高頻電子線路完整章節(jié)課件(胡宴如)

高頻電子線路

信息工程系2021/5/91第一章緒論無(wú)線通信發(fā)展簡(jiǎn)史通信系統(tǒng)的組成及各部分功能無(wú)線電波的基本特點(diǎn)非線性電路的基本概念本課程的主要內(nèi)容及特點(diǎn)主要內(nèi)容：2021/5/92無(wú)線電通信發(fā)展簡(jiǎn)史1837年莫爾斯發(fā)明電報(bào)，創(chuàng)造莫爾斯電碼，開(kāi)創(chuàng)通信的新紀(jì)元； 1864年英國(guó)物理學(xué)家麥克斯韋從理論上證明了電磁波的存在，推斷電磁波能在空間和媒質(zhì)中傳播，為后來(lái)的無(wú)線電發(fā)明和發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)； 1876年貝爾發(fā)明電話，能夠直接將語(yǔ)言信號(hào)變?yōu)殡娦盘?hào)沿導(dǎo)線傳送； 2021/5/931887年德國(guó)物理學(xué)家赫茲以卓越的實(shí)驗(yàn)技巧證實(shí)了電磁波是客觀存在的； 1895年馬可尼首次在幾百米的距離實(shí)現(xiàn)電磁波通信，1901年首次完成橫渡大西洋的通信；1904年，弗萊明發(fā)明電子二極管，進(jìn)入無(wú)線電電子學(xué)時(shí)代； 1907年李·德·福雷斯特發(fā)明了電子三極管，用它可組成多種重要功能的電子線路； 無(wú)線電通信發(fā)展簡(jiǎn)史2021/5/941948年肖克萊等人發(fā)明了晶體三極管，它在許多方面已取代了電子管的傳統(tǒng)地位； 20世紀(jì)60年代開(kāi)始出現(xiàn)將“管”、“路”結(jié)合起來(lái)的集成電路。 無(wú)線電通信發(fā)展簡(jiǎn)史2021/5/951.1、通信與通信系統(tǒng)通信系統(tǒng)：用電信號(hào)（或光信號(hào)）傳輸信號(hào)的系統(tǒng)稱為通信系統(tǒng)，也稱電信系統(tǒng)。通信系統(tǒng)的組成：

一般通信系統(tǒng)由輸入、輸出變換器，發(fā)送、接收設(shè)備和信道等組成。2021/5/961.1、通信與通信系統(tǒng)無(wú)線通信系統(tǒng)組成框圖2021/5/97各部分作用信息源：提供需要傳送的信息；輸入變換器：將信息源（圖像、聲音等）的信息變換成電信號(hào)，把該信號(hào)稱為基帶信號(hào)；發(fā)射機(jī)：將基帶信號(hào)進(jìn)行某種處理，并以足夠的功率送入信道，以實(shí)現(xiàn)有效的傳送，其中最主要的處理為調(diào)制，調(diào)制后的信號(hào)稱為已調(diào)信號(hào)，或已調(diào)波；1.1、通信與通信系統(tǒng)2021/5/984）信道：信息的傳送通道，又稱傳輸媒介。信道可分為無(wú)線信道和有線信道兩大類；5）接收機(jī)：把由信道傳送過(guò)來(lái)的已調(diào)信號(hào)取出并進(jìn)行處理，得到與發(fā)送相對(duì)應(yīng)的原基帶信號(hào)，把這一過(guò)程稱為解調(diào)；6）輸出變換器：把基帶信號(hào)恢復(fù)成原來(lái)形式的信息。1.1、通信與通信系統(tǒng)2021/5/99通信系統(tǒng)按傳輸?shù)幕鶐盘?hào)不同，分為模擬通信系統(tǒng)和數(shù)字通信系統(tǒng)兩大類。1）模擬通信系統(tǒng)：直接傳輸模擬信號(hào)（即基帶信號(hào)為模擬信號(hào)）的通信系統(tǒng),稱為模擬通信系統(tǒng)。典型的模擬通信系統(tǒng)的發(fā)送設(shè)備的組成框圖和接收設(shè)備的組成框圖分別如圖2和圖3所示。圖2為調(diào)幅發(fā)射機(jī)的組成框圖。圖3為超外差式調(diào)幅接收機(jī)的組成框圖。2）數(shù)字通信系統(tǒng)：傳輸數(shù)字信號(hào)（即基帶信號(hào)為數(shù)字信號(hào)）的通信系統(tǒng),稱為數(shù)字通信系統(tǒng)。1.1、通信與通信系統(tǒng)2021/5/910典型調(diào)幅發(fā)送設(shè)備的組成框圖1.1、通信與通信系統(tǒng)2021/5/9111.1、通信與通信系統(tǒng)

—調(diào)幅發(fā)射機(jī)各部分的作用高頻振蕩器：產(chǎn)生高頻電振蕩信號(hào)，這種高頻電波是用來(lái)運(yùn)載基帶信號(hào)，稱為載波，或載頻。倍頻器：輸出信號(hào)的頻率是輸入信號(hào)頻率整數(shù)倍的電路，稱為倍頻器。作用提高高頻振蕩頻率。高頻放大器：把振蕩器產(chǎn)生的高頻振蕩放大到一定的幅度。2021/5/9121.1、通信與通信系統(tǒng)

—調(diào)幅發(fā)射機(jī)各部分的作用高頻功率放大器與調(diào)幅器：作用是將輸入的高頻載波信號(hào)和低頻調(diào)制信號(hào)變換成高頻已調(diào)信號(hào)，并以足夠大的功率輸送到天線，然后輻射到空間；話筒（拾音器）：輸入變換器，它的作用是把聲音信源轉(zhuǎn)變成電信號(hào)，稱為音頻信號(hào)，即基帶信號(hào)或調(diào)制信號(hào)；低頻放大器：把話筒變換的音頻信號(hào)放大到一定的幅度，以實(shí)現(xiàn)一定的調(diào)制度。2021/5/913調(diào)制什么是調(diào)制？把待傳送基帶信號(hào)（調(diào)制信號(hào)）“裝載”到高頻振蕩信號(hào)上去的過(guò)程。三種信號(hào)調(diào)制信號(hào)、載波信號(hào)和已調(diào)信號(hào)三種調(diào)制方式調(diào)幅（AM）、調(diào)頻（FM）和調(diào)相（PM）1.1、通信與通信系統(tǒng)

—調(diào)幅發(fā)射機(jī)各部分的作用2021/5/9141.1、通信與通信系統(tǒng)為什么要調(diào)制因?yàn)樾盘?hào)源直接發(fā)送存在的問(wèn)題，主要有以下兩點(diǎn)：天線尺寸天線尺寸與被輻射信號(hào)的波長(zhǎng)相比擬時(shí)（波長(zhǎng)λ的1/10~1），信號(hào)才能被天線有效的輻射出去。對(duì)于音頻范圍20Hz~20kHz來(lái)說(shuō)，這樣的天線不可能實(shí)現(xiàn)。信號(hào)選擇如果直接發(fā)射，多家電臺(tái)的發(fā)射信號(hào)頻率范圍大致相同，接收機(jī)無(wú)法區(qū)分。2021/5/915三種調(diào)制方式

用待傳送基帶信號(hào)去改變高頻振蕩信號(hào)的某一參量，就可以實(shí)現(xiàn)調(diào)制。振幅調(diào)制：用基帶信號(hào)去改變高頻振蕩信號(hào)的振幅，則稱為振幅調(diào)制，簡(jiǎn)稱調(diào)幅；頻率調(diào)制：用基帶信號(hào)去改變高頻振蕩信號(hào)的頻率，則稱為頻率調(diào)制，簡(jiǎn)稱調(diào)頻；相位調(diào)制：用基帶信號(hào)去改變高頻振蕩信號(hào)的相位，則稱為相位調(diào)制，簡(jiǎn)稱調(diào)相。1.1、通信與通信系統(tǒng)

—調(diào)幅發(fā)射機(jī)各部分的作用2021/5/916典型超外差調(diào)幅接收設(shè)備的組成框圖1.1、通信與通信系統(tǒng)2021/5/9171.1、通信與通信系統(tǒng)超外差接收機(jī)1)什么是超外差接收機(jī)？為了提高接收機(jī)的性能，目前廣泛采用超外差接收方式，超外差接收機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是具有混頻器。接收機(jī)將天線接收的高頻已調(diào)信號(hào)的載波信號(hào)經(jīng)高頻放大器進(jìn)行初步的選擇和放大，并抑制其它無(wú)用信號(hào)。高頻放大器輸出的載頻為已調(diào)信號(hào)和本地振蕩器所提供的頻率為的高頻等幅信號(hào)同時(shí)輸入混頻2021/5/9181.1、通信與通信系統(tǒng)

