1、通信电子电路通信电子电路课程介绍 通信电子电路又称高频电子电路，或非线性电子通信电子电路又称高频电子电路，或非线性电子电路，主要介绍用于通信系统中的各种单元电路，电路，主要介绍用于通信系统中的各种单元电路，其中频率变换电路是核心内容。其中频率变换电路是核心内容。课程性质课程性质：专业基础核心课：专业基础核心课 课程学时：课程学时：64学时学时 先修课程先修课程：电路分析、模拟（线性或低频）电子：电路分析、模拟（线性或低频）电子 电路、数字电路、信号与系统等电路、数字电路、信号与系统等 后续课程后续课程：通信原理、通信电路：通信原理、通信电路EDA、射频集成、射频集成电电 路设计等路设计等 实验
2、独立设课：实验独立设课：16学时学时讲授内容目录 第第1章章 绪论绪论 第第2章章 小信号调谐放大器小信号调谐放大器 第第3章章 高频调谐功率放大器高频调谐功率放大器 第第4章章 正弦波振荡器正弦波振荡器 第第5章章 振幅调制及其解调振幅调制及其解调 第第6章章 角度调制及其解调角度调制及其解调 第第7章章 变频器变频器 第第8章章 锁相环路及其他反馈控制电路锁相环路及其他反馈控制电路 课程内容及要求 主要介绍通信系统中用于信息传输和信息处理的介绍通信系统中用于信息传输和信息处理的基本电路、基本原理和基本分析方法基本电路、基本原理和基本分析方法 要求掌握高频无线发射机、接收机的电路组成、要求掌
3、握高频无线发射机、接收机的电路组成、工作原理及性能指标的分析和计算工作原理及性能指标的分析和计算 基于以上要求，将分章逐节介绍基于以上要求，将分章逐节介绍LC谐振回路、高谐振回路、高频小信号调谐放大器、高频调谐功率放大器、正频小信号调谐放大器、高频调谐功率放大器、正弦波振荡器、振幅调制与解调器、角度调制与解弦波振荡器、振幅调制与解调器、角度调制与解调器、变（混）频器和调器、变（混）频器和锁相环路锁相环路等基本电路的组等基本电路的组成、原理及性能分析。成、原理及性能分析。实验内容（独立设课-16学时）8个基础实验（必做）及综合实验（选做）个基础实验（必做）及综合实验（选做）（1）高频常用仪器的使
4、用）高频常用仪器的使用 （2）高频小信号调谐放大器）高频小信号调谐放大器 （3）改进型电容三点式振荡器）改进型电容三点式振荡器 （4）石英晶体振荡器）石英晶体振荡器 （5）振幅调制电路）振幅调制电路 （6）振幅解调电路）振幅解调电路 （7）变容二极管调频电路）变容二极管调频电路 （8）电容耦合相位鉴频器）电容耦合相位鉴频器 期末考试及成绩评定 考试方法：考试方法：闭卷笔试闭卷笔试 最终成绩评定方式：最终成绩评定方式：考试（考试（80%）+平时（平时（20%）作业（作业（10分）分）考勤（考勤（10分）分）第1章 绪论1.1 通信系统的概念通信系统的概念1.2 无线电波的传播特性无线电波的传播特
5、性1.3 无线电波的频段划分无线电波的频段划分1.4 调制的通信系统调制的通信系统1.5 本课程的主要内容本课程的主要内容无线电通信发展简史 三个里程碑：三个里程碑：1907 Lee de forest1907 Lee de forest发明电子三极管发明电子三极管 1948 1948 贝尔实验室贝尔实验室W.ShockleyW.Shockley发明晶体发明晶体三极管，三极管，是20世纪电子领域最重要的发明之一，推动了众多行业的发展 19581958年年TITI第一块集成电路和第一块集成电路和19641964年第年第一块一块MMICMMIC问世问世原始手段 烽火、旗语有线通信电报（1837 M
6、orse）电话（1876 Bell）无线通信电磁波的存在1864 Maxwell（理论）1887 Hertz（实践）无线电通信发展简史（续）有线传输的语音通信无线传输的移动通信窄带语音通信宽带综合业务通信模拟调制信号通信数字调制信号通信通信类型无线射频收发电路与系统应用 用于消费类（以手机控制为例）：用于消费类（以手机控制为例）：物联网技术电子产品的发展趋势1990198019701001000100000100002000Functional Density or Component Density/cm3)单功能多功能复杂功能2010微电子技术发展信息源发送设备信道接收设备收信者 通信系统
