高频电路1教材

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1、高频电子线路,主讲教师：郑岗、李好文,教材： 高频电路原理与分析（第四版） 曾兴雯主编 西安电子科技大学出版社 2006,参考书： 1. 高频电路原理及应用 朱代先主编 西安电子科技大学出版社，2011 2. 高频电子线路 (第四版) 胡宴如主编， 高等教育出版社，2008 3. 高频电子线路辅导 曾兴雯、陈健、刘乃安编著 西安电子科技大学出版社，2000,课时分配,一、授课课时分配： 50学时 1、绪论 2学时 2、高频电路基础 10学时 3、高频功率放大器 8学时 4、正弦波振荡器 10学时 5、频谱的线性搬移电路 6、振幅调制、解调及混频 14学时 7、频率调制与解调 6学时 二、实验课

2、时分配： 6学时 1、高频谐振功率放大器实验 2学时 2、高频LC 、压控及晶体振荡器 2学时 3、模拟乘法器实验 2学时,第一章 概述,1864年 英国物理学家 J.Clerk Maxwell发表了“电磁场的 动力理论”，从理论上证明了电磁波的存在 1887年 德国物理学家 H.Hertz 通过实验证实了电磁波的 客观存在 1895年 意大利 Gugliemo Marconi首次在几百米的距离， 用电磁波进行了无线电通讯实验 1901年 意大利 Gugliemo Marconi完成了横渡大西洋的无 线电通讯,第一章 概述,课程的特点：,是电子信息与通信类专业的重要的专业基础课。 理论严谨，逻

3、辑性强，与工程实际结合密切的课程，大部分电路属于非线性电路。,课程的作用：,通过下面介绍无线通信系统的组成，以及无线电信号的传播特性来了解学习高频电子线路的重要性。,解调器-将各种已调信号变换为音频或视频等消息信号的电路。 检波器-完成振幅解调的电路， 鉴频器-进行频率解调的电路，通常又称频率检波器。,音频放大器-放大低频信号，如发送设备中话筒过来的信号，接收机中输出给扬声器的信号，它的特点是工作在线性状态。,振荡器-就是产生高频信号，这类振荡器通常都是产生正弦波信号，也称正弦波振荡器,调制器-将音频或视频等消息信号变换为高频已调信号的电路。,变频器-将某一高频信号变换为另一频率高频信号的过程

4、，相应的电路称为变频器或混频器。,高频功率放大器-它主要用于发射机中。它的特点是工作在非线性状态。,小信号高频放大器-放大高频小信号的高频放大器，如接收机中的高频放大器和中频放大器，它的特点是工作在线性状态。,无线电通信系统由发信设备、收信设备、信道组成。信道就是电磁波传播的途径。发信设备将消息变为适合于信道传送的信号；收信设备则把收到的信号还原成消息，并传送到收端用户。,第一节 无线通信系统的组成,无线电通信系统组成图,高频放大器,无线通信系统的类型： 1。按工作频段分类：中波通信、短波通信、超短波通信、微 波中继通信和卫星通信等。 2。按传送消息类型分类：模拟通信和数字通信。 3。按用途分

5、类：有地面移动通信、航空通信和舰船通信等。 4。按调制方式分类：调幅、调频、调相以及混合调制方式。 各种不同的通信，其设备的组成、设备的复杂程度都有很大不同。但基本原理和基本电路是相同的。我们要介绍的正是这些基本原理和基本电路。,通过介绍无线通信系统的组成，我们了解了无线通信系统中用到了高频电子线路，下面通过介绍无线电信号的传播特性来进一步了解为什么要使用高频电子线路。,第二节 信号、调制和频谱,在高频电路中，我们要处理的信号主要有三种： 1、消息信号（调制信号）。 2、高频载波信号。 3、已调信号。,信号：,表示一个信号的特性通常可用以下几种方法： 时间特性、频谱特性、频率特性、调制特性、传

6、播特性。 1、时间特性：将它表示为电压、电流的时间函数；直接画出 它的波形或写出数学表达式。,2、频谱特性：,一个确定的时间信号f(t)，总可以分解为许多不同频率的单一正弦信号。周期性的时间信号可以用傅利叶级数分解为许多个离散的频率分量(各分量间成谐频关系)；非周期的时间信号可以用傅氏变换方法分解为连续谱，信号为连续谱的积分。,设周期性时间信号为f(t)，当f(t)是连续函数，或只有有限个间断点(在周期内)时,它可以展开为傅氏级数:,（单边谱）,（双边谱）,(n = 0, 1, 2, ),(n = 1, 2, ),(n = 0, 1, 2, ),例：,因为是奇函数(减去一个直流分量后)，所以傅

