高频电路原理与分析总复习

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1、期末总复习,信源,高频 放大器,调制器,高频功率 放大器,载波 振荡器,低频功率 放大器,混 频,中频 放大,低频电 压放大,低频功 率放大,本机 振荡,高频小信号放大,发射系统框图,接收系统框图,解调,为什么要采用 高频载波进行调制？,CH4,CH6,CH3,CH3,CH4,CH6,CH6,CH2 高频电路基础,CH2 重点内容如下：,4,2.2 高频电路中的基本电路,信号的传输、频率选择及阻抗变换等功能。,高频电路中的基本电路主要有：,高频振荡(谐振)回路,高频变压器,谐振器与各种滤波器,完成功能：,5,2.2 高频电路中的基本电路,一、高频振荡回路,是高频电路中应用最广的无源网络，它是构

2、成高频放大器、振荡器以及各种滤波器的主要部件。,下面分简单振荡回路、抽头并联振荡回路和耦合振荡回路三部分来讨论。,阻抗变换、信号选择与滤波、相频转换和移相等功能，并可直接作为负载使用。,完成功能：,6,2.2 高频电路中的基本电路,1、简单振荡回路,振荡回路就是由电感和电容串联或并联形成的回路。,具有谐振特性和频率选择作用，这是它在高频电子线路中得到广泛应用的重要原因。,组成：,作用：,谐振频率：,振荡回路的阻抗在某一特定频率上具有最大或最小值的特性称为谐振特性，频率即谐振频率。,7,2.2 高频电路中的基本电路,1、简单振荡回路,（1）串联谐振回路,（2）并联谐振回路,8,（2）并联谐振回路

3、,振荡回路的阻抗在某一特定频率上具有最大或最小值的特性称为谐振特性。,谐振特性：,并联阻抗：,谐振条件：,9,（2）并联谐振回路,(a)谐振频率,并联阻抗：,(b)特性阻抗,10,并联谐振回路的等效电路,等效电路,谐振阻抗：,并联阻抗：,11,(a)谐振频率,(b)特性阻抗,(c)品质因数,(d)谐振阻抗,用 r 表示,用 R0表示,12,谐振回路的两个重要参数 ,（1）通频带,又称3dB通频带，或半功率点通频带。,定义：阻抗幅频特性下降为谐振值（中心频率处）的 时对应的频率范围。,计算：,得到：,13,1、简单振荡回路,（1）并联谐振回路,并联阻抗：,谐振频率：,品质因数：,并联谐振电阻：,

4、通频带宽与矩形系数：,幅频特性与相频特性：,14,并联谐振回路幅频特性,B,求通频带宽：,15,2. 抽头并联振荡回路,在实际应用中，常用到激励源或负载与回路电感或电容部分连接的并联振荡回路，即抽头并联振荡回路。,作用：实现回路与信号源的阻抗匹配或者进行阻抗变换。,与外电路相连的那部分电抗与本回路参与分压的同性质总电抗之比。,（1）接入系数 p (或称抽头系数)：,p 也可用电压比表示：,16,信号源的折合,电压源的折合：,结论：电压源由低端向高端折合，电压变大，是原来的1/P倍。,（3）折算方法,17,电流源的折合,结论：电流源由低端向高端折合，电流变小，是原来的P倍。,折合前后功率不变：,

5、信号源的折合,U,UT,18,例 2-2 如图， 抽头回路由电流源激励，忽略回路本身的固有损耗，试求回路两端电压 u1(t) 的表示式及回路带宽。,CH3 重点内容如下：,主要要求：增益要高、频率选择性要好、工作要稳定可靠,功用：用在无线电接收设备中，放大小信号，抑制干扰信号,接收装置：,微伏豪伏 含有干扰,宽带放大器高频变压器或传输线变压器作负载,晶体管工作区：线性区,放大器工作状态：A（甲）类,高频谐振小信号放大器,3.1 高频小信号放大器,分类：窄带放大器选频网络作负载（重点）,高频小信号谐振放大器是由放大电路（由晶体管、场效应管或集成电路组成）与选频电路（主要是LC谐振回路）组成 作用

