高频电子线路完整章节课件.ppt

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1、高频电子高频电子线路线路l高等教育出版社，胡宴如、耿苏燕主编友情提示：如何学好高频课友情提示：如何学好高频课l课程性质：理论联系实践，突出重点，重应用，强调物理概念，强调工程实践。l每次课程结束附有小练习，望各位同学认真做答，内含各位同学期待的期末考试内容。l期末考试开卷，不背公式，应用结论。l从各个角度消化课堂知识。 第一章第一章 绪绪 论论v通信与通信系统通信与通信系统v无线电波的基本特点无线电波的基本特点v非线性电路的基本概念非线性电路的基本概念v本课程的主要内容及特点本课程的主要内容及特点主要内容：主要内容：1.1、通信与通信系统、通信与通信系统l通信系统：通信系统： 用电信号（或光信

2、号）传输信号的系统用电信号（或光信号）传输信号的系统 称为通信系统，也称电信系统。称为通信系统，也称电信系统。 l通信系统的组成：通信系统的组成： 一般通信系统由输入、输出变换器，发一般通信系统由输入、输出变换器，发 送、接收设备和信道等组成。送、接收设备和信道等组成。 1.1、通信与通信系统、通信与通信系统l无线通信系统组成框图无线通信系统组成框图l各部分作用各部分作用1)信息源信息源：提供需要传送的信息；：提供需要传送的信息；2)输入变换器输入变换器：将信息源（图像、声音等）的信：将信息源（图像、声音等）的信息变换成电信号，把该信号称为息变换成电信号，把该信号称为基带信号基带信号；3)发射

3、机发射机：将基带信号进行某种处理，并以足够：将基带信号进行某种处理，并以足够的功率送入信道，以实现有效的传送，其中最的功率送入信道，以实现有效的传送，其中最主要的处理为调制，调制后的信号称为主要的处理为调制，调制后的信号称为已调信已调信号号，或已调波；，或已调波；1.1、通信与通信系统、通信与通信系统4）信道：信息的传送通道，又称信道：信息的传送通道，又称传输媒介。信道传输媒介。信道可分为无线信道和有线信道两大类；可分为无线信道和有线信道两大类；5）接收机）接收机：把由信道传送过来的已调信号取出并：把由信道传送过来的已调信号取出并进行处理，得到与发送相对应的原基带信号，进行处理，得到与发送相对

4、应的原基带信号，把这一过程称为解调；把这一过程称为解调；6）输出变换器）输出变换器：把基带信号恢复成原来形式的信：把基带信号恢复成原来形式的信息。息。1.1、通信与通信系统、通信与通信系统l通信系统按传输的基带信号不同，分为模拟通信系统和通信系统按传输的基带信号不同，分为模拟通信系统和数字通信系统两大类。数字通信系统两大类。 1）模拟通信系统：直接传输模拟信号（即基带信号为）模拟通信系统：直接传输模拟信号（即基带信号为模拟信号）的通信系统模拟信号）的通信系统,称为模拟通信系统。称为模拟通信系统。 典型的模拟通信系统的发送设备的组成框图和接收典型的模拟通信系统的发送设备的组成框图和接收设备的组成

5、框图分别如图设备的组成框图分别如图2和图和图3所示。所示。 图图2为调幅发射机的组成框图。为调幅发射机的组成框图。 图图3为超外差式调幅接收机的组成框图。为超外差式调幅接收机的组成框图。 2）数字通信系统：传输数字信号（即基带信号为数字）数字通信系统：传输数字信号（即基带信号为数字信号）的通信系统信号）的通信系统,称为数字通信系统。称为数字通信系统。1.1、通信与通信系统、通信与通信系统l典型调幅发送设备的组成框图典型调幅发送设备的组成框图1.1、通信与通信系统、通信与通信系统1.1、通信与通信系统、通信与通信系统 调幅发射机各部分的作用调幅发射机各部分的作用l高频振荡器：高频振荡器： 产生高

6、频电振荡信号，这种高频电波是用来运产生高频电振荡信号，这种高频电波是用来运载基带信号，称为载波，或载频。载基带信号，称为载波，或载频。l倍频器：倍频器： 输出信号的频率是输入信号频率整数倍的电路，输出信号的频率是输入信号频率整数倍的电路，称为倍频器。作用提高高频振荡频率。称为倍频器。作用提高高频振荡频率。l高频放大器：高频放大器： 把振荡器产生的高频振荡放大到一定的幅度。把振荡器产生的高频振荡放大到一定的幅度。1.1、通信与通信系统、通信与通信系统 调幅发射机各部分的作用调幅发射机各部分的作用l高频功率放大器与调幅器：高频功率放大器与调幅器： 作用是将输入的高频载波信号和低频调制信号作用是将输

7、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；到天线，然后辐射到空间；l话筒（拾音器）：话筒（拾音器）： 输入变换器，它的作用是把声音信源转变成电输入变换器，它的作用是把声音信源转变成电信号，称为音频信号，即基带信号或调制信号；信号，称为音频信号，即基带信号或调制信号；l低频放大器：低频放大器： 把话筒变换的音频信号放大到一定的幅度，以实把话筒变换的音频信号放大到一定的幅度，以实现一定的调制度。现一定的调制度。l调制调制1)什么是调制？什么是调制？ 把待传送基带信号（调制信号）把待传送基带信号（调制信号

8、）“装载装载”到高到高频频 振荡信号上去的过程。振荡信号上去的过程。2)三种信号三种信号 调制信号、载波信号和已调信号调制信号、载波信号和已调信号3)三种调制方式三种调制方式 调幅（调幅（AM）、调频（）、调频（FM）和调相（）和调相（PM）1.1、通信与通信系统、通信与通信系统 调幅发射机各部分的作用调幅发射机各部分的作用1.1、通信与通信系统、通信与通信系统l为什么要调制为什么要调制 因为信号源直接发送存在的问题，主要有以下两点：因为信号源直接发送存在的问题，主要有以下两点：1)天线尺寸天线尺寸 天线尺寸与被辐射信号的波长相比拟时（波长天线尺寸与被辐射信号的波长相比拟时（波长的的1/101

9、），信号才能被天线有效的辐射出去。对于音），信号才能被天线有效的辐射出去。对于音频范围频范围20Hz20kHz来说，这样的天线不可能实现。来说，这样的天线不可能实现。2)信号选择信号选择 如果直接发射，多家电台的发射信号频率范围大致如果直接发射，多家电台的发射信号频率范围大致相同，接收机无法区分。相同，接收机无法区分。l三种调制方式三种调制方式 用待传送基带信号去改变高频振荡信号的某一用待传送基带信号去改变高频振荡信号的某一参量，就可以实现调制。参量，就可以实现调制。l振幅调制：用基带信号去改变高频振荡信号的振幅调制：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；振幅，则称为振

10、幅调制，简称调幅；l频率调制：用基带信号去改变高频振荡信号的频率调制：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；频率，则称为频率调制，简称调频；l相位调制：用基带信号去改变高频振荡信号的相位调制：用基带信号去改变高频振荡信号的相位，则称为相位调制，简称调相。相位，则称为相位调制，简称调相。1.1、通信与通信系统、通信与通信系统 调幅发射机各部分的作用调幅发射机各部分的作用l典型超外差调幅接收设备的组成框图典型超外差调幅接收设备的组成框图1.1、通信与通信系统、通信与通信系统1.1、通信与通信系统、通信与通信系统l超外差接收机超外差接收机1) 什么是超外差接收机？什么是超外差

11、接收机？ 为了提高接收机的性能，目前广泛采用超外为了提高接收机的性能，目前广泛采用超外 差接收方式，超外差接收机的结构特点是具差接收方式，超外差接收机的结构特点是具 有混频器。接收机将天线接收的高频已调信有混频器。接收机将天线接收的高频已调信 号的载波信号经高频放大器进行初步的选择号的载波信号经高频放大器进行初步的选择 和放大，并抑制其它无用信号。高频放大器和放大，并抑制其它无用信号。高频放大器 输出的载频为已调信号输出的载频为已调信号 和本地振荡器所提和本地振荡器所提 供的频率为供的频率为 的高频等幅信号同时输入混频的高频等幅信号同时输入混频1.1、通信与通信系统、通信与通信系统 器，在其输

12、出端就可获得载频频率固定的信器，在其输出端就可获得载频频率固定的信 号号 ，通常取，通常取 ，把此频率称为，把此频率称为 中频信号，此中频信号经中频放大器放大到中频信号，此中频信号经中频放大器放大到 足够值，然后经解调器解调，可恢复出原基足够值，然后经解调器解调，可恢复出原基 带信号，经低频放大后输出。带信号，经低频放大后输出。2) 混频器的作用混频器的作用 混频的作用是将接收的已调信号的载频频率混频的作用是将接收的已调信号的载频频率 变为一固定中频信号。超外差接收机的结构变为一固定中频信号。超外差接收机的结构 特点是具有混频器。特点是具有混频器。1.1、通信与通信系统、通信与通信系统l解调解

13、调信号的信号的“卸载卸载”1)什么是解调？什么是解调？ 从高频已调波信号中从高频已调波信号中“取出取出”调制信号的过程。调制信号的过程。2)解调的三种方式解调的三种方式 对调幅波的解调对调幅波的解调检波检波 对调频波的解调对调频波的解调鉴频鉴频 对调相波的解调对调相波的解调鉴相鉴相1.2、无线电波的基本特点、无线电波的基本特点l无线电波是一种电磁波，其传播速度与光速相无线电波是一种电磁波，其传播速度与光速相同，且有同，且有=c/f。l无线电波具有直射、绕射、反射与折射等现象。无线电波具有直射、绕射、反射与折射等现象。l无线电波的三种传播途径（如图）：无线电波的三种传播途径（如图）：l无线电波的

14、波段划分表：无线电波的波段划分表：1.2、无线电波的基本特点、无线电波的基本特点波段名称波段名称波长范围波长范围频段名称频段名称频率范围频率范围主要用途主要用途长波长波LW103104m低频低频(LF)30300kHz长距离点与点通信长距离点与点通信中波中波MW102103m中频中频(MF)3003000kHz广播、船舶、飞行通信广播、船舶、飞行通信短波短波SW10102m高频高频(HF)330kHz短波广播、军事通信短波广播、军事通信米波米波110m甚高频甚高频(VHF)30300MHz电视、调频广播、雷达电视、调频广播、雷达分米波分米波110dm特高频特高频(UHF)3003000MHz电

15、视、雷达、移动通信电视、雷达、移动通信厘米波厘米波110cm超高频超高频(SHF)330GHz雷达、中继、卫星通信雷达、中继、卫星通信毫米波毫米波110mm极高频极高频(EHF)30300GHz射电天文、卫星、雷达射电天文、卫星、雷达1.3、非线性电路的基本概念、非线性电路的基本概念l非线性元器件非线性元器件 电子元器件按工作特性分为线性元器件和非线性元电子元器件按工作特性分为线性元器件和非线性元器件两种。非线性元器件和线性元器件主要差别在于其器件两种。非线性元器件和线性元器件主要差别在于其工作特性是非线性的，它的参数不是一个常数，它的参工作特性是非线性的，它的参数不是一个常数，它的参数和外加