7、氏级数只含奇次谐波分量。,注意频谱分量的振幅和带宽,声音信号：,人耳：20 Hz 十几 KHz 话音：100 Hz 6 KHz 传送： 300 Hz 3.4 KHz 非周期性的随机信号,3、频率特性：信号的频率和波长。,与信号频率f对应的一个参数是波长，它表示作为空间无线电波相邻两对应点(如同一相位的波腹)的空间距离。在自由空间，波长与频率的关系为 =c/f 式中，c为自由空间的光速(c3108 ms)， 的单位为m。我们知道，无线电波正是以光速传播的。,电磁波波谱,T,=c/f,4、传播特性：频率或波长不同，在自由空间的传播方式不同。,电磁波从天线辐射出去后，能量会扩散；传播时其能量会被地面

8、、建筑物、高空的电离层吸收或反射。所以接收机只能收到其中的极小的一部分。传播主要有直射（视距）传播、绕射（地波）传播、折射和反射（天波）传播。,直射传播：超短波主要靠直线传播，由于地球曲率，要采用架高天线、中继或卫星等来扩大直线传播的距离。,绕射传播：电磁波绕地面传播时其能量会被地面吸收。根据趋肤效应，频率越低，被地面吸收的能量越少，所以绕射适用于中、长波段。,反射传播：电磁波在空中传播时会被高空的电离层吸收或反射。频率越高，越易穿过电离层而达到外层空间；另外入射角越大，越易反射。所以反射适用于短波波段。反射传播不稳定。,（a） 直射传播; （b） 地波传播; （c） 天波传播; （d） 散射

9、传播,振幅调制：,5、调制特性：三种基本方法 振幅调制(调幅AM)、频率调制(调频FM)、相位调制(调相PM)。,设单一音频信号为：,载波为：,已调信号为：,- 调幅度 m1,无线电传播一般采用高频信号，主要原因有二： 一个是高频适于天线辐射。根据天线理论，只有当天线的尺寸(对于线天线就是长度，面天线就是边缘长度)大到可以与波长相比较时，天线才能有效地辐射电磁波。 另一个是高频具有宽阔的频段，能容纳许多互不干扰的信道(频道)，也能传播某些宽频带的消息信号。众所周知，任何载有消息的无线电波都占有一定的信号频带。射频频率越高，可利用的总频带(或称波段)就越宽，因此利用高频可以在同一波段中实现许多不

10、同对象间的消息传输。此外，某些频带很宽的消息(如电视图像、多路话音，雷达信号等)只能在很高的频率上才能传输。比如，电视图原信号的频带宽度约为6MHz，它只适宜于在几十兆赫以上的频率上传播。,声音信号带宽：10kHz,约为27个频道,约为27千个频道,调制的重要作用，主要有二： 一个是将消息信号加载在高频载波信号上，适应于天线辐射。 另一个是实现信道的复用。比如中继通信和卫星通信中多种消息的传送，如多路电话双声道话音、电视中的图像、伴音、同步信号等。,北美多路载波电话系统,彩色电视信号的频谱,小 结,高频： 1. 高频适于天线辐射，从而有效地在空中产生无线电波。 2. 高频具有宽阔的频段，能容纳

11、许多互不干扰的频道，也 能传播某些宽频带的消息信号。 调制： 1. 将消息信号加载在高频载波信号上，实现无线电通信。 2. 实现信道的复用。比如中继通信和卫星通信中多种消息 的传送，如多路电话双声道话音、电视中的图像、伴音 、同步信号等。,小 结,振荡器-产生高频信号，通常都是产生正弦波信号。 调制器-将音频或视频等消息信号变换为高频已调信号的电路。 解调器-将各种已调信号变换为音频或视频等消息信号的电路。 小信号高频放大器-放大高频小信号的高频放大器，它的特点是 工作在线性状态。 高频功率放大器-主要用于发射机末级功率放大，通常工作在非线 性状态。 变频器或混频器-将某一高频信号变换为另一频率高频信号。,思 考 题,1。 无线电通信为什么要用高频信号？ 2。 常用的调制方式有哪些? 3。 常用的收、发设备中通常有哪些高频电路，它们 的主要功用是什么?,