器，在其輸出端就可獲得載頻頻率固定的信號(hào)，通常取＝－，把此頻率稱為中頻信號(hào)，此中頻信號(hào)經(jīng)中頻放大器放大到足夠值，然后經(jīng)解調(diào)器解調(diào)，可恢復(fù)出原基帶信號(hào)，經(jīng)低頻放大后輸出。2)混頻器的作用混頻的作用是將接收的已調(diào)信號(hào)的載頻頻率變?yōu)橐还潭ㄖ蓄l信號(hào)。超外差接收機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是具有混頻器。2021/5/9191.1、通信與通信系統(tǒng)解調(diào)——信號(hào)的“卸載”什么是解調(diào)？從高頻已調(diào)波信號(hào)中“取出”調(diào)制信號(hào)的過(guò)程。解調(diào)的三種方式①對(duì)調(diào)幅波的解調(diào)——檢波②對(duì)調(diào)頻波的解調(diào)——鑒頻③對(duì)調(diào)相波的解調(diào)——鑒相2021/5/9201.2、無(wú)線電波的基本特點(diǎn)無(wú)線電波是一種電磁波，其傳播速度與光速相同，且有λ=c/f。無(wú)線電波具有直射、繞射、反射與折射等現(xiàn)象。無(wú)線電波的三種傳播途徑（如圖）：2021/5/921無(wú)線電波的波段劃分表：1.2、無(wú)線電波的基本特點(diǎn)波段名稱波長(zhǎng)范圍頻段名稱頻率范圍主要用途長(zhǎng)波LW103~104m低頻(LF)30~300kHz長(zhǎng)距離點(diǎn)與點(diǎn)通信中波MW102~103m中頻(MF)300~3000kHz廣播、船舶、飛行通信短波SW10~102m高頻(HF)3~30kHz短波廣播、軍事通信米波1~10m甚高頻(VHF)30~300MHz電視、調(diào)頻廣播、雷達(dá)分米波1~10dm特高頻(UHF)300~3000MHz電視、雷達(dá)、移動(dòng)通信厘米波1~10cm超高頻(SHF)3~30GHz雷達(dá)、中繼、衛(wèi)星通信毫米波1~10mm極高頻(EHF)30~300GHz射電天文、衛(wèi)星、雷達(dá)2021/5/9221.3、非線性電路的基本概念非線性元器件

電子元器件按工作特性分為線性元器件和非線性元器件兩種。非線性元器件和線性元器件主要差別在于其工作特性是非線性的，它的參數(shù)不是一個(gè)常數(shù)，它的參數(shù)和外加電壓或通過(guò)的電流大小有關(guān)。各種二極管、晶體管等電子器件都是非線性器件，而常見(jiàn)的電阻器、平板電容和空心電感線圈等都是線性器件。圖1.3.1為線性與非線性電阻器件的伏安特性曲線。從圖可見(jiàn)線性電阻器件的伏安特性是過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的一條直線，即流過(guò)電阻器的電流i與加在電阻器兩端的電壓u成正比；而非線性電阻器件的伏安特性是非線性的，即流過(guò)非線性電阻器的電流i與加在電阻器兩端的電壓u不成正比。2021/5/9231.3、非線性電路的基本概念線性電路

全部由線性或處于線性工作狀態(tài)的元器件組成的電路，稱為線性電路。非線性電路

電路中只要含有一個(gè)元器件是非線性的或處于非線性工作狀態(tài)，稱為非線性電路。但是當(dāng)作用在非線性器件上的信號(hào)很小、工作點(diǎn)取得適當(dāng)時(shí)非線性器件近似處于線性工作狀態(tài)，可當(dāng)作線性器件。例如在模擬電子技術(shù)中的晶體三級(jí)管放大器，在小信號(hào)作用下，在直流工作點(diǎn)Q處可近似作為線性器件，微變等效分析法，就是基于這一點(diǎn)為基礎(chǔ)的。2021/5/9241.3、非線性電路的基本概念非線性電路的基本特點(diǎn)1）非線性電路能夠產(chǎn)生新的頻率分量，具有頻率變換作用；2）非線性電路分析上不適用疊加定理；3）當(dāng)作用信號(hào)很小、工作點(diǎn)取得適當(dāng)時(shí)，非線性電路可近似按線性電路進(jìn)行分析。

2021/5/9251.4、本課程的主要內(nèi)容及特點(diǎn)

本課程主要是研究通信系統(tǒng)中共用的基本單元電路，其內(nèi)容包括高頻小信號(hào)放大器、高頻功率放大器、正弦波振蕩器、調(diào)制與解調(diào)電路、混頻電路、反饋控制電路等。除了高頻小信號(hào)放大器為線性電路，其余都屬于非線性電子線路。因此要注意以下幾點(diǎn)：1）非線性電子線路分析的復(fù)雜性；2）非線性電子線路種類和電路形式的多樣性；3）非線性電子線路具有很強(qiáng)的實(shí)踐性。2021/5/926小結(jié)高頻電子線路的典型應(yīng)用是通信系統(tǒng)；通信系統(tǒng)由發(fā)射設(shè)備、接收設(shè)備和傳輸媒介三部分組成；電信號(hào)的發(fā)射與接收的關(guān)鍵是調(diào)制與解調(diào)；高放、混頻、本振、調(diào)制、解調(diào)等相關(guān)知識(shí)是本課程要解決的問(wèn)題；了解無(wú)線電信號(hào)所具有的基本特點(diǎn)是必備的基本知識(shí)。2021/5/927

課堂練習(xí)一

1.如果廣播電臺(tái)發(fā)射的信號(hào)頻率為

=936KHz,

接收機(jī)中頻=455KHz,問(wèn)接收機(jī)本振頻率問(wèn)多少？解：＝936KHz＋455KHz＝1391KHz答：接收機(jī)本振頻率為1391KHz。2021/5/928

課堂練習(xí)二2.如果高頻載波頻率為150MHZ,問(wèn)λ/4天線應(yīng)長(zhǎng)？解：∵頻率等于光速C除以波長(zhǎng)λ,即

?＝C∕λ,則：λ＝C∕?,

λ＝3×÷150×＝2(米),

λ/4＝2÷4＝0.5(米)

答：λ/4天線應(yīng)0.5米長(zhǎng)。2021/5/929

課堂練習(xí)三3.中波廣播波段的波長(zhǎng)范圍為187~560米,問(wèn)其波率范圍為?解：∵頻率?等于光速C除以波長(zhǎng)λ,即

?＝C

∕

λ,則：

λ＝560米時(shí)，?＝3×∕

560≈536KHz

λ＝187米時(shí)，?＝3×∕

187≈1604KHz答：波率范圍為536KHz～1604KHz。2021/5/930第2章小信號(hào)選頻放大器

—概述

在高頻電路中，調(diào)諧放大器是一種最基本、最常見(jiàn)的電路形式。它是高頻放大器的一種。高頻小信號(hào)調(diào)諧放大器是由調(diào)諧回路與晶體管相結(jié)合而成，其突出優(yōu)點(diǎn)是增益高，有明顯的選頻性能，廣泛地應(yīng)用于各類接收設(shè)備中。接收天線所感應(yīng)的電臺(tái)的高頻信號(hào)是很微弱的，一般只有幾微伏到幾毫伏，而接收設(shè)備內(nèi)解調(diào)器的輸入電壓，最好能達(dá)到1伏左右，這就要求接收機(jī)對(duì)高頻信號(hào)的放大能力要達(dá)到幾千倍到10萬(wàn)倍左右。

