國(guó)家精品教程通信電子電路

1、國(guó)家級(jí)精品課程通信電子電路中國(guó)礦業(yè)大學(xué)信電學(xué)院信息工程系參考書1.于洪珍、王艷芬 .通信電子電路教學(xué)參考書 （與本教材配套）2.王衛(wèi)東等 .高頻電子電路 .北京：電子工業(yè)出版社， 20043.謝嘉奎 .電子線路（非線性部分） .（第四版） .北京：高等教育出版社， 20004.汪勝寧等 .電子線路（第四版）教學(xué)指導(dǎo)書 .北京：高等教育出版社， 20035.高吉祥 .高頻電子線路 .北京：電子工業(yè)出版社， 200366.李樹(shù)德等 .通信電子電路 .北京：人民郵電出版社， 1989緒論第1章1.1 通信系統(tǒng)的概念11.22 無(wú)線電波的傳播特性1.3 無(wú)線電波的頻段劃分11.44 調(diào)制的通信系統(tǒng)1.

2、5 本課程的主要內(nèi)容無(wú)線電通信發(fā)展簡(jiǎn)史原始手段有線通信烽火、旗語(yǔ)電報(bào)（1837 Morse）電話（1876 Bell）無(wú)線通信電磁波的存在1864 Maxwell（理論）1887 Hertz（實(shí)踐）三個(gè)里程碑：1907 Lee de forest發(fā)明電子三極管1948 W.Shockley發(fā)明晶體三極管60年代 集成電路、數(shù)字電路的出現(xiàn)1.1通信系統(tǒng)的概念通信系統(tǒng) 傳 輸 信 息 的 系 統(tǒng)信號(hào)源發(fā)送設(shè)備信道接收設(shè)備收信裝置噪聲源信號(hào)源在實(shí)際的通信電子電路中傳輸?shù)氖歉鞣N電信號(hào) ,為此就需要將各種形式的信息轉(zhuǎn)變成電信號(hào)。常見(jiàn)的信號(hào)源：話筒攝像機(jī)各種傳感器件發(fā)送設(shè)備發(fā)送設(shè)備的作用：將基帶信號(hào)變換成

3、適合信道的傳輸特性的信號(hào)。對(duì)基帶信號(hào)進(jìn)行變換的原因：由于要傳輸?shù)男畔⒎N類多樣，其對(duì)應(yīng)的基帶信號(hào)特性各異，這些基帶信號(hào)往往并不適合信道的直接傳輸。信道信號(hào)從發(fā)射到接收之間要經(jīng)過(guò)傳輸信道，傳輸信道又稱傳輸媒質(zhì)。不同的傳輸信道有不同的傳輸特性，如電纜、光纜、無(wú)線電波 根據(jù)傳輸媒質(zhì)的不同，通信系統(tǒng)可以分為兩大類：有線通信 ： 雙 絞 線 、 同 軸 電 纜 、 光 纖無(wú)線通信 ： 自 由 空 間接收設(shè)備接收設(shè)備的作用：接收傳送過(guò)來(lái)的信號(hào)，并進(jìn)行處理，以恢復(fù)發(fā)送端的基帶信號(hào)。對(duì)接收設(shè)備的要求：由于信號(hào)在傳輸和恢復(fù)的過(guò)程中存在著干擾和失真，接收設(shè)備要盡量減少這種失真。收信裝置收信裝置 ： 將 接 收 設(shè)

4、備 輸 出 的 電 信 號(hào) 變 換 成 原 來(lái) 形 式 信號(hào)的裝置，如還原聲音的喇叭，恢復(fù)圖像的顯像管等。1.2無(wú)線電波波段的劃分不同頻率電波產(chǎn)生 、放 大 和 接 收 方 法 不 太 一 樣 ，傳播特點(diǎn)更不相同。無(wú)線電波按 波 長(zhǎng) 的 不 同 劃 分 為 超 長(zhǎng) 波 、 長(zhǎng) 波 、 中 波 、 短波、超短波（米波）和微波（包括分米波、厘米波、毫米波）等。如按 頻率 的不同，可劃分為甚低頻、低頻、中頻、高頻、甚高頻、特高頻、超高頻和極高頻等頻段。國(guó)內(nèi)一般中波廣播的波段為535KHz1605KHz，短波廣播的波段為224MHz，調(diào)頻廣播的波段為88108MHz。11.33無(wú)線電播的傳播特性1.繞

5、射：頻率 1.5MHz以下的中、長(zhǎng)波。2.電離層的反射和折射電離層通信穩(wěn)定性較差。短波無(wú)線電是利用電離層反射的最佳波段 。3.直射：頻率在 30MHz以上的超短波和微波。1.4調(diào)制的通信系統(tǒng)1.什么是調(diào)制?任何一個(gè)正弦波都有三個(gè)參數(shù)：幅度、頻率和相位。調(diào)制，就 是 使 這 三 個(gè) 參 數(shù) 中 的 某 一 個(gè) 隨 調(diào) 制 信 號(hào) 大 小 而 線 性 變化的過(guò)程，分別稱為幅度調(diào)制、頻率調(diào)制或相位調(diào)制。u (t ) = cos tuc (t ) = cos tu AM (t ) = ( A + cos t ) cos t2.無(wú)線電如何將聲音傳送到遠(yuǎn)方？首先把聲音變成電信號(hào)，然后把這種低頻電信號(hào)裝載到

6、高頻電振蕩上(即調(diào)制)，通過(guò)與高頻電振蕩波長(zhǎng)相當(dāng)?shù)奶炀€把信號(hào)有效的輻射出去。3.為什么要調(diào)制？從切實(shí)可行的天線出發(fā)；區(qū)別不同的音頻信號(hào)；可實(shí)現(xiàn)的回路帶寬。4.什么是解調(diào)？在接收信號(hào)的一方（接收端）， 從收到的已調(diào)信號(hào)中把調(diào)制信號(hào)恢復(fù)出來(lái)。 調(diào) 幅 波 的 解 調(diào) 叫 “ 檢 波 ” ， 調(diào) 頻 波 的 解調(diào)叫“鑒頻 ” ， 解 調(diào) 是 其 統(tǒng) 稱 。5.無(wú)線電調(diào)幅廣播發(fā)送和接收設(shè)備框圖（1）調(diào)幅發(fā)射機(jī)組成框圖（2）調(diào)幅接收機(jī)組成框圖接收設(shè)備接收的信號(hào)特點(diǎn)： 信 號(hào) 頻 率 高 ； 信 號(hào) 功 率 微 弱 ； 多 個(gè) 信 號(hào) 同 時(shí) 出 現(xiàn)在接收端。f接收的信號(hào)640KHz 870KHz 1MH

7、z電磁波接收天線直接放大式接收機(jī)框圖缺點(diǎn)： 對(duì) 于 不 同 的 頻 率 ， 接 收 機(jī) 的 靈 敏 度 （ 接 收 弱 信 號(hào)的能力）和 選 擇 性 （ 區(qū) 分 不 同 電 臺(tái) 的 能 力 ） 變 換 較 劇 烈 。超外差接收機(jī)組成框圖接收到的不同載頻的微弱高頻已調(diào)信號(hào)變成統(tǒng)一的中頻已調(diào)信號(hào) ， 再 進(jìn) 行 中 頻 放 大 。 混 頻 器 是 超 外 差 式 接 收 機(jī) 的 核心。我國(guó)規(guī)定中頻頻率： 調(diào)幅廣播 465KHz； 調(diào)頻廣播10.7MHz。第 2章 小信號(hào)調(diào)諧放大器2.1 概述22.22 LC諧振回路2.3 單調(diào)諧放大器22.44 晶體管高頻等效電路及頻率參數(shù)2.5 高頻調(diào)諧放大器2

