1、高频电子技术 高频电子线路是高频电子线路是电子与电子与通信技术专业通信技术专业的的一门重要专业基础课程，通过这门课程一门重要专业基础课程，通过这门课程的学习，我们可以系统地了解无线通信的学习，我们可以系统地了解无线通信系统主要单元电路的组成与工作原理。系统主要单元电路的组成与工作原理。从内容上讲，它的理论丰富而深奥，它从内容上讲，它的理论丰富而深奥，它的实用电路从简到繁应用相当广泛。的实用电路从简到繁应用相当广泛。通过本课程的学习，同学们应能基本掌通过本课程的学习，同学们应能基本掌握高频电路的分析方法及基本计算方法，握高频电路的分析方法及基本计算方法，并对高频电子线路图有初步的读图能力。并对高
2、频电子线路图有初步的读图能力。为后续课程的学习和将来的应用实践打为后续课程的学习和将来的应用实践打下良好的基础。下良好的基础。1.1 电子线路的划分电子线路的划分 1.2 通信与通信系统通信与通信系统 1.3 本课程学习内容本课程学习内容要点总结要点总结1.1 电子线路的划分 电子线路就是将各种有源器件和无源器电子线路就是将各种有源器件和无源器件按照不同的方式连接而成的网络，它件按照不同的方式连接而成的网络，它能够实现多种处理功能，如信号的产生、能够实现多种处理功能，如信号的产生、放大、运算、变换、传输、调制、混频、放大、运算、变换、传输、调制、混频、倍频等。倍频等。(1)按照处理信号的不同来
3、分有按照处理信号的不同来分有模拟电路模拟电路和数字电路和数字电路两类，模拟电路处理模拟信两类，模拟电路处理模拟信号，数字电路处理数字信号。号，数字电路处理数字信号。(2)按照工作频率来分有按照工作频率来分有低频电路，高频低频电路，高频电路和微波电路电路和微波电路等，它们分别完成对低等，它们分别完成对低频信号、高频信号和微波信号的处理。频信号、高频信号和微波信号的处理。低频信号低频信号：300kHz以下，如声音信号、以下，如声音信号、图像信号、生物电信号、机械振动信号图像信号、生物电信号、机械振动信号等；等；高频信号高频信号：300kHz300MHz，如广播、，如广播、电视、移动通信等，又称通信
4、电子线路；电视、移动通信等，又称通信电子线路；微波信号微波信号：300MHz以上，如卫星、雷达、以上，如卫星、雷达、导航信号。导航信号。各频段的划分参看教材第各频段的划分参看教材第2页表页表11(3)按照集成度的高低来分有按照集成度的高低来分有分立元件电路分立元件电路和集成电路和集成电路两种，集成电路是电子线路发展两种，集成电路是电子线路发展的主导方向，目前高频、大功率电子线路还的主导方向，目前高频、大功率电子线路还以分立元件为主。以分立元件为主。(4)按照电路所包含的元器件性质来分有按照电路所包含的元器件性质来分有线线性电路和非线性电路性电路和非线性电路两种。两种。非线性电路非线性电路输出信
5、号与输入信号相比，波形输出信号与输入信号相比，波形和频率分量都不同，和频率分量都不同，具有频率变换作用具有频率变换作用。非。非线性电路的分析不能采用叠加定理。线性电路的分析不能采用叠加定理。本书主要研究本书主要研究高频、模拟、非线性、分立元高频、模拟、非线性、分立元件电子线路件电子线路，这种电路，这种电路是通信系统的基本组是通信系统的基本组成电路。成电路。1.2 通信与通信系统主要要求：主要要求：了解通信系统的基本组成及各组成部分的作用了解通信系统的基本组成及各组成部分的作用了解无线广播通信系统的基本组成及各组成部了解无线广播通信系统的基本组成及各组成部分的作用分的作用 理解通信系统中为何要采
6、用调制技术理解通信系统中为何要采用调制技术1.2.1 通信与通信系统的组成通信：通信：发送者与接收者之间的信息传递。发送者与接收者之间的信息传递。通信系统：通信系统：实现信息传递所需要的设备总和称通信系统。实现信息传递所需要的设备总和称通信系统。图图11 通信系统的组成通信系统的组成调制调制有线、无线有线、无线解调解调解调后的低频信解调后的低频信号号一个完整的通信系统的组成：一个完整的通信系统的组成：信息转换信息转换信息还原信息还原高频已调信号高频已调信号待传输的低频信待传输的低频信号号1.2.2 无线电发送设备与接收设备的组成1.无线电调幅广播发送设备无线电调幅广播发送设备高频振荡器：产生高