7、的组成框图通信系统的组成框图噪声源1.1通信系统的概念输入变换器输出变换器问题：数字电路可以完全替代模拟电路吗？为什么？信息源 在实际的通信电子电路中传输的是各种电信号，在实际的通信电子电路中传输的是各种电信号，为此就需要将各种形式的通常是非电的原始信息为此就需要将各种形式的通常是非电的原始信息如如语音、文字、图像语音、文字、图像等通过换能器转变成电信号。等通过换能器转变成电信号。它可以是模拟的、数字的或脉冲的信号，通常是它可以是模拟的、数字的或脉冲的信号，通常是低频信号，又称基带信号。低频信号，又称基带信号。常见的换能器有：常见的换能器有：话筒话筒 摄像机摄像机 各种传感器件（温度、湿度、气
8、体、压力等）各种传感器件（温度、湿度、气体、压力等）发送设备 发送设备的作用：调制 将通常是低频的基带信号变换成适合信道的传输特性的信号，一般为射频或高频的带通信号，这就是调制。对基带信号进行调制的原因：1、由于要传输的信息种类多样，其对应的基带信号特性各异，这些基带信号往往并不适合信道的直接传输。要想以较小的信号功率传播到较远的距离，就必须要进行调制。2、天线的长度与电信号的波长相比拟时，电信号才能以电磁波形式有效地辐射。如：信号频率为1kHz，根据=c/f，其对应波长300km，若采用1/4波长的天线，就可以算出天线长度需要75km，制造这样的天线是很困难的信道 信号从发射到接收之间要经过
9、传输信道，传输信号从发射到接收之间要经过传输信道，传输信道又称传输媒质。不同的传输信道有不同的传信道又称传输媒质。不同的传输信道有不同的传输特性，如电缆、光缆、大气层、自由空间输特性，如电缆、光缆、大气层、自由空间 根据传输媒质的不同，通信系统可以分为两大根据传输媒质的不同，通信系统可以分为两大类：类：有线通信有线通信：双绞线、同轴电缆、光纤：双绞线、同轴电缆、光纤 无线通信无线通信：自由空间：自由空间接收设备 接收设备的作用：解调接收设备的作用：解调 接收经信道传送过来的已调信号，并进行处理，接收经信道传送过来的已调信号，并进行处理，恢复出与发送端基带信号相一致的解调信号恢复出与发送端基带信
10、号相一致的解调信号。对接收设备的要求：对接收设备的要求：1.一对多，选择性要好，灵敏度要高一对多，选择性要好，灵敏度要高 2.由于信号在传输和恢复的过程中存在着干扰由于信号在传输和恢复的过程中存在着干扰和失真，接收设备要尽量减少这种失真和干扰。和失真，接收设备要尽量减少这种失真和干扰。收信装置 收信装置：将接收设备输出的电信号变换成原收信装置：将接收设备输出的电信号变换成原来形式信号的装置：来形式信号的装置：还原声音的喇叭或耳机，还原声音的喇叭或耳机，恢复图像的显像管或液晶显示器等。恢复图像的显像管或液晶显示器等。1.1.地球表面的绕射（地波）：适于频率地球表面的绕射（地波）：适于频率1.5M
11、Hz以以 下、波长下、波长200m200m以上的中、长波以上的中、长波2.2.电离层的反射和折射（天波）：适于频率在电离层的反射和折射（天波）：适于频率在1.5MHz 和和30MHz之间、波长在之间、波长在10m10m和和200m200m之间的之间的短波短波3.3.直射（空间波）：适于频率直射（空间波）：适于频率30MHz以上、波长以上、波长 10m 10m以下的超短波和微波。以下的超短波和微波。1.2 无线电波的传播特性波段（频段）波段（频段）符号符号波长范围波长范围频率范围频率范围应用范围应用范围超长波超长波（甚低频）（甚低频）VLF100000 10000m330KHz音频、电话、数据终
12、端音频、电话、数据终端长波长波（低频）（低频）LF10000 1000m30300KHz电力线通信、海上导航电力线通信、海上导航中波中波（中频）（中频）MF1000 100m300KHz3MHzAM广播、业余无线电广播、业余无线电短波短波（高频）（高频）HF10010m330MHz短波广播、业余无线电短波广播、业余无线电超短波超短波（甚高频）（甚高频）VHF101m30300MHzFM广播、电视、导航、广播、电视、导航、移移动通信动通信分米波分米波（特高频）（特高频）UHF10.1m3003000MHzTV、遥控遥测、雷达、遥控遥测、雷达、移移动通信动通信厘米波厘米波（超高频）（超高频）SHF
