1、高频电路原理与分析第1章绪论 课程名称：课程名称： 通信电子线路通信电子线路英文名称：英文名称：Communication electronic circuit 教材名称及作者：西安电子科技大学出版社教材名称及作者：西安电子科技大学出版社 曾兴雯主编曾兴雯主编高频电路原理与分析高频电路原理与分析（第四版）（第四版） 21世纪高等学校通信类规划教材 高频电路原理与分析第1章绪论 本课程的特点课程的目的、要求课程的目的、要求 目的目的： 了解通信电子信息产生、发射、接收的原理与方法；了解通信电子信息产生、发射、接收的原理与方法； 分析通信电子器件和通信电路的工作原理；分析通信电子器件和通信电路的工
2、作原理； 掌握通信电子线路的基本组成和分析、计算方法；掌握通信电子线路的基本组成和分析、计算方法； 培养通信电子线路的识图、作图和简单设计能力；培养通信电子线路的识图、作图和简单设计能力； 培养分析和解决通信电子线路中实际问题的能力培养分析和解决通信电子线路中实际问题的能力,培养创培养创新实践精神；新实践精神； 了解通信电子线路的最新发展动态，为后续电子课程及了解通信电子线路的最新发展动态，为后续电子课程及电子专业打下基础。电子专业打下基础。高频电路原理与分析第1章绪论 要求：要求：1）了解通信电子线路的特点，通信电子信息产生、发射、接收的原理与）了解通信电子线路的特点，通信电子信息产生、发射
3、、接收的原理与方法；方法；2）熟悉基本通信电子器件的功能特点和用途；）熟悉基本通信电子器件的功能特点和用途；3）掌握基本通信电子线路的电路结构、分析方法和基本设计方法；）掌握基本通信电子线路的电路结构、分析方法和基本设计方法；4）掌握基本通信电子线路实验技能和安装调试方法。）掌握基本通信电子线路实验技能和安装调试方法。通过本课程的学习，应达到下列基本要求：通过本课程的学习，应达到下列基本要求：(一)掌握以下定义、基本概念和基本原理：串联谐振、关联谐振、接入系数、频率特性、通频带、选择性、品质因数、松耦合双调谐、参差调谐、Y参数、截止频率、特征频率、谐振放大倍数、自给偏压、过压状态、欠压状态、临
4、界状态、阻抗区配、槽路效率、正弦波振荡器、压电效应、晶体振荡、调幅、检波、抑制载波调幅、同步检波、调频、鉴频、限幅、频谱图、变容二极管、电抗管、锁相、捕获、锁定、跟踪、变频、混频、干扰、噪声、输出功率和效率。(二)正确运用下列分析方法：折线近似分析法；幂级数分析法；处理实际问题时所用的估算法；高频电路原理与分析第1章绪论 基本内容及学时分配基本内容及学时分配 1. 通信电子线路序论（通信电子线路序论（4） 1.1 无线通信系统概述无线通信系统概述 1.2 无线电信号无线电信号2. 高频电路基础（高频电路基础（4） 2.1 高频电路中的元器件高频电路中的元器件 2.2振荡回路振荡回路 2.3 电
5、子噪音电子噪音3 高频谐振放大器（高频谐振放大器（8） 3.1高频小信号放大器高频小信号放大器 3.2 高频功率放大器的原理与特性高频功率放大器的原理与特性 3.3 高频功放的高频效应高频功放的高频效应 3.4 高频功率放大器的实际线路高频功率放大器的实际线路 3.5 高频功放、功率合成与射频模块放大器高频功放、功率合成与射频模块放大器高频电路原理与分析第1章绪论 4 正弦波振荡器（正弦波振荡器（6） 4.1 反馈振荡器的原理反馈振荡器的原理 4.2 LC振荡器振荡器 4.3 振荡器频率的稳定度振荡器频率的稳定度 4.4 LC振荡器的设计方法振荡器的设计方法 4.5 石英晶体振荡器石英晶体振荡
6、器 4.6 振荡器中的几种现象振荡器中的几种现象5 频谱的线性搬移电路（频谱的线性搬移电路（6） 5.1 非线性电路的分析方法非线性电路的分析方法 5.2 二极管电路二极管电路 5.3 差分对电路差分对电路 5.4其他频谱线性搬移电路其他频谱线性搬移电路 6 振幅调制、解调与混频（振幅调制、解调与混频（8） 6.1 振幅调制振幅调制 6.2 调幅信号的解调调幅信号的解调 6.3 混频混频 6.4 混频器的干扰混频器的干扰7 角度调制与解调（角度调制与解调（8） 7.1角度调制信号分析角度调制信号分析 7.2 调频器与调频方法调频器与调频方法 7.3 调频电路调频电路 7.4 鉴频器与鉴频方法鉴