8、2.66 調(diào)諧放大器的級(jí)聯(lián)2.7 高頻調(diào)諧放大器的穩(wěn)定性22.88 集中選頻小信號(hào)調(diào)諧放大器2.1概述一、調(diào) 諧 放 大 器 分 類1.小信號(hào)調(diào)諧放大器小信號(hào)： 輸入信號(hào) V mV要 求：增益 足 夠 大 ， 通 頻 帶 足 夠 寬 ， 選 擇 性 好 ， 工 作在甲類，多 用 于 接 收 機(jī)22.調(diào)諧功率放大器大信號(hào)： 輸入信號(hào) mV以上要求： 大 的 功 率 和 效 率 ， 工 作 在 丙 類 ， 多 用 于 發(fā) 射 機(jī)二、電 路 特 點(diǎn)采用 諧 振 回 路 作 為 放 大 器 的 集 電 極 負(fù) 載 。2.2LC諧振回路諧振回路： L, C串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)作用：構(gòu)成選頻網(wǎng)絡(luò)、阻抗變換網(wǎng)絡(luò)等2.

9、2.1串、并聯(lián)諧振回路的基本特性一、并聯(lián)諧振與串聯(lián)諧振回路比較并聯(lián)諧振回路R0： 電 感 線 圈 的 固 有 損 耗 電 阻對(duì)信號(hào)源而言， L,C,R三者是并聯(lián)關(guān)系串聯(lián)諧振回路r0： 電 感 線 圈 的 固 有 損 耗 電 阻對(duì)信號(hào)源而言， L,C,R三者是串聯(lián)關(guān)系+ jC 1二、并聯(lián)諧振回路 2121.并聯(lián)諧振回路的阻抗特性并聯(lián)阻抗1Z =1 L 1R0= 0 時(shí)，回 路 發(fā) 生 并 聯(lián) 諧 振 。 諧 振 頻 率10C當(dāng) 0 L 0 =f0 =或1LC12 LC分析：諧振時(shí)，回路呈純阻；當(dāng) 0 時(shí)，回路呈 容性 ；當(dāng) 0 時(shí)，回路呈 感性 。定 義 回 路 諧 振 電 阻 R0與 諧 振

10、時(shí) 回 路 電 抗 （ 感 抗 或 容 抗 ）的 比 值 為 并 聯(lián) 回 路 的 品 質(zhì) 因 數(shù) ， 用 Q表 示 ， 它 表 示 回 路 損 耗的大小。R00 L= R00CQ =+ j C 1 + j R0C R0 L 1 + jQ 0 2.諧振曲線和通頻帶1）諧振曲線 回路電壓特性曲線I&SU& = I&S Z =1 L 1R0=I&S R00 I&S R0 0=11 + jQU&U m&感性容性0 0Q對(duì)諧振曲線的影響 Q可 以 衡 量 諧 振 現(xiàn) 象 的 尖 銳 程 度當(dāng) 在 0 附近時(shí)0=2 () =0 2 020( + 0

11、)( 0 )02ff 0=UU m11 + 22f 2)f 011 + (Qf = f f 0 表示頻率偏離諧振的程度，稱為 失諧量 。2ff 0 = Q稱為 廣 義 失 諧 量 ， 它 反 映 失 諧 的 相 對(duì) 程 度 。2f 22）通頻帶當(dāng)由最大值 1下降到 0.707（ 1/ 2 ）時(shí)，所確定的UU m頻帶寬度 2f 稱為回路的 通頻帶 B。12=令UU m)f 011 + (Qf0Q B =通 頻 帶 與 回 路 的 品 質(zhì) 因 數(shù) Q成 反 比 ， Q越 高 ， 諧 振 曲 線 愈尖銳 ， 回 路 的 選 擇 性 越 好 ， 通 頻 帶 越 窄 。3.選擇性通常對(duì)某一頻率偏差 f

12、下的 U / U m 值記為 ，叫做回路對(duì)這一指定頻偏下的選擇性。實(shí)際中，常常用分貝來(lái)表示UU m (dB) = 20 lg選擇性表示回路對(duì)通頻帶以外干擾信號(hào)的抑制能力。4.矩形系數(shù) (一般了解)放大器的電壓增益下降到諧振增益的 0.1（或 0.001）時(shí)，相應(yīng)的頻帶寬度 B0.1（或 B0.01）與放大器通頻帶 B0.7之比或B0.1B0.7K0.1 =B0.01B0.7K0.01 =并聯(lián)諧振回路的矩形系數(shù)10 f0 / Qf0 / QK0.1 = 102.2.2負(fù)載和信號(hào)源內(nèi)阻對(duì)諧振回路的影響信號(hào)源負(fù)載空載品質(zhì)因數(shù)R00 LQ0 =有載品質(zhì)因數(shù)R0 / RS / RL0 L=QL =R0

13、L顯然， QLQ0采用 部 分 接 入 并 聯(lián) 諧 振 回 路減小加載影響2.2.3諧振回路的接入方式 （重點(diǎn)內(nèi)容）信號(hào)源和負(fù)載直接并在 L,C元件兩端， 存在以下三個(gè)問(wèn)題： 諧 振 回 路 Q 值 大 大 下 降 ， 一 般 不 能 滿 足 實(shí) 際 要 求 ； 信 號(hào) 源 和 負(fù) 載 電 阻 常 常 是 不 相 等 的 ， 即 阻 抗 不 匹 配 。當(dāng)相差較多時(shí) ， 負(fù) 載 上 得 到 的 功 率 可 能 很 小 ； 信 號(hào) 源 輸 出 電 容 和 負(fù) 載 電 容 影 響 回 路 的 諧振 頻 率 ， 在實(shí)際問(wèn)題中， RS ,RL,CL,CS給定后，不能任意改動(dòng)。解決這些問(wèn)題的途徑 是采用

14、“阻抗變換” 的方法，使信號(hào)源或負(fù)載不直接并入回路的兩端，而是跨接在諧振回路的一部分上 部分接入 。U2UU U1 RL = RL = 2 RL U 2 電容分壓 （ Z1、 Z2為電容） n = C + C一、阻抗變換的原理1設(shè) Z 2 RLn =R0 / RS / RL0 L C + C2 L = 1 RL = 2 RL C2 三、電容抽頭接入接入系數(shù)21nRC1C1 + C2QL =n RL QL RL RLRL = 2 RL四、互感變壓器接入接入系數(shù)N 2N1n =1nRS = 2 RS五、舉例定義接入系數(shù)N 2N1n =1n則CS = n 2CSIS = nIS23單調(diào)諧放大器一、調(diào)

15、 諧 放 大 器 的 組 成變壓器 或抽頭接入諧振回路單調(diào)諧（ LC并聯(lián)）雙調(diào)諧 （ 耦 合 諧 振 ）二、電路分析（以單調(diào)諧放大器為例）1.電路組成R1、 R2、 R3為 分 壓 式 偏 置 電 阻C1為 耦 合 電 容 、 C2為 旁 路 電 容RL為負(fù)載電阻L和 C組成并聯(lián)諧振回路諧振回路和晶體管的輸出端采用 自 耦 變 壓 器 連 接 ， 以 減 輕 晶 體 管 輸 出 電 阻 對(duì) 諧 振 回 路 Q值的影響 ； 諧 振 回 路 和 負(fù) 載 采 用 緊 耦 合 的 變 壓 器 連 接定義n1 =，n2 =分別為晶體管、負(fù)載接入系數(shù)N0N1N2N1= ABN 0 2Z AC N0 2 N