7、频信号高频振荡器：产生高频信号倍频器及放大器：将振荡器产生的高频信号频率整数倍升高到所需的载波信号频倍频器及放大器：将振荡器产生的高频信号频率整数倍升高到所需的载波信号频率率并将信号放大到足够的功率推动幅度调制器并将信号放大到足够的功率推动幅度调制器 幅度调制器：将输入的高频载波信号和低频调制信号变换成高频已调信号，并以足幅度调制器：将输入的高频载波信号和低频调制信号变换成高频已调信号，并以足够大的功率输送到天线，然后辐射到空间。够大的功率输送到天线，然后辐射到空间。低频放大器低频放大器:由低频电压和功率放大级组成由低频电压和功率放大级组成,用来放大信号源所产生的微用来放大信号源所产生的微弱信
8、号，并送入调制器。弱信号，并送入调制器。核心核心高频功率放大器：将电信号放大到一定的强度，以足够大的功率输送到高频功率放大器：将电信号放大到一定的强度，以足够大的功率输送到天线，然后辐射到空间。天线，然后辐射到空间。调幅广播发送调幅广播发送设备组成设备组成载波载波已调波已调波调制调制信号信号调制的作用调制的作用就是用待传送的低频信号去改变高频信号的某一参量，使就是用待传送的低频信号去改变高频信号的某一参量，使其按照低频信号的变化规律变化。如：其按照低频信号的变化规律变化。如：待传送的低频待传送的低频信号也称为信号也称为调制信号调制信号；未调制的高频信号称为未调制的高频信号称为载波信载波信号号；
9、经调制后的高频信号称为经调制后的高频信号称为已调信号已调信号。用待传送的低频信号信号去控制用待传送的低频信号信号去控制 高频信号的高频信号的振幅振幅，称为称为调幅调幅 AM 高频信号的高频信号的频率频率，称为称为调频调频 FM 高频信号的高频信号的相位相位，称为称为调相调相 PM待传送的低频待传送的低频信号也称为信号也称为调制信号调制信号；未调制的高频信号称为未调制的高频信号称为载波信载波信号号；经调制后的高频信号称为经调制后的高频信号称为已调信号已调信号。1.天线尺寸至少为信号波长的十分之一，信号才能有效发射。天线尺寸至少为信号波长的十分之一，信号才能有效发射。例如例如 f =1 kHz，则
10、，则00km3s/10m/s10338fC天线长度至少要天线长度至少要30km，显然是不现实的。，显然是不现实的。又如语音频率范围又如语音频率范围 20Hz 20kHz，对应波长对应波长15000km15km，直接进行传输是不现实的。，直接进行传输是不现实的。2.便于分别接收不同电台发出的相同频率范围的信号。便于分别接收不同电台发出的相同频率范围的信号。2.无线电调幅广播接收设备无线电调幅广播接收设备 超外差式调幅接收机组成框图超外差式调幅接收机组成框图 高频放大器输出载频高频放大器输出载频fC的已调信号，本机振荡器提供频率为的已调信号，本机振荡器提供频率为fL的高频等幅信号，的高频等幅信号，
11、它们同时送入混频器。在其输出端可获得频率较低的中频已调信号，通常取中频频率它们同时送入混频器。在其输出端可获得频率较低的中频已调信号，通常取中频频率fI=fL-fC。中频放大器为中心频率固定在中频放大器为中心频率固定在fI上的选频放大器，它进一步滤除无用上的选频放大器，它进一步滤除无用信号，并将有用信号放大到足够值。信号，并将有用信号放大到足够值。检波器对中频放大器送来的信号进行解调，可恢复出原低频信号，然检波器对中频放大器送来的信号进行解调，可恢复出原低频信号，然后经低频放大器后输出。后经低频放大器后输出。高频放大器对天线所接收的信号进行初步的选择，抑制无用频率的信高频放大器对天线所接收的信
12、号进行初步的选择，抑制无用频率的信号，而将所需频率的信号加以放大。号，而将所需频率的信号加以放大。小信号选频放大小信号选频放大器器 振荡器、小信号选频放大器、高频功率振荡器、小信号选频放大器、高频功率放大器、调制器、解调器、混频器和倍放大器、调制器、解调器、混频器和倍频器等，这些都是本课程要学习的内容。频器等，这些都是本课程要学习的内容。另外，在高频电路中，常常需要准确调另外，在高频电路中，常常需要准确调整放大器的输出电压振幅、混频器的本整放大器的输出电压振幅、混频器的本振频率、振荡信号的频率或相位等，需振频率、振荡信号的频率或相位等，需要我们了解反馈控制电路的基本知识。要我们了解反馈控制电路
13、的基本知识。1.3 本课程学习内容本课程学习内容 本课程的特点和学习方法 高频电子技术以高频电子技术以“模拟电子技术模拟电子技术”为基础，所以要牢为基础，所以要牢固掌握固掌握“模电模电”基本概念、原理、电路组成和分析方基本概念、原理、电路组成和分析方法。法。除了高频小信号放大电路和满足一定条件的反馈控制除了高频小信号放大电路和满足一定条件的反馈控制电路可看成是线性电路外，绝大多数功能电路则属于电路可看成是线性电路外，绝大多数功能电路则属于非线性电路。非线性电路。实践性强。但由于工作频率高，受元器件和引线分布实践性强。但由于工作频率高，受元器件和引线分布参数及各种高频干扰影响较大，因此调试和设计
