叉运用。
说明(续)
高频电子线路
本课程的性质 ➢是一门专业基础课;相关知识要求较高,难度超过《模
拟电子技术基础》
特点 ➢非纯理论性课程 ➢实践性很强 ➢以工程实践的观点来处理电路中的一些问题
无线通信系统
无线通信系统的构成
式中,QL为谐振回路的有载品质因数。
分析表明,放大器的谐振电压放大倍数与通频带BW的关系为
AV 0

BW

y fe
2C
(1-15)
高频小信号放大器
高频电子线路
通频带BW的测量方法:是通过测量放大器的谐振曲线来求通频带。测量方法可以是扫
频法,也可以是逐点法。逐点法的测量步骤是:先调谐放大器的谐振回路使其谐振,记下
主要靠天波,但近距离靠 地波
空间波
特高频 UHF
超高频 SHF
极高频 EHF
0.3~3GHz 3~30GHz 30~300GHz
空间波、对流层传播
表1 无线电波段的划分表
主要用途
通讯、远 洋导航等。
通讯、远 洋导航及 广播等。
通讯、电视、 调频雷达及 导航
通讯、电 视、雷达、 导航、天 文等
高频电子线路
Speaker Earphone
无线电信号的特性
高频电子线路
1. 时间特性
➢指信号随时间变化快慢的特性,通常用时域波形
或数学表达式(电压或电流)来表示。
➢要求传输信号电路的时间特性(如时间常数)必
须与该信号的时间特性相适应。
➢常用的信号表示方法
-数学表达式法 -波形表达方式
无线电信号的特性(续1)
正弦信号之和。
➢谐波次数越高,幅度越小,影响越小。任何信号都会占据
一定的带宽。
➢从频谱特性上看,带宽就是信号能量主要部分(一般为90
%以上)所占据的频带。
无线电信号的特性(续4) 高频电子线路
由于任何复杂的信号,都可分解为许多不同频率的正弦信
号之和,因此,所谓“频谱”即是指组成信号的各正弦分量 按频率分布的情况。

图1-1 小信号调谐放大器
高频小信号放大器
高频电子线路
图1-2 放大器的高频等效回路
高频小信号放大器
高频电子线路
2、调谐放大器的性能指标及测量方法
表征高频小信号调谐放大器的主要性能指标有谐振频率,谐振电 压放大倍数,放大器的通频带BW及选择性(通常用矩形系数来表示) 等。
放大器各项性能指标及测量方法如下: (1)谐振频率
-
1、沿直线传播
-
2、f >30MHz; λ<10m
-
3、超短波段、微波
-
4、中继通讯、调频广播、电视、雷达
高频电子线路
沿视距传播
大地
无线电信号的特性(续15)
5. 调制特性
高频电子线路
要通过载波传送消息,就必须使载波信号的某一个或几个 参数(振幅、频率或相位)随消息信号改变,这一过程就称为 调制( Modulation) 。
高频电子线路
沿地面传播
大地
无线电信号的特性(续13)
无线电波传播方式
➢天波
- 1、利用电离层折射和反射传播 - 2、1500KHz <f<30MHz; 200m>λ>10m - 3、短波段 - 4、无线广播、通讯
高频电子线路
电离层
大地
无线电信号的特性(续14)
无线电波传播方式
➢空间波(直射传播)
放大器的调谐回路谐振时所对应的频率称为放大器的谐振频率, 对于图1-1所示电路(也是以下各项指标所对应电路),的表达式为
f0
2
1 LC
式中,L为调谐回路电感线圈的电感量;
高频小信号放大器
高频电子线路
C 为调谐回路的总电容,C 的表达式为
C C P12Coe P22Cie
式中, Coe为晶体管的输出电容;Cie为晶体管的输入电容。
AM发射机
高频电子线路
最简单的接收机
高频电子线路
1MHz
870kHz
640kHz

选择性电路
检波
无线电超外差式接收机框图及信号变化波形
fo–fs=fi
高频电子线路
高频放大
混频
fs
fs
中频放大
检波
低频放大
fi
F
F
fo 本地振荡
超外差接收机各处波形示意图
高频电子线路
AM接收机
高频电子线路
3×10 -2
3×10 -7
(3.8~ 7.8)×10-7
3×10 -12 3×10 -17
图1 电磁波波谱图
无线电信号的特性(续10) 高频电子线路
波段名称
极长波 超长波
长波 中波 短波
米波
分米

微 波
厘米 波
毫米 波
波长范围
>1×105m 1×105 ~104m 1×104 ~103m 1×103 ~102m 1×102 ~10m
三种基本调制方式是振幅调制(调幅AM)、频率调制 (调频FM)和相位调制(调相PM),还可以有组合调制方式。
一般情况下,高频载波为单一频率的正弦波,对应的调 制为正弦调制。若载波为一脉冲信号,则称这种调制为脉冲调 制。
“高频电子线路”课程主要讨论模拟消息(调制)信号和正 弦载波的模拟调制。
高频电子线路
线性电路:尽量使用器件特性的线性部分。电路基本 是线性的,但存在不希望有的失真。
非线性电路:利用器件特性的非线性特性,完成振荡、 频率变换、放大等功能。
器件特性与使用条件密切相关。
1
高频电子线路
模拟电子线路:输入、输出均为模拟量
电路由D、BJT(双极结晶体管 )、MOS 、R、L、C 组成
高频电子线路
1 电路特点:1)器件均工作在非线性状态;
2)器件一般工作在高频段。
主 要 分 析 研 究 方 法
电 的 传 递 路 径 方 式 与
说明
高频电子线路
பைடு நூலகம்
理论体系
强电(高低压)——电力电子技术,发供电设备,电力拖动,大功率电
器等。
特点: 能量以线路(电缆)形式传递,频率50Hz(某些国家60Hz)
频 数字电路——自动化控制、计算机、数据通讯等 率
0 f1 f3 f5 f7 f9 f
无线电信号的特性(续7) 高频电子线路
例如:下面所示为一般语音信号的频谱示意图
电 压
f/Hz
300
3400
可以看到语音信号的频谱是连续的,其主要
能量集中在1000Hz左右。
无线电信号的特性(续8)
高频电子线路
3. 频率特性
指无线电信号的频率或波长。对频率或波长进行分段,称为 频段或波段。不同频段信号的产生、放大和接收 的方法不 同,传播的方式也不同,因而它们的应用范围也不同。
无线电发射机框图及信号变化波形
缓冲
高频振荡
倍频
声音
话筒
高频放大 音频放大
调制 传输线
高频电子线路
无线电发射机
v0
将音频信号“装载”到高频振荡
t
中的方法有好几种,如调频、调幅、 调相等。电视中图象是调幅,伴音
载波信号 (a) v
是调频。广播电台中常用的方法是
调幅与调频。
音频信号 (b)
vc t
已调幅信号 (c)


低频电路——仪器、仪表、自动化控制、医疗 电子、电话线等频率较低的一般性应用。
由 低
特点:能量直接在线路上 传递。




电 高频电路——广播、电视、通讯等频率较
路 高,电参数集中的高频(射频)应用。
显著特点:工作频率界于低频电路和微波
电路之间,内“路”外“场”。
微波电路——通信、雷达、导航与电子对抗等 频率高于高频电路、集总参数应用
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