16、电压或通过的电流大小有关。各种二极管、晶数和外加电压或通过的电流大小有关。各种二极管、晶体管等电子器件都是非线性器件，而常见的电阻器、平体管等电子器件都是非线性器件，而常见的电阻器、平板电容和空心电感线圈等都是线性器件。图板电容和空心电感线圈等都是线性器件。图1.3.1为线性为线性与非线性电阻器件的伏安特性曲线。从图可见线性电阻与非线性电阻器件的伏安特性曲线。从图可见线性电阻器件的伏安特性是过坐标原点的一条直线，即流过电阻器件的伏安特性是过坐标原点的一条直线，即流过电阻器的电流器的电流i与加在电阻器两端的电压与加在电阻器两端的电压u成正比；而非线性成正比；而非线性电阻器件的伏安特性是非线性的，

17、即流过非线性电阻器电阻器件的伏安特性是非线性的，即流过非线性电阻器的电流的电流i与加在电阻器两端的电压与加在电阻器两端的电压u不成正比。不成正比。1.3、非线性电路的基本概念、非线性电路的基本概念l线性电路线性电路 全部由线性或处于线性工作状态的元器件组全部由线性或处于线性工作状态的元器件组成的电路，称为线性电路。成的电路，称为线性电路。l非线性电路非线性电路 电路中只要含有一个元器件是非线性的或处于非线电路中只要含有一个元器件是非线性的或处于非线性工作状态，称为非线性电路。但是当作用在非线性器性工作状态，称为非线性电路。但是当作用在非线性器件上的信号很小、工作点取得适当时非线性器件近似处件上

18、的信号很小、工作点取得适当时非线性器件近似处于线性工作状态，可当作线性器件。例如在模拟电子技于线性工作状态，可当作线性器件。例如在模拟电子技术中的晶体三级管放大器，在小信号作用下，在直流工术中的晶体三级管放大器，在小信号作用下，在直流工作点作点Q处可近似作为线性器件，微变等效分析法，就是处可近似作为线性器件，微变等效分析法，就是基于这一点为基础的。基于这一点为基础的。1.3、非线性电路的基本概念、非线性电路的基本概念l非线性电路的基本特点非线性电路的基本特点1）非线性电路能够产生新的频率分量，具有频率）非线性电路能够产生新的频率分量，具有频率 变换作用；变换作用；2）非线性电路分析上不适用叠加

19、定理；）非线性电路分析上不适用叠加定理；3）当作用信号很小、工作点取得适当时，非线性）当作用信号很小、工作点取得适当时，非线性电路可近似按线性电路进行分析。电路可近似按线性电路进行分析。 1.4、本课程的主要内容及特点、本课程的主要内容及特点 本课程主要是研究通信系统中共用的基本本课程主要是研究通信系统中共用的基本单元电路，其内容包括高频小信号放大器、高单元电路，其内容包括高频小信号放大器、高频功率放大器、正弦波振荡器、调制与解调电频功率放大器、正弦波振荡器、调制与解调电路、混频电路、反馈控制电路等。除了高频小路、混频电路、反馈控制电路等。除了高频小信号放大器为线性电路，其余都属于非线性电信号

20、放大器为线性电路，其余都属于非线性电子线路。因此要注意以下几点：子线路。因此要注意以下几点： 1）非线性电子线路分析的复杂性；）非线性电子线路分析的复杂性； 2）非线性电子线路种类和电路形式的多）非线性电子线路种类和电路形式的多样性；样性； 3）非线性电子线路具有很强的实践性。）非线性电子线路具有很强的实践性。 小小 结结l高频电子线路的典型应用是通信系统；高频电子线路的典型应用是通信系统；l通信系统由发射设备、接收设备和传输媒介三部通信系统由发射设备、接收设备和传输媒介三部分组成；分组成；l电信号的发射与接收的关键是调制与解调；电信号的发射与接收的关键是调制与解调；l高放、混频、本振、调制、

21、解调等相关知识是本高放、混频、本振、调制、解调等相关知识是本课程要解决的问题；课程要解决的问题；l了解无线电信号所具有的基本特点是必备的基本了解无线电信号所具有的基本特点是必备的基本知识。知识。 课堂练习一课堂练习一 1.如果广播电台发射的信号频率为如果广播电台发射的信号频率为 =936KHz, 接收机中频接收机中频 =455KHz, 问接收机本振频率问接收机本振频率问多少？问多少？解：解：936KHz455KHz1391KHz答：接收机本振频率为答：接收机本振频率为1391KHz。 课堂练习二课堂练习二2.如果高频载波频率为如果高频载波频率为150MHZ,问问/4天线应长？天线应长？ 解：解

22、： 频率等于光速频率等于光速C除以波长除以波长,即即 C,则：则： C , 3 150 2(米米), /4240.5 (米米) 答：答：/4天线应天线应0.5米长。米长。 课堂练习三课堂练习三3. 中波广播波段的波长范围为中波广播波段的波长范围为187560米米,问其波率问其波率范围为范围为? 解：解：频率频率 等于光速等于光速C除以波长除以波长,即即 C, 则：则： 560米时，米时， 3 560536 KHz 187米时，米时， 3 1871604 KHz 答：波率范围为答：波率范围为536 KHz 1604 KHz。 第2章 小信号选频放大器 概述 在高频电路中，调谐放大器是一种在高频电

23、路中，调谐放大器是一种最基本、最常见的电路形式。它是高最基本、最常见的电路形式。它是高频放大器的一种。频放大器的一种。 高频小信号调谐放大器是由调谐高频小信号调谐放大器是由调谐回路与晶体管相结合而成，其突出优回路与晶体管相结合而成，其突出优点是增益高，有明显的选频性能，广点是增益高，有明显的选频性能，广泛地应用于各类接收设备中。泛地应用于各类接收设备中。 接收天线所感应的电台的高频信接收天线所感应的电台的高频信号是很微弱的，一般只有几微伏到几号是很微弱的，一般只有几微伏到几毫伏，而接收毫伏，而接收 设备内解调器的输入电压，最好能达设备内解调器的输入电压，最好能达到到 1 伏伏 左右，这就要求接

24、收机对高频信号的左右，这就要求接收机对高频信号的放大能放大能 力要达到几千倍到力要达到几千倍到10万倍左右。万倍左右。 第2章 小信号选频放大器 概述另外接收机天线所感应的信号，除了有要接收接收机天线所感应的信号，除了有要接收的电台信号外，还有许多不需要的信号的电台信号外，还有许多不需要的信号（称干扰信号）显然如果采用没有选择性（称干扰信号）显然如果采用没有选择性的放大器进行放大，势必使要接收的信号的放大器进行放大，势必使要接收的信号被淹没在其它电台的干扰中被淹没在其它电台的干扰中。为了解决这。为了解决这。为了解决这。为了解决这个问题，通常在放大器中接入选频网络。个问题，通常在放大器中接入选频

25、网络。个问题，通常在放大器中接入选频网络。个问题，通常在放大器中接入选频网络。这样构成调谐放大器，不仅具有放大作用，这样构成调谐放大器，不仅具有放大作用，这样构成调谐放大器，不仅具有放大作用，这样构成调谐放大器，不仅具有放大作用，而且有选频能力。而且有选频能力。而且有选频能力。而且有选频能力。选频网络可以用选频网络可以用选频网络可以用选频网络可以用 LC LC 谐振回路组成，也可以由谐振回路组成，也可以由谐振回路组成，也可以由谐振回路组成，也可以由集中选频滤波器构成。由集中选频滤波器集中选频滤波器构成。由集中选频滤波器集中选频滤波器构成。由集中选频滤波器集中选频滤波器构成。由集中选频滤波器和宽

26、带放大器构成的集中选频放大器，它和宽带放大器构成的集中选频放大器，它和宽带放大器构成的集中选频放大器，它和宽带放大器构成的集中选频放大器，它具有选择性好、性能稳定、不需调整等优具有选择性好、性能稳定、不需调整等优具有选择性好、性能稳定、不需调整等优具有选择性好、性能稳定、不需调整等优点，因此在现代通信设备中得到广泛应用。点，因此在现代通信设备中得到广泛应用。点，因此在现代通信设备中得到广泛应用。点，因此在现代通信设备中得到广泛应用。 第2章 小信号选频放大器LC谐振回路小信号谐振放大器集中选频放大器主要内容： 2.1 LC谐振回路概述 LC 谐振回路是高频电路里最常用的无源选频网络，包括并联回

27、路和串联回路两种结构类型。 利用LC谐振回路的幅（度）频（率）特性和相（位）频（率）特性，不仅可以进行选频，即从输入信号中选择出有用频率分量而抑制掉无用频率分量或噪声（例如在选频放大器和正弦波振荡器中），而且还可以2.1 LC谐振回路概述 进行信号的频幅转换和频相转换（例如在斜率鉴频和相位鉴频电路里）。另外，用L、 C元件还可以组成各种形式的阻抗变换电路和匹配电路。所以，LC谐振回路虽然结构简单，但是在高频电路里却是不可缺少的重要组成部分，在本书所介绍的各种功能的高频电路单元里几乎都离不开它。因此本章先介绍LC并联谐振回路的基本特性。2.1.1 并联谐振回路的选频特性谐振回路谐振回路 谐振回路

28、由电感线圈和电容器组成，它谐振回路由电感线圈和电容器组成，它具有选择信号及阻抗变换作用。具有选择信号及阻抗变换作用。LCLC并联谐振回路并联谐振回路 图图2.1.12.1.1是电感是电感L L、电容、电容CC和外加信号源和外加信号源组成的并联谐振回路。组成的并联谐振回路。r r是电感是电感L L的等效损耗的等效损耗电阻，电容的损耗一般可以忽略。电阻，电容的损耗一般可以忽略。 为电流为电流源，源， 为并联回路两端输出电压。为并联回路两端输出电压。 根据电路分析基础知识，根据电路分析基础知识， 可以直接给可以直接给出出LCLC并联谐振回路的某些主要参数及其表并联谐振回路的某些主要参数及其表达式：达

29、式：2.1.1 并联谐振回路的选频特性并联谐振回路的阻抗频率特性图2.1.1 并联谐振回路 2.1.1并联谐振回路的选频特性1) 1) 并联谐振回路的等效阻抗并联谐振回路的等效阻抗并联谐振回路的等效阻抗并联谐振回路的等效阻抗Z:Z: 通常通常通常通常r r很小很小很小很小, ,当当当当r r L L ,Z ,Z可用下式表示可用下式表示可用下式表示可用下式表示 : : 2.1.1并联谐振回路的选频特性 2)2)并联谐振回路谐振时的等效阻抗并联谐振回路谐振时的等效阻抗并联谐振回路谐振时的等效阻抗并联谐振回路谐振时的等效阻抗, ,简称简称简称简称谐振电阻谐振电阻谐振电阻谐振电阻 当当当当 时时时时,