14、很困参数及各种高频干扰影响较大，因此调试和设计很困难。可借助仿真实现。难。可借助仿真实现。通信系统中各种功能电路相互影响，因此学习时要带通信系统中各种功能电路相互影响，因此学习时要带着系统的观点来看待每一个单元电路。着系统的观点来看待每一个单元电路。虽然出现了越来越多的高频电子集成电路芯片，然而虽然出现了越来越多的高频电子集成电路芯片，然而在接收机的前端和发射机的后端，仍然存在很多分立在接收机的前端和发射机的后端，仍然存在很多分立元件组成的电路。所以既要了解以集成电路为主导的元件组成的电路。所以既要了解以集成电路为主导的各种功能电路，同时也要学习相应的分立元器件电路。各种功能电路，同时也要学习
15、相应的分立元器件电路。电子线路的划分有多种形式，本书主要研究高频、模拟、非线性、分立元件电电子线路的划分有多种形式，本书主要研究高频、模拟、非线性、分立元件电子线路。子线路。现代通信就是通过电信号来实现发送者与接收者之间的信息传递。现代通信就是通过电信号来实现发送者与接收者之间的信息传递。实现信息传递所需要的设备总和被称为通信系统。实现信息传递所需要的设备总和被称为通信系统。通信系统包括信号源、发送设备、信道、接收设备、终端设备等。通信系统包括信号源、发送设备、信道、接收设备、终端设备等。发送设备的主要功能是实现调制，使高频载波信号的振幅、频率或相位按照调发送设备的主要功能是实现调制，使高频载
16、波信号的振幅、频率或相位按照调制信号的变化规律而变化。制信号的变化规律而变化。接收设备的主要功能是从高频调幅波信号中解调出原来的调制信号。接收设备的主要功能是从高频调幅波信号中解调出原来的调制信号。构成通信系统的基本电路大部分是处理高频信号的电路，本课程的学习就围绕构成通信系统的基本电路大部分是处理高频信号的电路，本课程的学习就围绕这些电路来进行。这些电路来进行。P7 3作业1.无线电调幅广播发送设备的组成无线电调幅广播发送设备的组成高频振荡器：产生高频信号高频振荡器：产生高频信号调幅广播发调幅广播发送设备组成送设备组成载波载波已调波已调波调制调制信号信号复习提问：复习提问：2.无线电调幅广播
17、接收设备的组成无线电调幅广播接收设备的组成 超外差式调幅接收机组成框图超外差式调幅接收机组成框图 本机振荡又称本振电路本机振荡又称本振电路，为混频器提供高频正弦电信，为混频器提供高频正弦电信号，以便与接收到的高频已调信号混频。号，以便与接收到的高频已调信号混频。作用：自行作用：自行产生产生一定频率、波形和幅度的信号，无需激励。一定频率、波形和幅度的信号，无需激励。利用负阻器件的负阻利用负阻器件的负阻效应产生振荡效应产生振荡常用的常用的正弦波振荡器正弦波振荡器利用利用正反馈原理正反馈原理构成构成振荡器的作用、分类与要求按振荡波形不同分按振荡波形不同分正弦波振荡器正弦波振荡器非正弦波振荡器非正弦波
18、振荡器按组成原理不同分按组成原理不同分负阻振荡器负阻振荡器反馈振荡器反馈振荡器在电子技术领域应用广泛在电子技术领域应用广泛正弦波振荡器的主要技术指标正弦波振荡器的主要技术指标:频率的准确度、稳定度和振幅的稳定度。频率的准确度、稳定度和振幅的稳定度。2.1 反馈振荡器的组成及工作原理反馈振荡器的组成及工作原理 2.2 LC正弦波振荡器正弦波振荡器 2.3 石英晶体振荡器石英晶体振荡器 2.4 RC振荡器振荡器 要点总结要点总结2.1 反馈振荡器的组成及工作原理主要要求：主要要求：掌握反馈振荡器的组成和基本工作原理。掌握反馈振荡器的组成和基本工作原理。掌握反馈振荡器的起振条件和平衡条件。掌握反馈振
19、荡器的起振条件和平衡条件。掌握反馈振荡器能否振荡的判断方法。掌握反馈振荡器能否振荡的判断方法。2.1.1 反馈振荡器的组成 反馈振荡器由反馈振荡器由放大器、放大器、反馈网络、选频网络反馈网络、选频网络组成。组成。此外还有稳幅环节此外还有稳幅环节开关在位置时：开关在位置时：iUoUfU开关转开关转2 2位置时：位置时：经放大器放大后输出经放大器放大后输出 ，经过反馈网络，经过反馈网络后在反馈网络输出端得到反馈信号后在反馈网络输出端得到反馈信号 ,与与 大小相等相位相同。大小相等相位相同。iUoUfUfUiU放大器和反馈网络构成闭合环路，此时在放大器和反馈网络构成闭合环路，此时在没有外加输入信号没