2021/5/931第2章小信號(hào)選頻放大器

—概述另外接收機(jī)天線所感應(yīng)的信號(hào)，除了有要接收的電臺(tái)信號(hào)外，還有許多不需要的信號(hào)（稱干擾信號(hào)）顯然如果采用沒(méi)有選擇性的放大器進(jìn)行放大，勢(shì)必使要接收的信號(hào)被淹沒(méi)在其它電臺(tái)的干擾中。為了解決這個(gè)問(wèn)題，通常在放大器中接入選頻網(wǎng)絡(luò)。這樣構(gòu)成調(diào)諧放大器，不僅具有放大作用，而且有選頻能力。選頻網(wǎng)絡(luò)可以用LC諧振回路組成，也可以由集中選頻濾波器構(gòu)成。由集中選頻濾波器和寬帶放大器構(gòu)成的集中選頻放大器，它具有選擇性好、性能穩(wěn)定、不需調(diào)整等優(yōu)點(diǎn)，因此在現(xiàn)代通信設(shè)備中得到廣泛應(yīng)用。2021/5/932第2章小信號(hào)選頻放大器LC諧振回路小信號(hào)諧振放大器集中選頻放大器主要內(nèi)容：2021/5/9332.1LC諧振回路—概述LC諧振回路是高頻電路里最常用的無(wú)源選頻網(wǎng)絡(luò)，包括并聯(lián)回路和串聯(lián)回路兩種結(jié)構(gòu)類型。利用LC諧振回路的幅（度）頻（率）特性和相（位）頻（率）特性，不僅可以進(jìn)行選頻，即從輸入信號(hào)中選擇出有用頻率分量而抑制掉無(wú)用頻率分量或噪聲（例如在選頻放大器和正弦波振蕩器中），而且還可以2021/5/9342.1LC諧振回路—概述

進(jìn)行信號(hào)的頻幅轉(zhuǎn)換和頻相轉(zhuǎn)換（例如在斜率鑒頻和相位鑒頻電路里）。另外，用L、C元件還可以組成各種形式的阻抗變換電路和匹配電路。所以，LC諧振回路雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但是在高頻電路里卻是不可缺少的重要組成部分，在本書(shū)所介紹的各種功能的高頻電路單元里幾乎都離不開(kāi)它。因此本章先介紹LC并聯(lián)諧振回路的基本特性。2021/5/9352.1.1并聯(lián)諧振回路的選頻特性諧振回路諧振回路由電感線圈和電容器組成，它具有選擇信號(hào)及阻抗變換作用。LC并聯(lián)諧振回路圖2.1.1是電感L、電容C和外加信號(hào)源組成的并聯(lián)諧振回路。r是電感L的等效損耗電阻，電容的損耗一般可以忽略。為電流源，為并聯(lián)回路兩端輸出電壓。根據(jù)電路分析基礎(chǔ)知識(shí)，可以直接給出LC并聯(lián)諧振回路的某些主要參數(shù)及其表達(dá)式：2021/5/9362.1.1并聯(lián)諧振回路的選頻特性并聯(lián)諧振回路的阻抗頻率特性

圖2.1.1并聯(lián)諧振回路

2021/5/9372.1.1

并聯(lián)諧振回路的選頻特性

1)并聯(lián)諧振回路的等效阻抗Z:

通常r很小,當(dāng)r＜＜ωL,Z可用下式表示:

2021/5/9382.1.1

并聯(lián)諧振回路的選頻特性

2)并聯(lián)諧振回路諧振時(shí)的等效阻抗,簡(jiǎn)稱諧振電阻

當(dāng)時(shí),稱并聯(lián)回路諧振,此時(shí)并聯(lián)諧振回路諧振的等效阻抗為純電阻且最大,從式(2.1.2)可得:

2021/5/9392.1.1

并聯(lián)諧振回路的選頻特性

3)并聯(lián)諧振回路的諧振頻率當(dāng)時(shí),稱并聯(lián)回路諧振,此時(shí)并聯(lián)諧振回路諧振的諧振頻率:

或2021/5/9402.1.1

并聯(lián)諧振回路的選頻特性

4)品質(zhì)因數(shù)Q,簡(jiǎn)稱Q值在LC諧振回路中,為了評(píng)價(jià)諧振回路損耗的大小,引入了品質(zhì)因數(shù)Q,通常稱為Q值.⑴Q值的定義:

諧振回路諧振時(shí)的感抗(或容抗)與回路等效損耗電阻r之比,即

將式(2.1.4)代入式(2.1.5),則得

2021/5/9412.1.1

并聯(lián)諧振回路的選頻特性

⑵品質(zhì)因數(shù)Q與并聯(lián)諧振電阻的關(guān)系一般LC諧振回路的Q值在幾十到幾百范圍內(nèi),Q值越大,回路的損耗越小,其選頻特性就越好。將式(2.1.6)代入(2..1.3)可得

2021/5/9422.1.1

并聯(lián)諧振回路的選頻特性

5)并聯(lián)諧振回路阻抗頻率特性將式(2.1.3)、(2.1.4)、(2.1.5)代入(2.1.2)可得并聯(lián)諧振回路阻抗頻率特性電性:

(2.1.8)

2021/5/9432.1.1

并聯(lián)諧振回路的選頻特性

6)并聯(lián)回路阻抗頻率特性和相頻特性

通常，諧振回路主要研究諧振頻率附近特性。由于十分接近，故可以近似認(rèn)為，，并令，則式(2.1.8)可寫(xiě)成

(2.1.9)2021/5/9442.1.1

并聯(lián)諧振回路的選頻特性

則并聯(lián)諧振回路的阻抗頻率特性和相頻特性可分別為：

⑴阻抗頻率特性

(2.1.10)

⑵相頻特性

(2.1.11)

2021/5/9452.1.1

并聯(lián)諧振回路的選頻特性

⑶根據(jù)式(2.1.10)和式(2.1.11)可作出并聯(lián)諧振回路的阻抗頻率特性曲線(a)和相頻特性曲線(b)

圖2.1.2并聯(lián)諧振回路特性曲線2021/5/9462.1.1

并聯(lián)諧振回路的選頻特性⑷由圖可見(jiàn)，并聯(lián)諧振回當(dāng)，即諧振時(shí)回路阻抗最大且為純電阻，相移。時(shí)，阻抗下降，相移增大。當(dāng)＞時(shí)，回路呈容性，相移為負(fù)值，最大趨于負(fù)90°；當(dāng)＜時(shí)，回路呈感性，相移為正值，最大趨于90°。取不同的值，可以作出不同的阻抗頻率特性曲線和相頻特性曲線，如圖(2.1.2)所示。并且，值大，就大，阻抗頻率特性曲線更尖銳，相移曲線在諧振頻率附近變化更陡峭。2021/5/9472.1.1

并聯(lián)諧振回路的選頻特性并聯(lián)諧振回路的通頻帶和選擇性

1、電壓諧振曲線當(dāng)維持信號(hào)源的幅值不變時(shí)，只改變其頻率，并聯(lián)回路兩端電壓變化規(guī)律與回路阻抗頻率特性相同。則(2.1.13)2021/5/9482.1.1

并聯(lián)諧振回路的選頻特性

1)輸出電壓的幅頻特性(2.1.14)

2)輸出電壓的相頻特性

(2.1.15）2021/5/9492.1.1

并聯(lián)諧振回路的選頻特性3)電壓諧振曲線

圖2.1.3并聯(lián)諧振回路輸出電壓調(diào)諧曲線

（a）幅頻特性

（b）相頻特性

2021/5/9502.1.1

并聯(lián)諧振回路的選頻特性

2、通頻帶

1)通頻帶的定義當(dāng)占有一定頻帶寬度的信號(hào)在并聯(lián)回路中傳輸時(shí)，由于幅頻特性曲線的不均勻性，輸出電壓便不可避免產(chǎn)生頻率失真，為了限制諧振回路頻率失真的大小而規(guī)定了諧振回路的通頻帶。當(dāng)值由最大值1下降到0.707時(shí)，所占有的頻帶寬度就是回路的通頻帶，用表示。2021/5/9512.1.1

并聯(lián)諧振回路的選頻特性2)通頻帶的表達(dá)式

(2.1.16)

式(2.1.16)說(shuō)明，回路Q值越高，幅頻特性曲線越尖銳，通頻帶越窄；回路諧振頻率越高，通頻帶越寬。2021/5/9522.1.1

并聯(lián)諧振回路的選頻特性3、選擇性選擇性是指回路從含有各種不同頻率信號(hào)總和中選出有用信號(hào)、抑制干擾信號(hào)的能力?；芈返闹C振曲線越尖銳，對(duì)無(wú)用信號(hào)的抑制能力就越強(qiáng)，選擇性就越好。一般諧振回路工作在所需信號(hào)的中心頻率上。選擇性可用通頻帶以外無(wú)用信號(hào)的輸出電壓與諧振時(shí)輸出電壓之比來(lái)表示，越小，說(shuō)明諧振回路抑制無(wú)用信號(hào)的能力越強(qiáng)，選擇性越好。2021/5/9532.1.1

并聯(lián)諧振回路的選頻特性1)20dB選擇性在實(shí)際應(yīng)用中，選擇性常用諧振回路輸出信號(hào)下降到輸出電壓的0.1倍，即下降20dB的通帶，用來(lái)表示，如圖2.1.4所示。越小，回路的選擇性就越好。圖2.1.42021/5/9542.1.1