7、频器与鉴频方法 7.5 鉴频电路鉴频电路 7.6 调频收发信机及附属电路调频收发信机及附属电路 7.7 调频多重广播调频多重广播高频电路原理与分析第1章绪论 第一章第一章 绪论绪论 简介简介1-1无线通信系统概述1-2 信号、频谱与调制 1-2-1 通信系统中的基本信号 1-2-2 调幅信号及其频谱调幅信号及其频谱 1-2-3 调角信号及其频谱调角信号及其频谱 1-2-4 数码调制信号及其频谱数码调制信号及其频谱 1-2-5 多路通信及已调波比较高频电路原理与分析第1章绪论 简简 介介现代通信与信息社会通信的任务:克服距离上的障碍,迅速而准确地传输信息。历史： 第一阶段：语言 第二阶段：文字、
8、邮政 第三阶段：印刷术 第四阶段：电气通信（技术发展迅速） 第五阶段：信息时代（信源多样化，传输速率，存储量，信号处理复杂） 例：个人通信 第三代移动通信高频电路原理与分析第1章绪论 1-1无线通信系统概述一、概念通信：不失真地将信息(消息)从一方传送到另一方。 典型的通信系统:移动通信系统、卫星通信系统、 光纤通信系统、电话通信系统二、通信系统模式 特性：衰减特性、干扰情况、频率特性、时变与非时变特性 等。 通信系统举例：短波数据/语音通信高频电路原理与分析第1章绪论 无线调幅发射机框图无线调幅发射机框图高频电路原理与分析第1章绪论 无线调幅接收机框图无线调幅接收机框图 高频电路原理与分析第
9、1章绪论 数字彩电接收机框图数字彩电接收机框图 高频电路原理与分析第1章绪论 三、通信系统中的调制与解调三、通信系统中的调制与解调1调制与解调的作用（1）波长与天线的有效配合 ：保证天线天线的有效辐射或接收电磁波信号的条件，是天线尺寸与信号波长相比拟。故：信号频率范围较宽，或信号波长太长时，天线难以制作。（2）信号的多路传输 ：调制后，各路信号的载频(信号的中心频率)不同，可在同一信道中传输(无线信道或有线信道)。2实现调制与解调 理论基础：付氏变换中的频谱搬移特性(频域特性)，任何一个信号如乘上一个高频信号(正弦单频信号)，则可将此任意信号的频谱不失真地搬移到该高频信号频谱的两侧。因此，该高
10、频信号又称为载频信号。 高频信号(载频信号)电压或 电流的瞬时表达式： PMFMAM)t(Vcos) t (v00高频电路原理与分析第1章绪论 调制方式分类 高频电路原理与分析第1章绪论 四、通信系统的波段划分高频电路原理与分析第1章绪论 五、电波传输特性直射传播（视距）绕射波（地波）反射波（天波）折射传播散射传播高频电路原理与分析第1章绪论 （1） 通信容量 一个信道（有线或无线）可同时传送的独立已调信号的路数。 *与传输媒介有关（空间、电缆、光缆等） *与通信方式有关（AM,SSB,FM等)（2）信号失真度 通信系统中接收到的信号不同于原信号的程度。减小信号失真度的措施： *合理的收、发设
11、备的整体设计； *优选单元电路； *精调各电路的工作状态。六、通信系统共同的基本特性共同的基本特性高频电路原理与分析第1章绪论 （3）传输距离 *与发射功率、效率，接收灵敏度有关； *与通信体制、方式有关； *与信道损耗，干扰和噪声的强度等有关。（4）抗干扰、抗噪声能力 *合理的通信体制； *优良的选频电路，调制和解调电路； *高质量和低噪声的元器件。共同的基本特性共同的基本特性(续续)高频电路原理与分析第1章绪论 1-2 信号、频谱与调制1-2-1 通信系统中的基本信号一、电信号一、电信号 1.概念 ： 表示某种信息变化的电流（电压）信号，称为电信号。 基带信号（原始电信号） 已调信号（高频
12、、中频） 另外：干扰、噪声也是信号（称干扰信号）。高频电路原理与分析第1章绪论 2.分类(1)规则信号：（确定的时间函数）周期信号-离散频谱 周期性的时间函数 采用付氏级数的方法进行分析非周期信号-连续频谱 非周期性的时间函数 采用付氏变换的方法进行分析(2)非规则信号：（非确定的时间函数）随机信号（例如：热噪声）（均匀频谱且趋于无穷大） 采用随机过程、概率和统计的方法进行分析。高频电路原理与分析第1章绪论 二、信号的表示方法二、信号的表示方法重点： 时域表达式(波形)，频域表达式(频谱) 两种表示方法的实质是一致的。 时域表达式和频域表达式的直接关系： 周期信号(离散谱） 付氏级数方法正变换
13、：反变换： dte ) t (fT1Ftjn2/T2/Tn)tF(n)cos(nF(n)ef(t)n1n0tjnn高频电路原理与分析第1章绪论 非周期信号（连续谱） 付氏变换方法正变换：反变换： dte ) t (f)F(tjde )F(21f(t)tj例1：单频正弦信号 f(t)=Asin(t): 单谱高频电路原理与分析第1章绪论 周期信号单、双边频谱 例2：对称方波的合成与分解单边谱双边谱高频电路原理与分析第1章绪论 高频电路原理与分析第1章绪论 结论结论（1）合成和分解的各次谐波的幅度，随谐波频率的上升而下降，故高次谐波项可以忽略。一般911次谐波即可较好地合成方波。（2）信号的时域波形