13、101cm330GHz微波通信、卫星通信、微波通信、卫星通信、雷达雷达毫米波毫米波（极高频）（极高频）EHF101mm30300GHz穿入大气层时的通信穿入大气层时的通信1.3 无线电波波段的划分（民用）雷达雷达波段波段频率频率GHz波长波长 cm雷达雷达波段波段频率频率GHz波长波长 cmVHF0.1-0.3300-100X8.0-123.75-2.5UHF0.3-1.0100-30Ku12-182.5-1.67L1.0-2.030-15K18-261.67-1.15S2.0-4.015-7.5Ka26-401.15-0.75C4.0-8.07.5-3.75毫米波毫米波40-0.75-1.3
14、 无线电波波段的划分（军用）1.4调制的通信系统 1.1.什么是调制什么是调制?调制就是使高频正弦载波中幅度、频率和调制就是使高频正弦载波中幅度、频率和相位某一个随低频调制信号大小而线性变相位某一个随低频调制信号大小而线性变化的过程，分别称为化的过程，分别称为幅度幅度调制调制、频率频率调制调制或或相位相位调制调制。ttu cos)(tAtu cos)(c ttAtu cos)cos()(AM 2.什么是解调？解调是调制的反过程，恢复出基带信号，调幅波解调称：“检波”，调频波解调称：“鉴频”，调相波解调称“鉴相”。3 3、无线电广播、无线电广播调幅发射机组成框图调幅发射机组成框图1.4调制的通信
15、系统（续）电磁波接收天线接收的信号640KHz 870KHz1MHzf1.4调制的通信系统（续）4、无线电广播调幅接收机组成框图1.4调制的通信系统（续）5、超外差接收机组成框图优点：高灵敏度、高选择性1.4调制的通信系统（续）6、手机射频前端组成框图1.5 本课程的主要内容本课程的主要内容 通过学习该课程，掌握收发信机中三种主要电路 一、放大电路：1、小信号调谐放大器（第2章）2、调谐功率放大器（第3章）二、正弦波振荡电路：（第4章）三、频率变换电路：1、振幅调制与解调器（第5章）2、角度调制与解调器（第6章）3、变频器（第7章）第2章 小信号调谐放大器 2.1 概述概述2.2 LC谐振回路
16、谐振回路2.3 单调谐放大器单调谐放大器2.4 晶体管高频等效电路及频率参数晶体管高频等效电路及频率参数2.5 高频调谐放大器高频调谐放大器2.6 调谐放大器的级联调谐放大器的级联2.7 高频调谐放大器的稳定性高频调谐放大器的稳定性2.8 集中选频小信号调谐放大器集中选频小信号调谐放大器2.1概述1、小信号调谐放大器性能特点、小信号调谐放大器性能特点 小信号：小信号：输入信号输入信号V mV（大于大于500mV即大即大信号信号）要要 求：求：增益增益足够大，足够大，通频带通频带足够宽，足够宽，选择性选择性好，工作好，工作在甲类，多用于接收机在甲类，多用于接收机（大信号功率调谐放大大信号功率调谐
17、放大器多用于发射机器多用于发射机）图2-1 一个典型调谐放大器的频率特性为什么要求通频带？放大器所放大的一般都是已调制的信号，已调制的信号都包含一定频谱宽度，所以放大器必须有一定的通频带，让必要的信号频谱分量通过放大器。什么叫选择性？从各种不同频率信号的总和（有用的和有害的）中选出有用信号，抑制干扰信号的能力称为放大器的选择性。2、电路特点：、电路特点：用用谐振回路谐振回路作为放大器集电极作为放大器集电极负载负载2.1概述第2章 小信号调谐放大器 2.1 概述概述2.2 LC谐振回路谐振回路2.3 单调谐放大器单调谐放大器2.4 晶体管高频等效电路及频率参数晶体管高频等效电路及频率参数2.5
18、高频调谐放大器高频调谐放大器2.6 调谐放大器的级联调谐放大器的级联2.7 高频调谐放大器的稳定性高频调谐放大器的稳定性2.8 集中选频小信号调谐放大器集中选频小信号调谐放大器2.2 LC谐振回路 分类：分类：LC串联谐振回路、串联谐振回路、LC并联谐振回路并联谐振回路 作用：选频、阻抗变换作用：选频、阻抗变换2.2.1串、并联谐振回路的基本特性串、并联谐振回路的基本特性并联谐振回路并联谐振回路 R0：等效并联谐振电阻：等效并联谐振电阻 电流源激励，电流源激励，L,C,R三者三者是并联关系是并联关系串联谐振回路串联谐振回路r0：电感的固有损耗电阻：电感的固有损耗电阻电压源激励，电压源激励，L,