并聯(lián)諧振回路的選頻特性

2)矩形系數(shù)為了提高選擇性、降低頻率失真，要求諧振回路的幅頻特性應(yīng)具有矩形形狀，即在通頻帶內(nèi)頻率具有相同的輸出幅度，而在通頻帶以外無(wú)用信號(hào)輸出為零，如圖2.1.4虛線所示。然而實(shí)際的諧振回路均不能滿足上述要求，但為了說(shuō)明實(shí)際幅頻特性曲線接近矩形的程度，常引用“矩形系數(shù)”這一參數(shù)，用符號(hào)表示。2021/5/9552.1.1

并聯(lián)諧振回路的選頻特性

⑴矩形系數(shù)的的定義

(2.1.17)

顯然，矩形系數(shù)越接近于1，則諧振回路幅頻曲線越接近于矩形，回路的選擇性也就越好。2021/5/9562.1.1

并聯(lián)諧振回路的選頻特性

⑵單個(gè)并聯(lián)諧振回路的矩形系數(shù)為10

令＝0.1，由式(2.1.14)，即＝0.1，可得

由此可得＝10。這說(shuō)明單個(gè)并聯(lián)諧振回路的矩形系數(shù)遠(yuǎn)大于1，故其選擇性比較差。2021/5/9572.1.2

阻抗變換電路信號(hào)源及負(fù)載對(duì)諧振回路的影響在實(shí)際應(yīng)用中，諧振回路一定和信號(hào)源及負(fù)載相鏈接，信號(hào)源的輸出阻抗和負(fù)載阻抗都會(huì)對(duì)回路產(chǎn)生影響，它們不但會(huì)使回路的等效品質(zhì)因數(shù)下降，選擇性變差，同時(shí)還會(huì)使諧振回路的諧振頻率發(fā)生偏離。圖

2.1.5為一實(shí)用的并聯(lián)諧振回路，信號(hào)源內(nèi)阻，負(fù)載電阻。2021/5/9582.1.2

阻抗變換電路將圖2.1.5(a)中的電壓源用電流源代替，將L、r串聯(lián)電路用L、Rp并聯(lián)電路代替，則圖2.1.5(a)可變換成圖2.1.5(b),從圖2.1.5(b),可以更清楚地看出Rs、對(duì)諧振回路的影響。

2021/5/9592.1.2

阻抗變換電路將圖2.1.5(b)中的所有電阻合并為R

e,即∥∥因此，可把圖2.1.5(b)簡(jiǎn)化為圖2.1.5(c)。

2021/5/9602.1.2

阻抗變換電路有載品質(zhì)因數(shù)和空載品質(zhì)因數(shù)由圖2.1.5(c)，可知就是考慮了、影響后并聯(lián)諧振回路的等效諧振電阻。由可求得等效并聯(lián)諧振回路的品質(zhì)因數(shù)，將其稱為有載品質(zhì)因數(shù)，用表示。而把前面所學(xué)的不慮、等影響的回路品質(zhì)因數(shù)稱為空載品質(zhì)因數(shù)或固有品質(zhì)因數(shù)，用表示。由式(2.1.7)可得(2.1.21)式

(2.1.21)

2021/5/9612.1.2

阻抗變換電路由于＜，所以＜，、越小也越小，則下降就越多，回路的選擇性就越差，而通頻帶卻變寬了。常用的阻抗變換電路為了減少信號(hào)源及負(fù)載對(duì)諧振回路的影響，除了增大、外，還可以采用阻抗變換電路。常用的阻抗變換電路有變壓器、電感和電容分壓電路等。

2021/5/9622.1.2

阻抗變換電路

1)變壓器阻抗變換電路圖2.1.6為變壓器阻抗變換電路。設(shè)變壓器為無(wú)損耗的理想變壓器，為變壓器一次繞組匝數(shù)，為變壓器二次繞組匝數(shù)，則變壓器的匝比為(2.1.22)

2021/5/9632.1.2

阻抗變換電路

2)電感分壓器阻抗變換電路圖2.1.7為電感分壓器阻抗變換電路，也稱自耦變壓器阻抗變換電路。1－3輸入端，負(fù)載接于2－3輸出端。1－2匝數(shù)為電感量為，2－3匝數(shù)電感量為，互感量為M。設(shè)、是無(wú)損耗的，＞＞時(shí)，自耦變壓器的匝數(shù)比等于2021/5/9642.1.2

阻抗變換電路

則負(fù)載折算到一次繞組的等效電阻為

2021/5/9652.1.2

阻抗變換電路

3)電容分壓器阻抗變換電路圖2.1.8為電容分壓器阻抗變換電路。、為分壓電容，為負(fù)載電阻，是經(jīng)變換后的等效電阻。設(shè)、無(wú)損耗，根據(jù)和上消耗的功率相等，即可得

2021/5/9662.1.2

阻抗變換電路式中，。所以

當(dāng)時(shí)，可得由此可得2021/5/9672.2小信號(hào)諧振放大器1、什么是諧振放大器？

采用調(diào)諧回路作為負(fù)載的放大器。選頻或?yàn)V波是其基本特點(diǎn)。2、分類2021/5/9682.2小信號(hào)諧振放大器3、主要性能指標(biāo)

①諧振電壓增益Au0—放大器在諧振頻率上的增益，衡量對(duì)有用信號(hào)的放大能力。

②通頻帶BW0.7—放大器電壓增益下降到諧振電壓增益的0.707倍時(shí)所對(duì)應(yīng)的頻率范圍。

③選擇性—矩形系數(shù)：

K0.1=BW0.1/BW0.72021/5/9694、單級(jí)單調(diào)諧放大器2.2小信號(hào)諧振放大器圖2.2.4單調(diào)諧放大器集電極負(fù)載為L(zhǎng)C并聯(lián)諧振回路2021/5/970單級(jí)單調(diào)諧放大器的性能：諧振頻率：通頻帶：矩形系數(shù)：其中：C∑為等效的回路總電容。其中：可見(jiàn)其矩形系數(shù)遠(yuǎn)大于1，選擇性較差。其中：Qe為回路的有載品質(zhì)因數(shù)。2021/5/9715、多級(jí)單調(diào)諧放大器的性能指標(biāo)多級(jí)單調(diào)諧放大器的性能：①電壓增益：則Au=Au1Au2Au3???Aun(Au1)n=②通頻帶：③選擇性：N級(jí)的矩形系數(shù)為如果有n級(jí)且各級(jí)諧振頻率相同,2021/5/9722.3集中選頻放大器1、集中選頻放大器的組成第二種形式第一種形式2021/5/9732、集中選頻濾波器2.3集中選頻放大器(1)陶瓷濾波器1)陶瓷片的“壓電效應(yīng)”與“反壓電效應(yīng)”2)兩端陶瓷濾波器（外形及符號(hào)）兩個(gè)諧振頻率：2021/5/974

3）三端陶瓷濾波器2.3集中選頻放大器實(shí)物圖：2021/5/975(2)聲表面波濾波器(SAWF)2.3集中選頻放大器實(shí)物圖：2021/5/976聲表面波濾波器應(yīng)用實(shí)例：

V1是預(yù)中放部分，起前置放大作用；Z1為SAWF起集中選頻作用；TA7680AP為彩電圖像中頻放大器IC。2021/5/977

本章小結(jié)LC諧振回路具有選頻作用?；芈分C振時(shí)，回路阻抗為電阻且為最大，可獲最大電壓輸出；當(dāng)回路失諧時(shí)，回路阻抗迅速下降，輸出電壓減小?；芈返钠焚|(zhì)因數(shù)越高，回路諧振曲線越尖銳，選擇性越好，但通頻帶越窄。LC并聯(lián)諧振回路在諧振時(shí)，相移為零；失諧時(shí)，當(dāng)＜時(shí)，回路呈感性，相移為正值，最大趨于90°；當(dāng)＞時(shí)，回路呈容性，相移為負(fù)值，最大趨于－90°。2021/5/978

本章小結(jié)信號(hào)源、負(fù)載不僅會(huì)使回路的有載品質(zhì)因數(shù)下降，選擇性變壞，而且還會(huì)使回路諧振頻率產(chǎn)生偏移。為了減小信號(hào)源和負(fù)載對(duì)回路的影響，常采用變壓器、電感分壓器和電容分壓器的阻抗變換電路。小信號(hào)諧振放大器是一種窄帶放大器，由放大器和諧振負(fù)載組成，具有選頻或?yàn)V波功能。按諧振負(fù)載的不同，可分為單調(diào)諧放大器、雙調(diào)諧放大器等。2021/5/979