14、与频域特性的内在关系分析 *高次谐波分量:主要决定方波前后沿的陡度 *低次谐波分量:主要决定方波平顶的平缓度（3）推广：任何一个周期信号均可合成与分解。 例：电子乐器：管乐以方波为主，弦乐 以三角波为主 语音合成：清音，浊音（4）进一步推广： 对任意信号的时域波形与频谱间的对应关系，也有重要的借鉴作用。高频电路原理与分析第1章绪论 三、常用周期信号的波形与频谱三、常用周期信号的波形与频谱高频电路原理与分析第1章绪论 高频电路原理与分析第1章绪论 高频电路原理与分析第1章绪论 1-2-2 调幅信号及其频谱调幅信号及其频谱实现调幅： AM -普通调幅（带载波双边带） DSB-抑制载波双边带调幅 S
15、SB-单边带调幅 VSB-残留边带调幅PMFMAM)t(Vcos) t (v00高频电路原理与分析第1章绪论 一、普通调幅 AM 1单频信号调幅（1）时域表达式（波形） 令初始相位为零，要求 调制信号： 载波信号： 则已调信号： 调制度： （否则，将产生过调失真）0) t(cosV) t (v) t(cosV) t (v0Cc) t(cos)t(cosm1 (V) t(cos)t(cosVV) t (v0AC0CAM1/VkVmCA高频电路原理与分析第1章绪论 单频调幅波形频谱 高频电路原理与分析第1章绪论 （2）频域表达式（频谱） 包括载波分量，上边频（频率和）和下边频（频率差）； 即：调幅
16、过程是一个线性的频谱搬移过程，故称为线性调幅。（3）频带宽度 B 调制信号角频率： ；则调制频率为： 载波信号角频率： ；则载波信号频率为： 频带宽度: (是设计通信广播系统的重要指标） B =( fo +F) - (fo - F) =2Ft )(cos2Vmt )(cos2Vm) t(Vcos) t(cos)t(cosm1 (V) t (v0A0A00AAMF22/F 00f2/2f00高频电路原理与分析第1章绪论 2多频信号调幅复杂(多频)调制信号多频调制信号多频调制信号)tcos(Ff(t)nnn1n多频调幅信号的瞬时表达式：) t(cos)t(cosm1(V) t (v0nAn1nCA
17、M高频电路原理与分析第1章绪论 频带宽度: B=(fo +Fmax)-(fo - Fmax)=2Fmax 多频调幅波形频谱： )t(cosmV21)t(cosmV21) t(cosV) t(cos)t(cosm1 (V) t (vn0An1nCn0An1nC0C0nAn1nCAM高频电路原理与分析第1章绪论 3多路信号的频率分配（频分多路） 例：中短波调幅广播电路规定:Fmax=4.5KHz，则频带宽度 B =2Fmax=9KHz 多路信号频率分配高频电路原理与分析第1章绪论 此时：此时： AM的能量利用率的能量利用率单频调幅时： 最大1mA所以：载波频谱的幅度是边带频谱的幅度的2倍。 (令负
18、载电阻为单位电阻)载波功率：2C0VP 边带功率：2V)2Vm(2P2C2CA能量利用率：%33PPP0 当 时: 能量利用率为 11%左右。 为了提高能量利用率，可采用DSB方式。 (百分之百调幅)5 . 0mA高频电路原理与分析第1章绪论 二、抑制载波双边带调幅 DSB方式t )(cosVV21t )(cosVV21) t(cosV) t(cosV) t (v0C0C0CDSB 乘法器平衡调幅 平衡调幅波形频谱 频带宽度:(与AM相同）高频电路原理与分析第1章绪论 三、单边带调幅 SSB（一般用于通信电台）t )(cosVV0CUSBt )(cosVV0CLSB为节省频带，可只传送一个携带
19、全部信息的边带（上边带或下边带）。但调制、解调电路比较复杂。滤出DSB的下边带：滤出DSB的上边带： SSB波形频谱：高频电路原理与分析第1章绪论 四、残留边带调幅 VSB 界于DSB与SSB之间，可节省带宽和提高能量利用率，且易于实现。( 注意低频段的信号强度问题。) 例：电视信号 Fmax=6MHz（图象），B=12MHz 采用 VSB方式：图象 7.5MHz +伴音=8MHzVSB波形频谱高频电路原理与分析第1章绪论 1-2-3 调角信号及其频谱调角信号及其频谱0) t(cosV) t (v) (cosV)t(cosV) t (vC00Ccvv一、调频（FM）和调相（PM）信号 要求调制