16、 22.電壓放大倍數(shù) K=K =iZ N 2ri N0N 2 I b Z ABN0 I b rU o U ABU AB U iU oU i)( )N1= Z AC (r N1 N0i K = Z ABN 1 2 N 1 2N 0 N 2 N0 N 2)( )r N1 N1i3.最大增益及阻抗匹配條件)(N 2N 1N 0N 1riQL0 L(K 0 =K0受 多 種 因 素 影 響 ， 一 般 是 采 用 通 過(guò) 調(diào) 整 匝 比 的 方 法 獲得高的增益。N 0 N 2是不是 ， 愈 大 愈 好 ? 為什么？要 保 證 一 定 的 QL， 又 要 達(dá) 到 盡 可 能 高 的 增 益 ， 則 有

17、 一 個(gè)最佳匝比。24晶體管的高頻等效電路及頻率參數(shù)思路： 運(yùn) 用 線 性 元 件 組 成 的 網(wǎng) 絡(luò) 模 型 來(lái) 模 擬 晶 體 管建立方法： 物 理 參 數(shù) 等 效 電 路 ；網(wǎng) 絡(luò) 模 型 （ 雙 口 網(wǎng) 絡(luò) ）一、混合型等效電路I&b I&b & & & I c = y fef U be oe ce二 、 Y參 數(shù) 等 效 電 路把晶體管看成一個(gè)線性有源四端網(wǎng)絡(luò)& & &Y參 數(shù) 方 程 為 Ib = yieU be + yreU ce+ y Uyfe正向傳輸導(dǎo)納， yfe越大，放 大 能 力 越 強(qiáng)yre反向傳輸導(dǎo)納，它

18、反映了放大器內(nèi)部反饋?zhàn)饔闷渲衴ie =U& ce = 0I&bU& be輸入導(dǎo)納yoe輸出導(dǎo)納晶體三極管的Y參數(shù)可以通過(guò)直接測(cè)量得到。三、混合型等效電路參數(shù)與Y參數(shù)的關(guān)系四、晶 體 管 的 高 頻 放 大 能 力 及 其 頻 率 參 數(shù)晶體管在高頻情況下的放大能力隨頻率增高而下降。1. 共發(fā)射極電流放大系數(shù) =01 + jf / f U& ce = 0I&cI&b定義 =f 截止頻率 下降至1時(shí)的頻率，稱為 特征頻率 。 fT是表示晶體管喪失電流放大能力時(shí)的極限頻率。 = &2. 共基極電流放大系數(shù)，定義為I&cI eU&

19、 cb = 0f 截止頻率3.參數(shù)間的關(guān)系f fT 1) 01 + ( fT / f ) 2 01 + jf / f =又 =1 利用 0 f = 0 f f = (1 + 0 ) f 4.最高振蕩頻率 fmax晶體管共射極接法功率增益 Ap=1時(shí)的工作頻率。 fmax表示晶體管所能夠適應(yīng)的 最 高 極 限 頻 率 。 在 此 工 作 頻 率 時(shí) 晶 體管已經(jīng)不能得到功率放大。當(dāng) ffmax時(shí)，無(wú)論使用什么方法都不能使晶體管產(chǎn)生振蕩。頻率參數(shù)關(guān)系 f max fT f 1 1 1 25高頻調(diào)諧放大器一、電 路 組 成二、高頻等效電路N1 2N13N4 5負(fù)載導(dǎo)納接入系數(shù)N13將輸出電路所有元件

20、參數(shù)均折合到 LC兩端：電流源 y feU& i n1 y feU& iyoe yoe = n2 yoe = n2 goe + jn2 Coe = goe + jCoeyie 2 (YL ) yie 2 = n2 yie 2 = n2 gie 2 + jn2 Cie 2 = gie 2 + jCie 2合并& =g (1 + jQL2C = C + n12 Coe + n22Cie 2其中 g = g0 + n1 goe + n2 gie 2三、電 路 性 能 指 標(biāo)1.電壓增益 n2&U& o = n2U o =1j Ln1 y feU ig + jC

21、 + n1n2 y feg + jC +)=U& oU iK& V =1jL n1n2 y fe2ff 0討論： K& V 是工作頻率 f 的函數(shù)；= 當(dāng) f = 0 時(shí)，K V0 = n1n2 y feg0 + n12 goe + n22 gie 2 n1n2 y feg ? & &“”號(hào)表示輸入和輸出有 180的相位差。此外，y ffe是一個(gè)復(fù)數(shù)，它也有一個(gè)相角? fe ，因此輸入和輸出之間的相位差不是 180，而是 180 + ? ffe ； 當(dāng)頻率較低時(shí)， fe = 0，U o 和 U i 的相位差才是 180； K& V0 與晶體管正向

22、傳輸導(dǎo)納 y fe 成正比，和回路的總電導(dǎo) g 成反比 ; K& V0 與 n1、 n2之間的關(guān)系？2.通頻帶和選擇性K& VK V 02ff 011 + jQL=&取其模值K& VK V 0=&2f 2)f 011 + (QL可見(jiàn)， 單 調(diào) 諧 放 大 器 的 通 頻 帶 、 選 擇 性 有 與 并 聯(lián) 諧 振 回路相同的結(jié)論。2f 2 226調(diào)諧放大器的級(jí)聯(lián)實(shí)際應(yīng)用中，常常為了 提高增益 或 改善選擇性 ，采用多級(jí)級(jí)聯(lián)放大器。2.6.1多級(jí)單調(diào)諧放大器（同步調(diào)諧放大器）1.多級(jí)放大器的增益假 設(shè) 有 n級(jí) 放 大 器 ， 特 性 相 同 。 總 增

23、益K = K1 K 2 L K n如果各級(jí)放大器的增益相同，則歸一化諧振曲線表達(dá)式1) nKvKv 0=1 + (QLf0=2f 2 22 2f 0.7（總）= 2 1 2.通頻帶令1 + (QL1 1n) f01/ n f 0QL或 Bn = 21/ n 1 B121/ n 1 縮小系數(shù)（縮減因子） n Bn 保持 Bn不變 B1 （各級(jí)） QL K1 （各級(jí)）因此， 增 益 和 通 頻 帶 存 在 嚴(yán) 重 矛 盾 。 改 善 ： 參 差 調(diào) 諧 放 大 器 、 雙 調(diào) 諧 回 路 放 大 器2.6.2參差調(diào)諧放大器目的：展 寬 通 頻 帶類型：雙參差調(diào)諧，三參差調(diào)諧1.雙參差調(diào)諧放大器結(jié)構(gòu)

24、：兩級(jí)為一組，一級(jí)調(diào)諧在 f1 = f 0 f d ，一級(jí)調(diào)諧在 f 2 = f 0 + f d 。由曲線，在 f1至 f2頻率范圍內(nèi)，兩回路特性變化趨勢(shì)相互補(bǔ)償。1 + ( + 0 ) 1 + ( 0 )2在統(tǒng)一的廣義失諧 坐標(biāo)系中， 第一級(jí)第二級(jí)=2f df 0 0 = QLKvK v 0 1KvK v 0 211 + ( + 0 )211 + ( 0 )21 1兩級(jí)相乘 K =為 求 出 K最 大 值 ， 令21(1 + 02 2 )2 + 4 2= 0 ，解得K = 0, 02 1討論：11 + 022.0 1，諧振曲線為雙峰， 且隨著 0的增加，峰值的高度也隨之下降。（ | K |m