本章小結(jié)小信號(hào)諧振放大器主要技術(shù)指標(biāo)有諧振增益、選擇性和通頻帶。通頻帶和選擇性是互相制約的，用以綜合說(shuō)明通頻帶和選擇性的參數(shù)是矩形系數(shù)，矩形系數(shù)越接近于1越好。單調(diào)諧放大器的性能與諧振回路的特性有密切關(guān)系。回路的品質(zhì)因數(shù)越高，放大器的諧振增益就越大，選擇性越好但通頻帶會(huì)變窄。在滿足通頻帶的前提下，應(yīng)盡量使回路品質(zhì)因數(shù)增大。不過(guò)單諧振放大器的矩形系數(shù)比1大得多，所以其選擇性比較參。2021/5/980

本章小結(jié)由于晶體管寄生電容的影響以及不可避免的外部寄生反饋，再加上諧振回路阻抗大小和性質(zhì)隨頻率劇烈變化，會(huì)使諧振放大器工作不穩(wěn)定，因此應(yīng)采取一定的措施來(lái)保證放大器工作的穩(wěn)定性，例如不追求獲得最大的放大量、采用中和電路和共射－共基電路等。集中選頻放大器是由集中選頻濾波器和寬帶放大器組成。常用的集中選頻濾波器有陶瓷濾波器、聲表面波濾波器等。它們具有接近理想的矩形系數(shù)、性能穩(wěn)定可靠、調(diào)整方便等優(yōu)點(diǎn)，因此獲得了廣泛的應(yīng)用。2021/5/981第3章正弦波振蕩器

振蕩器的種類很多，根據(jù)產(chǎn)生振蕩波形的不同，可分為正弦波振蕩器和非正弦波振器。

不需要外加輸入信號(hào)的控制，就能自動(dòng)地將直流電能轉(zhuǎn)換成一定頻率和一定幅度的交流電信號(hào)的現(xiàn)象，稱為自激振蕩，能產(chǎn)生自激振蕩的電路，稱為振蕩器。振蕩器在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)中有著廣泛應(yīng)用，例如在通信設(shè)備中用來(lái)產(chǎn)生載波和本振信號(hào)，因此本章學(xué)習(xí)正弦波振蕩器。2021/5/982第3章正弦波振蕩器反饋式振蕩器的工作原理LC正弦波振蕩器石英晶體振蕩器壓控振蕩器主要內(nèi)容：2021/5/9833.1反饋式振蕩器的工作原理能產(chǎn)生正弦波信號(hào)的振蕩電路，稱為正弦波振蕩器。正弦波振蕩器，按組成原理可分成反饋振蕩器和負(fù)阻振蕩器。反饋振蕩器是目前應(yīng)用最多的振蕩器，它是建立在放大和反饋基礎(chǔ)上的。圖4.1.1為它的構(gòu)成框圖。實(shí)際上反饋振蕩器是不需要通過(guò)開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換由外加信號(hào)激勵(lì)產(chǎn)生輸出信號(hào)的，它是把反饋電壓作為輸入信號(hào)，以維持一定的輸出電壓的閉環(huán)正反饋系統(tǒng)。反饋振蕩器構(gòu)成框圖2021/5/9843.1反饋式振蕩器的工作原理1、組成與分類(1)組成(2)分類2021/5/9852、平衡條件與起振條件（1）振蕩的建立過(guò)程3.1反饋式振蕩器的工作原理當(dāng)接通電源時(shí)，回路內(nèi)的各種電擾動(dòng)信號(hào)經(jīng)選頻網(wǎng)絡(luò)選頻后，將其中某一頻率的信號(hào)反饋到輸入端，再經(jīng)放大→反饋→放大→反饋的循環(huán)，該信號(hào)的幅度不斷增大，振蕩由小到大建立起來(lái)。隨著信號(hào)振幅的增大，放大器將進(jìn)入非線性狀態(tài)，增益下降，當(dāng)反饋電壓正好等于輸入電壓時(shí)，振蕩幅度不再增大進(jìn)入平衡狀態(tài)。

2021/5/9862、平衡條件與起振條件3.1反饋式振蕩器的工作原理振幅平衡條件：(2)平衡條件——為維持等幅振蕩所需滿足的條件因?yàn)?所以:又因?yàn)槠胶鈺r(shí)有:所以:因而可得:＝1相位平衡條件：AF＝1φA+φF＝2nπ(n＝0,1,2,3,···)

2021/5/9872、平衡條件與起振條件3.1反饋式振蕩器的工作原理（3）起振條件起振條件——為了振蕩起來(lái)必需滿足的條件由振蕩的建立過(guò)程可知，為了使振蕩器能夠起振，起振之初反饋電壓Uf與輸入電壓Ui在相位上應(yīng)同相（即為正反饋）；在幅值上應(yīng)要求Uf＞Ui，即：φA+φF＝2nπ（n＝0,1,2，···）AF＞12021/5/9883、穩(wěn)定條件平衡狀態(tài)有穩(wěn)定平衡和不穩(wěn)定平衡，振蕩器工作時(shí)要處于穩(wěn)定平衡狀態(tài)。3.1反饋式振蕩器的工作原理振幅穩(wěn)定條件：AF與Ui的變化方向相反。相位穩(wěn)定條件：相位與頻率的變化方向相反。2021/5/989振蕩頻率的穩(wěn)定度=3.1反饋式振蕩器的工作原理4、頻率準(zhǔn)確度與穩(wěn)定度（1）頻率準(zhǔn)確度絕對(duì)頻率準(zhǔn)確度：相對(duì)頻率準(zhǔn)確度：Δf＝f－f0（2）頻率穩(wěn)定度2021/5/9903.2LC正弦波振蕩器相位條件：1、變壓器反饋式正弦波振蕩器①起振條件：