30、 ,称并联回路谐振称并联回路谐振称并联回路谐振称并联回路谐振, ,此时并此时并此时并此时并联谐振回路谐振的等效阻抗为纯电阻且最大联谐振回路谐振的等效阻抗为纯电阻且最大联谐振回路谐振的等效阻抗为纯电阻且最大联谐振回路谐振的等效阻抗为纯电阻且最大, ,从从从从式式式式(2.1.2)(2.1.2)可得可得可得可得: : 2.1.1并联谐振回路的选频特性 3)3)并联谐振回路的谐振频率并联谐振回路的谐振频率并联谐振回路的谐振频率并联谐振回路的谐振频率 当当当当 时时时时, ,称并联回路谐振称并联回路谐振称并联回路谐振称并联回路谐振, ,此时并此时并此时并此时并联谐振回路谐振的谐振频率联谐振回路谐振的谐

31、振频率联谐振回路谐振的谐振频率联谐振回路谐振的谐振频率 : : 或或或或2.1.1并联谐振回路的选频特性 4)4)品质因数品质因数品质因数品质因数QQ, ,简称简称简称简称QQ值值值值 在在在在LCLC谐振回路中谐振回路中谐振回路中谐振回路中, ,为了评价谐振回路损耗为了评价谐振回路损耗为了评价谐振回路损耗为了评价谐振回路损耗的大小的大小的大小的大小, ,引入了品质因数引入了品质因数引入了品质因数引入了品质因数Q,Q,通常称为通常称为通常称为通常称为QQ值值值值. . Q Q值的定义值的定义值的定义值的定义: : 谐振回路谐振时的感抗谐振回路谐振时的感抗谐振回路谐振时的感抗谐振回路谐振时的感抗

32、( (或容抗或容抗或容抗或容抗) )与回路等效与回路等效与回路等效与回路等效损耗电阻损耗电阻损耗电阻损耗电阻r r之比之比之比之比, ,即即即即 将式将式将式将式(2.1.4)(2.1.4)代入式代入式代入式代入式(2.1.5),(2.1.5),则得则得则得则得 2.1.1并联谐振回路的选频特性 品质因数品质因数品质因数品质因数QQ与并联谐振电阻与并联谐振电阻与并联谐振电阻与并联谐振电阻 的关系的关系的关系的关系 一般一般一般一般LCLC谐振回路的谐振回路的谐振回路的谐振回路的QQ值在几十到几百范围内值在几十到几百范围内值在几十到几百范围内值在几十到几百范围内,Q,Q值越大值越大值越大值越大,

33、 ,回路的损耗越小回路的损耗越小回路的损耗越小回路的损耗越小, ,其选频特性就越好。其选频特性就越好。其选频特性就越好。其选频特性就越好。将式将式将式将式(2.1.6)(2.1.6)代入代入代入代入(2.1.3)(2.1.3)可得可得可得可得 2.1.1并联谐振回路的选频特性 5)5)并联谐振回路阻抗频率特性并联谐振回路阻抗频率特性并联谐振回路阻抗频率特性并联谐振回路阻抗频率特性 将式将式将式将式(2.1.3)(2.1.3)、(2.1.4)(2.1.4)、(2.1.5)(2.1.5)代入代入代入代入(2.1.2)(2.1.2)可得并联谐振回路阻抗频率特性电性可得并联谐振回路阻抗频率特性电性可得

34、并联谐振回路阻抗频率特性电性可得并联谐振回路阻抗频率特性电性: : (2.1.8)(2.1.8) 2.1.1并联谐振回路的选频特性 6)并联回路阻抗频率特性和相频特性 通常，谐振回路主要研究谐振频率通常，谐振回路主要研究谐振频率通常，谐振回路主要研究谐振频率通常，谐振回路主要研究谐振频率 附近附近附近附近特性。由于特性。由于特性。由于特性。由于 十分接近十分接近十分接近十分接近 ，故可以近似认为，故可以近似认为，故可以近似认为，故可以近似认为 ， ，并令，并令，并令，并令 ，则式则式则式则式(2.1.8)(2.1.8)可写成可写成可写成可写成 (2.1.9) (2.1.9) 2.1.1并联谐振

35、回路的选频特性 则并联谐振回路的阻抗频率特性和相频特性则并联谐振回路的阻抗频率特性和相频特性可分别为：可分别为： 阻抗频率特性阻抗频率特性 (2.1.10)(2.1.10) 相频特性相频特性 (2.1.11) (2.1.11) 2.1.1并联谐振回路的选频特性 根据式根据式根据式根据式(2.1.10)(2.1.10)和式和式和式和式(2.1.11)(2.1.11)可作出可作出可作出可作出并联并联并联并联谐振回路的阻抗频率特性曲线谐振回路的阻抗频率特性曲线谐振回路的阻抗频率特性曲线谐振回路的阻抗频率特性曲线(a)(a)和相频特性曲和相频特性曲和相频特性曲和相频特性曲线线线线(b)(b) 图图图图

36、2.1.2 2.1.2 并联谐振回路特性曲线并联谐振回路特性曲线并联谐振回路特性曲线并联谐振回路特性曲线 2.1.1并联谐振回路的选频特性 由图可见，并联谐振回当由图可见，并联谐振回当 ，即谐振时回路阻抗最大且为纯电阻，相移即谐振时回路阻抗最大且为纯电阻，相移 。 时，阻抗下降，相移增大。当时，阻抗下降，相移增大。当 时，回路呈容性，相移时，回路呈容性，相移 为负值，最大趋于负为负值，最大趋于负9090；当；当 时，回路呈感性，相移为正值，时，回路呈感性，相移为正值，最大趋于最大趋于9090。取不同的。取不同的 值，可以作出不同的值，可以作出不同的阻抗频率特性曲线和相频特性曲线，如图阻抗频率特

37、性曲线和相频特性曲线，如图(2.1.2)(2.1.2)所示。并且，所示。并且， 值大，值大， 就大，阻抗频率特性曲就大，阻抗频率特性曲线更尖锐，相移曲线在谐振频率附近变化更陡峭。线更尖锐，相移曲线在谐振频率附近变化更陡峭。2.1.1并联谐振回路的选频特性并联谐振回路的通频带和选择性并联谐振回路的通频带和选择性 1、电压谐振曲线 当维持信号源当维持信号源 的幅值不变时，只改变其频的幅值不变时，只改变其频率，并联回路两端电压率，并联回路两端电压 变化规律与回路阻抗变化规律与回路阻抗频率特性相同。则频率特性相同。则 (2.1.13) (2.1.13)2.1.1并联谐振回路的选频特性 1)输出电压的幅

38、频特性 (2.1.14) 2)输出电压的相频特性 (2.1.15）2.1.1并联谐振回路的选频特性 3)电压谐振曲线 图图2.1.3 2.1.3 并联谐振回路输出电压调谐曲线并联谐振回路输出电压调谐曲线并联谐振回路输出电压调谐曲线并联谐振回路输出电压调谐曲线 （a a）幅频特性）幅频特性 （b b）相频特性）相频特性 2.1.1并联谐振回路的选频特性 2 2、通频带、通频带 1)1)通频带的定义通频带的定义 当占有一定频带宽度的信号在并联回路中当占有一定频带宽度的信号在并联回路中传输时，由于幅频特性曲线的不均匀性，输出传输时，由于幅频特性曲线的不均匀性，输出电压便不可避免产生频率失真，为了限制

39、谐振电压便不可避免产生频率失真，为了限制谐振回路频率失真的大小而规定了谐振回路的通频回路频率失真的大小而规定了谐振回路的通频 带。当带。当 值由最大值值由最大值 1 1 下降到下降到 0.707 0.707 时，所占有的频带宽度时，所占有的频带宽度 就是回路的通频就是回路的通频 带，用带，用 表示。表示。 2.1.1并联谐振回路的选频特性 2) 2)通频带的表达式通频带的表达式 (2.1.16) (2.1.16) 式式(2.1.16)(2.1.16)说明，回路说明，回路Q Q值越高，幅频特性曲线值越高，幅频特性曲线越尖锐，通频带越窄；回路谐振频率越高，通越尖锐，通频带越窄；回路谐振频率越高，通

40、频带越宽。频带越宽。2.1.1并联谐振回路的选频特性 3 3、选择性、选择性 选择性是指回路从含有各种不同频率信号总选择性是指回路从含有各种不同频率信号总和中选出有用信号、抑制干扰信号的能力。回路和中选出有用信号、抑制干扰信号的能力。回路的谐振曲线越尖锐，对无用信号的抑制能力就越的谐振曲线越尖锐，对无用信号的抑制能力就越强，选择性就越好。一般谐振回路工作在所需信强，选择性就越好。一般谐振回路工作在所需信号的中心频率上。号的中心频率上。 选择性可用通频带以外无用信号的输出电压选择性可用通频带以外无用信号的输出电压 与谐振时输出电压与谐振时输出电压 之比来表示，之比来表示， 越小，说明谐振回路抑制

41、无用信号的能力越强，越小，说明谐振回路抑制无用信号的能力越强， 选择性越好。选择性越好。 2.1.1并联谐振回路的选频特性 1) 20dB 1) 20dB选择性选择性 在实际应用中，选择在实际应用中，选择 性常用谐振回路输出信性常用谐振回路输出信 号号 下降到输出电压下降到输出电压 的的0.10.1倍，即下降倍，即下降 20dB 20dB的通带，用的通带，用 来表示，如图来表示，如图2.1.42.1.4所示。所示。 越小，回路的选越小，回路的选 择性就越好。择性就越好。 图图2.1.42.1.42.1.1并联谐振回路的选频特性 2) 矩形系数矩形系数 为了提高选择性、降低频率失真，要求谐为了提

42、高选择性、降低频率失真，要求谐为了提高选择性、降低频率失真，要求谐为了提高选择性、降低频率失真，要求谐振回路的幅频特性应具有矩形形状，即在通频振回路的幅频特性应具有矩形形状，即在通频振回路的幅频特性应具有矩形形状，即在通频振回路的幅频特性应具有矩形形状，即在通频带内频率具有相同的输出幅度，而在通频带以带内频率具有相同的输出幅度，而在通频带以带内频率具有相同的输出幅度，而在通频带以带内频率具有相同的输出幅度，而在通频带以外无用信号输出为零，如图外无用信号输出为零，如图外无用信号输出为零，如图外无用信号输出为零，如图2.1.42.1.4虚线所示。然虚线所示。然虚线所示。然虚线所示。然而实际的谐振回

43、路均不能满足上述要求，但为而实际的谐振回路均不能满足上述要求，但为而实际的谐振回路均不能满足上述要求，但为而实际的谐振回路均不能满足上述要求，但为了说明实际幅频特性曲线接近矩形的程度，常了说明实际幅频特性曲线接近矩形的程度，常了说明实际幅频特性曲线接近矩形的程度，常了说明实际幅频特性曲线接近矩形的程度，常 引用引用引用引用“ “矩形系数矩形系数矩形系数矩形系数” ”这一参数，用这一参数，用这一参数，用这一参数，用 符号表示。符号表示。符号表示。符号表示。2.1.1并联谐振回路的选频特性 矩形系数的的定义 (2.1.17)(2.1.17) 显然，矩形系数越接近于显然，矩形系数越接近于1 1，则谐

