通信电路复习知识点讲解

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1、第0章 绪论,1、调制、解调的概念，调制的原因。,调制-指用原始电信号去控制高频振荡信号灯某一参数， 使之随原始电信号的变化规律而变化。解调是从高频 已调波中恢复出原来的调制信号。,调制的原因： (1)信号不调制进行发射天线太长，无法架设。,(2)信号不调制进行传播会相互干扰，无法接收。,未经调制的高频振荡信号称为载波信号。,低频电信号称为调制信号，经过调制并携带有低频信息的高频振荡信号称为已调波信号。,振幅调制：用基带信号去改变高频振荡信号的振幅，则称为振幅调制，简称调幅(AM)。 频率调制：用基带信号去改变高频振荡信号的频率，则称为频率调制，简称调频(FM)。 相位调制：用基带信号去改变高

2、频振荡信号的相位，则称为相位调制，简称调相(PM)。,第0章 绪论,2、调制分类,发送设备,3、无线电通信系统组成,第0章 绪论,接收设备,3、无线电通信系统组成,第0章 绪论,无线电波段的划分表,第1章 基础知识,1、阻抗转换的串-并联转换,2、LC并联谐振回路,4、放大器信噪比、噪声系数NF的定义,3、阻抗变换电路,重点：,2、 阻抗转换的串-并 转换,由图可得,要使 ，必须满足:,回路品质因素Q值(衡量损耗的指标)的定义：电抗消耗的功率 与电阻消耗的功率之比，可知,(1.1.5),将式（1.1.5）代入式(1.1.3)和(1.1.4)，可以得到下述统一的阻抗转换公式， 同时也满足式(1.

3、1.1)和(1.1.2)。,当Q 1时，则简化为：,1.1.1 选频特性,图1.1.2 LC并联谐振回路,ge0和Re0分别称为回路谐振电导和回路谐振电阻。,（2） 回路空载时阻抗的幅频特性和相频特性：,(1.1.10),(1) 回路总导纳：,(1.1.12),(4) 谐振频率：,(5) 回路空载Q值：,(1.1.13),(1.1.14),(3) 回路谐振电导:,(1.1.11),由 N( f ) 定义可知， 它的值总是小于或等于。,(6) 归一化谐振曲线。谐振时，回路呈现纯电导，且谐振导纳最小（或谐振阻抗最大）。,(1.1.15),谐振曲线的定义：回路电压U与外加信号源频率之间的幅频特性曲线

4、。谐振时，回路电压U00最大。,任意频率下的回路电压U与谐振时回路电压U00之比称为归一化谐振函数，用N( f )表示。N( f )曲线又称为归一化谐振曲线。,图1.1.3 归一化谐振曲线,(7) 通频带、选择性、矩形系数。 LC回路的 越大，谐振曲线越尖锐，选择性越好。,可得,通频带-为了衡量回路对于不同频率信号的通过能力，定义归一化谐振曲线上 所包含的频率范围为回路的通频带（又称为带宽）， 用 ( 或 )表示。 在图上 ， 取,即,(1.1.20),(1.1.21),式（1.1.20）减去式（1.1.21）， 可得,所以,(1.1.22),图1.1.5 并联谐振回路的阻抗特性,1.1.2

5、阻抗变换电路 (1) 阻抗变换电路:是一种将实际负载阻抗变换为前级网络所要求的最佳负载阻抗的电路。 阻抗变换电路对于提高整个电路的性能具有重要作用。 （2） 信号源内阻Rs和负载电阻RL对谐振回路的影响：,图 1.1.6 并联谐振回路与信号源和负载的连接,（1）回路总电导,（2）回路空载Q 值为,（3）回路有载Q 值为,（4）频带为,结论： Rs和RL的接入降低了回路的Q值，回路通频带越宽，选择性越差。 信号源和负载的电抗值将影响到LC谐振回路的谐振频率。 Rs和RL不匹配在RL上获得的功率会很小。 利用阻抗变换电路来克服 、产生的不利影响。,1. 纯电感或纯电容阻抗变换电路 1) 自耦变压器