20、信号：载波信号：则已调信号：FM 调制 PM 调制均改变相角，统称为调角（瞬时频率）（瞬时相位）FM，PM高频电路原理与分析第1章绪论 ) t () t (t-(t)dt) t (dt(t)d) t ( 1瞬时频率与瞬时相位的关系 2. FM和PM的时域表达式ttVktmFcoscos)(00FM:FMm:最大频率偏移00000sinsin)()(tmtttdtttFmt瞬时相位：瞬时频率：FfVkmmFmF调频指数：高频电路原理与分析第1章绪论 ttmtVkdttdtPPPsinsinsin)()(000PM:PMP:最大频率偏移0000coscos)(tmttVkttPP瞬时相位：瞬时频率
21、：PPPVkm调相指数：高频电路原理与分析第1章绪论 单音调制信号: FM: PM:)coscos()sincos(00C00CtdtVktVtmtVvFFFM)coscos()coscos(00C00CtVktVtmtVvPPPM)(cos(00CdttfktVvFFM多音调制信号: FM: PM:)(cos(00CtfktVvPPM高频电路原理与分析第1章绪论 *mF与与mp的比较的比较高频电路原理与分析第1章绪论 调角信号表达式对比：调角信号表达式对比： 高频电路原理与分析第1章绪论 FM波形、频谱波形、频谱 高频电路原理与分析第1章绪论 二、调角信号的频谱二、调角信号的频谱00)cos
22、(0t1 调角信号的分解 FM与PM的表达式类似； 单频调制: 令 ,调角信号的已调信号：即：已调信号中含有载频分量 和无穷多对边频分量 tn )cos(0高频电路原理与分析第1章绪论 2 调角信号的频谱调角信号的频谱贝塞尔函数曲线高频电路原理与分析第1章绪论 贝塞尔函数系数高频电路原理与分析第1章绪论 贝塞尔函数简表可见：贝塞尔函数简表可见：（1）载频分量和边频分量的振幅VJn(m)与m的取值有关；（2）随着边频次数 n,Jn(m) (即边频分量的振幅）。（3）对于所有的 m ：当边频分量的个数nm +1时，均有Jn(m)0.1(功率 (固定值)则FM的抗干扰性能优于PM；2. 因为 , 所
23、以FM、PM的抗干扰性能优于AM。 调频信号的频谱FmPmAPFmmm、高频电路原理与分析第1章绪论 注意：注意： 多频调制时（以2频F1、F2调制为例）1.FM、PM的频谱 除中心频率分量fo和边频分量fonF1、fonF2之外，增加交叉调制分量fopF1qF2。（n、p、q=1，2，3.) 故故FM、PM称为非线性调制称为非线性调制；2.AM的频谱(DSB、SSB、VSB相同） 中心频率分量fo和边频分量foF1、foF2之外，无其它频率分量。 故调幅称为线性调制。故调幅称为线性调制。（即FM、PM通过展宽频谱来提高抗干扰性能。）高频电路原理与分析第1章绪论 1-2-4 数码调制信号及其频
24、谱数码调制信号及其频谱数码信号:以下均采用单极不归零0、1交替的数码调制信号。 一、振幅键控(ASK)信号及其频谱高频电路原理与分析第1章绪论 1.等幅ASK :脉冲宽度； T: 0、1交替码脉冲重复周期； 对0、1交替码(占空比为50%):=T/2设：f =4KHz； 则：T=1/f =1/4ms =T/2=1/8ms带宽：B=22/1/2=2/=16KHzASK等幅信号频谱 高频电路原理与分析第1章绪论 2调幅ASK1信号调幅（单频F1调幅）；0信号不调幅， 即带宽 B=2F1 例：F1=0.4KHz B =2F1=0.8KHz F1=0.8KHz B =2F1=1.6KHz 显然比等幅A
25、SK节省带宽高频电路原理与分析第1章绪论 二、频率键控(FSK)信号及其频谱 1载频信号f1 0载频信号f2 令：f1f2 带宽 B =2/+(f1-f2) FSK信号 FSK信号频谱高频电路原理与分析第1章绪论 三、相位键控(PSK)信号 带宽与等幅ASK相同 PSK信号(绝对调相)高频电路原理与分析第1章绪论 1-2-5 多路通信及已调波比较多路通信及已调波比较一、多路通信 频分多路通信（ FDMA）时分多路通信 （TDMA） 码分多路通信 CDMA (CDMA/DS) 高频电路原理与分析第1章绪论 二、已调信号比较二、已调信号比较1抗干扰性能比较(1)一般情况 的平均值 (固定值），则F