20、有外加输入信号的情况下，输出端仍维的情况下，输出端仍维持一定幅度的电压持一定幅度的电压 ，产生自激振荡。，产生自激振荡。oU振荡雏形：振荡雏形：2.1.2 振荡的平衡条件和起振条件ifUU ofi UUFUUAFAo；系数系数是反馈网络的电压传输是反馈网络的电压传输大倍数，大倍数，是放大器的开环电压放是放大器的开环电压放iOfUAFUFU1.振荡的平衡条件振荡的平衡条件两者大小相等、相位相同。两者大小相等、相位相同。由由 ifUU可得可得1 FA假定振荡已经建立，则：假定振荡已经建立，则：oiUA=UfoUF=U放大器：放大器：反馈网络：反馈网络：代入有：代入有：1 FA2FAn n=0,1,
21、21AF振幅平衡条件振幅平衡条件相位相位平衡条件平衡条件即正反馈即正反馈振幅条件和相位条件必须同时满足。振幅条件和相位条件必须同时满足。记住呦！记住呦！正弦波振荡器的平衡条件正弦波振荡器的平衡条件2.振荡的起振条件振荡的起振条件起振时，信号微弱，放大倍数较大，满足起振时，信号微弱，放大倍数较大，满足Uf Ui,AF 1.随着输出幅度的不断增大，由于放大电路的非线性，幅度随着输出幅度的不断增大，由于放大电路的非线性，幅度的增加会受到限制，放大倍数会逐渐减小，直到的增加会受到限制，放大倍数会逐渐减小，直到Uf =Ui,AF=1，幅度不再变化，进入平衡状态。，幅度不再变化，进入平衡状态。振荡特性曲线
22、振荡特性曲线反馈振荡框图反馈振荡框图2.振荡的起振条件振荡的起振条件1FA2FAnn=0,1,21AF振幅振幅起振起振条件条件相位起振相位起振条件条件相位条件是构成振荡电路的关键相位条件是构成振荡电路的关键,振荡闭合环路必须是正反振荡闭合环路必须是正反馈。相位起振条件和相位平衡条件是一致的（正反馈）。馈。相位起振条件和相位平衡条件是一致的（正反馈）。放大环节必须具有非线性放大特性。放大环节必须具有非线性放大特性。为获得正弦波，振荡电路中要有选频网络。振荡频率通常为获得正弦波，振荡电路中要有选频网络。振荡频率通常就由选频网络确定。就由选频网络确定。强调强调 iUoUfU起始信号来起始信号来自电扰
23、动自电扰动选频网络选出与谐选频网络选出与谐振频率相同的频率振频率相同的频率分量反馈到放大器分量反馈到放大器的输入端。的输入端。l振荡的产生：振荡的产生：放大器放大放大器放大非线性非线性工作区工作区平衡状态平衡状态fiU=UfiUU1.振荡的起振条件振荡的起振条件1FA2FAnn=0,1,21AF振幅振幅起振起振条件条件相位起振相位起振条件条件归纳归纳2.振荡的平衡条件振荡的平衡条件1 FA2FAn n=0,1,21AF振幅平衡条件振幅平衡条件相位相位平衡条件平衡条件2.2 LC正弦波振荡器正弦波振荡器 LC正弦波振荡器主要用来产生高频正弦波正弦波振荡器主要用来产生高频正弦波信号，它的选频网络由
24、电感和电容组成。常见信号，它的选频网络由电感和电容组成。常见的的LC正弦波振荡器有变压器反馈式振荡器、电正弦波振荡器有变压器反馈式振荡器、电感反馈式振荡器、电容反馈式振荡器。它们的感反馈式振荡器、电容反馈式振荡器。它们的选频网络一般采用选频网络一般采用LC并联谐振电路并联谐振电路。2.2.1 LC并联谐振电路Is.LCIs.LrCZ+Uo CL/1 当当谐振频率谐振频率 o，LC 谐振阻抗谐振阻抗CrLRZ pCLrCLrIUZj/)j()j/)(j(so)/1(j/CLrCL oLC f r L SOUIZ即当输入信号的频率即当输入信号的频率fS等于等于LC回路谐振频率回路谐振频率fo时，电
25、路产生并联谐振，时，电路产生并联谐振，整个电路呈电阻性，整个电路呈电阻性，等效阻抗等效阻抗Z最大，输出信号最强最大，输出信号最强，这就是选频的基础。，这就是选频的基础。l以以LC谐振回路作为选频网络的反谐振回路作为选频网络的反馈振荡器称为馈振荡器称为LC正弦波振荡器，常正弦波振荡器，常用的电路有用的电路有和和三三点式振荡器点式振荡器。三点式振荡器又包括。三点式振荡器又包括电感三点式振荡器电感三点式振荡器和和电容三点式振电容三点式振荡器荡器。1.电路构成电路构成 变压器反馈式振荡器由晶体管构成放大器、变压器反馈式振荡器由晶体管构成放大器、LC谐振电路谐振电路构成选频网络，变压器构成选频网络，变压