19、C,R三者三者是串联关系是串联关系2.2 LC谐振回路 在某一特定频率处，回路电抗抵消，电路在某一特定频率处，回路电抗抵消，电路呈纯阻性，回路阻抗最小，电流最大，这种现呈纯阻性，回路阻抗最小，电流最大，这种现象称为串联谐振。也称电压谐振电路。象称为串联谐振。也称电压谐振电路。一、串联谐振回路：Ir0j L+_Cj1sU 01j()ZrLC 1,LC 当当感感性性1,LC 当当容容性性一、串联谐振回路 1.谐振条件：001=0XLC回路电抗0011=2fLCLC谐振频率:或 特性阻抗：0=当信号源频率时，一、串联谐振回路 2.谐振特性：1）回路电抗X=0，阻抗最小且为纯阻性（Z=r0）；2）回路
20、电流最大（I=US/r0）且与信号源电压同相；3）L和C两端的电压大小相等、方向相反，且大小等于信号源电压大小的Q倍。其中Q为回路品质因数：00000011LLrrCrrCQ=一、串联谐振回路000sLsUUjLIjjQ Ur000scsIUUjjQUj cr00LCUUQ U sQ 值的大小可反映谐振的程度，Q 值通常在50 200 间，可知串联谐振时电抗元件上的电压是电源电压的Q 倍(大得多)。一、串联谐振回路 串联谐振时，电感上的电压和电容上的电压串联谐振时，电感上的电压和电容上的电压大小相等，方向相反，相互抵消，因此串联谐振大小相等，方向相反，相互抵消，因此串联谐振又称又称电压谐振。电
21、压谐振。0 LU0 CU0 ISU 串联谐振时的电流电压矢量图一、串联谐振回路 3.谐振曲线：I串联谐振回路中回路电流与外加电压频率 之间的关系曲线称为谐振曲线。0II1）归一化单位谐振函数 00=SUIr 00111IILCjr000011()Ljr0011()jQ11j00=()Q其中称为广义失谐量。0=,1()SUIrjLC一、串联谐振回路 在实际应用中，定义失谐量 ,表示频率偏离谐振的程度。当失谐不大时，即0附近时，在0000202000)()(2002ffmII20121()fQf2110000=()22fQQQf幅频特性方程：相频特性方程：iarctg 一、串联谐振回路2)归一化单
22、位谐振曲线：Q越大，曲线越尖锐，选择性越好，但通频带B越窄。mIImII20121()fQf一、串联谐振回路mII令21)2(1120ffQ021fBffQ:B4.通频带02=1fQf通常对某通常对某一频率偏差一频率偏差f下的下的mII/值值记为记为，叫做回，叫做回路对这一指定频偏下的选择性。路对这一指定频偏下的选择性。实际中，常常用分贝来表示实际中，常常用分贝来表示mIIdBlg20)(选择性表示回路对通频带以外干扰信号的抑制选择性表示回路对通频带以外干扰信号的抑制能力。能力。5.选择性 抑制无用信号的能力 6.矩形系数 串联谐振回路的电流下降到最大值的串联谐振回路的电流下降到最大值的0.1
23、时，相应的频带宽度时，相应的频带宽度B0.1与通频带与通频带B0.7之之比称为矩形系数：比称为矩形系数：0.10.10.7BKB00.1010/10/fQKfQ 串联谐振回路的矩形系数串联谐振回路的矩形系数7.阻抗的频率特性01()tgLCarcarctgr 01j()ZrLC 2201|()|()ZrLC ()0 O/2/2阻抗相频特性r0 0 O阻抗幅频特性()Z8.负载和信号源内阻对串联谐振回路的影响 p空载品质因数p有载品质因数 0Q 显然，显然，QLQ0，选择性选择性，通频带通频带 为保证一定的选择性，为保证一定的选择性，LCLC串联谐振回路要求信串联谐振回路要求信号源内阻及负载要尽
24、可能小。号源内阻及负载要尽可能小。0000011LLrCrrCLQ00001()SLSLLrRRC rRR0001/SLQRrRr1.谐振条件：BGj 01jjYCrL0222200j()()()rLCrLrLCLr0二、并联谐振回路回路总导纳 谐振时 B=0，即0)(202000LrLC求得并联电路发生谐振是有条件的，参数不合适并联电路发生谐振是有条件的，参数不合适可能不会发生谐振。可能不会发生谐振。2001 (),r,rLLCLC当即时可以发生谐振00 r,.LC当时不会发生谐振因是虚数二、并联谐振回路当电路满足:r0 很小（电感线圈损耗很小）021j()()rCLL 二、并联谐振回路Lr
25、CYj1j00222200j()()()rLCrLrL工作在0附近r0很小CL0R谐谐振振电电阻阻(b)LC并谐回路等效形式 当 ，B=0，发生并联谐振，电路相当于一个纯电阻R0：二、并联谐振回路CLr0(a)实际LC并谐回路=0时二、并联谐振回路 并联谐振回路品质因数Q也也表示回路损耗的大小，表示回路损耗的大小，它的定义与串联谐振回路的它的定义与串联谐振回路的Q值定义相同：值定义相同：00000011LLrrCrrCQ=CRLR00000并联谐振回路的Q通常用等效谐振电阻R 表示：Q二、并联谐振回路 2.谐振特性：1）回路电纳B=0，导纳最小且为纯电导（Y=G0）也即阻抗最大且为纯电阻（Z=