26、M的抗干扰性能优于PM；(2) 因为 、 ，所以FM、PM的抗干扰性能优于 ；(3) 数码调制抗干扰性能优于模拟调制。 *可整形； *可进行纠错编码等。FmPmAmFmPmAm高频电路原理与分析第1章绪论 高频电路原理与分析第1章绪论 2频带宽度比较 因为 、 ，所以FM、PM的频带宽度大于AM。 数字脉冲调制频带宽度与脉冲宽度成反比，且ASK、PSK优于FSK。AmFmPm高频电路原理与分析第1章绪论 3设备的功率利用率 因为FM、PM为等幅调制，调制前后载波幅度和平均功率相同，而AM等调幅波调制前后载波幅度和平均功率随调制信号变化。所以FM、PM波的设备的功率利用率优于调幅波。 对于AM波
27、 令： 为AM已调波功率， Pc 为载波功率（与 、 相同） =1时： 的最大值=4倍Pc 的平均值=1.5倍Pc 则：(1)若发射机的额定发射功率相同， 则： (2)若要求 = 则：AM需要较大额定发射功率 AMPAMPAMPPMPFMPPMP、FMPPMP、FMPAMPAMPAm高频电路原理与分析第1章绪论 第第2章章 通信电路基础通信电路基础2.1 高频电路中的元器件及组件高频电路中的元器件及组件2.2 调谐回路与谐振滤波器调谐回路与谐振滤波器2.3 阻抗转换与阻抗匹配阻抗转换与阻抗匹配2.电子噪声电子噪声高频电路原理与分析第1章绪论 2-1 高频电路中的元件、器件和组件高频电路中的元件
28、、器件和组件2-1-1 导线导线裸铜线、镀银（金）线、漆包线、塑包线(单多)、纱包线(单多股)、导线组。馈线：(已属传输线范畴) 50、75同轴电缆 300扁平电缆一、导线的高频趋肤效应 导线电阻的大小与导线的横截面积成正比。 导线趋肤效应示意图高频电路原理与分析第1章绪论 例：直径=0.644mm的铜导线由导线表：直流电阻 =60.97/km横截面积 =0.3257mm2dcR2rdcS高频电路原理与分析第1章绪论 设：f =10MHz时：铜导线的趋肤深度为0.0216mm。等效环截面积 =0.0422mm2则： 即 =0.45/m设：f =200MHz时： =2208/km即 =2.2/m
29、改进： 镀银线，空心导线，波导管(内外壁镀银)acRacSkmSSRRdcacdcac/6 .450/acRacR二、直导线的电感例：直径0.644mm 长10cm ，电感量=0.106h ,低频时可忽略； XL=2fL，高频时，f 和等效L同时变大，不可忽略。 高频电路原理与分析第1章绪论 2-1-2 电感电感电感线圈的分布电容和阻抗特性曲线重要：电感线圈的品质因数 QL=(L)/r 在一定范围内，r 也，品质因数QL近似常数。易于测量及电路分析计算。 L或r, 可提高QL值 例：中波接收天线：采用多股纱包线 短波接收天线：采用镀银线高频电路原理与分析第1章绪论 2-1-3 电容电容实际电容
30、阻抗特性.高频电路原理与分析第1章绪论 2-1-4 电阻电阻电阻的高频等效电路 高频电路原理与分析第1章绪论 金属膜电阻的频率特性高频电路原理与分析第1章绪论 2-1-5 传输线（高频范畴）传输线（高频范畴）1.传输线 长线：l 传输线分布参数电路高频电路原理与分析第1章绪论 双线、同轴线特性阻抗2.特性阻抗 Zc 双线传输线:高频电路原理与分析第1章绪论 3.终端开路、终端短路传输线(高频电路的分布元件)高频电路原理与分析第1章绪论 例：/4传输线的特性和应用。如发射、接收天线高频电路原理与分析第1章绪论 4.宽带传输线变压器结构示意图 平衡、不平衡转换高频电路原理与分析第1章绪论 4：1传
31、输线变压器 9：1传输线变压器高频电路原理与分析第1章绪论 2-2 调谐回路与谐振滤波器2-2-1调谐回路调谐回路1.串联谐振回路（电流谐振）串联谐振回路的幅频特性)(CLjrCjLjrzs 11 高频电路原理与分析第1章绪论 2.并联谐振回路（电压谐振）并联谐振回路的幅频特性CQLQCrLR000:谐振电阻221)2(1 ooooUQUU arctgQarctgooz )2(高频电路原理与分析第1章绪论 例2-1 放大器以并联谐振回路为负载，信号中心频率，回路电容CpF，（）计算所需的线圈电感值；（）若线圈的品质因数为Q=100，试计算回路谐振电阻及回路带宽；（）若放大器所需带宽为 ，则应在