26、器Tr构成反馈网络构成反馈网络。2.2.2 变压器反馈式振荡器变压器反馈式振荡器(b)等效交流通路等效交流通路 图图23 变压器反馈式振荡器变压器反馈式振荡器(a)电路原理图电路原理图 放大部分放大部分选频部分选频部分反馈部分反馈部分放大部分放大部分选频部分选频部分反馈部分反馈部分起始信号来起始信号来自电扰动自电扰动选频网络选出与谐选频网络选出与谐振频率相同的频率振频率相同的频率分量反馈到放大器分量反馈到放大器的输入端。的输入端。l2.选频与稳幅选频与稳幅放大器放大放大器放大非线性非线性工作区工作区平衡状态平衡状态fiU=UfiUU3.相位条件 表示瞬时极性表示瞬时极性 在回路谐振频率上在回路
27、谐振频率上构成正反馈，满足了振构成正反馈，满足了振荡的相位条件：荡的相位条件：2FAnn=0,1,2画交流通路判断画交流通路判断 表示瞬时极性表示瞬时极性 在回路谐振频率上在回路谐振频率上构成正反馈，满足了振构成正反馈，满足了振荡的相位条件。荡的相位条件。4.振幅条件振幅条件 这类反馈电路只要变压器变比和晶体管选这类反馈电路只要变压器变比和晶体管选择合适，振幅条件很容易满足，而振幅的择合适，振幅条件很容易满足，而振幅的稳定是靠晶体管的非线性来实现的。稳定是靠晶体管的非线性来实现的。5.振荡频率振荡频率 6.变压器反馈式振荡器的特点变压器反馈式振荡器的特点 变压器反馈振荡器由于变压器耦合的漏感变
28、压器反馈振荡器由于变压器耦合的漏感等影响，它的等影响，它的工作频率不高，只能应用在工作频率不高，只能应用在中、短波波段中、短波波段，并且要考虑同名端或正反，并且要考虑同名端或正反馈极性的问题，改进电路常应用电感反馈馈极性的问题，改进电路常应用电感反馈式振荡器。式振荡器。LCfo2.2.3 电感反馈（三点）式振荡器（哈特莱Hartley）CMLLf)2(21210原理电路原理电路等效交流通路等效交流通路3.振荡频率振荡频率M为线圈为线圈L1、L2之间的互感之间的互感 4.优点：优点：易起振，易起振，频率易调（调频率易调（调C）。）。缺点：缺点：高次谐波成分较大，高次谐波成分较大，输出波形差。输出
29、波形差。1.电路构成电路构成2.相位条件相位条件满足振荡的相位条件满足振荡的相位条件),(fA ，nn 瞬时极瞬时极性法：性法：2.2.4 电容反馈（三点）式振荡器（考毕兹Colpitts）LCf210原理电路原理电路等效交流通路等效交流通路3.振荡频率振荡频率优点：优点：高次谐波成分小，高次谐波成分小，输出波形好。输出波形好。缺点：缺点：频率不易调频率不易调（调（调L不方便）不方便）C CCCC式中：式中：1.电路构成电路构成2.相位条件相位条件4.特点特点等效交流通路等效交流通路5.改进型电容反馈（三点）式振荡器（克拉泼Clapp）改进改进:在谐振回路电感支路中串接一个电容在谐振回路电感支
30、路中串接一个电容C3 C1，C3 C2 原理电路原理电路原理电路原理电路交流通路交流通路 CCCCC 212130LCLCf 调节调节C3即可改变振荡频率大小。即可改变振荡频率大小。C1、C2对频率几乎无影响，对频率几乎无影响，因此极间电容影响也很小。因此极间电容影响也很小。也称串联改进型电容三点式振荡器也称串联改进型电容三点式振荡器C3 C1，C3 C2 集集(c)基基(b)极间电容极间电容集集(c)射射(e)极间电容极间电容基基(b)射射(e)极间电容极间电容并联改进型电容反馈三点式电路 西勒（Seiler）振荡器 它是在串联改进型的基础上，在它是在串联改进型的基础上，在L1两端并联一个小
31、电容两端并联一个小电容C4，调节调节C4可改变振荡频率。可改变振荡频率。优点优点：是进一步提高电路的稳定性，振荡频率可以做得较：是进一步提高电路的稳定性，振荡频率可以做得较高。高。应用应用：在短波、超短波通信机、电视接收机等高频设备中：在短波、超短波通信机、电视接收机等高频设备中得到非常广泛的应用。得到非常广泛的应用。原理电路原理电路交流通路交流通路总结一点，以上我们讨论的电感三点式和电容三点式振荡器的电路组成都有一个共同特点 三个电抗元件三个电抗元件X1、X2、X3组成组成LC谐振回路，回路三个引谐振回路，回路三个引出端分别与晶体管三个电极相连，谐振回路既是晶体管的集出端分别与晶体管三个电极