25、ax = 1 / 20）3. 0 = 1，兩者的分界線，相當(dāng)于單峰中最平坦的情況。K =1(1 + 02 2 )2 + 4 2 = 0, 02 1極值點(diǎn)2.三參差調(diào)諧放大器結(jié)構(gòu)：三 級(jí) 為 一 組優(yōu)點(diǎn)：幅頻特性更接近矩形，通頻帶更寬缺點(diǎn)：難 調(diào) 整27高頻調(diào)諧放大器的穩(wěn)定性271晶體管內(nèi)部反饋的有害影響1.放大器調(diào)試?yán)щy2.放大器工作不穩(wěn)定272解決辦法1.盡量選用 yre小的晶體管；2.增益不能太高，同時(shí)在電路上可采用失配法來(lái)減小內(nèi)反饋的影響 。2.8 集中選頻小信號(hào)調(diào)諧放大器1.集中選頻放大器的組成框圖前置放大器集中濾波器通頻帶，選擇性寬帶放大器高增益，寬頻帶2.主要優(yōu)點(diǎn)1）電 路 簡(jiǎn) 單

26、 ， 調(diào) 整 方 便 ；2）性能穩(wěn)定；3）易 于 大 規(guī) 模 生 產(chǎn) 、 成 本 低 。2.8.1石英晶體濾波器（壓電效應(yīng)）1.物理特性石英晶體具有把機(jī)械振蕩轉(zhuǎn)換成交變電壓，或把交變電壓轉(zhuǎn)換為機(jī)械振蕩的作用。廣泛用于 振 蕩 器 或 窄帶濾波器 。2.等效電路3.特點(diǎn)中心頻率穩(wěn)定，但帶寬很窄2.8.2陶瓷濾波器（壓電效應(yīng)）陶瓷濾波器是由鋯鈦酸鋁陶瓷材料制成的 。把這種陶瓷材料制成片狀，兩面覆蓋銀層作為電極，經(jīng)過(guò)直流高壓極化后具有與晶體類似的 壓電效應(yīng) ，產(chǎn)生 機(jī) 械 形 變 和 極間電場(chǎng) 之間的相互轉(zhuǎn)換。C0為壓電陶瓷片的 固定電容 ， Lq、Cq、 rq分別模擬機(jī)械振動(dòng)時(shí)的 等效質(zhì)量 ，等效

27、彈性系數(shù) 和 等 效 阻 尼 。壓電陶瓷片的 厚度 、 半徑 等 尺 寸 參數(shù)不同，等 效 電 路 參 數(shù) 也 就 不 同 。將不同諧振特性的壓電陶瓷片進(jìn)行適當(dāng)?shù)慕M合連接，就可獲得接近理想矩形的幅頻特性。優(yōu)點(diǎn)： 工作頻率動(dòng)態(tài)范圍大，幾百 kHz到幾十 MHz缺點(diǎn)： 通 頻 帶 不 夠 寬2.8.3聲表面波濾波器（聲電換能）優(yōu)點(diǎn)： 工作頻率高（幾 MHz到 GHz量級(jí)），通頻帶寬（ B0.7/f0可達(dá)到 50%），頻響曲線好1.結(jié)構(gòu)示意圖在 壓 電 晶 體 （ 基 體 ） 表 面 ， 用 真 空 蒸 鍍 蒸 發(fā) 上 一 層 金 屬膜，并用光刻工藝制作兩組叉指換能器，一個(gè)用作發(fā)射，一個(gè)用作接收 。

28、2.工作原理發(fā)射換能器輸入加入來(lái)自信號(hào)源的交變電壓，由于壓電效應(yīng)，基體產(chǎn)生彈性形變，激發(fā)出與輸入信號(hào)同頻率的彈性波（聲波），這種聲波沿基體表面 10m深度內(nèi)傳播（故稱聲表面波），接收換能器將聲波轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。3.頻率特性頻率特性除了與壓電基體材料有關(guān)外，主要取決于叉指換能器的指條數(shù)目、疏密和長(zhǎng)度等。4.等效電路（ a） 等 效 電 路（ b）電路符號(hào)聲表面波濾器的輸入、輸出阻抗呈容性，主要是由叉指換能器的靜態(tài)電容引起的，在使用時(shí)常常在輸入、輸出端并聯(lián)一個(gè)電感和電阻，以便與輸入、輸出電容構(gòu)成品質(zhì)因數(shù)較低的調(diào)諧回路，實(shí)現(xiàn)純阻匹配。第3章高頻調(diào)諧功率放大器3.1 概述33.22 調(diào)諧功率放大器的工作

29、原理3.3 功率和效率33.44 調(diào)諧功率放大器的工作狀態(tài)分析3.5 調(diào)諧功率放大器的實(shí)用電路33.66 功率晶體管的高頻效應(yīng)3.7倍頻器33.88集成高頻功率放大電路及應(yīng)用簡(jiǎn)介3.1概述一、用途高頻功率放大器是一種能量轉(zhuǎn)換器件，它是將電源供給的直流能量轉(zhuǎn)換為高頻交流輸出；作用是放大信號(hào)，使之達(dá)到足夠功率輸出，以滿足天線發(fā)射或其他負(fù)載的要求；作為載波發(fā)射機(jī)及無(wú)線電發(fā)射機(jī)輸出級(jí)或輸出前一級(jí)。二、特點(diǎn)1.輸入信號(hào)強(qiáng),電壓在幾百毫伏 幾伏數(shù)量級(jí)附近;2.為了提高放大器的工作效率， 它通常工作在丙類， 即晶體管工作延伸到非線性區(qū)域 飽和區(qū) 、 截止區(qū);3.要求： 輸出功率大、效率高 。三、分析方法采用

30、近似的分析方法 折線法四、諧 振 功 率 放 大 器 與 小 信 號(hào) 諧 振 放 大 器 的 異 同相同之處： 它們放大的信號(hào)均為高頻信號(hào)，而且放大器的負(fù)載均為諧振回路。不同之處： 為 激 勵(lì) 信 號(hào) 幅 度 大 小 不 同 ； 放 大 器 工 作 點(diǎn) 不同；晶 體 管 動(dòng) 態(tài) 范 圍 不 同 。五、諧振功率放大器與非諧振功率放大器的異同共同之處都要求輸出功率大和效率高。諧振功率放大器 通常用來(lái)放大 窄 帶 高頻信號(hào) (信號(hào)的通帶寬度只有其中心頻率的 1%或更小 )，其工作狀態(tài)通常選為丙類工作狀態(tài) ( 90)，為了不失真的放大信號(hào)，它的 負(fù)載必 須 是 諧 振 回 路 。非諧振放大器可分為 低