44、振回路幅频曲，则谐振回路幅频曲 线越接近于矩形，回路的选择性也就越好。线越接近于矩形，回路的选择性也就越好。 2.1.1并联谐振回路的选频特性 单个并联谐振回路的矩形系数为10 令 0.1，由式(2.1.14)，即 0.1，可得 由此可得 10。这说明单个并联谐振回路的矩形系数远大于1，故其选择性比较差。2.1.2阻抗变换电路信号源及负载对谐振回路的影响信号源及负载对谐振回路的影响 在实际应用中，谐振回路一定和信号源及在实际应用中，谐振回路一定和信号源及负载相链接，信号源的输出阻抗和负载阻抗都负载相链接，信号源的输出阻抗和负载阻抗都会对回路产生影响，它们不但会使回路的等效会对回路产生影响，它们

45、不但会使回路的等效品质因数下降，选择性变品质因数下降，选择性变 差，同时还会使谐振回路差，同时还会使谐振回路 的谐振频率发生偏离。图的谐振频率发生偏离。图 2.1.5 2.1.5 为一实用的并联谐为一实用的并联谐 振回路，振回路， 信号源内阻，信号源内阻， 负载电阻。负载电阻。2.1.2阻抗变换电路 将图将图2.1.5(a)2.1.5(a)中的电压源用电流源代替，将中的电压源用电流源代替，将L L、r r串联电路用串联电路用 L L、RpRp 并联电路代替，则图并联电路代替，则图2.1.5(a)2.1.5(a)可变换成图可变换成图2.1.5(b),2.1.5(b),从图从图2.1.5(b),2

46、.1.5(b),可以更清楚地可以更清楚地 看出看出 RsRs、 对谐振回路的对谐振回路的 影响。影响。 2.1.2阻抗变换电路 将图将图2.1.5(b)2.1.5(b)中的所有电阻合并为中的所有电阻合并为RR e, e, 即即 因此，可把因此，可把 图图2.1.5(b)2.1.5(b) 简化为简化为 图图2.1.5(c)2.1.5(c)。 2.1.2阻抗变换电路有载品质因数和空载品质因数有载品质因数和空载品质因数 由图由图2.1.5(c)2.1.5(c)，可知，可知 就是考虑了就是考虑了 、 影影响后并联谐振回路的等效谐振电阻。由响后并联谐振回路的等效谐振电阻。由 可求得可求得等效并联谐振回路

47、的品质因数，将其称为有载品等效并联谐振回路的品质因数，将其称为有载品质因数，用质因数，用 表示。而把前面所学的不虑表示。而把前面所学的不虑 、 等影响的回路品质因数称为空载品质因数或固有等影响的回路品质因数称为空载品质因数或固有品质因数，用品质因数，用 表示。由式表示。由式(2.1.7)(2.1.7)可得可得(2.1.21)(2.1.21)式式 (2.1.21)(2.1.21) 2.1.2阻抗变换电路 由于由于 ，所以，所以 ， 、 越小越小 也越小，则也越小，则 下降就越多，回路的选择性就越下降就越多，回路的选择性就越 差，而通频带却变宽了。差，而通频带却变宽了。常用的阻抗变换电路常用的阻抗

48、变换电路 为了减少信号源及负载对谐振回路的影响，为了减少信号源及负载对谐振回路的影响，除了增大除了增大 、 外，还可以采用阻抗变换电路。外，还可以采用阻抗变换电路。常用的阻抗变换电路有变压器、电感和电容分常用的阻抗变换电路有变压器、电感和电容分 压电路等。压电路等。 2.1.2阻抗变换电路 1) 1) 变压器阻抗变换电路变压器阻抗变换电路 图图 2.1.6 2.1.6 为变压器阻抗变换电路。设变压器为变压器阻抗变换电路。设变压器为无损耗的理想变压器，为无损耗的理想变压器， 为变压器一次绕组匝为变压器一次绕组匝数，数， 为变压器二次绕组为变压器二次绕组 匝数，则变压器的匝比匝数，则变压器的匝比

49、为为 (2.1.22) (2.1.22) 2.1.2阻抗变换电路 2) 2) 电感分压器阻抗变换电路电感分压器阻抗变换电路 图图2.1.72.1.7为电感分压器阻抗变换电路，也称为电感分压器阻抗变换电路，也称自耦变压器阻抗变换电路。自耦变压器阻抗变换电路。1 13 3输入端，负载输入端，负载 接于接于2 23 3输出端。输出端。 1 12 2匝数为匝数为 电感量电感量 为为 ，2 23 3匝数匝数 电电 感量为感量为 ， 互感量为互感量为 M M。设。设 、 是无损耗是无损耗 的，的， 时，自耦时，自耦 变压器的匝数比变压器的匝数比 等于等于2.1.2阻抗变换电路 则负载则负载 折算到一次折算

50、到一次 绕组的等效电阻绕组的等效电阻 为为 2.1.2阻抗变换电路 3) 3) 电容分压器阻抗变换电路电容分压器阻抗变换电路 图图 2.1.82.1.8为电容分压器阻抗变换电路。为电容分压器阻抗变换电路。 、 为分压电容，为分压电容， 为负载电阻，为负载电阻， 是经变换后是经变换后 的等效电阻。的等效电阻。 设设 、 无损耗，根无损耗，根 据据 和和 上消耗的功率上消耗的功率 相等，即相等，即 可得可得 2.1.2阻抗变换电路 式中，式中， 。所以。所以 当当 时，可得时，可得 由此可得由此可得2.2 小信号谐振放大器1、什么是谐振放大器？、什么是谐振放大器？ 采用调谐回路作为负载的放大器。采

51、用调谐回路作为负载的放大器。 选频或滤波是其基本特点。选频或滤波是其基本特点。2、分类、分类2.2 小信号谐振放大器3、主要性能指标、主要性能指标 谐振电压增益谐振电压增益Au0放大器在谐振频率上的增益，衡量对有用信号的放大能力。 通频带通频带BW0.7放大器电压增益下降到谐振电压增益的0.707倍时所对应的频率范围。 选择性选择性矩形系数： K0.1=BW0.1/BW0.74、单级单调谐放大器、单级单调谐放大器2.2 小信号谐振放大器 图图2.2.4 2.2.4 单调谐放大器单调谐放大器 集电极负载为集电极负载为LCLC并联谐振回路并联谐振回路单级单调谐放大器的性能：谐振频率：通频带：矩形系

52、数：其中：其中：C C 为等效的回路总电容。为等效的回路总电容。其中：可见其矩形系数远大于其中：可见其矩形系数远大于1 1，选择性较差。，选择性较差。其中：其中：Q Qe e为回路的有载品质因数。为回路的有载品质因数。5、多级单调谐放大器的性能指标、多级单调谐放大器的性能指标多级单调谐放大器的性能： 电压增益：电压增益：电压增益：电压增益：则则Au=Au1 Au2 Au3 Aun(Au1)n= 通频带：通频带： 选择性：选择性：N N级的矩形系数为级的矩形系数为如果有如果有n级且各级谐振频率相同级且各级谐振频率相同,2.3 集中选频放大器1、集中选频放大器的组成、集中选频放大器的组成第二种形式

53、第一种形式2、集中选频滤波器、集中选频滤波器2.3 集中选频放大器(1) 陶瓷滤波器 1) 1) 陶瓷片的陶瓷片的“ “压电效应压电效应” ”与与“ “反压电效应反压电效应” ” 2) 2) 两端陶瓷滤波器（外形及符号）两端陶瓷滤波器（外形及符号）两个谐振频率：两个谐振频率： 3）三端陶瓷滤波器2.3 集中选频放大器实物图：(2)声表面波滤波器声表面波滤波器(SAWF)2.3 集中选频放大器实物图：实物图：声表面波滤波器应用实例： V1是预中放部分，起前置放大作用； Z1为SAWF起集中选频作用； TA7680AP为彩电图像中频放大器IC。 本章小结vLCLC谐谐谐谐振振振振回回回回路路路路具

54、具具具有有有有选选选选频频频频作作作作用用用用。回回回回路路路路谐谐谐谐振振振振时时时时，回回回回路路路路阻阻阻阻抗抗抗抗为为为为电电电电阻阻阻阻且且且且为为为为最最最最大大大大，可可可可获获获获最最最最大大大大电电电电压压压压输输输输出出出出；当当当当回回回回路路路路失失失失谐谐谐谐时时时时，回回回回路路路路阻阻阻阻抗抗抗抗迅迅迅迅速速速速下下下下降降降降，输输输输出出出出电电电电压压压压减减减减小小小小。回回回回路路路路的的的的品品品品质质质质因因因因数数数数越越越越高高高高，回回回回路路路路谐谐谐谐振振振振曲曲曲曲线线线线越越越越尖锐，选择性越好，但通频带越窄。尖锐，选择性越好，但通频带

55、越窄。尖锐，选择性越好，但通频带越窄。尖锐，选择性越好，但通频带越窄。vLCLC并并并并联联联联谐谐谐谐振振振振回回回回路路路路在在在在谐谐谐谐振振振振时时时时，相相相相移移移移为为为为零零零零；失失失失谐谐谐谐时时时时，当当当当 时时时时，回回回回路路路路呈呈呈呈感感感感性性性性，相相相相移移移移为为为为正正正正值值值值，最最最最大大大大趋趋趋趋于于于于9090；当当当当 时时时时，回回回回路路路路呈呈呈呈容容容容性性性性，相相相相移为负值，最大趋于移为负值，最大趋于移为负值，最大趋于移为负值，最大趋于9090。 本章小结v信信号号源源、负负载载不不仅仅会会使使回回路路的的有有载载品品质质因

56、因数数下下降降，选选择择性性变变坏坏，而而且且还还会会使使回回路路谐谐振振频频率率产产生生偏偏移移。为为了了减减小小信信号号源源和和负负载载对对回回路路的的影影响响，常常采采用用变变压压器器、电电感感分分压压器和电容分压器的阻抗变换电路。器和电容分压器的阻抗变换电路。v小小信信号号谐谐振振放放大大器器是是一一种种窄窄带带放放大大器器，由由放放大大器器和和谐谐振振负负载载组组成成 ，具具有有选选频频或或滤滤波波功功能能。按按谐谐振振负负载载的的不不同同，可可分分为为单单调调谐放大器、双调谐放大器等。谐放大器、双调谐放大器等。 本章小结v小小小小信信信信号号号号谐谐谐谐振振振振放放放放大大大大器器

57、器器主主主主要要要要技技技技术术术术指指指指标标标标有有有有谐谐谐谐振振振振增增增增益益益益、选选选选择择择择性性性性和和和和通通通通频频频频带带带带。通通通通频频频频带带带带和和和和选选选选择择择择性性性性是是是是互互互互相相相相制制制制约约约约的的的的，用用用用以以以以综综综综合合合合说说说说明明明明通通通通频频频频带带带带和和和和选选选选择择择择性性性性的的的的参参参参数数数数是是是是矩矩矩矩形形形形系系系系数数数数，矩形系数越接近于矩形系数越接近于矩形系数越接近于矩形系数越接近于1 1越好。越好。越好。越好。v单单单单调调调调谐谐谐谐放放放放大大大大器器器器的的的的性性性性能能能能与与