32、相连，谐振回路既是晶体管的集电极负载，又是正反馈选频网络。电极负载，又是正反馈选频网络。X1、X2的电抗性质相同，的电抗性质相同，X3与与X1、X2的电抗性质的电抗性质相异。相异。与发射极与发射极E相连的为同相连的为同性质电抗，不与发射极性质电抗，不与发射极E相连的为异性质电抗。相连的为异性质电抗。电感三点式电感三点式电容三点式电容三点式与与E相连相连是电感是电感与与E相连相连是电容是电容三点式振荡器的基本形式有两种：三点式振荡器的基本形式有两种：6.6.共基极电容反馈式振荡器共基极电容反馈式振荡器(a)电路原理图电路原理图 (b)等效交流通路等效交流通路 图图28 共基极电容三点式振荡器共基
33、极电容三点式振荡器(a)电路原理图电路原理图 (b)等效交流通路等效交流通路 图图29 共基极串联改进型电容三点式共基极串联改进型电容三点式(克拉泼克拉泼(Clapp)振荡器振荡器(a)电路原理图电路原理图 (b)等效交流通路等效交流通路 图图210 共基极并联改进型电容三点式共基极并联改进型电容三点式(西勒西勒(Seiler)振荡器振荡器(1)如图如图217(a)所示为一典型振荡电路所示为一典型振荡电路(a)电路原理图电路原理图 图图217实用电容三点式实用电容三点式(考毕兹考毕兹(Colpitts)振荡电路振荡电路(b)等效交流通路等效交流通路 共基极电容三点式振荡电路共基极电容三点式振荡
34、电路.Hz.MHz()fC CLCC(2)如图如图218是是BT-4型扫频仪中的变容型扫频仪中的变容二极管扫频振荡器电路二极管扫频振荡器电路(a)电路原理图电路原理图 图图218 扫频振荡器电路扫频振荡器电路(b)等效交流通路等效交流通路 串联改进型电容三点式串联改进型电容三点式 (克拉泼克拉泼(Claap)fLCVD1VD2CCCCCCC掌握反馈式振荡器的组成原则、工作原理、掌握反馈式振荡器的组成原则、工作原理、典型电路。典型电路。掌掌握握 LC 振荡器实用电路的分析方法。振荡器实用电路的分析方法。小结小结 P25 1作业作业复习提问：1.何谓三点式振荡器？其电路构成有什么特何谓三点式振荡器
35、？其电路构成有什么特点？基本形式有哪几种？点？基本形式有哪几种？选频网络由三个电选频网络由三个电抗元件组成，选频回抗元件组成，选频回路的路的3个点分别与晶体个点分别与晶体管的管的3个极相连。个极相连。电感三点式电感三点式电容三点式电容三点式2.画出等效交流通路，判断振荡器类型：画出等效交流通路，判断振荡器类型：（1）（2）等效交流通路等效交流通路2.3 石英晶体振荡器石英晶体振荡器前面介绍的前面介绍的LC振荡器振荡频率很高，但频率稳定度很低，振荡器振荡频率很高，但频率稳定度很低，频率稳定度频率稳定度就是指在规定的时间内，规定的温度、湿度、就是指在规定的时间内，规定的温度、湿度、电源电压等变化范
36、围内，振荡频率的相对变化量。电源电压等变化范围内，振荡频率的相对变化量。LC振荡器尽管采取了各种稳频措施，但它的频率稳定度仍振荡器尽管采取了各种稳频措施，但它的频率稳定度仍很难突破很难突破10-5数量级，在需要频率稳定度更高的场合，如标数量级，在需要频率稳定度更高的场合，如标准频率发生器、脉冲计数器和电子计算机的时钟信号发生准频率发生器、脉冲计数器和电子计算机的时钟信号发生器等，则采用石英晶体做谐振回路的元件，称这种振荡器器等，则采用石英晶体做谐振回路的元件，称这种振荡器为为石英晶体振荡器石英晶体振荡器。石英晶体振荡器的频率稳定度最高可达到石英晶体振荡器的频率稳定度最高可达到10-11数量级。
37、数量级。2.3 石英晶体振荡器石英晶体振荡器主要要求：主要要求：了解石英谐振器的结构和特性了解石英谐振器的结构和特性掌握典型石英晶体振荡器的组成、工作原理掌握典型石英晶体振荡器的组成、工作原理和性能特点。和性能特点。石英是一种各向异性的结晶体，其化学成分是石英是一种各向异性的结晶体，其化学成分是SiO2。从从一块晶体上按一定的方位角切割成的薄片称为晶片。一块晶体上按一定的方位角切割成的薄片称为晶片。在晶片在晶片的两面涂上银层作为电极，电极上焊出两根引线固定在管脚的两面涂上银层作为电极，电极上焊出两根引线固定在管脚上，就构成了石英晶体谐振器上，就构成了石英晶体谐振器,一般用金属或玻璃外壳封装。一
38、般用金属或玻璃外壳封装。物理性能物理性能2.3.1 石英晶体谐振器(b)晶体产品外形晶体产品外形(c)电路符号电路符号 图图211石英晶体谐振器结构、产品外形和电路符号石英晶体谐振器结构、产品外形和电路符号结构、产品外形和电路符号2.3.1 石英晶体谐振器石英晶体谐振器晶片表面间加电压晶片表面间加电压晶片表面加机械力晶片表面加机械力晶体产生机械变形晶体产生机械变形晶体表面出现电荷晶体表面出现电荷压电效应压电效应交变电压交变电压机械振动机械振动交变电流交变电流当交变电压频率当交变电压频率=晶体固有机械振动频率时，共振，振幅最晶体固有机械振动频率时，共振，振幅最大，产生的交变电流最大。类似串联谐振