判斷Uf

和Ui

是否同相，即判斷是否為正反饋振幅條件：判斷環(huán)路增益是否大于1②振蕩頻率：2021/5/991優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易起振，輸出幅度大，調(diào)節(jié)方便。集電極調(diào)諧型③電路特點(diǎn)：缺點(diǎn)：頻率穩(wěn)定性差，適用于中、短波段，振蕩頻率不是很高的場(chǎng)合。④電路的三種形式發(fā)射極調(diào)諧型基極調(diào)諧型2021/5/9922、三點(diǎn)式振蕩器3.2LC正弦波振蕩器(1)三點(diǎn)式振蕩器一般組成原則三點(diǎn)式振蕩器的一般形式如下圖所示。圖中放大器件采用晶體管，X1、X2、X3三個(gè)電抗元件組成LC諧振回路，回路有三個(gè)引出點(diǎn)分別與晶體管的三個(gè)電極相連接使諧振回路既是晶體管的集電極負(fù)載，又是正反饋選頻網(wǎng)絡(luò)，把這種電路稱為三點(diǎn)式振蕩器。則三點(diǎn)式的一般組成原則為：一般形式2021/5/9933.2LC正弦波振蕩器與發(fā)射極相連的X1與X2電抗性質(zhì)相同不與發(fā)射極相連的X3與X1（或X2）電抗性質(zhì)相反(1)三點(diǎn)式振蕩器一般組成原則設(shè)回路諧振時(shí)有電流在流動(dòng)，則有：（jX1+jX2+jX3)=0即：X1+X2+X3=0根據(jù)：得三點(diǎn)式的一般組成原則：一般形式2021/5/994(2)電感三點(diǎn)式（Hartley，哈特萊電路）優(yōu)點(diǎn)：易起振，調(diào)節(jié)頻率基本不影響反饋系數(shù)。缺點(diǎn)：采用電感反饋，輸出波形差，諧波成份多。①交流通路的基本形式：三極管三個(gè)電極分別與電感三個(gè)引出端相連，反饋電壓取自L2上。②振蕩頻率：③反饋系數(shù)：④電路特點(diǎn)：其中：2021/5/995(3)電容三點(diǎn)式（Colpitts，考畢茲電路）優(yōu)點(diǎn)：高次諧波成份小，波形好。缺點(diǎn)：調(diào)節(jié)頻率影響反饋系數(shù)，受三極管等效輸入電容和輸出電容影響。三極管三極分別與電容的三個(gè)引出端相連，反饋電壓取自C2上。①交流通路的基本形式②振蕩頻率：③反饋系數(shù)：④電路特點(diǎn)：2021/5/996優(yōu)點(diǎn)：振蕩頻率和反饋系數(shù)互不影響。缺點(diǎn)：調(diào)節(jié)C3改變頻率時(shí)影響振幅。一般用于固頻振蕩器。3.2LC正弦波振蕩器3、改進(jìn)型電容三點(diǎn)式振蕩器①交流通路的基本形式：(1)克拉潑(Clapp)振蕩器電感L支路中串聯(lián)了小電容C3②振蕩頻率：③電路特點(diǎn)：2021/5/997具有克拉潑振蕩器頻率和反饋系數(shù)獨(dú)立的優(yōu)點(diǎn)，頻率基本上僅由C3和C4及L決定；調(diào)節(jié)C4時(shí)不影響電路增益，輸出幅度穩(wěn)定。(2)西勒(Seiler)振蕩器①交流通路的基本形式：在L兩端又并聯(lián)了一可調(diào)電容C4②振蕩頻率：③電路特點(diǎn)：2021/5/9983.3石英晶體振蕩器(3)晶體特點(diǎn)振蕩頻率穩(wěn)定振動(dòng)的多諧性并聯(lián)負(fù)載電容激勵(lì)功率1、石英晶體及其特性(1)結(jié)構(gòu)及外形(2)符號(hào)及等效電路2021/5/999根據(jù)輸入信號(hào)的頻率不同，石英晶體具有串聯(lián)諧振特性和并聯(lián)諧振特性：3.3石英晶體振蕩器2、串聯(lián)諧振頻率與并聯(lián)諧振頻率③晶體的電抗頻率特性曲線①等效為串聯(lián)諧振時(shí)的串聯(lián)諧振頻率②等效為并聯(lián)諧振時(shí)的并聯(lián)諧振頻率2021/5/9100典型電路舉例：3.3石英晶體振蕩器3、串聯(lián)型石英晶體振蕩器基本原理：晶體所在的正反饋支路發(fā)生串聯(lián)諧振，使正反饋?zhàn)顝?qiáng)而滿足振蕩。圖（二）中晶體工作于本身串聯(lián)諧振點(diǎn)上。圖（一）中晶體和負(fù)載電容發(fā)生串聯(lián)諧振。2021/5/91014、并聯(lián)型晶體振蕩器3.3石英晶體振蕩器幾種電路形式（交流等效）：晶體一般工作在fs和fP之間，在電路中等效一特殊電感?；驹恚浩査?Pierce)電路密勒(Miller)電路2021/5/91023.3石英晶體振蕩器分析：設(shè)晶體的基頻為1MHZ，為了獲得五次(5MHZ)泛音振蕩,LC諧振頻率在3～5MHZ之間。對(duì)于五次泛音頻率，LC呈容性，電路滿足振蕩條件，可以振蕩。而對(duì)于基頻和三次泛音，LC呈感性，電路不符合三點(diǎn)式組成原則，不能振蕩。5、泛音晶體振蕩器基本原理：利用晶體的泛音振動(dòng)（泛音晶體）來(lái)實(shí)現(xiàn)。有串聯(lián)型和并聯(lián)型兩種。一種并聯(lián)型泛音晶體振蕩器舉例：2021/5/91033.4壓控振蕩器1、概述什么是壓控振蕩器？在許多高頻電路中,要求振蕩器的頻率是可以改變的,當(dāng)振蕩頻率可以隨外加控制電壓的變化而變化的振蕩器，稱為壓控振蕩器（VoltageControlledOscillator,簡(jiǎn)稱VCO)。壓控振蕩器的主要功能及用途：實(shí)現(xiàn)電壓–頻率的變換，它在頻率調(diào)制、鎖相技術(shù)、電調(diào)諧等許多方面有著廣泛的應(yīng)用。2021/5/91043.4壓控振蕩器壓控振蕩器的主要指標(biāo)(1)頻率范圍VCO受控可變的最高頻率?max與最低頻率?min之差。則頻率覆蓋系數(shù)為可變的最高頻率與最低頻之比，即2021/5/91053.4壓控振蕩器（2）線性度理想的VCO特性應(yīng)該是線性的，如圖所示。即?=?o+Aouc式中uc為控制電壓，?o是控制電壓為零時(shí)VCO的固有振蕩頻率，A0壓控靈度。線性度表示了實(shí)際壓控特性相對(duì)于理想情況的偏離。2021/5/91063.4壓控振蕩器（3）壓控靈敏度A0也稱為VCO的增益，它表示單位控制電壓所產(chǎn)生的頻率變化量，單位是Hz/V。它是鎖相環(huán)路中的一個(gè)重要參數(shù)。構(gòu)成VCO的一般方法壓控振蕩器的構(gòu)成方法一般有兩種。一種是帶有諧振回路（如LC諧振回路）的振蕩器，用控制電壓來(lái)改變回路中電抗元件值的方法實(shí)現(xiàn)振蕩頻率控制；另一種是張弛振蕩器，也稱多諧振蕩器。2021/5/91073.4壓控振蕩器2.變?nèi)荻O管振蕩器變?nèi)荻O管振蕩器是利用變?nèi)荻O管作為可變電容的諧振振蕩器。變?nèi)荻O管是在二極管的反相偏置條件下，勢(shì)壘電容隨外加電壓而變化的一種器件。變?nèi)荻O管的電路符號(hào)及變?nèi)萏匦郧€如圖所示。(a)為電路符號(hào)(b)為特性曲線2021/5/91083.4壓控振蕩器2.變?nèi)荻O管振蕩器

變?nèi)荻O管的結(jié)電容Cj與外加電壓VD關(guān)系式：VD＜0時(shí)，關(guān)系為式中VB二極管PN結(jié)的電位差，Cj0

是偏置為零，即當(dāng)VD＝0時(shí)的電容值，n是電容變?nèi)葜笖?shù)，與工藝有關(guān)2021/5/91093.4壓控振蕩器2.變?nèi)荻O管振蕩器壓控振蕩器的分析（1）LC壓控振蕩器用變?nèi)荻O管代替克拉潑振蕩器中的與L串聯(lián)的小電容，就組成了LC壓控振蕩器，如圖所示。由于C1>>Cj,C1>>Cj,則振蕩頻率為式中Cj大小受變?nèi)荻O管反相電壓VD的控制，所以振蕩頻率?osc就會(huì)受VD的控制。2021/5/91103.4壓控振蕩器2.變?nèi)荻O管振蕩器（2）分析方法第一步：先將變?nèi)荻O管等效為一個(gè)可調(diào)的小電容，畫(huà)出高頻等效電路。第二步：分析變?nèi)荻O管電路，即分析變?nèi)荻O管上的直流反相偏置電壓和低頻交流控制電路。（3）電路實(shí)例下圖是一個(gè)變?nèi)荻O管壓控振蕩器電路。圖（a）LC壓控振蕩器電路，圖（b）為其交流等效電路。2021/5/91113.4壓控振蕩器電路中，L1 、L2為高頻扼流圈，對(duì)高頻交流電可視開(kāi)路；C1、C2、C3為高頻旁路電容，對(duì)高頻交流短路。由此可畫(huà)出高頻等效電路如圖（b）所示。若將電路中的變?nèi)荻O管看作一個(gè)與電感L串聯(lián)的小電容，則可判斷它是一個(gè)克拉潑振蕩電路。

LC壓控振蕩電路及交流等效電路2021/5/91122.變?nèi)荻O管振蕩器3.4壓控振蕩器（4）變?nèi)荻O管直流偏置電路變?nèi)荻O管直流偏置電路如圖（a）所示，回路中的電感均看作對(duì)直流短路。因?yàn)閳D中VA>VB，可見(jiàn)變?nèi)莨芴幱诜聪嗥?。?duì)于變?nèi)莨埽皖l信號(hào)可將高頻通路中的電感線圈看作近似短路，電容近似看作開(kāi)路，得到低頻信號(hào)通路如圖（b）所示。2021/5/9113反饋式正弦波振蕩器主要由放大器、反饋網(wǎng)絡(luò)、選頻網(wǎng)絡(luò)和穩(wěn)幅環(huán)節(jié)組成。有LC、RC和晶體振蕩器。振蕩器必須滿足振蕩的平衡條件和起振條件及平衡穩(wěn)定條件。LC振蕩器分為變壓器反饋式、電容三點(diǎn)式和電感三點(diǎn)式。常見(jiàn)的有克拉潑振蕩器和西勒振蕩器等。石英晶體振蕩器頻率穩(wěn)定性高。石英晶體振蕩器有串聯(lián)型和并聯(lián)型兩種。