31、頻功率放大器 和 寬帶高頻功率放大器 。低 頻 功 率 放 大 器 的 負(fù) 載 為 無(wú) 調(diào) 諧 負(fù) 載 ， 工 作 在 甲 類 或乙類工作狀態(tài)；寬帶高頻功率放大器以寬帶傳輸線為負(fù)載。3.2調(diào)諧功率放大器的工作原理3.2.1原理電路Ec、 Eb為集電極和基極的直流電源。輸入信號(hào)經(jīng)變壓器T1 耦合到晶體管基-射極，這個(gè)信號(hào)也叫 激勵(lì)信號(hào)。 L、 C組成 并 聯(lián) 諧 振 回 路， 作 為 集 電 極 負(fù) 載 ， 這 個(gè) 回 路 也 叫 槽 路 。3.2.2晶體管特性的折線化所謂折線近似分析法，是將電子器件的特性理想化， 每條特性曲線用一組折線來(lái)代替。3.2.3晶體管導(dǎo)通的特點(diǎn)、導(dǎo)通角1.晶體管導(dǎo)通的

32、特點(diǎn)無(wú)信號(hào)：晶體管截止有信號(hào)： 激勵(lì)信號(hào) Eb+ Uj 導(dǎo)通2.導(dǎo)通角在轉(zhuǎn)移特性的放大區(qū)ic = g (ube U j ) (ube U j )假設(shè)輸入信號(hào) ub = U bbm cos t ，則加到晶體管基 -射極的電壓為 ube = U bm cos t Eb ，晶體管導(dǎo)通范圍內(nèi)集電極電流 ic的表達(dá)式ic = g (U bm cos t Eb U j )（1）通常把集電極電流導(dǎo)通時(shí)間相對(duì)應(yīng)角度的一半稱為集電極電流的 導(dǎo)通角 ，用 表示。在丙類工作狀態(tài)下 0從曲線可以看出：2. 0 ,1 諧波次數(shù)越高其振幅值越??；對(duì)某一次諧波而言，總有一個(gè) 相 應(yīng) 的 值 可 使 振 幅 為 最大值。)

33、R = () QL.0 L = () Q00 L /() RL3.2.5槽路電壓1.波形 基本正弦條件： 1）槽路調(diào)諧于基波2） QL 足 夠 高2.大小uce = Ec U cm cos tU cm = I c1m RcRc 抽頭部分諧振電阻N 0 2N1N 0 2N1Rc = (N1 2N 2N 0 2N1R 并聯(lián)回路諧振電阻33功率和效率功率放大器輸出功率大，電源供給、管子發(fā)熱等問(wèn)題也大。 為 了 盡 量 減 小 損 耗 ， 合 理 地 利 用 晶 體 管 和 電 源 ， 必 須 了解功率放大器的功率和效率問(wèn)題。調(diào)諧功率放大器有如下幾種功率需要考慮：1.電源供給的直流功率 PS ；2.通

34、過(guò)晶體管轉(zhuǎn)換的交流功率，即 晶體管集電極輸出的交流功率 Po ；3.通過(guò)槽路送給負(fù)載的交流功率,即 RL 上得到的功率 PL;4.晶體管在能量轉(zhuǎn)換過(guò)程中的損耗功率，即晶體管損耗功率 PC ；5.槽路損耗功率 PT；電源供給的功率 PS ，一部分（ PC）損耗在管子，使管子發(fā)熱；另一部分（ Po）轉(zhuǎn)換為交流功率，輸出給槽路。通過(guò)槽路一部分（ PT）損耗在槽路線圈和電容中，另一部分（ PL）輸出給負(fù)載 RL。max 1 ( )1 cm cU ( )1 cmU oP1cm c mU I21c = = = = （1） 集電極電壓利用系數(shù)1 ( ) 0 ( ) 1.集電極效率 cS直流電源供給功率 P

35、= Ec Ic 0放大器的能量轉(zhuǎn)換效率（ 集 電 極 效 率 ）集電極交流輸出功率 Po = 1 / 2U cm I c1m1I討論：S cP EIc 0 2 Ec Ic max0 ( ) 2 Ec 0 ( )U cm（2） 集電極電流利用系數(shù)Ec1 ( ) 0 ( ) ，c，但 ， Po，為了兼顧功率和效率，o通常取 = 60o 80 。21 m mU1 UT LP P LoL QT = = = =2.槽路效率PL 負(fù)載功率， RL 所吸收的功率；PT 槽路損耗功率，槽路空載電阻 R0所吸收的功率。2PL 2 Q 2 Q0 0 QLo 2oP P 1 U m Q02 QL LT 取決于槽路的

36、空載和有載品質(zhì)因數(shù)。由于受到槽路元件質(zhì)量的限制， Q0一般幾十到幾百。 QL也不能太小，否則槽路濾波效果太差，輸出波形不好，一般 QL =5 10。結(jié)論：為了盡可能利用小功率容量的管子和電源，輸出較大的損耗的電感和電容元件。功率，應(yīng)力求 c和 T 高。c 高要適當(dāng)選取 ，電壓利用系數(shù)盡 可 能 大 ；T 高 ， 要 求 槽 路 空 載 品 質(zhì) 因 數(shù) Q0大 ， 即 應(yīng) 選 用 低 ube = Eb + U bm3.4 調(diào)諧功率放大器的工作狀態(tài)分析3.4.1調(diào)諧功率放大器的動(dòng)態(tài)特性晶體管的 靜 態(tài) 特 性 ， 是 指 集 電 極 電 路 沒(méi) 有 負(fù) 載 阻 抗 條 件下電壓與電流的變化關(guān)系。當(dāng)

37、考慮了負(fù)載的反作用后，得到的 uce、 ube與 ic的關(guān)系曲線稱為 動(dòng)態(tài)特性 （即 實(shí)際放大器的工作特性 ）。當(dāng)放大器工作于諧振狀態(tài)時(shí)，外部特性方程Ec uceU cmube = Eb + U bm cos t uce = Ec U cm cos t 在轉(zhuǎn)移特性的放大區(qū)，內(nèi)部特性方程ic = g(ube U j )動(dòng)態(tài)特性應(yīng)同時(shí)滿足外部特性方程和內(nèi)部特性方程。聯(lián)立可得)Ec uceU cmic = g( Eb U j + U bm諧振功率放大器動(dòng)態(tài)特性的方程 ，它是一條直線，只需找出兩個(gè)特殊點(diǎn)，就可把它繪出。Q ( Ec， g( Eb + U j ) )= Ec U cm cos ， 0 )

38、B ( Ec U cmU j + EbU bm作出動(dòng)態(tài)特性曲線后，由它和靜態(tài)特性曲線相應(yīng)交點(diǎn)，即可求出對(duì)應(yīng)各種不同 t值的 ic值，繪出相應(yīng)的 ic脈沖波形。1 ( )(1 cos )c cR R = = = 動(dòng)態(tài)線斜率值的倒數(shù)稱為諧振功率放大器的 動(dòng)態(tài)負(fù)載電阻 ，用符號(hào) Rc 表示U cm (1 cos ) I c1m Rc (1 cos )I c max I c max3.4.2調(diào)諧功率放大器的三種工作狀態(tài)及其判別方法1.調(diào)諧功率放大器的三種工作狀態(tài)根據(jù)調(diào)諧功率放大器在工作時(shí)是否進(jìn)入進(jìn)入飽和區(qū)，可將放大器的工作狀態(tài)分為 欠壓、過(guò)壓和臨界三種。1)欠壓 晶體管在任何時(shí)刻都工作在放大狀態(tài)；2)