39、。大，产生的交变电流最大。类似串联谐振。压电谐振压电谐振谐振频率谐振频率2.3.1 石英晶体谐振器石英晶体谐振器 C0是以晶体作为电介质的静态电容，其电容值一般为是以晶体作为电介质的静态电容，其电容值一般为100pF101pF。Lq为晶片振动时的等效动态电感。为晶片振动时的等效动态电感。Lq很大很大，一般为，一般为100102mH；Cq为等效动态电容。为等效动态电容。Cq很小很小，约约10-2pF10-12 pF，可认为，可认为CqC0。rq为为摩擦损耗，一般为为摩擦损耗，一般为为100102。石英谐振器石英谐振器Q值很高值很高（选择性好），且机械性（选择性好），且机械性能十分稳定，因此作为选
40、能十分稳定，因此作为选频网络构成振荡器会有很频网络构成振荡器会有很高的回路标准性，频率稳高的回路标准性，频率稳定度高。定度高。等效电路等效电路石英晶体谐振器等效电路石英晶体谐振器等效电路石英晶体谐振器电路石英晶体谐振器电路 fs 串联谐振频率串联谐振频率fp 并联谐振频率并联谐振频率qqs21CLf 21 q0q0qPCCCCLf 1 0qSCCf 串联谐振频率串联谐振频率并联谐振频率并联谐振频率通常通常0qCC 所以所以很接近很接近与与 psff 石英谐振器只在石英谐振器只在 之间的很窄频率范围内呈感性，之间的很窄频率范围内呈感性，且感抗曲线很陡，故当工作于该区域时，具有且感抗曲线很陡，故当
41、工作于该区域时，具有很强的稳频作用很强的稳频作用。一般不用电容区。一般不用电容区。ff fps 石英晶体谐振器电抗特性石英晶体谐振器电抗特性X=0X=2.3.2 石英晶体振荡器电路并联型晶体振荡器：并联型晶体振荡器：串联型晶体振荡器：串联型晶体振荡器：fs f 2R1，2.振荡频率振荡频率 A 1.振荡条件的满足振荡条件的满足),(fA，nn满足相位条件：满足相位条件：3.稳幅电路稳幅电路采用非线性元件作放大电路的负反馈元采用非线性元件作放大电路的负反馈元件，以实现外稳幅。件，以实现外稳幅。例如例如R2 采用负温度系数的采用负温度系数的 热敏元件热敏元件起振时起振时12RRA使使AF由于热敏电
42、阻的作用由于热敏电阻的作用oUfI 功耗功耗 2R 温温度度 2R 阻值阻值 2RAAF稳幅稳幅A(5)XB18 型信号发生器中的音频振荡电型信号发生器中的音频振荡电路路 图图221音频振荡电路音频振荡电路RC桥式振荡电路桥式振荡电路 多级放大多级放大 正反馈正反馈 负反馈负反馈 正弦波振荡器用于产生一定频率和幅度的正弦波正弦波振荡器用于产生一定频率和幅度的正弦波信号。按组成选频网络元件的不同，可分为信号。按组成选频网络元件的不同，可分为LC、晶体和晶体和RC振荡器三类；按组成原理不同，可分为振荡器三类；按组成原理不同，可分为反馈和负阻振荡器。反馈和负阻振荡器。反馈式正弦波振荡器是利用反馈式正
43、弦波振荡器是利用选频选频网络，通过网络，通过正正反反馈产生自激振荡的，振荡时满足馈产生自激振荡的，振荡时满足相位平衡相位平衡条件和条件和振幅平衡振幅平衡条件。条件。LC 振荡器有振荡器有变压器反馈式、电感反馈三点式及电变压器反馈式、电感反馈三点式及电容反馈三点式容反馈三点式等电路，其振荡频率近似等于等电路，其振荡频率近似等于LC谐谐振回路的振回路的谐振频率谐振频率。石英晶体振荡器是采用石英晶体谐振器构成的振荡石英晶体振荡器是采用石英晶体谐振器构成的振荡器。其振荡频率的器。其振荡频率的准确性和稳定性很高准确性和稳定性很高。石英晶体。石英晶体振荡器有振荡器有并联型和串联型并联型和串联型。并联型并联
44、型晶体振荡器中，晶体振荡器中，石英晶体的作用相当于一个石英晶体的作用相当于一个电感电感；串联型串联型晶体振荡晶体振荡器中，石英晶体的作用相当于一个器中，石英晶体的作用相当于一个短路元件短路元件。RC文氏电桥振荡器文氏电桥振荡器的振荡频率较低，它只的振荡频率较低，它只适用于低适用于低频频的场合，其选频网络由电阻和电容组成。的场合，其选频网络由电阻和电容组成。P2613作业作业复习提问复习提问：无线电调幅广播接收设备中高频放大器的作用？无线电调幅广播接收设备中高频放大器的作用？超外差式调幅接收机组成框图超外差式调幅接收机组成框图 高频放大器对天线所接收到的微弱信号进行选频放高频放大器对天线所接收到