6、是将微小的高频信号进行线性放大，选出中心频率（输入信号对应）的信号，并滤除不需要的干扰频率信号。 主要讨论高频小信号谐振放大器的主要性能指标：电压增益、功率增益、通频带和矩形系数等。 高频小信号谐振放大器的分析方法主要采用Y参数等效电路法线性分析方法。,交流等效电路：去掉直流偏置电路。 放大器的负载:是一个抽头并联谐振回路，对信号频率0谐振，完成阻抗匹配和选频滤波的功能。 工作状态：放大器工作在A(甲)类状态。,2. 提高放大器稳定性的方法,方法一：选择,小的管子,方法二：从电路上消除晶体管的反作用：中和法、失配法,（1）中和法,Yre的反馈电电导很小，可以忽略，用中和电容Cn来抵消Yre的虚

7、部（即Cbc）的影响,根据电桥平衡：,得中和条件：,发射装置：,3.2 高频功率放大器的原理和特性,无线电发射机中，放大高频信号, 高效输出大功率为目的,1、使用高频功率放大器的目的,2、高频功率信号放大器使用中需要解决的两个问题,高功率输出,高效率输出,C类(丙类)：工作点Q选在截止点外，信号导通角小于180。 通角： uces时，功放工作在欠压状态; 如果ucemin=uces，功放工作在临界状态; 如果uceminU1,二极管开关主要受u2控制。 （1）忽略输出电压的反作用 若忽略输出电压的反作用，则加到两个二极管的电压uD1、uD2为： uD1=u2+u1 uD2=u2-u1,69,由

8、于加到两个二极管上的控制电压u2是同相的,因此两个二极管的导通、截止时间是相同的,其时变电导也是相同的。由此可得流过两管的电流i1、i2分别为,i1、i2在T2次级产生的电流分别为:,但两电流流过T2的方向相反,在T2中产生的磁通相消,故次级总电流iL应为,70,显然有以下频率分量： 1基频分量；(2n+1)2 1分量 与一般二极管电路相比较，消去了2的偶次谐波和2的基波分量，这是利用平衡原理抵消的缘故。当通过带通滤波器后，可以得到我们想要的分量，如2 1，实现了频谱搬移。,考虑u1U1cos1t,代入上式可得：,71,三种开关函数波形关系图 :,说明：,72,由此可得K（2t-）、K(2t）

9、的傅里叶级数:,所以：,73,图示二极管平衡电路，输入信号u1=U1COS1t，u2=U2COS2t, 且21，U2U1。输出回路对2谐振，谐振阻抗为R0，带宽B=2F1(F1=1/2）。 （1）不考虑输出电压的反作用，求输出电压u。的表示式；,CH6 重点内容如下：,(1) 调制：用调制信号去控制载波信号的某一个参量的过程。,定义：,信号,载波信号：（等幅）高频振荡信号,正弦波,方波,三角波,锯齿波,调制信号：需要传输的信号（原始信号）,语言,图像,数据,已调信号（已调波）：经过调制后的高频信号（射频信号）,(2)解调：调制的逆过程，即从已调波中恢复原调制信号的过程。,(7)振幅调制分三种方

10、式：,（5）相位调制：调制信号控制载波相位，使已调波的相位随调 制信号线变化。,（ 6）解调方式：,（4）频率调制：调制信号控制载波频率，使已调波的频率随调制 信号线性变化。,（3）振幅调制：由调制信号去控制载波振幅，使已调信号的振 幅 随调制信号线性变化。,6.1.1 振幅调制信号分析 1. 调幅波的分析 1) 表示式及波形 设载波电压为 uC=UCcosct 调制电压为 u=U cost,通常满足 c。根据定义，已调信号的振幅随调制信号u线性变化，由此可得振幅调制信号振幅Um(t)： 调幅度(调制度)： ka又称为调制灵敏度。 可得调幅信号的表达式：,2、调幅信号波形,波形特点： （1）调