39、臨界 剛剛進(jìn)入飽和區(qū)的邊緣；3)過(guò)壓 晶體管工作時(shí)有部分時(shí)間進(jìn)入飽和區(qū)。2.工作狀態(tài)的判別方法uce min = Ec U cmuce min U ces（欠壓） uce min = U ces（臨界）uce min U ces（過(guò)壓）3.4.3 Rc,Ec,Eb和 Ubm變化對(duì)放大器工作狀態(tài)的影響1.Rc變化對(duì)放大器工作狀態(tài)的影響 負(fù)載特性負(fù)載特性 是指諧振功率放大器當(dāng) Ec、 Eb和 Ubm不變時(shí)，放大器中各個(gè)電流 、電壓、功 率 和 效 率 與 晶 體 管 等 效 負(fù) 載 電阻 Rc之 間 的 變 化 關(guān) 系 。1）三種工作狀態(tài)I c 1m Rc ， 輸出功率 P 隨 R 增大而增加21

40、 U cm2）電流、電壓、功率、效率與 Rc的關(guān)系（ 1）欠壓狀態(tài) ( I c 1m constant )U cm = I c 1m Rc ， Ucm 幾乎隨 R c成正比增加o c1 2Po =， 隨 R c增 大 而 增 加PoPSPS = I c 0 Ec ， 接近常量 c =PC = PS Po ， 隨 Rc增大而減?。?2）過(guò)壓狀態(tài) (U cm constant )Po =輸出功率 Po 隨 Rc 增大而減小。 在臨界狀態(tài) Po 最大。22 Rc電 流 、 電 壓 、 功 率 、 效 率 與 Rc的 關(guān) 系放大器的負(fù)載特性曲線3）三種工作狀態(tài)的比較欠壓狀態(tài) ：電流 Ic1m基本不隨

41、Rc變化，輸出功率 Po隨 Rc增大而增加，損耗功率 PC隨 Rc增加而減小。當(dāng) Rc很小時(shí)，易使 PC超過(guò)晶體管 最大允許損耗功率 PCM ，因此在實(shí)際使用中要注意保證 PC ui，因此，振蕩器的起振條件為(n = 0, 1, L) KF 1K& F& 1物理意義： 振幅起振條件 要求反饋 電 壓 幅 度 要 一 次 比 一次大，而 相 位 起 振 條 件 則 要 求 環(huán) 路 保 持 正 反 饋 。? K + ? F = 2n(n = 0, 1, L) 相位平衡條件4.2.3振蕩器的平衡條件所謂平衡條件是指振蕩已經(jīng)建立 ，為了維持自激振蕩必須滿足的幅度與相位關(guān)系。平衡時(shí) uf

42、 ui，因此，振蕩器的平衡條件為K& F& = 1 KF = 1 振幅平衡條件在平衡條件下，反饋到放大管的輸入信號(hào)正好等于放大管維持振蕩所需要的輸入電壓，從而保持反饋環(huán)路各點(diǎn)電壓的平衡。4.2.4振蕩器的穩(wěn)定條件1.穩(wěn)定平衡和不穩(wěn)定平衡2.振幅穩(wěn)定條件在平衡點(diǎn)附近， 放大倍數(shù)隨振幅的變化特性具有負(fù)的斜率 。3.相位穩(wěn)定條件相位穩(wěn)定條件指相位平衡條件遭到破壞時(shí)，線路本身能重新穩(wěn)定在原有頻率上的條件。 相位穩(wěn)定條件是：相位特性曲線在工作頻率附近的斜率是負(fù)的。4.2.5對(duì)振蕩三條件的討論1.三個(gè)條件都必須滿足，缺一不可。 在實(shí)際振蕩電路中，必須滿足起振和平衡條件，而穩(wěn)定條件則是隱含在

43、電路結(jié)構(gòu)中。2.如果電路結(jié)構(gòu)合理，只要滿足起振條件，就能自動(dòng)進(jìn)入平衡狀態(tài) ， 產(chǎn) 生 持 續(xù) 振 蕩 。3.振蕩器的分析可分為定性和定量?jī)蓚€(gè)方面。定性分析判斷電路結(jié)構(gòu)是否合理 ，包括電路中是否有選頻網(wǎng)絡(luò)，選頻網(wǎng)絡(luò)的相頻特性是否為負(fù)斜率，電路中是否具有正反饋。定量分析僅需分析電路是否滿足起振條件 ，由于起振時(shí)，振 蕩 管 處 于 線 性 放 大 狀 態(tài) ， 且 輸 入 信 號(hào) 很 微 弱 ， 可 以 采用微變等效電路的方法進(jìn)行分析。4.3三點(diǎn)式 LC振蕩器4.3.1三點(diǎn)式 LC振蕩器組成法則（相位平衡條件）1.電路LC回路引出三個(gè)端點(diǎn)，分別同晶體管的三個(gè)電極相連， 分 電 容 三 點(diǎn) 式 和 電

44、 感 三 點(diǎn) 式 兩 種 。22.特點(diǎn)射同集（基）反 與射極相連的元件電抗性質(zhì)相同，與集電極、 基 極 相 連 的 元 件 的 電 抗 性 質(zhì) 相 反 。3.證明忽略三極管輸入和輸出阻抗，且回路品質(zhì)因數(shù)足夠高，則當(dāng)回路諧振，即 X1+X2+X3 0時(shí)，回路呈純阻。為了滿足相位平衡條件， X2與 X1必須為同性質(zhì)電抗 。U oX 2X 1 U o = jX 2j( X 2 + X 3 )U f =4.3.2電容三點(diǎn)式振蕩器（考畢茲電路）1.電路反饋信號(hào)從哪取得？從電容 C2兩端取得 ，送回放大器輸入端。能否滿足自激振蕩的相位平衡條件呢？滿足“射同集（基）反”C1C212 LC2.反饋系數(shù)F 3.

45、振蕩頻率f 0 C1C 2C1 + C 2其中 C =4.優(yōu)缺點(diǎn)1）優(yōu)點(diǎn) 振 蕩 波 形 好 ；電路的 頻 率 穩(wěn) 定 度 較 高 ， 適 當(dāng) 加 大 回 路 的 電 容 量 ， 就可以減小不穩(wěn)定因素對(duì)振蕩頻率的影響； 工 作 頻 率 可 以 做 得 較 高 ， 可 直 接 利 用 晶 體 管 的 輸 出 、輸入電容作為回路的振蕩電容。工作頻率可做到幾十 MHz到幾百 MHz的甚高頻波段范圍。2）缺點(diǎn)調(diào) C1或 C2來(lái)改變振蕩頻率時(shí)，反饋系數(shù)也將改變。 但只要在 L兩端并上一個(gè)可變電容器，并令 C1與 C2為固定電容，則在調(diào)整頻率時(shí)，基本上不會(huì)影響反饋系數(shù)。4.3.2電感三點(diǎn)式振蕩器（哈特萊電

46、路）1.電路2.反饋系數(shù)3.振蕩頻率L2L112 LCF =f 0 其中 L = L1 + L2 + 2 M4.優(yōu)缺點(diǎn)1）優(yōu)點(diǎn) L1、 L2之間有互感，反饋較強(qiáng)， 容易起振 ； 振 蕩 頻 率 調(diào) 節(jié) 方 便 ， 只 要 調(diào) 整 電 容 C的 大 小 即 可 ； C的改變基本上不影響電路的反饋系數(shù) 。2）缺點(diǎn) 振 蕩 波 形 不 好 ， 因 為 反 饋 電 壓 是 在 電 感 上 獲 得 ， 而 電感對(duì)高次諧波呈高阻抗， 因 此 對(duì) 高 次 諧 波 的 反 饋 較 強(qiáng) ， 使波形失真大； 振 蕩 頻 率 不 能 做 得 太 高 ， 這 是 因 為 當(dāng) 頻 率 太 高 ， 極 間電容影響加大，可