26、R0）；2）回路电压最大（U=IS/G0=ISR0）且与信号源电 流同相；3）L和C上的电流大小相等、方向相反，且大小等 于信号源电流大小的Q倍。00000/LSsIUjLj I RLjQI 000001/cSsIUjI RcjQIjc二、并联谐振回路 并联谐振时，电感上的电流和电容上的电流并联谐振时，电感上的电流和电容上的电流大小相等，方向相反，相互抵消，因此并联谐振大小相等，方向相反，相互抵消，因此并联谐振又称又称电流谐振。电流谐振。0 LI0 CI 0USI 并联谐振时的电流电压矢量图0000S1jQRI二、并联谐振回路 3.3.谐振曲线谐振曲线回路电压特性曲线回路电压特性曲线LCjRI
27、ZIU110SSLRCRjRI000S100011(11mUUjjQ与串联谐振相同）Q对谐振曲线的影响Q可以衡量谐振现象的尖锐程度附近时当0在000202000)()(2002ffmUU21120121()fQf相频特性相频特性幅频特性u=-arctg 4.通频带 通过有用信号的能力 通频带与回路的品质因数通频带与回路的品质因数Q成反比，成反比，Q越越高高，谐振谐振曲线愈曲线愈尖锐尖锐，回路的选择性越回路的选择性越好好，通频带越通频带越窄窄。当由最大值1下降到0.707（1/2）时，所确定的mUU称为回路的通频带B。频带宽度f2mUU令21)2(1120ffQ0fBQ通常对某通常对某一频率偏差
28、一频率偏差f下的下的mUU/值值记为记为，叫做回，叫做回路对这一指定频偏下的选择性。路对这一指定频偏下的选择性。实际中，常常用分贝来表示实际中，常常用分贝来表示mUUdBlg20)(选择性表示回路对通频带以外干扰信号的抑制选择性表示回路对通频带以外干扰信号的抑制能力。能力。5.选择性 抑制无用信号的能力 6.矩形系数 并联谐振回路的电压下降到最大值的并联谐振回路的电压下降到最大值的0.1时，时，相相应的频带宽度应的频带宽度B0.1与通频带与通频带B0.7之比称为矩形系数：之比称为矩形系数：0.10.10.7/KBB00.1010/10/fQKfQ 并联谐振回路的矩形系数并联谐振回路的矩形系数
29、7.并联谐振回路的阻抗特性并联谐振回路的阻抗特性二、并联谐振回路 并联阻抗并联阻抗01111ZYjCRL 分析：谐振时，回路呈纯阻；当分析：谐振时，回路呈纯阻；当 时，回路呈时，回路呈容性容性；当当 时，回路呈时，回路呈感性感性。00220111|LCRZ01RjZarctg 8.负载和信号源内阻对并联谐振回路的影响 1 1）负载和信号源内阻为纯电阻）负载和信号源内阻为纯电阻 p空载品质因数 有载品质因数0SLL0000/1()SLRRRRQLLGGGL00000001GCLGLRQ 0CG0001/SLQRRRR0Q2）负载和信号源内阻含有电抗成分（一般是容性）回路总电容为回路总电容为：注意
30、：注意：考虑了负载电容和信号源输出电容后，考虑了负载电容和信号源输出电容后，在谐振回路的谐振频率、品质因数等的计算中，式在谐振回路的谐振频率、品质因数等的计算中，式中的电容都要以中的电容都要以 代入。代入。如：谐振频率如：谐振频率 LSCCCC C LC10 2.2.3谐振回路的接入方式（重点内容）信号源和负载直接并在信号源和负载直接并在L,C元件两端，元件两端，存在以下存在以下三个问题：三个问题：谐振回路谐振回路Q 值大大下降值大大下降，一般不能满足实际要求；，一般不能满足实际要求；信号源和负载电阻常常是不相等的，即信号源和负载电阻常常是不相等的，即阻抗不匹阻抗不匹配配。当相差较多时，负载上
31、得到的功率可能很小；。当相差较多时，负载上得到的功率可能很小；信号源输出电容和负载电容信号源输出电容和负载电容影响回路的谐振频率影响回路的谐振频率，在实际问题中，在实际问题中，RS,RL,CL,CS给定后，不能任意改动。给定后，不能任意改动。解决这些问题的途径解决这些问题的途径是采用是采用“阻抗变换阻抗变换”的方的方法，法，使信号源或负载不直接并入回路的两端，而是跨接在使信号源或负载不直接并入回路的两端，而是跨接在谐振回路的一部分上谐振回路的一部分上部分接入部分接入。一、阻抗变换的原理设L2RZ 22121ZZZUUL211L222RUPRUPL2L2221L221L1RnRZZZRUUR n