32、回路上并联多大电阻才能满足放大器所需带宽要求？对于单调谐回路 （串联、并联）带宽：10MHzfs选择性：5MHz. 0B7 . 0高频电路原理与分析第1章绪论 解）由C)f(21C1L2020得07uH. 5L ）回路谐振电阻回路带宽100kHzQfB31.8KLQR000）要求带宽变宽，即回路电阻变小（并联电阻）97k. 737. 6R6.37RR6.37kLQRRRRR20BfQ0010L010100.70L高频电路原理与分析第1章绪论 3、部分接入的并联振荡回路、部分接入的并联振荡回路目的：目的：实现阻抗匹配；减小负载对谐振回路的影响实现阻抗匹配；减小负载对谐振回路的影响CLRLCLRL
33、RLU1U2设设接入系数接入系数为：为：n=U2/U1，则：则：RL=n2RL信号源的阻抗匹配信号源的阻抗匹配 Rs = Ri负载的阻抗匹配负载的阻抗匹配 RL = R0阻抗匹配阻抗匹配CLrRLRssIRiRo高频电路原理与分析第1章绪论 a、自耦变压器部分接入电路、自耦变压器部分接入电路 接入系数：接入系数：LMLUUnT 22S/RnRRss ：折算到谐振回路两端时折算到谐振回路两端时当将当将部分到全部部分到全部增大增大0200RnRR 折折算算到到信信号号源源两两端端时时：当当将将全部到部分全部到部分减小减小R0信号源的匹配信号源的匹配: Rs=R0L1N1N2L2MRSR01323N
34、Nn 紧耦合紧耦合：n=M/L2紧耦合：紧耦合：21NNn 高频电路原理与分析第1章绪论 R接入系数接入系数:2112121111CCCCCCCCUUnT b、电容抽头部分接入电路、电容抽头部分接入电路高频电路原理与分析第1章绪论 负载部分接入电路负载部分接入电路实现阻抗变换实现阻抗变换接入系数：接入系数：1323NNn LLLRnRR21 ：折折算算到到谐谐振振回回路路两两端端时时将将接入系数：接入系数：211CCCn LLLRnRR21 ：折折算算到到谐谐振振回回路路两两端端时时将将高频电路原理与分析第1章绪论 例：图示电路是一电容抽头的并联振荡回路，信号角例：图示电路是一电容抽头的并联振
35、荡回路，信号角频率频率=10 106rad/s。试计算谐振时。试计算谐振时回路电感回路电感L和有和有载载QL值（设线圈值（设线圈Qo值为值为100）；并计算输出电压与）；并计算输出电压与回路电压的相位差。回路电压的相位差。解解：由题意知由题意知s/rado61010 FCCCCC 802121HCLo 12512 KLQCQRooooo1252 . 0211 CCCn KRnRLL50125728.C)R/R(LR/RQoLooLoL 高频电路原理与分析第1章绪论 1、单调谐回路中通频带和选择性问题、单调谐回路中通频带和选择性问题 单调谐回路中单调谐回路中Q值越高，谐振曲线越值越高，谐振曲线越
36、尖锐，尖锐，通频带越窄，选择有用信号的能力通频带越窄，选择有用信号的能力越强越强即选择性越好即选择性越好。但在需要保证一。但在需要保证一定通频带的条件下，又要选择性好，对于定通频带的条件下，又要选择性好，对于单调谐回路来说是难以胜任的。单调谐回路来说是难以胜任的。采用耦合采用耦合振荡回路就可以解决单调谐回路中通频带振荡回路就可以解决单调谐回路中通频带和选择性的矛盾。和选择性的矛盾。2-2-2 双调谐回路双调谐回路高频电路原理与分析第1章绪论 三种形式的双调谐回路高频电路原理与分析第1章绪论 双调谐回路的谐振特性初、次回路参数相异时高频电路原理与分析第1章绪论 对于双调谐回路（双峰、谷点为0.7
37、07时）带宽 选择性：高频电路原理与分析第1章绪论 耦合系数耦合系数反映两回路的相对耦合程度。定义为耦合元件反映两回路的相对耦合程度。定义为耦合元件电抗的绝对值与初、次级回路中同性质元件电抗值的几何平电抗的绝对值与初、次级回路中同性质元件电抗值的几何平均值之比。均值之比。21LLMk C2C1CCCCCCk 耦合系数耦合系数k通常在通常在01之间，之间，k0.05称为强耦合；称为强耦合； k=1称为全耦合称为全耦合。2、耦合谐振回路及特性分析、耦合谐振回路及特性分析a、两个概念、两个概念耦合因数耦合因数表示耦合与表示耦合与Q共同对回路特性造成的影响。共同对回路特性造成的影响。21rrMkQQ
38、电电路路中中：在在等等振振等等高频电路原理与分析第1章绪论 b、频率特性分析、频率特性分析 0221211ZIZIEZIZImm设：设：初级回路总阻抗为初级回路总阻抗为Z1，次，次级回路总阻抗为级回路总阻抗为Z2，两回路之，两回路之间的耦合阻抗为间的耦合阻抗为Zm，则两回，则两回路方程为：路方程为：L1L2C1r1C2r2+_I2EI1整理上式，得右式整理上式，得右式为了简化分析，只讨论为了简化分析，只讨论等振、等等振、等Q电路。电路。等振：等振：指初、次级回路谐振频率相等；指初、次级回路谐振频率相等；等等Q：指初、次级回路指初、次级回路Q相等。相等。12212212)(IZZZZZZZImm