58、与与谐谐谐谐振振振振回回回回路路路路的的的的特特特特性性性性有有有有密密密密切切切切关关关关系系系系。回回回回路路路路的的的的品品品品质质质质因因因因数数数数越越越越高高高高，放放放放大大大大器器器器的的的的谐谐谐谐振振振振增增增增益益益益就就就就越越越越大大大大，选选选选择择择择性性性性越越越越好好好好但但但但通通通通频频频频带带带带会会会会变变变变窄窄窄窄。在在在在满满满满足足足足通通通通频频频频带带带带的的的的前前前前提提提提下下下下，应应应应尽尽尽尽量量量量使使使使回回回回路路路路品品品品质质质质因因因因数数数数增增增增大大大大。不不不不过过过过单单单单谐谐谐谐振振振振放放放放大大大大

59、器器器器的的的的矩矩矩矩形形形形系系系系数数数数 比比比比1 1大大大大得得得得多多多多，所所所所以其选择性比较参。以其选择性比较参。以其选择性比较参。以其选择性比较参。 本章小结v由由于于晶晶体体管管寄寄生生电电容容的的影影响响以以及及不不可可避避免免的的外外部部寄寄生生反反馈馈，再再加加上上谐谐振振回回路路阻阻抗抗大大小小和和性性质质随随频频率率剧剧烈烈变变化化，会会使使谐谐振振放放大大器器工工作作不不稳稳定定，因因此此应应采采取取一一定定的的措措施施来来保保证证放放大大器器工工作作的的稳稳定定性性，例例如如不不追追求求获获得得最最大大的的放放大大量量、采采用用中中和和电电路路和和共共射射

60、共基电路等。共基电路等。v集集中中选选频频放放大大器器是是由由集集中中选选频频滤滤波波器器和和宽宽带带放放大大器器组组成成。常常用用的的集集中中选选频频滤滤波波器器有有陶陶瓷瓷滤滤波波器器、声声表表面面波波滤滤波波器器等等。它它们们具具有有接接近近理理想想的的矩矩形形系系数数、性性能能稳稳定定可可靠靠、调整方便等优点，因此获得了广泛的应用。调整方便等优点，因此获得了广泛的应用。第第3章章 正弦波振荡器正弦波振荡器 振荡器的种类很多，根据产生振振荡器的种类很多，根据产生振荡波荡波形的不同，可分为正弦波振荡器和非形的不同，可分为正弦波振荡器和非正弦正弦波振器。波振器。 不需要外加输入信号的控制，就

61、能自动地将直不需要外加输入信号的控制，就能自动地将直不需要外加输入信号的控制，就能自动地将直不需要外加输入信号的控制，就能自动地将直流电能转换成一定频率和一定幅度的交流电信号的流电能转换成一定频率和一定幅度的交流电信号的流电能转换成一定频率和一定幅度的交流电信号的流电能转换成一定频率和一定幅度的交流电信号的现象，称为自激振荡，能产生自激振荡的电路，称现象，称为自激振荡，能产生自激振荡的电路，称现象，称为自激振荡，能产生自激振荡的电路，称现象，称为自激振荡，能产生自激振荡的电路，称为振荡器。为振荡器。为振荡器。为振荡器。 振荡器在现代科学技术中有着广泛应振荡器在现代科学技术中有着广泛应用，例如在

62、通信设备中用来产生载波和本用，例如在通信设备中用来产生载波和本振信号，因此本章学习正弦波振荡器。振信号，因此本章学习正弦波振荡器。第第3章章 正弦波振荡器正弦波振荡器l反馈式振荡器的工作原理lLC正弦波振荡器l石英晶体振荡器l压控振荡器主要内容：主要内容：3.1 反馈式振荡器的工作原理反馈式振荡器的工作原理能产生正弦波信号的振荡电路，称为正弦波振荡器。能产生正弦波信号的振荡电路，称为正弦波振荡器。能产生正弦波信号的振荡电路，称为正弦波振荡器。能产生正弦波信号的振荡电路，称为正弦波振荡器。 正弦波振荡器，按组成原理可分成反馈振荡器正弦波振荡器，按组成原理可分成反馈振荡器正弦波振荡器，按组成原理可

63、分成反馈振荡器正弦波振荡器，按组成原理可分成反馈振荡器和负阻振荡器。和负阻振荡器。和负阻振荡器。和负阻振荡器。 反馈振荡器反馈振荡器反馈振荡器反馈振荡器是目前应用最多的振荡是目前应用最多的振荡是目前应用最多的振荡是目前应用最多的振荡器，它是建立在放大和反馈基础上的。图器，它是建立在放大和反馈基础上的。图器，它是建立在放大和反馈基础上的。图器，它是建立在放大和反馈基础上的。图 4.1.14.1.1为它为它为它为它的构成框图。实际上反的构成框图。实际上反的构成框图。实际上反的构成框图。实际上反馈振荡器是不需要通过馈振荡器是不需要通过馈振荡器是不需要通过馈振荡器是不需要通过开关转换由外加信号激开关转

64、换由外加信号激开关转换由外加信号激开关转换由外加信号激励产生输出信号的，它励产生输出信号的，它励产生输出信号的，它励产生输出信号的，它是把反馈电压作为输入是把反馈电压作为输入是把反馈电压作为输入是把反馈电压作为输入信号，以维持一定的输信号，以维持一定的输信号，以维持一定的输信号，以维持一定的输出电压的闭环正反馈系出电压的闭环正反馈系出电压的闭环正反馈系出电压的闭环正反馈系统。统。统。统。反馈振荡器构成框图反馈振荡器构成框图反馈振荡器构成框图反馈振荡器构成框图3.1 反馈式振荡器的工作原理1、组成与分类、组成与分类(1) 组组成成(2) 分类分类2、平衡条件与起振条件、平衡条件与起振条件（1）振

65、荡的建立过程3.1 反馈式振荡器的工作原理当接通电源时，回路内的各种电扰动信号经选频网络选频后，将其中某一频率的信号反馈到输入端，再经放大反馈放大反馈的循环，该信号的幅度不断增大，振荡由小到大建立起来。随着信号振幅的增大，放大器将进入非线性状态，增益下降，当反馈电压正好等于输入电压时，振荡幅度不再增大进入平衡状态。 2、平衡条件与起振条件、平衡条件与起振条件3.1 反馈式振荡器的工作原理振幅平衡条件振幅平衡条件：(2)平衡条件平衡条件为维持等幅振荡所需满足的条件因为:所以:又因为平衡时有:所以:因而可得:1相位平衡条件相位平衡条件：AF1 A+F2n(n0,1,2,3,) 2、平衡条件与起振条

66、件、平衡条件与起振条件3.1 反馈式振荡器的工作原理（3）起振条件起振条件起振条件为了振荡起来必需满足的条件 由振荡的建立过程可知，为了使振荡器能够起振，起振之初反馈电压Uf与输入电压Ui在相位上应同相（即为正反馈）；在幅值上应要求UfUi，即：A+F2n（n0 , 1 , 2，）AF13、稳定条件、稳定条件 平衡状态有平衡状态有稳定平衡稳定平衡和和不稳定平衡不稳定平衡，振荡器工作时要处于稳定平衡状态。振荡器工作时要处于稳定平衡状态。3.1 反馈式振荡器的工作原理振幅稳定条件振幅稳定条件：AF与与Ui的变化方向相反。的变化方向相反。相位稳定条件相位稳定条件：相位与频率的变化方向相反。：相位与频

67、率的变化方向相反。振荡频率的稳定度=3.1 反馈式振荡器的工作原理4、频率准确度与稳定度、频率准确度与稳定度（1）频率准确度绝对频率准确度：相对频率准确度：fff0 （2）频率稳定度3.2 LC正弦波振荡器相位条件：相位条件：1、变压器反馈式正弦波振荡器、变压器反馈式正弦波振荡器起振条件：起振条件： 判断判断 Uf 和和 Ui 是否同是否同相，即判断是否为正反馈相，即判断是否为正反馈 振幅条件：振幅条件： 判断环路增益是否大判断环路增益是否大于于1 振荡频率：振荡频率：优点：结构简单，易起振，输出幅度大，调节方便。集电极调谐型电路特点：电路特点：缺点：频率稳定性差，适用于中、短波段，振荡频 率

68、不是很高的场合。电路的三种形式电路的三种形式发射极调谐型基极调谐型2、三点式振荡器、三点式振荡器3.2 LC正弦波振荡器(1) 三点式振荡器一般组成原则 三点式振荡器的一般形式如下图所示。图中放大器件采用晶体管，X1、X2、 X3三个电抗元件组成LC谐振回路，回路有三个引出点分别与晶体管的三个电极相连接使谐振回路既是晶体管的集电极负载，又是正反馈选频网络，把这种电路称为三点式振荡器。 则三点式的一般组成原则为：一般形式3.2 LC正弦波振荡器与发射极相连的X1与X2电抗性质相同不与发射极相连的X3与X1（或X2）电抗性质相反(1) 三点式振荡器一般组成原则设回路谐振时有电流 在流动，则有：（j

69、X1+jX2+jX3)=0即：X1+X2+X3=0根据：得三点式的一般组成原则：一般形式(2) 电感三点式（电感三点式（Hartley，哈特莱电路）哈特莱电路）优点：易起振，调节频率基本不影响反馈系数。缺点：采用电感反馈，输出波形差，谐波成份多。交流通路交流通路的基本形式：三极管三个电极分别与电感三个引出端相连，反馈电压取自L2上。振荡频率：振荡频率：反馈系数：反馈系数：电路特点：电路特点：其中：(3) 电容三点式（电容三点式（ Colpitts，考毕兹电路）考毕兹电路）优点：高次谐波成份小，波形好。缺点：调节频率影响反馈系数，受三极管等效输入电容和输出电容影响。三极管三极分别与电容的三个引出

70、端相连，反馈电压取自C2上。交流通路交流通路的基本形式振荡频率振荡频率：反馈系数反馈系数：电路特点电路特点：优点：振荡频率和反馈系数互不影响。缺点：调节C3改变频率时影响振幅。一般用于固频振荡器。3.2 LC正弦波振荡器3、改进型电容三点式振荡器、改进型电容三点式振荡器交流通路交流通路的基本形式：(1) 克拉泼(Clapp)振荡器电感L支路中串联了小电容C3振荡频率振荡频率：电路特点电路特点：具有克拉泼振荡器频率和反馈系数独立的优点，频率基本上仅由C3和C4及L决定；调节C4时不影响电路增益，输出幅度稳定。(2) 西勒(Seiler)振荡器交流通路交流通路的基本形式：在L两端又并联了一可调电容