45、的微弱信号进行选频放大，抑制无用频率的信号，选出有用频率（载频）的信大，抑制无用频率的信号，选出有用频率（载频）的信号加以放大，以提高接收信号的质量和强度。号加以放大，以提高接收信号的质量和强度。高频小信号高频小信号选频放大器选频放大器 3.1 选频器选频器 3.2 小信号选频放大器小信号选频放大器 3.3 集中选频放大器集中选频放大器 要点总结要点总结 高频小信号选频放大电路高频小信号选频放大电路是构成无线电设备的主要是构成无线电设备的主要电路之一，它的作用是对来自信道的微弱信号进行选频电路之一，它的作用是对来自信道的微弱信号进行选频放大，抑制无用频率的信号，选出有用频率（载频）的放大，抑制
46、无用频率的信号，选出有用频率（载频）的信号加以放大，以提高接收信号的质量和强度。不同的信号加以放大，以提高接收信号的质量和强度。不同的通信设备，对高频小信号选频放大电路要求不同，主要通信设备，对高频小信号选频放大电路要求不同，主要分多级调谐和集中调谐两种方式，如图分多级调谐和集中调谐两种方式，如图31所示。所示。(a)多级调谐方式多级调谐方式(b)集中调谐方式集中调谐方式图图31 小信号选频放大电路的组成方式小信号选频放大电路的组成方式主要要求：主要要求：掌握并联谐振回路的选频特性及其主要参数的计算。掌握并联谐振回路的选频特性及其主要参数的计算。理解回路理解回路Q值、信号源、负载等对回路特性的
47、影响。值、信号源、负载等对回路特性的影响。了解变压器、电感分压器、电容分压器等常用了解变压器、电感分压器、电容分压器等常用阻抗阻抗变换电路及其阻抗变换的关系。变换电路及其阻抗变换的关系。3.1 选频器作用：作用：选择信号；阻抗匹配。选择信号；阻抗匹配。分类：分类：按功能分可分为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、按功能分可分为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、带阻滤波器等；带阻滤波器等；按工作原理分可分为为谐振式滤波器和固体滤波器。按工作原理分可分为为谐振式滤波器和固体滤波器。LC回路是应用最广的谐振式滤波电路回路是应用最广的谐振式滤波电路。陶瓷滤波器、声表面波滤波器、晶体滤波器等被称为固陶
48、瓷滤波器、声表面波滤波器、晶体滤波器等被称为固体滤波器，它们的谐振频率无需调整，常被用作集中选频体滤波器，它们的谐振频率无需调整，常被用作集中选频滤波器。滤波器。应用：应用：调谐放大、高频功放、振荡、调制、混频等调谐放大、高频功放、振荡、调制、混频等3.1 选频器选频器是构成高频放大电路的一个基本电路选频器是构成高频放大电路的一个基本电路3.1.1 LC谐振回路的选频特性1.LC 并联谐振回路的组成及特点并联谐振回路的组成及特点Is.LrCZ+Uo(3)谐振频率谐振频率 1 0，LC (2)谐振阻抗谐振阻抗CrLRZ p 21 0LC f (1)回路的组成回路的组成(4)品质因数品质因数Q 它
49、反映谐振回路损耗的大小它反映谐振回路损耗的大小CrrLQ001Q 定义为：定义为：回路等效损耗电阻回路等效损耗电阻抗抗回路谐振时的感抗或容回路谐振时的感抗或容 1 0，LC CrLR p/PRQL CrL C将将代入得：代入得：Q值越大，值越大，谐振回路谐振回路损耗越小。损耗越小。)(j100p QRZ)/1(j/CLrCLZ 由：由：2.LC 并联谐振回路的选择性和通频带并联谐振回路的选择性和通频带(1)频率特性曲线频率特性曲线Is.LrCZ+Uo CrrLQ001rCLrCL)/1(j1/和和得得:)(j10202p QR 通常，谐振回路研究通常，谐振回路研究0p2j1QRZ则可得则可得0
50、022000令)(j10202p QRZ)(j1000p QRIs.LrCZ+Uo Is.LrCZ+Uo 002121ffjQUjQRIUPP so2Po）（ffQUU谐振时回路输出电压谐振时回路输出电压回路的绝对失谐量回路的绝对失谐量)arctan(ffQZIUSo并联回路两端电压并联回路两端电压任意频率下回路输出电压任意频率下回路输出电压)2arctan0 Q（输出电压幅频特性曲线输出电压幅频特性曲线Q值越大，幅频特性曲线越尖锐，相频特性曲线越陡峭。值越大，幅频特性曲线越尖锐，相频特性曲线越陡峭。相频特性曲线相频特性曲线2Po）（ffQUU)2arctan(0ffQ(2)通频带通频带 接收