6、阻抗变换电路,设初级线圈与抽头部分次级线圈匝数之比N1:2:n(接入系数)，,则有,因为,所以,(1.1.28),结论： 可通过改变自耦变压器的变比n来改变 RL等效 到初级回路后的阻值RL，从而改变RL对回路的影响。 n越小，则RL越大， 对回路的影响越小。 改变n可使RL等于信号源内阻RS，从而达到阻抗匹配。,2） 变压器阻抗变换电路,(1.1.29),3） 电容分压式阻抗变换电路,(1.1.30),其中n是接入系数，在这里总是小于。如果把RL折合到回路中1、2两端，则等效电阻为,(1.1.31),4） 电感分压式阻抗变换电路,(1.1.32),其中n是接入系数，在这里总是小于，等效电感

7、L=L1+L2。,1.3.5 噪声系数 信噪比：指四端网络某一端口处信号功率与噪声功率之比。 信噪比SNR(Signal to Noise Ratio)通常用分贝数表示， 通常写成,其中，Ps、Pn分别为信号功率与噪声功率。,. 噪声系数定义 实际放大器内部会产生热噪声和散弹噪声， 所以输出信噪比总是小于输入信噪比。为了衡量放大器噪声性能的好坏， 提出了噪声系数这一性能指标。,放大器的噪声系数NF(Noise Figure)定义为输入信噪比与输出信噪比的比值，即,如果用分贝数表示， 则写成,从式（1.3.13）可以看出，NF是一个大于或等于的数。其值越接近于， 则表示该放大器的内部噪声性能越好

8、。,第2章 高频小信号放大电路,1、谐振放大器,重点：,2.2 谐 振 放 大 器,谐振放大器的主要性能指标是电压增益、 通频带、 矩形系数和噪声系数。 本节仅分析由晶体管和LC回路组成的谐振放大器。,图 2.2.1 晶体管共发射极Y参数等效电路,1、 晶体管双口网络的Y参数等效电路,其中， 输入导纳为,反向传输导纳为,正向传输导纳为,输出导纳为,(2.2.1),yre是谐振放 大器自激的根源,2、高频对Y参数的影响：（结电容存在，使为复数）,yie=gie+jCie yoe=goe+jCoe yfe=|yfe|fe yre=|yre|re,(2.2.2),(2.2.3),说明：由于yre的存

9、在，使输入导纳与yre及其它参数有关。,2.2.1 单管单调谐放大器（高频小信号放大电路） 1.电路组成及特点,图 2.2.2 高频小信号放大电路,电路特点：采用LC并联谐振 回路作为晶体管集电极的负载， 具有选频和放大作用。,. 电路性能分析,忽略yre的影响,(2.2.4),我们先求 与 的关系式， 然后再求出 与 关系, 即可导出 与 之比，即电压增益。,（1）放大器的电压增益 ：,设从集电极和发射极之间向右看的回路导纳为 , 则,(2.2.5),由于 是 上的电压, 且 与 相位相反, 因此,(2.2.6),(2.2.7),(2.2.8),将式(2.2.8)和(2.2.9)代入式(2.

10、2.4), 可得,(2.2.9),(2.2.10),(2.2.11),其中, 是 等效到谐振回路两端的导纳, 它包括回路本身元件、e0和负载导纳总的等效值, 即,根据式（2.2.2）, 将式（2.2.11）代入式（2.2.10）中, 则,其中与分别为谐振回路总电导和总电容，,（2）谐振频率:,或,（3）回路有载Q值：,(2.2.14),（4）回路通频带即放大器带宽：,以上几个公式说明，考虑了晶体管和负载的影响之后， 放大器谐振频率和Q 值均有所变化。,(2.2.15),（5）谐振频率处放大器的电压增益：,其电压增益振幅为,根据N( f )定义和式（2.2.10）， 可写出放大器电压增益振幅的另

11、一种表达式， 即,(2.2.18),(2.2.17),(2.2.16),（6）单管单调谐放大器的单位谐振函数：,(2.2.19),由于yfe是复数， 有一个相角fe, 因此一般来说， 图2.2.2所示放大器输出电压与输入电压之间的相位并非正好相差180。 另外， 由上述公式可知， 电压增益振幅与晶体管参数、 负载电导、 回路谐振电导和接入系数有关。,结论： (1) 为了增大Au0， 应选取|yfe|大， goe小的晶体管。 (2) 为了增大Au0， 要求负载电导gL小， 如果负载是下一级放大器， 则要求其gie小。 (3) 回路谐振电导ge0越小，Au0越大。而ge0取决于回路空载Q值Q0，