71、C4振荡频率振荡频率：电路特点电路特点：3.3 石英晶体振荡器(3) 晶体特点 振荡频率稳定振动的多谐性并联负载电容激励功率1、石英晶体及其特性(1) 结构及外形(2) 符号及等效电路根据输入信号的频率不同，石英晶体具有串联谐振特性和并联谐振特性：3.3 石英晶体振荡器2、串联谐振频率与并联谐振频率、串联谐振频率与并联谐振频率晶体的电抗频率特性曲线等效为串联谐振时的串联谐振频率等效为并联谐振时的并联谐振频率典型电路举例：3.3 石英晶体振荡器3、串联型石英晶体振荡器基本原理：晶体所在的正反馈支路发生串联谐振， 使正反馈最强而满足振荡。图（二）中晶体工作于本身串联谐振点上。图（一）中晶体和负载电

72、容发生串联谐振。4、并联型晶体振荡器3.3 石英晶体振荡器几种电路形式（交流等效）： 晶体一般工作在 fs 和 fP 之间，在电路中等效一特殊电感。基本原理：皮尔斯(Pierce)电路密勒(Miller)电路3.3 石英晶体振荡器分析：设晶体的基频为1MHZ，为了获得五次(5MHZ)泛音振荡, LC谐振频率在35MHZ之间。对于五次泛音频率，LC呈容性，电路满足振荡条件，可以振荡。而对于基频和三次泛音，LC呈感性，电路不符合三点式组成原则，不能振荡。5、泛音晶体振荡器基本原理： 利用晶体的泛音振动（泛音晶体）来实现。有串联型和并联型两种。一种并联型泛音晶体振荡器举例：3.4 压控振荡器1、概述

73、什么是压控振荡器？ 在许多高频电路中,要求振荡器的频率是可以改变的,当振荡频率可以随外加控制电压的变化而变化的振荡器，称为压控振荡器（ Voltage Controlled Oscillator,简称VCO)。压控振荡器的主要功能及用途： 实现电压 频率的变换，它在频率调制、锁相技术、电调谐等许多方面有着广泛的应用。3.4 压控振荡器压控振荡器的主要指标压控振荡器的主要指标(1) 频率范围VCO受控可变的最高频率 max与最低频率 min之差。则频率覆盖系数为可变的最高频率与最低频之比，即3.4 压控振荡器（2）线性度理想的VCO特性应该是线性的，如图所示。即 = o + Aouc式中uc为控

74、制电压，o是控制电压为零时 VCO 的固有振荡频率，A0压控灵度。线性度表示了实际压控特性相对于理想情况的偏离。3.4 压控振荡器（3）压控灵敏度A0 也称为VCO的增益，它表示单位控制电压所产生的频率变化量，单位是Hz/V。它是锁相环路中的一个重要参数。构成VCO的一般方法 压控振荡器的构成方法一般有两种。一种是带有谐振回路（如 L C 谐振回路）的振荡器，用控制电压来改变回路中电抗元件值的方法实现振荡频率控制；另一种是张弛振荡器，也称多谐振荡器。3.4 压控振荡器2. 变容二极管振荡器 变容二极管振荡器是利用变容二极管作为可变电容的谐振振荡器。变容二极管是在二极管的反相偏置条件下，势垒电容

75、随外加电压而变化的一种器件。变容二极管的电路符号及变容特性曲线如图所示。(a)为电路符号(b)为特性曲线3.4 压控振荡器2. 变容二极管振荡器 变容二极管的结电容Cj与外加电压VD关系式：VD 0时，关系为式中VB二极管PN结的电位差，Cj0 是偏置为零，即当VD 0 时的电容值，n是电容变容指数，与工艺有关3.4 压控振荡器2. 变容二极管振荡器压控振荡器的分析（1）LC压控振荡器 用变容二极管代替克拉泼振荡器中的与L串联的小电容，就组成了LC压控振荡器，如图所示。由于C1Cj,C1Cj,则振荡频率为式中Cj大小受变容二极管反相电压VD的控制，所以振荡频率 osc 就会受VD的控制。3.4

76、 压控振荡器2. 变容二极管振荡器（2）分析方法 第一步：先将变容二极管等效为一个可调的小电容，画出高频等效电路。 第二步：分析变容二极管电路，即分析变容二极管上的直流反相偏置电压和低频交流控制电路。（3）电路实例 下图是一个变容二极管压控振荡器电路。图（a）LC 压控振荡器电路，图（b）为其交流等效电路。3.4 压控振荡器电路中，L1 、L2为高频扼流圈，对高频交流电可视开路；C1、C2、C3为高频旁路电容，对高频交流短路。由此可画出高频等效电路如图（b）所示。 若将电路中的变容二极管看作一个与电感 L 串联的小电容，则 可判断它是一个克拉泼振荡电路。 LC压控振荡电路及交流等效电路2. 变

77、容二极管振荡器3.4 压控振荡器（4）变容二极管直流偏置电路 变容二极管直流偏置电路如图（ a ）所示，回路中的电感均看作对直流短路。 因为图中 VA VB，可见变容管处于反相偏置。 对于 变容管，低频信号可将高频通路中的电感线圈看作近似短路，电容近似看作开路，得到低频信号通路如图（b）所示。反反馈馈式式正正弦弦波波振振荡荡器器主主要要由由放放大大器器、反反馈馈网网络络、选选频频网网络络和和稳稳幅幅环环节节组组成成。有有LC、RC和和晶晶体体振荡器。振荡器。振振荡荡器器必必须须满满足足振振荡荡的的平平衡衡条条件件和和起起振振条条件件及及平衡稳定条件。平衡稳定条件。 LC振振荡荡器器分分为为变变

78、压压器器反反馈馈式式、电电容容三三点点式式和和电电感感三三点点式式。常常见见的的有有克克拉拉泼泼振振荡荡器器和和西西勒勒振振荡器等。荡器等。 石石英英晶晶体体振振荡荡器器频频率率稳稳定定性性高高。石石英英晶晶体体振振荡荡器有串联型和并联型两种。器有串联型和并联型两种。 压压控控振振荡荡器器，简简称称VCO。是是振振荡荡频频率率随随外外加加控控制制电电压压变变化化而而变变化化的的振振荡荡器器，可可实实现现电电压压频频率率的的变变换换，它它是是频频率率调调制制、锁锁项项技技术术、电电调调谐等不可缺少的电路。谐等不可缺少的电路。本章小结：第4章 调幅、检波与混频v 调幅波的基本性质v 调幅电路v 检

79、波器v 混频器主要内容：第4章 调幅、检波与混频 振幅的调制与解调、角度的调制与解调、混频等电概述：路是高频通信系统中最为关键的基本模块电路。它的功能是将输入信号进行频谱变换，以获得所需频谱输出信号。因此，这些电路都属于频谱（或频率）变换电路。 根据频谱的不同特点，频谱变换电路可分为线性变换和非线性变换两大类。线性变换的作用是将输入信号的频谱进行不失真地搬迁，如振幅的调制与解调电路、混频电路等。非线性变换的作用是将输入信号的频谱进行特定的变换，如角度的调制与解调电路等。 本章学习振幅的调制与解调电路、混频电路等。4.1 调幅波基本性质1、调幅波的数学表达式和波形(1) 数学表达式载波信号: u

80、c(t)=Ucmcos(ct)=Ucmcos(2ct), 式中，uc(t)为载波的瞬时幅度，Ucm最大振幅，c 为载波角频率，c为载波频率, c2c。 调制信号：u(t)，因为调幅波的振幅与调制信号成 正比，所以调幅波的振幅为： Um(t)=Ucm+kau(t)式中，ka 称调制灵敏度。是由调制电路决定的比例常数。由于振幅调制后载波频率保持不变，所以调幅波表示式为：uAM(t)=Um(t)cosct=Ucm+kau(t)cosct4.1 调幅波基本性质1、调幅波的数学表达式和波形(2) 单频调制时的数学表达式当调制信号为一单频信号时，即u(t)=Umcost=Umcos2Ft式中，为调制信号角

81、频率，F为调制信号频率，且有2 F，通常F c。由此可得uAM(t)=(Ucm+kacost)cosct=Ucm(1+macost)cosct其中ma称调幅系数或调幅度，它表示载波振幅受调制信号控制的程度。4.1 调幅波基本性质1、调幅波的数学表达式和波形(a)调制信号；调制信号；(3) 单频调制时的调幅波形：单频调制时的调幅波形：(b)载波信号；载波信号；(c) ma1。由由图图可可见见，调调幅波的最大振幅等幅波的最大振幅等于于Ucm(1+ma)，最小振幅等于，最小振幅等于Ucm(1ma)，当，当ma=1时时最小振幅等于最小振幅等于零。若零。若ma 1，将会，将会导导致致调调幅波在一段幅波在

82、一段时间时间内振内振幅幅为为零，此零，此时调时调幅波幅波将将产产生生严严重失真。重失真。为为了避免失真，要求了避免失真，要求ma小于等于小于等于1，即，即ma14.1 调幅波基本性质1、调幅波的数学表达式和波形 由图还可看出，调幅波是一个高频振荡，但其振幅在载波振幅 Ucm上、下按调制信号的规律变化，因此调幅波携带了原调制信号的信息。通常把调幅波振幅变化规律，即Ucm(1+kaUmcost)称为调幅波的包络。由于调幅系数 ma 与调制信号电压振幅 Um 成正比，因此 Um 越大，ma 就越大，调幅波的变化也就越大。2、调幅波的频谱与带宽4.1 调幅波基本性质将单频调幅波的数学表达式按三角函数展

83、开，可得uAM(t)=Ucmcosct+UcmmaUcmcos(c+)t+ UcmmaUcmcos(c)t可见,单频调制的调幅波由三个高频分量组成,除角频率为c的载波,还有c+ 和c两个新频率分量。载波分量的振幅为 c, 而两个边频分量的振幅振幅maUcm/2。因因ma的最大的最大值值只能等于只能等于 1 ,所以所以边频边频振幅的最大的最大值值不会超不会超过过Ucm/2。2、调幅波的频谱与带宽4.1 调幅波基本性质2、调幅波的频谱与带宽4.1 调幅波基本性质 从频谱图可见,在调幅波中,载波并不含有任何有用信息,要传送的信息只包含在边频之中。边频的振幅反映了调制信号幅度的大小,边频的频率虽然属于

84、高频范畴,但反映了调制信号的高低。 单频调制的调幅波的频带宽度为调制信号频率的两倍,即 BW=2F 复杂信号调制的调幅波的最高频率为c+Fmax,而最低频率为 c-F Fmax,因此频带宽度等于调制信号最高频率的两倍,即 BW=2Fmax。3、调幅波的功率关系4.1 调幅波基本性质(2) 上(下)边频功率:(1) 载波功率:(4) 调幅信号总功率:(3) 上下边频总功率:4、双边带调制与单边带调制4.1 调幅波基本性质(1) 双边带-抑制载波只传送上下边带(2) 单边带-抑制载波和其中一个边带4.2 调幅电路1、调幅电路的类别2、基极调幅电路（欠压状态）4.2 调幅电路(2) 电路及波形(1)