11、幅波的振幅（包络）变化规律与调制信号波形一致 (2) 调幅度ma反映了调幅的强弱程度，可以看出：,一般m值越大调幅越深：,返回,由于：,3、AM信号的产生原理框图,可见要完成AM调制，其核心部分是实现调制信号与载波相乘。,（1）由单一频率信号调 幅,可见,调幅波并不是一个简单的正弦波，包含有三个频率分量：,4、调幅波的频谱,返回,强调重要的结论：,1.普通调幅波不是简单的余弦波，它包含有三个频率 分量：载波 fc、上边频 fc+F、下边频 fc-F,3.载波分量不包含调制信号的信息，上下两个边频才携带者 调制信息，它们的振幅反映了调制信号的振幅大小。,4.调幅波从频谱的角度看，就是把低频调制信

12、号的频谱线性 对称地搬移到高频载波的两边，故属于线性频谱变换。,2.上下两个边频分量对称的分布在载波两边，它们的振幅 为 ，且是包络振幅 的一半。,3) 调幅波的功率 平均功率(简称功率)是对恒定幅度、恒定频率的正弦波而言的。调幅波的幅度是变化的，所以它存在几种状态下的功率，如载波功率、最大功率及最小功率、调幅波的平均功率等。 在负载电阻RL上消耗的载波功率为 在负载电阻RL上，一个载波周期内调幅波消耗的功率为,调制信号周期内平均功率,AM信号的平均功率,调幅波的最大功率和最小功率，它们分别对应调制信号的最大值和最小值为: Pmax=Pc(1+m)2 Pmin=Pc(1m)2 Pmax限定了用

13、于调制的功放管的额定输出功率PH, 要求PHPmax。,某发射机的输出级在RL=100负载上的输出电压信号为vs(t)=4(1+0.5cost)cosct (V)，求发射机总的输出功率Pav、载波功率Pc和边频功率PSB各为多少？,课 堂 练 习,某发射机的输出级在RL=100负载上的输出电压信号为vs(t)=4(1+0.5cost)cosct (V)，求发射机总的输出功率Pav、载波功率Pc和边频功率PSB各为多少？,课 堂 练 习,为了提高功率利用率, 可以只发送两个边频分量而不发送载频分量, 或者进一步仅发送其中一个边频分量, 同样可以将调制信息包含在调幅信号中。 这两种调幅方式分别称为

14、抑制载波的双边带调幅(简称双边带调幅，DSB)和抑制载波的单边带调幅(简称单边带调幅，SSB)。 ,调幅波的功率,uAM(t)=Um(t)cosct=UC(1+mcost)cosct,双边带信号,在AM调制过程中，如果将载波分量抑制，就形成抑制载波的双边带信号，它可以用载波和调制信号直接相乘得到，即：,uDSB(t)=kUCUcost cosct,双边带信号,uDSB(t)=kUCUcost cosct,双边带抑制载波调幅方式中，不含固定载波分量，因而可以有效地利用发射机的功率传递信息。但它是双边带信号，所占带宽仍为调制信号最高角频率的两倍。,双边带信号,由于DSB信号的上、下两个边带是完全对

15、称的，它们都携带了调制信号的全部信息，因此从有效传输信息的角度看，只要传送一个边带就够了，这就是单边带调幅，简称SSB。可以选择上边带也可以采用下边带。,双边带信号,单边带信号, 单边带（SSB）信号是由DSB信号经边带滤波器滤除一个边带或在调制过程中,直接将一个边带抵消而成。单频调制时, 当取上边带时,（617）,（618）,取下边带时,课 堂 练 习,某调幅发射机的制式为普通调幅波，已知调制信号频率为100Hz5kHz，载波频率为500kHz，载波功率为10W，调制系数为0.5，试求： （1）该调幅波的频带宽度； （2）该调幅波的总功率； （3）最大调幅系数下的总功率。,课 堂 练 习,某调幅发射机的制式为普通调幅波，已知调制信号频率为100Hz5kHz，载波频率为500kHz，载波功率为10W，调制系数为0.5，试求： （1）该调幅波的频带宽度； （2）该调幅波的总功率； （3）最大调幅系数下的总功率。,课 堂 练 习,某调幅发射机的制式为普通调幅波，已知调制信号频率为100Hz5kHz，载波频率为500kHz，载波功率为10W，调制系数为0.5，试求： （1）该调幅波的频带宽度； （2）该调幅波的总功率； （3）最大调幅系数下的总功率。,A