39、m 高频电路原理与分析第1章绪论 得到归一化幅频特性：得到归一化幅频特性： 222max22412 II21max22201rrEII 达达到到最最大大值值，为为时时，当当 的的表表达达式式，可可以以得得到到，代代入入，222222111112100201)1()1(),1()1(IMjZjrCLjrZjrCLjrZQQQmee 2222124)1 (rrEI高频电路原理与分析第1章绪论 不同不同值时的频率特性曲线：值时的频率特性曲线：=11110max22II =1，称为临界耦合，称为临界耦合， 曲线为单峰。曲线为单峰。Qf2Bo7 . 0 15. 3K1 . 0 1，称为过耦合，称为过耦合
40、， 曲线为双峰。曲线为双峰。 =2.41时时Qf1 . 3Bo7 . 0 34. 2K1 . 0 222max22412 II高频电路原理与分析第1章绪论 2-2-3 石英晶体振荡器石英晶体振荡器等效电路及符号石英晶体的电抗特性高频电路原理与分析第1章绪论 2-2-4 陶瓷滤波器陶瓷滤波器符号、等效电路及特性高频电路原理与分析第1章绪论 2-2-5 声表面波滤波器声表面波滤波器结构示意 (a) 外形 (b) 符号 声 表 面 波声 表 面 波传播方向传播方向RsUsRL选频特性：选频特性：当叉指换能器的几何参当叉指换能器的几何参数以及发端换能器的距离一定时，数以及发端换能器的距离一定时，它就具
41、有选择某一频率信号输出的它就具有选择某一频率信号输出的能力。能力。特点：特点：可满足多种频率特性、性能可满足多种频率特性、性能稳定、工作频率高、体积小、可靠稳定、工作频率高、体积小、可靠性高等。性高等。高频电路原理与分析第1章绪论 彩电中放用声表面波滤波器的幅频特性高频电路原理与分析第1章绪论 一千兆赫一千兆赫几百兆赫几百兆赫几十兆赫几十兆赫最高工作频率最高工作频率可达可达50%可达可达10%小于小于1%相对带宽相对带宽可小于可小于1.2可小于可小于4矩形系数矩形系数可满足多种频率特性、可满足多种频率特性、性能稳定、工作频率性能稳定、工作频率高高可靠性高、性能稳定、可靠性高、性能稳定、成本低、
42、工作频率较成本低、工作频率较高高频率稳定、频率稳定、Q值高、相对带值高、相对带宽窄宽窄特点特点符号符号三端三端两端两端声表面滤波器声表面滤波器陶瓷滤波器陶瓷滤波器晶体滤波器晶体滤波器滤波器名称滤波器名称总结总结高频电路原理与分析第1章绪论 2-3 阻抗转换与阻抗匹配阻抗转换与阻抗匹配2-3-1 振荡回路的阻抗变换实现阻抗变换，减小负载对回路的影响具体方法：部分接入谐振回路 变压器耦合阻抗转换的作用阻抗转换的作用 ：现阻抗匹配，负载获得最大输出功率：现阻抗匹配，负载获得最大输出功率阻抗匹配（复共轭匹配）：电阻匹配、电抗匹配阻抗匹配（复共轭匹配）：电阻匹配、电抗匹配要求：无损耗或损耗最小要求：无损
43、耗或损耗最小高频电路原理与分析第1章绪论 2-3-2 LC网络阻抗变换分类：L型、T型、II型1）串-并联阻抗变换PPSSSSSSXRRXQQXXRXQXR:)1 (X)1 (RRR:XR1X1R1:2SS22P2SS22PssPP显然有有由高频电路原理与分析第1章绪论 2） L型网络阻抗变换（异性质阻抗变换网络）eLeLLPeLeesseLsLRRRRQRXRRRQRXXRRRRQ)(11L-I型网络：负载电阻与Xp并联适合：RLRe的情形高频电路原理与分析第1章绪论 2P2L2PLS2P2LP2LS2P2L2PL2P2LP2LS2P2L2PLP2LS2P2LPLPLSPLPLSLPSiXR
44、XRRXRXRX:XRXRXRXRXXRXRXRXXR)XR(XRXXRXRXR/XXZeR对应1XRXRR:XX:XRXRXX : 2P2L2PLSPS2P2LP2LSSeLePLRRQRXRQ得由品质因数电抗特性相反与说明谐振时对输入阻抗：显然要求：RLRe高频电路原理与分析第1章绪论 LeLeePLeLLLeLPX)(11RRRRQRXRRRQRXRRRRQPsL-II型网络：负载电阻与Xs串联适合：RL0 ，Nf1高频电路原理与分析第1章绪论 放大电路输入端的信噪比与输出端的信噪比与放大电路的输入电阻Ri和放大电路的输出电阻Ro的大小无关, 为了计算和测量方便,噪声系数可在合适的条件下