85、 基本原理用调制信号控制丙类谐振功放的基极偏压，从而实现调幅。用调制信号控制丙类谐振功放的集电极电压，从而实现调幅。4.2 调幅电路3、集电极调幅电路（过压状态）(1) 基本原理(2) 电路及波形作用：实现两个模拟信号相乘。4.2 调幅电路4、模拟乘法器调幅电路(1) 模拟乘法器简介(2) 调幅电路符号：N模拟乘法器调幅电路实例4.2 调幅电路5、二极管平衡调幅电路(1) 电路组成原理(2) 电路工作原理i二极管平衡调幅电路工作原理分析如下：设 上式是在忽略高次方项后得出的，可见含有频率分量F、fcF ，只要在输出端用一中心频率为fc 、带宽为2F的带通滤波器，就可以取出分量 fcF ，实现双

86、边带调制。有：4.3 检波器(3) 分类1、检波器概述(1) 作用(2) 实质从高频调幅波中解调出原调制信号检波器实际上是一种频谱搬移电路2、大信号包络检波器4.3 检波器(1) 电路组成(2) 工作原理4.3 检波器3、大信号包络检波器的惰性失真 RL CL过大使二极管在截止期间CL的放电速度太慢，以致跟不上调幅波包络的下降速度 ，出现如图所示的失真现象。(1) 形成原因(2) 波形现象(3) 避免条件相当于给V加了一额外的反偏电压，当RL比Ri2大得多的情况下，URL就很大使得输入调幅波包络的大小在某个时段小于URL，导致V在这段时间截止，产生非线性失真。其底部被切去，形成“负峰切割失真”

87、。4.3 检波器4、大信号包络检波器的负峰切割失真图中：波形：也就是说，负峰切割失真本质上是由于检波器交、直流负载不等而引起，为此可采用如图的措施来减小交直流负载的差别。4.3 检波器5、克服负峰切割失真的方法为了避免负峰切割失真，必须因而：分析可知其中含有频率分量0、F、2fc、(2fcF) 用一低通滤波器后再隔直便得到低频调制信号。4.3 检波器6、同步检波器(1) 电路特点 对AM、DSB、SSB等调幅波均适用。 工作时需要有一同步参考信号(与载波同频同相)。(2) 同步检波原理设：则：U同步检波器应用电路：原理：调幅信号ui(t) 加到1脚，同步信号ur(t) 加到8脚。检波输出信号从

88、9脚输出，经过型低通滤波器滤除高频分量，最后由隔直电容去除直流后，得到所需的低频输出信号uo(t)。4.4 混频器 变频是指将高频已调波经过频率变换，变为固定中频已调波。1、变频器的作用(1) 文字描述(2) 框图描述(3) 表达式描述(5) 频谱描述4.4 混频器1、变频器的作用(4) 波形描述4.4 混频器经带通后取出差频分量，即得到中频信号，其中频电流为：2、混频的基本原理设：根据非线性器件的幂级数展开式：代入两信号分析可得其中含有频率分量：失真：输出中频信号的频谱结构与输入信号的不同干扰：混频器产生的大量不需要的组合频率分量4.4 混频器3、主要性能指标(1) 混频增益(2) 选择性要

89、求选频网络的选择性好,矩形系数接近于1。(3) 失真与干扰4、混频电路模拟乘法器混频器4.4 混频器分析如下：经中心频率为fI ，带宽为2F的带通滤波器滤波后，得：4、混频电路二极管平衡混频4.4 混频器分析如下：带通后得：4、混频电路三极管混频(1) 基本原理利用三极管ic和uBE的非线性来进行频率变换(2) 几种基本形式4.4 混频器5、混频干扰(1) 组合频率干扰混频器本身的组合频率中无用频率分量所引起的干扰(2) 副波道干扰由于接收机前端选择性不好,外界干扰信号窜入而引起的干扰(最强两个:中频干扰和镜像干扰)(3) 交叉调制干扰在有用中频信号的包络上叠加了干扰信号的包络而引起(4) 互

90、调干扰干扰信号之间彼此混频而产生接近中频的信号而引起4.4 混频器!本章小结： 调幅有普通调幅和抑制载波调幅，普通调幅波的包络反映了调制信号变化的规律。 调幅电路可分为高电平调幅和低电平调幅，它们各自具有不同的特点，因此分别适用于不同的场合。 检波器有包络检波和同步检波两大类。包络检波器只可解调普通调幅波，同步检波器可解调各种调幅波。包络检波器存在惰性失真和负峰切割失真。 常用混频器有模拟乘法器混频器、二极管混频器、三极管混频器。混频器输出中存在混频干扰。第第5章章 调角与解调调角与解调n调角波的基本性质n调频波n调相波n调频电路n直接调频n间接调频n鉴频器n斜率鉴频n相位鉴频内内容容提提要要

91、5.1 调角波的基本性质n调频波n数学表达式、频偏及相偏n波形n调相波n数学表达式、频偏及相偏n波形n调角波的频谱与带宽n单频调制时调频波与调相波的比较调频波数学表达式、频偏及相偏n瞬时频率：n频偏：n最大频偏：n瞬时相位：n相偏：n最大相偏：n表达式：调频波的波形示意：调频波的波形示意：调相波数学表达式、频偏及相偏n瞬时相位：n相偏：n最大相偏：n瞬时频率：n频偏：n最大频偏：n表达式：调相波的波形示意调相波的波形示意调角波的频谱与带宽n频谱分布特点：BW2mF=2fm （宽带调角信号） n带宽估算方法：当m远小于1时：当m远大于1时：BW=2F（窄带调角信号）单频调制时两种调角信号的比较调

92、频信号调相信号瞬时频率瞬时相位最大频偏调制指数表达式5.2 调频电路n直接调频电路n变容二极管调相电路n矢量合成法间接调频n可变时延法调相n间接调频电路n变容二极管调频电路n晶体振荡器调频电路n集成调频电路直接调频变容二极管调频n电路组成：n变容二极管特性：n工作原理：直接调频晶体振荡器调频电路特点原理电路等效电路谐振特性必须满足：因而，频偏很小。才能够振荡直接调频集成调频电路锁相调频把调制信号u(t)加在锁相环VCO的频率控制端，使VCO的频率随调制信号作线性变化，就可以达到调频目的 。n电路框图：n工作原理：间接调频电路原理先对调制信号进行积分，再用积分后的信号对载波进行调相，就可以间接地

93、得到所需的调频波。n电路n原理n本质上是个调相电路n特点：间接调频电路变容二极管调相工作时回路处于失谐状态，使回路电压超前或滞后电流，实现调相。Cj随调制信号变化积分电路调相输入调频输入基本原理：积分后的调制信号与移相90的载频信号在相乘电路中产生与载频正交的双边带信号，然后再与载频信号相加即可产生窄带调频信号间接调频电路矢量合成法限幅滤除干扰倍频扩大频偏基本原理：将载频信号变为脉冲序列，用数字电路实现可控延时，然后再将延时后的脉冲序列变成模拟载波信号，只要延时受调制信号控制，且它们的关系是线性的，即可获得所需的调相波。 间接调频电路可变时延法5.3 鉴频器n鉴频实现原理 鉴频特性 鉴频实现方

94、法n斜率鉴频器 单失谐回路斜率鉴频器 双失谐回路斜率鉴频器 集成电路中的斜率鉴频器n相位鉴频器 乘积型 叠加型鉴频实现原理鉴频特性n鉴频器的两个性能指标：n鉴频灵敏度SD单位频偏所产生的输出电压的大小n线性范围（带宽）鉴频特性中近似直线的范围n斜率鉴频 原理鉴频实现原理鉴频实现方法n相位鉴频 原理n脉冲计数式鉴频原理斜率鉴频器单失谐回路n输入的调频波经LC失谐回路变换为调幅-调频波，然后经V、C1、RL L所组成的包络检波器解调出原调制信号。n电路组成n工作原理频-幅转换原理：调频信号中心频率fc失谐于谐振回路的谐振频率f0，调频波的中心频率fc处于回路谐振曲线的倾斜部分，接近直线段的中心点A

95、，则失谐回路可将调频波变换为随瞬时频率变化的调幅调频波。 n调频波经两个失谐回路转换为两个调幅-调频波，再经各自的包络检波器，得到两反相的输出信号，然后合成得到总的输出信号。斜率鉴频器双失谐回路n电路组成n工作原理鉴频S曲线：当调频信号的频率为fc时，U1m与U2m大小相等，检波输出电压u01=u02，鉴频器输出电压u0=0；当调频波频率为f01时，U1mU2m，u01u02，鉴频器输出电压u00为正值，且为最大；当调频信号频率为f02时，U1mU2m，则u01u02，所以，u00为负最大值。斜率鉴频器在集成电路中的实际应用：nV1、V4射极跟随nV2、V5及射极电容包络检波nV3、V6差动放

96、大nL、C1、C2频幅转换网络相位鉴频器乘积型n将FM波延时to，当to满足一定条件时，可得到相位随调制信号线性变化的调相波，再与原调频波相乘实现鉴相后，经低通滤波器滤波，即可获得所需的原调制信号。n原理框图n工作原理n原理框图相位鉴频器叠加型n首先利用延时电路将调频波转换为调相波，再将其与原调频波相加获得调幅调频波，然后用二极管包络检波器对调幅调频波解调，恢复原调制信号。n工作原理 本章小结n在调角信号中频偏和相偏分别反映了调制信号的变化规律。n调频的方法有直接调频法和间接调频法两种。n斜率鉴频和相位鉴频是两种主要鉴频方式，集成斜率鉴频和乘积型相位鉴频，便于集成，调频容易、线性度好，应用广泛

97、。n斜率鉴频器是先频幅转换，后包络检波；相位鉴频器是先频相转换，后鉴相。第6章 反馈控制电路自动增益控制（AGC）AGC电路的作用与组成AGC电压的产生实现AGC的方法自动频率控制（AFC）AFC的工作原理AFC的应用锁相环路锁相环路的基本工作原理锁相环路的性能分析集成锁相环路及其应用内内容容提提要要6.1 自动增益控制(AGC)1、AGC电路的作用与组成(1) 作用当输入信号变化时，保证输出信号幅度基本恒定。包括：能够产生一个随输入信号大小而变化的控制电压，即AGC电压（UAGC）；利用AGC电压去控制某些级的增益，实现AGC。(2) 组成具有AGC电路的接收机框图2、AGC电压的产生6.1

98、 自动增益控制(AGC)分析：中频信号电压经检波后，除得到所需音频信号之外，还得到一个平均直流分量。音频信号由RL2两端取出。平均直流分量(反映了输入信号的幅度)从C3两端取出，经低通后，作为AGC电压，加到中放管上去控制中放的增益。 (1) 平均值式AGC电路V1、 R7和 C4组 成AGC检波电路，运放A为直流放大器，UREF为延迟电平。当输入信号较小时，AGC不起作用。当输入 信 号 较 大 时,AGC将起作用。可见，该AGC电路具有延迟功能。 6.1 自动增益控制(AGC)(2) 延迟式AGC电路(3) 改变放大器的负反馈深度6.1 自动增益控制(AGC)3、实现AGC的方法(1) 改