32、 接入系数，它表明负载电压占回路电压接入系数，它表明负载电压占回路电压的比例。的比例。利用等效前后消耗的功率相等：二、自耦变压器接入接入系数12NNn L2L221L1RnRNNRLRRRQ0LS0L/LLLLQRnRR三、电容抽头接入接入系数211CCCnL2L2121L1RnRCCCRLRRRQ0LS0L/LLLLQRnRR四、互感变压器接入接入系数12NNn L2L1RnR 111n可以，也可以或五、电容及信号源部分接入的计算12NNn S2S1RnR 定义接入系数定义接入系数则则S2SCnC SSnII 说明：（1）0 n fmax时，无论使用什么方法都不能使晶体管产生时，无论使用什么
33、方法都不能使晶体管产生振荡。振荡。频率参数关系：频率参数关系：fffTmax第2章 小信号调谐放大器 2.1 概述概述2.2 LC谐振回路谐振回路2.3 单调谐放大器单调谐放大器2.4 晶体管高频等效电路及频率参数晶体管高频等效电路及频率参数2.5 高频调谐放大器（高频调谐放大器（Y参数计算不做要求）参数计算不做要求）2.6 调谐放大器的级联调谐放大器的级联2.7 高频调谐放大器的稳定性高频调谐放大器的稳定性2.8 集中选频小信号调谐放大器集中选频小信号调谐放大器第2章 小信号调谐放大器 2.1 概述概述2.2 LC谐振回路谐振回路2.3 单调谐放大器单调谐放大器2.4 晶体管高频等效电路及频
34、率参数晶体管高频等效电路及频率参数2.5 高频调谐放大器高频调谐放大器2.6 调谐放大器的级联调谐放大器的级联2.7 高频调谐放大器的稳定性高频调谐放大器的稳定性2.8 集中选频小信号调谐放大器集中选频小信号调谐放大器2.6 调谐放大器的级联 实际应用中，常常为了实际应用中，常常为了提高增益提高增益或或改善选择改善选择性性，采用多级级联放大器。采用多级级联放大器。2.6.12.6.1多级单调谐放大器（每级均调谐在同一频率）多级单调谐放大器（每级均调谐在同一频率）1.1.多级单调谐放大器的增益多级单调谐放大器的增益 假设有假设有n级放大器，特性相同。总增益级放大器，特性相同。总增益 12nKKK
35、K总 如果各级放大器的增益相同，则归一化谐振曲线表达式2020121()nLKKfQf总总 2.多级单调谐放大器的通频带 保持保持Bn不变不变 （各级）（各级）（各级）（各级）因此，增益和通频带存在严重矛盾。因此，增益和通频带存在严重矛盾。改善：参差调谐放大器、双调谐回路放大器改善：参差调谐放大器、双调谐回路放大器缩小系数（缩小因子）缩小系数（缩小因子）令令22011221()nLfQf1/21nLnQff0/17.0122（总）1/1n12BBn或nBn1B1KQL2.6.2参差调谐放大器 目的：展宽通频带目的：展宽通频带 类型：双参差调谐，三参差调谐类型：双参差调谐，三参差调谐 1.双参差
36、调谐放大器双参差调谐放大器 结构：两级为一组，一级调谐在结构：两级为一组，一级调谐在 ，一，一级调谐级调谐在在 。由曲线可知，在由曲线可知，在f1至至f2频率范围内，两回路特频率范围内，两回路特性性变化趋势相互补偿。变化趋势相互补偿。dfff01dfff02讨论：1.，谐振曲线为单峰，在，谐振曲线为单峰，在 处处 达到最达到最大值大值 2.，谐振曲线为双峰，谐振曲线为双峰，且随着且随着 的增加，的增加，峰值的高峰值的高度也随之下降。（度也随之下降。（）3.，两者的分界线，相当于单峰中最，两者的分界线，相当于单峰中最平坦的情况。平坦的情况。010|K20110100max2/1|K012.三参差
37、调谐放大器 结构：三级为一组结构：三级为一组 优点：幅频特性更接近矩形，通频带更宽优点：幅频特性更接近矩形，通频带更宽 缺点：难调整缺点：难调整2.6.3 双调谐回路放大器（频带宽，选择性好，但调整较困难）互感耦合双调谐回路放大器图 2.6.3 双调谐回路放大器 不同耦合程度时的谐振曲线2.6.3 双调谐回路放大器=1在临界耦合时，此时4024KK0=2LfBQ通频带（比单调谐宽）40.1=100 1=3.16K矩形系数（比单调谐小）第2章 小信号调谐放大器 2.1 概述概述2.2 LC谐振回路谐振回路2.3 单调谐放大器单调谐放大器2.4 晶体管高频等效电路及频率参数晶体管高频等效电路及频率