壓控振蕩器，簡(jiǎn)稱VCO。是振蕩頻率隨外加控制電壓變化而變化的振蕩器，可實(shí)現(xiàn)電壓－頻率的變換，它是頻率調(diào)制、鎖項(xiàng)技術(shù)、電調(diào)諧等不可缺少的電路。本章小結(jié)：2021/5/9114第4章調(diào)幅、檢波與混頻調(diào)幅波的基本性質(zhì)調(diào)幅電路檢波器混頻器主要內(nèi)容：2021/5/9115第4章調(diào)幅、檢波與混頻振幅的調(diào)制與解調(diào)、角度的調(diào)制與解調(diào)、混頻等電概述：路是高頻通信系統(tǒng)中最為關(guān)鍵的基本模塊電路。它的功能是將輸入信號(hào)進(jìn)行頻譜變換，以獲得所需頻譜輸出信號(hào)。因此，這些電路都屬于頻譜（或頻率）變換電路。根據(jù)頻譜的不同特點(diǎn)，頻譜變換電路可分為線性變換和非線性變換兩大類。線性變換的作用是將輸入信號(hào)的頻譜進(jìn)行不失真地搬遷，如振幅的調(diào)制與解調(diào)電路、混頻電路等。非線性變換的作用是將輸入信號(hào)的頻譜進(jìn)行特定的變換，如角度的調(diào)制與解調(diào)電路等。本章學(xué)習(xí)振幅的調(diào)制與解調(diào)電路、混頻電路等。2021/5/91164.1調(diào)幅波基本性質(zhì)1、調(diào)幅波的數(shù)學(xué)表達(dá)式和波形(1)數(shù)學(xué)表達(dá)式載波信號(hào):uc(t)=Ucmcos(ωct)=Ucmcos(2π?ct),

式中，uc(t)為載波的瞬時(shí)幅度，Ucm最大振幅，ωc

為載波角頻率，?c為載波頻率,

ωc＝2π?c。

調(diào)制信號(hào)：uΩ(t)，因?yàn)檎{(diào)幅波的振幅與調(diào)制信號(hào)成

正比，所以調(diào)幅波的振幅為：Um(t)=Ucm+kauΩ(t)式中，ka稱調(diào)制靈敏度。是由調(diào)制電路決定的比例常數(shù)。由于振幅調(diào)制后載波頻率保持不變，所以調(diào)幅波表示式為：uAM(t)=Um(t)cosωct=[Ucm+kauΩ(t)]cosωct2021/5/91174.1調(diào)幅波基本性質(zhì)1、調(diào)幅波的數(shù)學(xué)表達(dá)式和波形(2)單頻調(diào)制時(shí)的數(shù)學(xué)表達(dá)式當(dāng)調(diào)制信號(hào)為一單頻信號(hào)時(shí)，即uΩ(t)=UΩmcosΩt=UΩmcos2πFt式中，Ω為調(diào)制信號(hào)角頻率，F(xiàn)為調(diào)制信號(hào)頻率，且有Ω＝2π

F，通常F??c。由此可得uAM(t)=(Ucm+kacosΩt)cosωct=Ucm(1+macosΩt)cosωct其中ma稱調(diào)幅系數(shù)或調(diào)幅度，它表示載波振幅受調(diào)制信號(hào)控制的程度。2021/5/91184.1調(diào)幅波基本性質(zhì)1、調(diào)幅波的數(shù)學(xué)表達(dá)式和波形(a)調(diào)制信號(hào)；(3)單頻調(diào)制時(shí)的調(diào)幅波形：(b)載波信號(hào)；(c)

ma<1；(d)

ma>1。由圖可見(jiàn)，調(diào)幅波的最大振幅等于Ucm(1+ma)，最小振幅等于Ucm(1－ma)，當(dāng)ma=1時(shí)最小振幅等于零。若ma>1，將會(huì)導(dǎo)致調(diào)幅波在一段時(shí)間內(nèi)振幅為零，此時(shí)調(diào)幅波將產(chǎn)生嚴(yán)重失真。為了避免失真，要求ma小于等于1，即ma≤12021/5/91194.1調(diào)幅波基本性質(zhì)1、調(diào)幅波的數(shù)學(xué)表達(dá)式和波形由圖還可看出，調(diào)幅波是一個(gè)高頻振蕩，但其振幅在載波振幅

Ucm上、下按調(diào)制信號(hào)的規(guī)律變化，因此調(diào)幅波攜帶了原調(diào)制信號(hào)的信息。通常把調(diào)幅波振幅變化規(guī)律，即Ucm(1+kaUΩmcosΩt)稱為調(diào)幅波的包絡(luò)。由于調(diào)幅系數(shù)ma與調(diào)制信號(hào)電壓振幅UΩm

成正比，因此UΩm

越大，ma就越大，調(diào)幅波的變化也就越大。2021/5/91202、調(diào)幅波的頻譜與帶寬4.1調(diào)幅波基本性質(zhì)將單頻調(diào)幅波的數(shù)學(xué)表達(dá)式按三角函數(shù)展開(kāi)，可得uAM(t)=Ucmcosωct+?UcmmaUcmcos[(ωc+Ω)t]+

?UcmmaUcmcos[(ωc﹣Ω)t]可見(jiàn),單頻調(diào)制的調(diào)幅波由三個(gè)高頻分量組成,除角頻率為ωc的載波,還有ωc+Ω和ωc﹣Ω兩個(gè)新頻率分量。載波分量的振幅為ωc,而兩個(gè)邊頻分量的振幅振幅maUcm/2。因ma的最大值只能等于1,所以邊頻振幅的最大值不會(huì)超過(guò)Ucm/2。2021/5/91212、調(diào)幅波的頻譜與帶寬4.1調(diào)幅波基本性質(zhì)2021/5/91222、調(diào)幅波的頻譜與帶寬4.1調(diào)幅波基本性質(zhì)從頻譜圖可見(jiàn),在調(diào)幅波中,載波并不含有任何有用信息,要傳送的信息只包含在邊頻之中。邊頻的振幅反映了調(diào)制信號(hào)幅度的大小,邊頻的頻率雖然屬于高頻范疇,但反映了調(diào)制信號(hào)的高低。單頻調(diào)制的調(diào)幅波的頻帶寬度為調(diào)制信號(hào)頻率的兩倍,即BW=2F復(fù)雜信號(hào)調(diào)制的調(diào)幅波的最高頻率為?c+Fmax,而最低頻率為?c-Fmax,因此頻帶寬度等于調(diào)制信號(hào)最高頻率的兩倍,即BW=2Fmax。2021/5/91233、調(diào)幅波的功率關(guān)系4.1調(diào)幅波基本性質(zhì)(2)上(下)邊頻功率:(1)載波功率:(4)調(diào)幅信號(hào)總功率:(3)上下邊頻總功率:2021/5/91244、雙邊帶調(diào)制與單邊帶調(diào)制4.1調(diào)幅波基本性質(zhì)(1)雙邊帶------抑制載波只傳送上下邊帶(2)單邊帶------抑制載波和其中一個(gè)邊帶2021/5/91254.2調(diào)幅電路1、調(diào)幅電路的類別2021/5/91262、基極調(diào)幅電路（欠壓狀態(tài)）4.2調(diào)幅電路(2)電路及波形(1)基本原理用調(diào)制信號(hào)控制丙類諧振功放的基極偏壓，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)幅。2021/5/9127用調(diào)制信號(hào)控制丙類諧振功放的集電極電壓，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)幅。4.2調(diào)幅電路3、集電極調(diào)幅電路（過(guò)壓狀態(tài)）(1)基本原理(2)電路及波形2021/5/9128作用：實(shí)現(xiàn)兩個(gè)模擬信號(hào)相乘。4.2調(diào)幅電路4、模擬乘法器調(diào)幅電路(1)模擬乘法器簡(jiǎn)介(2)調(diào)幅電路符號(hào)：2021/5/9129模擬乘法器調(diào)幅電路實(shí)例2021/5/91304.2調(diào)幅電路5、二極管平衡調(diào)幅電路(1)電路組成原理(2)電路工作原理2021/5/9131二極管平衡調(diào)幅電路工作原理分析如下：設(shè)上式是在忽略高次方項(xiàng)后得出的，可見(jiàn)含有頻率分量F、fc±F