47、能使支路電抗性質(zhì)改變，從而不能滿足相位平衡條件 。4.4 改進(jìn)型電容三點(diǎn)式振蕩器1.電容三點(diǎn)式振蕩電路的不足之處影響反饋系數(shù) F與振蕩頻率的因素都是 C1與 C2。2.改進(jìn)辦法1）把決定振蕩頻率的主要元件與決定反饋系數(shù) F的主要元件分開(kāi)。2）振蕩頻率不受晶體管的輸出、輸入電容影響。L0 1(C1 + Co )(C 2 + Ci )C1 + C 2 + Co + Ci3.如何減小 Co 、 Ci 的影響，以提高頻率穩(wěn)定度表面看來(lái)，加大回路電容 C1與 C2的電容量，可以減弱由于 Co、 Ci的變化對(duì)振蕩頻率的影響。但是這只適用于頻率不太高， C1 和 C2較大的情況。當(dāng)頻率較高時(shí)，過(guò)分增加 C1

48、和 C2，必然減小 L的值（維持 振 蕩 頻 率 不 變） ， 這 就 導(dǎo) 致 回 路 的 Q值 下 降 ， 振 蕩 幅 度 下降，甚至?xí)拐袷幤魍Ｕ?。這就有待于改進(jìn)。4.4.1串聯(lián)改進(jìn)型電容三點(diǎn)式振蕩器（克拉潑電路）1.電路特點(diǎn)把 基 本 型 的 電 容 三 點(diǎn) 式 振 蕩 器 集 電 極 -基 極 支 路 的 電 感改用 L-C串聯(lián)回路代替。22.振蕩頻率選擇 C1 C ，C 2 C 時(shí)，C C ，振蕩頻率1LC0 R = 2 R ，再利用 R = Q0 L ，可得 R =0 LC123.電容 C對(duì)振蕩電路的影響n 102 LC1CC1CC1 + C1n1 Q3可見(jiàn)， 減 小 C來(lái) 提 高

49、 回 路 標(biāo) 準(zhǔn) 性 是 以 犧 牲 環(huán) 路 增 益 為 代價(jià)的。4.不足之處1） C1 、 C2 如過(guò)大，則振蕩幅度就太低。2） 當(dāng)減小 C 來(lái)提高 f0 時(shí)，振蕩幅度顯著下降；當(dāng) C減到一定程度時(shí)，可能停振。因此限制了 f0 的提高。3）波段范圍不寬，頻率覆蓋系數(shù)小，一般約為 1.211.33，另外波段內(nèi)輸出幅度不均勻，不易起振。4.4.2并聯(lián)改進(jìn)型電容三點(diǎn)式振蕩器（西勒電路）1.電路特點(diǎn)除 了 采 用 兩 個(gè) 容 量 較 大 的 C1 、 C2 外 ， 主 要 是 把 基 本 型的電容反饋線路 集電極 -基極支路 改用 LC并聯(lián)回路再與 C3串聯(lián)。2.振蕩頻率 0 12 LC 1C 3+

50、11C 2 + C i+1C1 + CoC = C +3.電容 C對(duì)振蕩電路的影響)C 3C 2C 3 + C 2(C1 +C 3C 2C 3 + C 2n =n 和 C 無(wú) 關(guān) ， 當(dāng) 調(diào) 節(jié) C 來(lái) 改 變 振 蕩 頻 率 時(shí) ， n不 變 。2可見(jiàn)， 當(dāng)改變 C時(shí)， n、 L、 Q都是常數(shù)， R僅隨 0一次方增長(zhǎng)，易 于 起 振 。4.優(yōu)點(diǎn)波段內(nèi)振幅比較穩(wěn)定，且 調(diào) 諧 范 圍 比 較 寬 ，實(shí)際中常用于寬波段工作系統(tǒng)中。4.4.3幾種三點(diǎn)式振蕩器的比較 （教材 P103表 4 2）4.5 振蕩器的頻率穩(wěn)定問(wèn)題1.振蕩器的頻率穩(wěn)定度在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，規(guī)定的溫度、濕度、電源電壓等變化范圍內(nèi)振蕩

51、頻率的相對(duì)變化量。f f 0f 0=ff 0根據(jù)規(guī)定時(shí)間的長(zhǎng)短不同，可分為長(zhǎng)期、短期和瞬時(shí)頻率穩(wěn)定度。2.造成頻率不穩(wěn)定的因素（ 1） LC回路參數(shù)不穩(wěn)定；（ 2）晶體管參數(shù)不穩(wěn)定。3.穩(wěn)頻措施（ 1） 提高諧振回路的標(biāo)準(zhǔn)性 ，采用高質(zhì)量的集總參數(shù)電感和電容；（ 2） 提高諧振回路的 Q值 ；（ 3）為了減小寄生電容及其對(duì)回路的影響，器件和回路之間 采 用 部 分 接 入 方 式 。4.6 石英晶體諧振器一、石 英 晶 體 的 電 特 性石英片是從石英晶體柱中切割下來(lái)的一種彈性體，有一固有振動(dòng)頻率 ， 其 值 與 石 英 片 的 形 狀 、 尺 寸 、 切 型 有 關(guān) 。 當(dāng)外加交流電壓的頻率

52、等于晶體固有頻率時(shí)，晶體片的機(jī)械振動(dòng)最大，晶 體 表 面 電 荷 量 最 多 ， 外 電 路 中 的 交 流 電 流 最 強(qiáng) ，于是產(chǎn)生了諧振。1.物理性能和化學(xué)性能十分穩(wěn)定2.振動(dòng)具有多諧性基頻振動(dòng) 、 泛 音 振 動(dòng)3.具有正反壓電效應(yīng) 機(jī)和電的相互轉(zhuǎn)換效應(yīng)二、符號(hào)和等效電路石英諧振器具有很大的 Lq（幾十毫亨），很小的 Cq（ 10-2pF以下）和很高的 Q。其次 C0遠(yuǎn)大于 Cq，因此接成晶體振蕩電路時(shí)，外電路對(duì)晶體電特性的影響便顯著減小。符號(hào)基頻等效電路完整等效電路三、石英晶體的阻抗特性1.串聯(lián)諧振頻率12 Lq Cqfs =2.并聯(lián)諧振頻率)1 Cq2 C0CqC0 fs (1 +

53、1 += fsfp =2 Lq1C0CqC0 + Cq在實(shí)際振蕩電路中，晶體兩端往往并接有電容 CL，相應(yīng)的并聯(lián)諧振頻率由 fp減小到 fN， 其值為 ?通常稱 CL為晶體的負(fù)載電容 ，標(biāo)在晶體外殼上的振蕩頻率（或稱 晶體標(biāo)稱頻率 ）就是并接 CL后的 fN值。 1 s2 2 1 p2 2 3.電抗-頻率曲線（ rq=0）j(Lq 1 Cq )( j C0 )j(Lq 1 Cq 1 C0 )Z = 1C 0= jCq + C 0 2 C 0 2 1,所以 R R 。四、石英諧振器頻率穩(wěn)定度高的原因1. 高回路標(biāo)準(zhǔn)性2. 高 Q值3. 極小的部分接入 如 果 某 一 分 布 電 容 Cn并 在