38、参数2.5 高频调谐放大器高频调谐放大器2.6 调谐放大器的级联调谐放大器的级联2.7 高频调谐放大器的稳定性高频调谐放大器的稳定性2.8 集中选频小信号调谐放大器集中选频小信号调谐放大器27高频调谐放大器的稳定性2 27 71 1晶体管内部反馈的有害影响晶体管内部反馈的有害影响1.1.放大器调试困难放大器调试困难 2.2.放大器工作不稳定放大器工作不稳定2 27 72 2解决办法解决办法1.1.尽量选用尽量选用yre或或Cbc小的晶体管；小的晶体管；2.2.增益不能太高，同时在电路上可采用中和法增益不能太高，同时在电路上可采用中和法(负反负反馈法馈法)或失配法来减小内部反馈的影响。或失配法来
39、减小内部反馈的影响。第2章 小信号调谐放大器 2.1 概述概述2.2 LC谐振回路谐振回路2.3 单调谐放大器单调谐放大器2.4 晶体管高频等效电路及频率参数晶体管高频等效电路及频率参数2.5 高频调谐放大器高频调谐放大器2.6 调谐放大器的级联调谐放大器的级联2.7 高频调谐放大器的稳定性高频调谐放大器的稳定性2.8 集中选频小信号调谐放大器集中选频小信号调谐放大器2.8 集中选频小信号调谐放大器 1.1.集中选频放大器的组成框图集中选频放大器的组成框图 2.2.主要优点主要优点 1 1）电路简单，调整方便；）电路简单，调整方便；2 2）性能稳定；）性能稳定；3 3）易于大规模生产、成本低。
40、）易于大规模生产、成本低。前置放大器集中滤波器宽带放大器通频带，选择性高增益，宽频带2.8.1石英晶体滤波器（压电效应）1.1.物理特性：物理特性：石英晶体是矿物质硅石的一种，其化学成分是石英晶体是矿物质硅石的一种，其化学成分是SiOSiO2 2，是形如角锥形的六棱结晶体。它有三个对称是形如角锥形的六棱结晶体。它有三个对称轴，可按照与各轴成不同角度切割成片，敷上电极轴，可按照与各轴成不同角度切割成片，敷上电极并封装就构成了石英晶体谐振器。并封装就构成了石英晶体谐振器。2.2.压电效应：压电效应：石英晶体具有把机械振荡转换成交变电压，或石英晶体具有把机械振荡转换成交变电压，或把交变电压转换为机械
41、振荡的作用。广泛用于把交变电压转换为机械振荡的作用。广泛用于振荡振荡器器或或窄带滤波器窄带滤波器。3.3.特点：特点：1 1）Q Q值非常高，中心频率很稳定，但带宽很窄。值非常高，中心频率很稳定，但带宽很窄。2.8.1石英晶体滤波器（压电效应）2）频率的高低取决于晶片的形状、尺寸和切型，）频率的高低取决于晶片的形状、尺寸和切型，一般与晶片的厚度成反比。一般与晶片的厚度成反比。3）振动具有多谐性，除了基频振动外，还有奇次）振动具有多谐性，除了基频振动外，还有奇次谐波泛音振动。谐波泛音振动。4.电路符号及等效电路：2.8.2陶瓷滤波器（压电效应）陶瓷滤波器是由锆钛酸铅陶瓷材料制成的。把这种陶瓷滤波
42、器是由锆钛酸铅陶瓷材料制成的。把这种陶瓷材料制成片状，两面覆盖银层作为电极，经过直陶瓷材料制成片状，两面覆盖银层作为电极，经过直流高压极化后具有与晶体类似的流高压极化后具有与晶体类似的压电效应压电效应，产生，产生机械机械形变形变和和极间电场极间电场之间的相互转换。之间的相互转换。C0为压电陶瓷片的为压电陶瓷片的固定电容固定电容，Lq、Cq、rq分别模拟分别模拟机械振动时的机械振动时的等效质量等效质量，等效弹性等效弹性系数系数和和等效阻尼等效阻尼。压电陶瓷片的压电陶瓷片的厚度厚度、半径半径等尺等尺寸参数不同，等效电路参数也就不寸参数不同，等效电路参数也就不同。同。将不同谐振特性的压电陶瓷片进行适
43、当的组合将不同谐振特性的压电陶瓷片进行适当的组合连接，就可获得接近理想矩形的幅频特性。连接，就可获得接近理想矩形的幅频特性。优点：优点：工作频率动态范围大，几百工作频率动态范围大，几百kHz到几到几MHz 缺点：缺点：通频带不够宽，等效通频带不够宽，等效Q值约为几百值约为几百2.8.2陶瓷滤波器（压电效应）2.8.3声表面波滤波器（应用最广）优点：优点：工作频率高（几工作频率高（几MHz到到GHz量级），通量级），通频带宽（频带宽（B0.7/f0可达到可达到50%），频响曲线好，矩形系），频响曲线好，矩形系数数K K0.10.11.21.2，插入损耗小（约，插入损耗小（约6dB6dB）1.1.