12、与Q0成反比。 (4) Au0与接入系数n1、n2有关，但不是单调递增或单调递减关系。由于n1和n2还会影响回路有载Q值Qe，而Qe又将影响通频带，所以n1与n2的选择应全面考虑， 选取最佳值。 实际放大器的设计是要在满足通频带和选择性的前提下， 尽可能提高电压增益。,在单管单调谐放大器中，选频功能由单个并联谐振 回路完成，所以单管单调谐放大器的矩形系数与单个 并联谐振回路的矩形系数相同，其通频带则由于受晶 体管输出阻抗和负载的影响，比单个并联谐振回路要宽 （因为有载Q值小于空载Q值）。,第3章 高频功率放大电路,1、丙类谐振功率放大电路工作原理,2、负载特性、放大特性、基极调制特性、集电极调

13、制特性,重点：,作用：获得足够大的高频输出功率 特点： 工作频率高，相对频带窄 放大器一般工作在丙类工作状态，属于非线性电路 采用LC谐振回路作为选频网络 不能用线性等效电路分析，一般采用图解法和折线法分析,3.1 概述,功率放大器按工作状态分类：,A(甲类)：晶体管在信号的整个周期内均导通，即导通角为180 B(乙类)：晶体管在信号的正半周或负半周导通，即导通角90 AB(甲乙类)：晶体管导通时间大于半个周期且小于周期，导通角90 180 C(丙类)：晶体管导通时间小于半个周期，即导通角90 D类、E类及S类等开关功率放大器,3.1 概述,3.2.1 工作原理 图3.2.1是谐振功率放大电路

14、原理图。,3.2 丙类谐振功率放大电路,谐振功率放大器的工作原理是：当输入信号为余弦波时，其集电极电流为周期性尖顶余弦脉冲波，由于集电极负载的选频作用，输出的是与输入信号频率相同的余弦波。,假定输入信号是正弦波， 输出选频回路调谐在输入信号的相同频率上。 根据基尔霍夫电压定律， 可得到以下表达式:,(3.2.1),频率为0 的正弦波,(3.2.2),(3.2.3),(3.2.4),(3.2.5),.,可得,集电极电源提供的直流功率PD：,谐振功放输出交流功率Po:,集电极功耗PC:,集电极效率 :,（1）小信号谐振放大器的作用是选频和放大，它必须工作在甲类工作状态；而谐振功率放大器为了提高效率

15、，一般工作在丙类状态。 ( 2)两种放大器的分析方法不同：前者输入信号小采用线性高频等效电路分析法，而后者输入信号大采用折线分析法。,小信号谐振放大器与谐振功率放大器的主要区别是什么？,若丙类谐振功放的输入是振幅为Ubm的单频余弦信号，那么输出单频余弦信号的振幅Ucm与Ubm有什么关系?Ucm的大小受哪些参数影响?,3.2.2性能分析,由式(3.2.1)、 (3.2.2)和(3.2.6)可以看出， 当晶体管确定以后，Ucm的大小与UBB、UCC、R和Ubm四个参数有关。,高频功放的工作状态,高频功放的三种工作状态：欠压状态、临界状态、饱和状态。 欠压状态：在晶体管工作期间，在导通的时候，一直工

16、作在放大区。 临界状态：在晶体管导通期间，正好到达饱和区，但是没进饱和区。 过压状态：在晶体管导通期间，进入到了饱和区。,图 3.2.7 谐振功放的负载特性曲线,图 3.2.8 放大特性分析,图 3.2.9 基极调制特性,图 3.2.10 集电极调制特性,根据以上对丙类谐振功放的性能分析，可得出以下几点结论: (1) 若对等幅信号进行功率放大，根据负载特性， 应使功放工作在临界状态，此时输出功率最大， 效率也接近最大。比如对第7章将介绍的调频信号进行功率放大。 (2) 若对非等幅信号进行功率放大，根据放大特性，应使功放工作在欠压状态， 但线性较差。若采用甲类或乙类工作，则线性较好。比如对第6章将介绍的调幅信号