54、C0兩 端 ， 振 蕩 頻 率 1 / LqCqCq (C0 + Cn )Cq + C0 + Cn = 1 / Lq由于 外 界 電 阻 R如 果 并 在 C0兩 端 ， 則 折 合 到 Lq兩 端 的 電 阻R = ( ) R ( ) RCq CqC0Cq4.7石英晶體振蕩器電路并聯(lián)型晶振電路 晶體工作于 略高于串聯(lián)諧振頻率 fs呈感性的頻段（fs f fp）內(nèi)，晶體等效為一個(gè) 電感 ；串聯(lián)型晶振電路 晶體工作在 串聯(lián)諧振頻率 fs上，作為高選擇性的 短 路 元 件 。注意： 晶 體 只 能 工 作 在 上 述 兩 種 方 式 ， 否 則 ， 無(wú) 法 保 證頻率穩(wěn)定。4.7.1并聯(lián)晶振電路這

55、里主要介紹皮爾斯（Pierce）振蕩電路。1）電路晶體接在晶體管b、c極之間 。 由晶體與外接電容器構(gòu)成并聯(lián)諧振回路，按三點(diǎn)線路的連接原則，晶體等效為 電感 。圖 4-25 原理電路圖圖 4-26 并聯(lián)晶體振蕩器實(shí)例2）振蕩頻率 f0的確定1CqC0 +=1C 1C 211C11C+1+選擇 C C1 , C 1時(shí)，包絡(luò)出現(xiàn)過(guò)零點(diǎn)，上下包絡(luò)不反映調(diào)制信號(hào)的變化，稱為 過(guò) 調(diào) 幅 。3.調(diào)幅信號(hào)的頻譜uAM (t ) = U cm (1 + ma cos t ) cos c t1212maU cm cos(c )tmaU cm cos(c + )t += U cm cos c t +兩點(diǎn)結(jié)論：1

56、）調(diào)制的過(guò)程是實(shí)現(xiàn) 頻譜線性搬移 的過(guò)程；2）載頻仍保持調(diào)制前的頻率和幅度，因此它沒(méi)有反映調(diào) 制 信 號(hào) 信 息 ， 只 有 兩 個(gè) 邊 帶 攜 帶 了 調(diào) 制 信 號(hào) 的 信 息 。調(diào)幅信號(hào)的帶寬B2F思考題： 多 音 調(diào) 制 ， 已 調(diào) 波的頻譜寬度 B？1 U cm1 ma4.調(diào)幅波的功率載波功率邊頻功率 （ 上 邊 頻 或 下 邊 頻 ）22 RLPc =2=ma2 PcU cm )P1 = P2 =14(2 21RL因此，在 調(diào) 制 信 號(hào) 一 周 期 內(nèi) ， 調(diào) 幅 信 號(hào) 的 平 均 功 率 為2因?yàn)?ma1，所以邊頻功率之和最多占總輸出功率的1/3。調(diào)幅波中至少有 2/3的功率

57、不含信息，從有效地利用發(fā)射機(jī)功率來(lái)看，普通調(diào)幅波是很不經(jīng)濟(jì)的。5.2.2 抑制載波雙邊帶調(diào)幅（DSB）為了克服普通調(diào)幅波效率低的缺點(diǎn)，提高設(shè)備的功率利用率，可以 不 發(fā) 送 載 波 ， 而 只 發(fā) 送 邊 帶 信 號(hào) 。單音調(diào)制時(shí)， DSB的表達(dá)式為uDSB (t ) = Au uc = AU m cos t U cm cos c t12=AU mU cm cos(c + )t + cos(c )t 其所占據(jù)的頻帶寬度仍為調(diào)制信號(hào)頻譜中最高頻率的兩倍，即 BDSB=2Fmax。00.10.20.30.40.50.60.70.80.91波形特點(diǎn)：1）上 下 包 絡(luò) 不 再 反 映 調(diào) 制 信 號(hào)

58、 的 變 化 形 狀 ；2）在調(diào)制信號(hào)為零的兩旁，已調(diào)波的 相位發(fā)生180突變 。10.50-0.5-100.10.20.30.40.50.60.70.80.9110.50-0.5-100.10.20.30.40.50.60.70.80.9110.50-0.5-15.2.3抑制載波單邊帶調(diào)幅上邊頻與下邊頻的頻譜分量對(duì)稱含有相同的信息，可以只發(fā)送單個(gè)邊帶信號(hào) ，稱為單邊帶通信（ SSB）。由 uDSB (t ) = Au uc = AU m cos t U cm cos c t通過(guò)邊帶濾波器后，可得上邊帶或下邊帶：下邊帶信號(hào)上邊帶信號(hào)1212uSSBL =uSSBH =AU mU cm cos(

59、c )tAU mU cm cos(c + )t其頻帶寬度 BSSB=Fmax。5.3 調(diào)幅波產(chǎn)生原理的理論分析該節(jié)相關(guān)內(nèi)容插在 5.5及5.6節(jié)中，例如：5.5中，小信號(hào)平方律檢波 用 冪級(jí)數(shù) 分析法；5.6中， 大信號(hào)調(diào)幅的數(shù)學(xué)分析 用開(kāi)關(guān)函數(shù)近似分析法。5.4普通調(diào)幅波的產(chǎn)生電路一、引言1. 疊加波 調(diào)幅波調(diào)幅波的共同之處是在調(diào)幅前后 產(chǎn)生了新的頻率分量 ，因此需要用 非 線 性 器 件 來(lái) 完 成 頻 率 變 換 。2.調(diào)幅的方法1）二、三極管 2）大、小信號(hào)3）高 、 低 電 平高電平調(diào)幅 一般置于發(fā)射機(jī)的最后一級(jí)，是在功率電平較高的情況下進(jìn)行調(diào)制。低電平調(diào)幅 一般置于發(fā)射機(jī)的前級(jí)，再

60、由線性功率放大器放大已調(diào)幅信號(hào)， 得 到 所 要 求 功 率 的 調(diào) 幅 波 。4）從哪個(gè)極加入（ 基極、集電極、發(fā)射極調(diào)幅 ）3.實(shí)現(xiàn)調(diào)幅的方框圖u(t)直流帶帶 uAM(t)通u(t)帶帶 uDSB(t)通（ a）普通調(diào)幅波實(shí)現(xiàn)框圖 （ b）抑制載波的雙邊帶調(diào)幅波實(shí)現(xiàn)框圖cuc(t)uc(t)cu(t)u DSB(t)帶通uSSB(t)uc(t)c+或 c（ c） 單 邊 帶 調(diào) 幅 波 實(shí) 現(xiàn) 框 圖4.數(shù)學(xué)分析法大信號(hào) 折線近似法小信號(hào) 冪級(jí)數(shù)分析法二、大信號(hào)基極調(diào)幅電路1.電路u2.基本工作原理思路： u相當(dāng)于一個(gè)緩慢變化的偏壓 ，使 icmax按調(diào)制信號(hào)的大小而變化，從而引起基波電流振幅 Ic1m的變化 ， 最 后 使 得 輸 出 回 路 兩 端 電 壓 也 跟 隨 u變 化 。3.設(shè)計(jì)要求（1）關(guān)于放大器的工作狀態(tài)欠壓狀態(tài) ， 設(shè) 計(jì) 時(shí) 應(yīng) 使 放 大 器 最 大 工 作 點(diǎn) （ 調(diào) 幅 波 幅 值最大處）處 于 臨 界 狀 態(tài) 。（2）晶體管的選擇放大器的工作狀態(tài)隨調(diào)制信號(hào)而變化，應(yīng)根據(jù)