44、结构示意图结构示意图 在在压电晶体压电晶体（基体）表面，用（基体）表面，用真空蒸镀真空蒸镀蒸发上一层金属蒸发上一层金属膜，并用光刻工艺制作两组叉指换能器，一膜，并用光刻工艺制作两组叉指换能器，一个用作发射，一个用作发射，一个用作接收。个用作接收。2.工作原理 发射叉指换能器输入来自信号源的交变电压，发射叉指换能器输入来自信号源的交变电压，由于压电效应，基体产生弹性形变，激发出与输入由于压电效应，基体产生弹性形变，激发出与输入信号同频率的弹性波（声波），这种声波沿基体表信号同频率的弹性波（声波），这种声波沿基体表面面10m深度内传播深度内传播（故称声表面波）（故称声表面波），接收，接收叉指叉指换
45、能器将声波转换为电信号。换能器将声波转换为电信号。3.频率特性 频率特性除了与压电基体材料有关外，主要取频率特性除了与压电基体材料有关外，主要取决于叉指换能器的指条宽度、叉指对数、指条间隔决于叉指换能器的指条宽度、叉指对数、指条间隔和指条长度等。和指条长度等。4.等效电路 （a）等效电路）等效电路 （b）电路符号电路符号 声表面波滤波器的输入、输出阻抗呈容性，声表面波滤波器的输入、输出阻抗呈容性，主要是由叉指换能器的静态电容引起的，在使用主要是由叉指换能器的静态电容引起的，在使用时常常在输入、输出端并联一个电感和电阻，以时常常在输入、输出端并联一个电感和电阻，以便与输入、输出电容构成品质因数较
46、低的调谐回便与输入、输出电容构成品质因数较低的调谐回路，实现纯阻匹配。路，实现纯阻匹配。5.举例匹配电路2.9小信号调谐放大器Multisim电路仿真 仿真结果本章小结 1.高频小信号放大器实现的是选频放大，通常高频小信号放大器实现的是选频放大，通常分为谐振放大器和非谐振放大器。谐振放大器的负分为谐振放大器和非谐振放大器。谐振放大器的负载为串、并联谐振回路或耦合回路，非谐振放大器载为串、并联谐振回路或耦合回路，非谐振放大器的负载为集中选频滤波器。的负载为集中选频滤波器。2.2.小信号谐振放大器的选频性能取决于所用的小信号谐振放大器的选频性能取决于所用的谐振回路的选频性能，可由通频带和选择性两个
47、质谐振回路的选频性能，可由通频带和选择性两个质量指标来衡量。用矩形系数可以衡量实际幅频特性量指标来衡量。用矩形系数可以衡量实际幅频特性接近理想幅频特性的程度，矩形系数越接近于接近理想幅频特性的程度，矩形系数越接近于1，则，则谐振放大器的选择性愈好。谐振放大器的选择性愈好。本章小结 3.高频小信号放大器由于信号小，可以认为它高频小信号放大器由于信号小，可以认为它工作在管子的线性范围内，常采用有源线性四端网工作在管子的线性范围内，常采用有源线性四端网络进行分析。络进行分析。Y参数等效电路和混合参数等效电路和混合 等效电路是描等效电路是描述晶体管工作状况的重要模型。述晶体管工作状况的重要模型。Y参数
48、与混合参数与混合参参数有对应关系，数有对应关系，Y参数不仅与静态工作点有关，而参数不仅与静态工作点有关，而且是工作频率的函数。且是工作频率的函数。4.单级单调谐放大器是小信号放大器的基本电单级单调谐放大器是小信号放大器的基本电路，其电压增益主要决定于管子的参数、信号源和路，其电压增益主要决定于管子的参数、信号源和负载，为了提高电压增益和保证选择性，谐振回路负载，为了提高电压增益和保证选择性，谐振回路与晶体管和负载的连接常采用部分接入方式。与晶体管和负载的连接常采用部分接入方式。本章小结 5.由于晶体管内部存在反向传输导纳由于晶体管内部存在反向传输导纳 yre 或者或者Cbc，使晶体管成为双向器
49、件，造成放大器工作的，使晶体管成为双向器件，造成放大器工作的不稳定，极端情况下放大器会产生自激。为了克服不稳定，极端情况下放大器会产生自激。为了克服自激常采用自激常采用“中和法中和法”和和“失配法失配法”，使晶体管单使晶体管单向化工作。向化工作。6.非调谐式放大器由各种集中选频滤波器和线非调谐式放大器由各种集中选频滤波器和线性放大器组成，它的选择性主要决定于集中滤波器性放大器组成，它的选择性主要决定于集中滤波器。这类放大器无需调谐，具有较理想的矩形系数，。这类放大器无需调谐，具有较理想的矩形系数，宜于集成，稳定性较好。宜于集成，稳定性较好。作作 业业课本：2-4，8，9，14，20，24，26
50、第3章 高频调谐功率放大器3.1 概述概述3.2 调谐功率放大器的工作原理调谐功率放大器的工作原理3.3 功率和效率功率和效率3.4 调谐功率放大器的工作状态分析调谐功率放大器的工作状态分析3.5 调谐功率放大器的实用电路调谐功率放大器的实用电路3.6 功率晶体管的高频效应功率晶体管的高频效应3.7 倍频器倍频器3.8 集成高频功率放大电路及应用简介集成高频功率放大电路及应用简介3.1 概述一、用途一、用途 高频功率放大器是一种能量转换器件，它是将高频功率放大器是一种能量转换器件，它是将电源供给的直流能量转换为高频交流输出；作用是电源供给的直流能量转换为高频交流输出；作用是放大信号，使之达到足