45、进行,方法如下:1）匹配法: 假设放大电路的输入和输出都匹配;2）负载开路法; 如图，不考虑RL的噪声，求电阻线性网络的噪声系数NF。噪声系数的计算方法高频电路原理与分析第1章绪论 负载开路法负载开路法解：应用负载开路法,设RL开路,则Pno=4kTRsPno=4kTR NF=1+Pno/Pno =1+4kTR/4kTRs 高频电路原理与分析第1章绪论 负载短路法负载短路法如图，不考虑RL的噪声，求电阻线性网络的噪声系数NF。解：应用负载短路法,设RL短路,则Pno=4kTGsPno=4kTGNF=1+Pno/Pno =1+4kTG/4kTGs =1+ Rs/R 高频电路原理与分析第1章绪论
46、三、 噪声温度Te 噪声温度是用来表征放大电路内部噪声的一种形式。噪声温度的概念是,把放大电路的内部噪声看作是由信号源内阻Rs在温度为Ti时所产生的噪声。 Te=T(Nf-1)=290K(Nf-1)对于理想网络：Te=0 ，Nf=1对于实际网络：Te0 ，Nf1例：令 T=290k(17摄氏度） Nf=0.5dB, 即：Nf=1.12 ,Te=35k Nf=0.8dB, 即：Nf=1.21 ,Te=61k Nf= 3 dB, 即：Nf=2 ,Te=290k Nf= 7 dB, 即：Nf=5 ,Te=1160k高频电路原理与分析第1章绪论 四、 多级放大器的噪声系数或：可见：因为Ap的乘积很大，
47、所以多级放大器的噪声主要取决于系统 的第一、二级。 高频电路原理与分析第1章绪论 五、五、 接收机的灵敏度接收机的灵敏度 在规定的输出信噪比时，接收机所需的最小输入信号电压，定义为接收机的灵敏度。 高频电路原理与分析第1章绪论 2-4-5放大器的噪声系数放大器的噪声系数 晶体管共发射极放大器的噪声系数 晶体管噪声等效电路 高频电路原理与分析第1章绪论 令：信号源内阻Srbb ,f1 窄带放大器:(fo很大时) 相对频带 fH /fL 1小信号高频放大器是线性放大器，甲类工作。 作用：作用：放大信号幅度放大信号幅度要求：要求：不失真、不失真、 增益增益尽量大、不自激，选尽量大、不自激，选择性好择
48、性好高频电路原理与分析第1章绪论 二、电路及高频交流等效电路小信号高频放大器电路宽宽带带放放大大窄窄带带放放大大高频电路原理与分析第1章绪论 交流通路宽带宽带窄带窄带高频电路原理与分析第1章绪论 例：集成中放 高频电路原理与分析第1章绪论 高频电路原理与分析第1章绪论 3-1-2 晶体管高频等效电路晶体管高频等效电路1.物理模拟等效电路的模型：混合型（晶体管内部情况描述）2. 四端网络参量等效电路：h参数、Y参数、z参数、S参数等效电路（用于放大器电路设计）3. 高频交流等效电路： 电路的交流通路等效（用于电路分析）高频电路原理与分析第1章绪论 一、晶体管混合型等效电路 (1) 基极体电阻 r
49、bb : 5 100 rbb 较小时，高增益和低噪声。(2)发射结等效电阻 rbe : 500 2000 rbe =re = VT/Ie 发射结等效电阻 re = VT/Ie26mV/Ie(3)发射结电容 Cbe 100 500pf(4)集电结电阻 rbc 2 5M (可忽略)(5)集电结电容 Cbc 0.5 5pf 为内部反馈元件，严重影响放大器的性能指标。(6)受控电流源 gm vbe : 表征晶体管的放大作用。 gm 称为晶体管的跨导 gm=1/re =/rbe gm vbe = Ib (7)集-射极电阻 rce : 10 100K (可忽略)(8)集-射极电容 Cce : 2 10pf
50、 (可忽略)高频电路原理与分析第1章绪论 混合型等效电路的简化高频高频低频低频高频电路原理与分析第1章绪论 二、晶体管网络参量等效电路 共发射极电路1h参数等效电路高频电路原理与分析第1章绪论 h参数等效电路2Y参数等效电路e共发射极放大电路共发射极放大电路Y参数等效电路参数等效电路高频电路原理与分析第1章绪论 三、Y参数与混合型参数的关系(见教材P65)Y参数定义高频电路原理与分析第1章绪论 四、晶体管高频特性的几个频率参数f 共射截止频率 fT 特征频率 f 共基截止频率 fmax 最高振荡频率 fmaxf fT f f工作f时：|= fT /f工作 （ f = fT / ） fT =o