，只要在輸出端用一中心頻率為fc

、帶寬為2F的帶通濾波器，就可以取出分量fc±F

，實(shí)現(xiàn)雙邊帶調(diào)制。有：2021/5/91324.3檢波器(3)分類1、檢波器概述(1)作用(2)實(shí)質(zhì)從高頻調(diào)幅波中解調(diào)出原調(diào)制信號(hào)檢波器實(shí)際上是一種頻譜搬移電路2021/5/91332、大信號(hào)包絡(luò)檢波器4.3檢波器(1)電路組成(2)工作原理2021/5/91344.3檢波器3、大信號(hào)包絡(luò)檢波器的惰性失真RLCL過(guò)大使二極管在截止期間CL的放電速度太慢，以致跟不上調(diào)幅波包絡(luò)的下降速度，出現(xiàn)如圖所示的失真現(xiàn)象。(1)形成原因(2)波形現(xiàn)象(3)避免條件2021/5/9135相當(dāng)于給V加了一額外的反偏電壓，當(dāng)RL比Ri2大得多的情況下，URL就很大使得輸入調(diào)幅波包絡(luò)的大小在某個(gè)時(shí)段小于URL，導(dǎo)致V在這段時(shí)間截止，產(chǎn)生非線性失真。其底部被切去，形成“負(fù)峰切割失真”。4.3檢波器4、大信號(hào)包絡(luò)檢波器的負(fù)峰切割失真圖中：波形：2021/5/9136也就是說(shuō)，負(fù)峰切割失真本質(zhì)上是由于檢波器交、直流負(fù)載不等而引起，為此可采用如圖的措施來(lái)減小交直流負(fù)載的差別。4.3檢波器5、克服負(fù)峰切割失真的方法為了避免負(fù)峰切割失真，必須因而：2021/5/9137分析可知其中含有頻率分量0、F、2fc、(2fc±F)用一低通濾波器后再隔直便得到低頻調(diào)制信號(hào)。4.3檢波器6、同步檢波器(1)電路特點(diǎn)①對(duì)AM、DSB、SSB等調(diào)幅波均適用。②工作時(shí)需要有一同步參考信號(hào)(與載波同頻同相)。(2)同步檢波原理設(shè)：則：2021/5/9138同步檢波器應(yīng)用電路：原理：調(diào)幅信號(hào)ui(t)加到1腳，同步信號(hào)ur(t)加到8腳。檢波輸出信號(hào)從9腳輸出，經(jīng)過(guò)π型低通濾波器濾除高頻分量，最后由隔直電容去除直流后，得到所需的低頻輸出信號(hào)uo(t)。2021/5/91394.4混頻器變頻是指將高頻已調(diào)波經(jīng)過(guò)頻率變換，變?yōu)楣潭ㄖ蓄l已調(diào)波。1、變頻器的作用(1)文字描述(2)框圖描述(3)表達(dá)式描述2021/5/9140(5)頻譜描述4.4混頻器1、變頻器的作用(4)波形描述2021/5/91414.4混頻器經(jīng)帶通后取出差頻分量，即得到中頻信號(hào)，其中頻電流為：2、混頻的基本原理設(shè)：根據(jù)非線性器件的冪級(jí)數(shù)展開(kāi)式：代入兩信號(hào)分析可得其中含有頻率分量：2021/5/9142失真：輸出中頻信號(hào)的頻譜結(jié)構(gòu)與輸入信號(hào)的不同干擾：混頻器產(chǎn)生的大量不需要的組合頻率分量4.4混頻器3、主要性能指標(biāo)(1)混頻增益(2)選擇性要求選頻網(wǎng)絡(luò)的選擇性好,矩形系數(shù)接近于1。(3)失真與干擾2021/5/91434、混頻電路——模擬乘法器混頻器4.4混頻器分析如下：經(jīng)中心頻率為fI

，帶寬為2F的帶通濾波器濾波后，得：2021/5/91444、混頻電路——二極管平衡混頻4.4混頻器分析如下：帶通后得：2021/5/91454、混頻電路——三極管混頻(1)基本原理利用三極管ic和uBE的非線性來(lái)進(jìn)行頻率變換(2)幾種基本形式4.4混頻器2021/5/91465、混頻干擾(1)組合頻率干擾混頻器本身的組合頻率中無(wú)用頻率分量所引起的干擾(2)副波道干擾由于接收機(jī)前端選擇性不好,外界干擾信號(hào)竄入而引起的干擾(最強(qiáng)兩個(gè):中頻干擾和鏡像干擾)(3)交叉調(diào)制干擾在有用中頻信號(hào)的包絡(luò)上疊加了干擾信號(hào)的包絡(luò)而引起(4)互調(diào)干擾干擾信號(hào)之間彼此混頻而產(chǎn)生接近中頻的信號(hào)而引起4.4混頻器2021/5/9147本章小結(jié)：調(diào)幅有普通調(diào)幅和抑制載波調(diào)幅，普通調(diào)幅波的包絡(luò)反映了調(diào)制信號(hào)變化的規(guī)律。調(diào)幅電路可分為高電平調(diào)幅和低電平調(diào)幅，它們各自具有不同的特點(diǎn)，因此分別適用于不同的場(chǎng)合。檢波器有包絡(luò)檢波和同步檢波兩大類。包絡(luò)檢波器只可解調(diào)普通調(diào)幅波，同步檢波器可解調(diào)各種調(diào)幅波。包絡(luò)檢波器存在惰性失真和負(fù)峰切割失真。常用混頻器有模擬乘法器混頻器、二極管混頻器、三極管混頻器?；祛l器輸出中存在混頻干擾。2021/5/9148第5章調(diào)角與解調(diào)調(diào)角波的基本性質(zhì)調(diào)頻波調(diào)相波調(diào)頻電路直接調(diào)頻間接調(diào)頻鑒頻器斜率鑒頻相位鑒頻內(nèi)容提要2021/5/91495.1調(diào)角波的基本性質(zhì)調(diào)頻波數(shù)學(xué)表達(dá)式、頻偏及相偏波形調(diào)相波數(shù)學(xué)表達(dá)式、頻偏及相偏波形調(diào)角波的頻譜與帶寬單頻調(diào)制時(shí)調(diào)頻波與調(diào)相波的比較2021/5/9150調(diào)頻波—數(shù)學(xué)表達(dá)式、頻偏及相偏瞬時(shí)頻率：頻偏：最大頻偏：瞬時(shí)相位：相偏：最大相偏：表達(dá)式：2021/5/9151調(diào)頻波的波形示意：2021/5/9152調(diào)相波—數(shù)學(xué)表達(dá)式、頻偏及相偏瞬時(shí)相位：相偏：最大相偏：瞬時(shí)頻率：頻偏：最大頻偏：表達(dá)式：2021/5/9153調(diào)相波的波形示意2021/5/9154調(diào)角波的頻譜與帶寬頻譜分布特點(diǎn)：BW≈2mF=2△fm

（寬帶調(diào)角信號(hào)）帶寬估算方法：當(dāng)m遠(yuǎn)小于1時(shí)：當(dāng)m遠(yuǎn)大于1時(shí)：BW=2F（窄帶調(diào)角信號(hào)）2021/5/9155單頻調(diào)制時(shí)兩種調(diào)角信號(hào)的比較調(diào)頻信號(hào)調(diào)相信號(hào)瞬時(shí)頻率瞬時(shí)相位最大頻偏調(diào)制指數(shù)表達(dá)式2021/5/91565.2調(diào)頻電路直接調(diào)頻電路變?nèi)荻O管調(diào)相電路矢量合成法間接調(diào)頻可變時(shí)延法調(diào)相間接調(diào)頻電路變?nèi)荻O管調(diào)頻電路晶體振蕩器調(diào)頻電路集成調(diào)頻電路2021/5/9157直接調(diào)頻——變?nèi)荻O管調(diào)頻電路組成：變?nèi)荻O管特性：工作原理：2021/5/9158直接調(diào)頻——晶體振蕩器調(diào)頻電路特點(diǎn)★★★★原理電路等效電路諧振特性必須滿足：因而，頻偏很小。才能夠振蕩2021/5/9159直接調(diào)頻——集成調(diào)頻電路鎖相調(diào)頻—把調(diào)制信號(hào)uΩ(t)加在鎖相環(huán)VCO的頻率控制端，使VCO的頻率隨調(diào)制信號(hào)作線性變化，就可以達(dá)到調(diào)頻目的。電路框圖：工作原理：2021/5/9160間接調(diào)頻電路——原理先對(duì)調(diào)制信號(hào)進(jìn)行積分，再用積分后的信號(hào)對(duì)載波進(jìn)行調(diào)相，就可以間接地得到所需的調(diào)頻波。電路原理本質(zhì)上是個(gè)調(diào)相電路特點(diǎn)：2021/5/9161