99、变发射极电流IE 正向AGC 反向AGC(2) 改变放大器负载由于放大器的增益与负载密切相关，因此通过改变负载就可以控制放大器的增益 。通过控制负反馈的深度来控制放大器的增益。6.2 自动频率控制（AFC）调幅接收机中的AFC系统具有AFC电路的调频发射机nAFC的工作原理nAFC的应用n组成n工作原理AFC电路组成作用：自动控制振荡器频率稳定组成：鉴相器、低通滤波器和压控振荡器标准频率fr；输出频率fo；误差电压uD(t) ；直流控制电压uC(t)。压控振荡器的输出频率fo与标准频率fr在鉴频器中进行比较，当fo=fr时，鉴频器无输出，压控振荡器不受影响；当fofr时，鉴频器即有误差电压输出

100、，其大小正比于(fofr)，经低通滤波器滤除交流成分后，输出的直流控制电压uc(t)，加到压控振荡器上，迫使压控振荡器的振荡频率fo与fr接近，而后在新的振荡频率基础上，再经历上述同样的过程，使误差频率进一步减小，如此循环下去，最后fo和fr的误差减小到某一最小值f时，自动微调过程停止，环路进入锁定状态。 AFC工作原理AFC应用调幅接收机混频器输出的中频信号经中频放大器放大后，除送到包络检波器外，还送到限幅鉴频器进行鉴频。鉴频器中心频率调在fI上，它可将偏离中频的频率误差变换成电压，该电压通过处理后加到VCO上，VCO振荡频率发生变化，使偏离中频的频率误差减小，直至达到要求。晶体振荡器提供标

101、准频率fr，调频振荡器的中心频率为fc；鉴频器的中心频率调在(frfc)上。由于fr稳定度很高，当fc发生漂移时，混频器输出的频差也跟随变化，使限幅鉴频器输出电压发生变化，经滤波器后的误差电压加到调频振荡器上，调节其振荡频率使之中心频率稳定。 AFC应用调频发射机6.3之一: 锁相环路的基本原理组成框图ui(t)和VCO的uo(t) 在PD中进行比较，PD输出的误差电压ud(t)是二者相位差的函数。如果两者频率相同，相位差恒定，则经LF后无输出；如果两者频率不同，则经LF后得到控制电压去控制VCO的振荡频率，直至环路进入“锁定”状态。工作原理6.3之二: 锁相环路的性能分析鉴相器的电路模型环路

102、滤波器的电路模型压控振荡器的电路模型锁相环的相位模型及环路方程捕捉过程跟踪过程锁相环的基本特性本讲内容：鉴相器的电路模型1.鉴相器的输出电压是ui(t)和uo(t)相位差的函数 。2.典型的乘积型鉴相器中，鉴相器的低频分量输出为： 鉴相器框图 鉴相器电路模型分析3. 乘积型鉴相器具有正弦规律的鉴相特性。环路滤波器的电路模型微分方程 ：常见环路滤波器的形式环路滤波器电路模型其中，AF(p)为传递函数。压控振荡器的电路模型压控振荡器的特性可用调频特性来表示压控振荡器的电路模型P=d/dt为微分算子 在一定范围内o与 uc(t) 几乎成线性关系 有：A A0 0为VCO的压控灵敏度。 锁相环的相位模

103、型及环路方程锁相环的相位模型瞬时频差控制频差固有频差环路方程捕捉过程环路由失锁进入锁定的过程a.i 较小ud(t) 能顺利通过LF得到uC(t) 控制VCO环路锁定捕捉带(p ) 环路由失锁进入锁定所允许信号频率偏离r的最大值。捕捉时间(P )环路由失锁状态进入锁定状态所需的时间b.i较大 ud(t) 通过LF有较大衰减 uC(t) 较小经频率牵引过程时间长环路锁定c.i很大 ud(t) 不能通过LF产生uC(t) VCO不受控环路失锁跟踪过程环路维持锁定的过程能够维持环路锁定所允许的最大固有频差|i| ，称为锁相环路的跟踪带或同步带。 跟踪过程（同步过程） 跟踪带（同步带） 跟踪带（同步带）

104、和环路滤波器的带宽及压控振荡器的频率控制范围有关。如果输入信号频率i 或VCO振荡频率o 发生变化，则VCO振荡频率o跟踪i 而变化，维持o =i 的锁定状态，称为跟踪过程或同步过程。锁相环的基本特性环路锁定后，输出信号与输入信号频率相等，没有剩余频差（有微小固定相差）良好的窄带特性锁定后没有频差自动跟踪特性环路相当于一个高频窄带滤波器，只让输入信号频率附近的频率成份通过环路在锁定时，输出信号频率和相位能在一定范围内跟踪输入信号频率和相位的变化6.3 之三: 集成锁相环路及其应用本本讲讲内内容容 集成锁相环路简介 锁相环的应用 频率合成锁相倍频、分频与混频锁相调频与鉴频调幅波的同频检波彩色电视

105、机色副载波的提取锁相接收机 主要技术指标锁相频率合成器集成锁相环简介集成锁相环按其内部电路结构可分为 模拟锁相环和数字锁相环集成锁相环按其用途可分为 通用型和专用型集成锁相环按其工作频率可分为 低频（1MHz以下）、高频（130MHz）和超高频（30MHz以上）几种通用的集成锁相环 L565（低频）、L562（高频）和L564（超高频）应用之一：锁相倍频、分频与混频倍频电路框图当反馈环路是分频器时倍频电路当反馈环路是倍频器时分频电路当反馈环路是混频器和中频放大器时混频电路应用之二：锁相调频和鉴频 锁相环调频锁相环使VCO的中心频率稳定在晶振频率上，同时调制信号也加至VCO上，从而实现调频当输入

106、调频波的频率发生变化时，经PD和LF后将得到一个与输入信号的频率变化相同的控制电压，即实现鉴频锁相环鉴频应用之三：调幅波的同步检波原理框图工作原理在对DSB及SSB调幅信号解调的同步检波器中，必须有一与载波信号同频同相 的同步参考信号。图中用载波跟踪锁相环路，在VCO输出端经900移相后而得到该信号 。应用之四：彩色电视色副载波的提取原理框图工作原理在彩色电视中，为了重现彩色，接收端必须要有与发送端完全相同的色副载波。而其中的色同步信号是其产生的基准。图中利用锁相环使VCO产生的色副载波，根据锁相环的工作特点，该信号的频率和相位受输入端色同步信号的控制。应用之五：锁相接收机原理框图工作原理通过

107、锁相环VCO产生本振频率，实现对输入信号频率的跟踪，保证输出中频信号频率相对稳定。频率合成器的主要技术指标频率范围频率合成器的工作频率范围频率间隔相邻频率之间的最小间隔，又称分辨力频率转换时间从一个工作频率转换到另一个工作频率，并达到稳定工作所需要的时间频率稳定度与准确度稳定度在一定时间内频率偏差标称频率的程度准确度实际工作频率与标称频率之间的偏差频谱纯度输出信号接的正弦波的程度单环式锁相频率合成器由晶体振荡器产生标准频率源fs，经参考分频器R分频后，得到参考频率fr = fs /R 送到鉴相器的一输入端，VCO输出频率fo经N分频后送到鉴相器的二输入端 。环路锁定时有fr=fo /N，因此V

108、CO输出信号频率为fo = N fS /R= N fr 。即输出信号频率fo为输入参考信号频率fr的N倍，改变N(分频系数)就可得到不同频率的输出。 频率合成器实例由CD4046组成的频率合成器：单环式频率合成器存在的问题减小输出频率间隔和减小频率转换时间是矛盾的 。要减小输出频率间隔，就必须减小输入参考频率fr。因环路滤波器的带宽必须小于参考频率，因而环路滤波器的带宽也要压缩。环路的捕捉时间或跟踪时间就要加长，即频率合成器的频率转换时间加大。锁相环路内接入分频器后，其环路增益将下降为原来的1/N。当要求频率间隔很小时，其分频比N的变化范围将很大，导致环路增益也大幅度的变化，从而影响到环路的动

109、态工作性能。可编程分频器的分频比的数目决定了合成器输出信道的数目，而程序分频的输入频率就是合成器的输出频率。由于可编程分频器的工作频率比较低，无法满足大多数通信系统中工作频率高的要求。多环式锁相频率合成器上图为三环频率合成器组成框图。它由三个锁相环路组成。环路A和B为单环频率合成器，环C为混频环。 吞脉冲程序分频器工作原理：设计数开始时模式控制输出1，双模前置分频器和两计数器在输入脉冲作用下同时计数，当辅助计数器计满A个脉冲后模式控制电路输出低电平0，辅助计数器停止计数，同时使双模前置分频器分频比变为P然后继续工作，主计数器也继续计数满N个脉冲后，使模式控制电路重新恢复高电平、双模前置分频器恢

110、复(P+1)分频比，各部件进入第二个计数周期。 吞脉冲频率合成器上图是用吞脉冲程序分频器构成的吞脉冲频率合成器，其输出信号频率为：f0=(PN+A)fr 可见： fo提高了P倍，而频率间隔仍保持为fr 。用MC145146构成的吞脉冲频率合成器 本章小结AGC电电路路是是接接收收机机的的重重要要辅辅助助电电路路之之一一，它它使使接接收收机机的的输输出出信号在输入信号变化时能基本稳定，故得到广泛的应用。信号在输入信号变化时能基本稳定，故得到广泛的应用。 自自动动频频率率控控制制(AFC)也也称称自自动动频频率率微微调调，是是用用来来控控制制振振荡荡器器的振荡频率以提高频率稳定度的振荡频率以提高频

111、率稳定度 。锁锁相相环环路路是是利利用用相相位位的的调调节节，以以消消除除频频率率误误差差的的自自动动控控制制系系统，它由鉴相器、环路滤波器、压控振荡器等组成。统，它由鉴相器、环路滤波器、压控振荡器等组成。在在锁锁相相环环路路中中，由由失失锁锁进进入入锁锁定定的的过过程程称称为为捕捕捉捉过过程程；环环路路通通过过自自身身的的调调节节来来维维持持锁锁定定的的，称称为为跟跟踪踪过过程程。捕捕捉捉特特性性可可用捕捉带来描述，跟踪特性可用同步带来描述。用捕捉带来描述，跟踪特性可用同步带来描述。锁锁相相频频率率合合成成是是用用锁锁相相技技术术间间接接合合成成高高稳稳定定度度频频率率的的合合成成方方法，它

112、由基准频率产生器和锁相环路两部分构成。法，它由基准频率产生器和锁相环路两部分构成。第第2章章 高频功率放大器高频功率放大器 丙类谐振功放的特点 丙类谐振功放的工作原理 丙类谐振功放的性能分析 丙类谐振功放的电路 丙类倍频器的工作原理丁类高频功率放大电路简介 宽带高频功率放大器简介主要内容：2.1 丙类谐振功放的特点1.与低频功放相比较工作频率和相对频带不同负载性质不同工作状态不同对放大信号的要求不同谐振网络的作用不同工作状态不同2.与小信号谐振放大器比较2.2 丙类谐振功放的工作原理 1.电路原理电路原理三极管V在工作时应处于丙类工作状态，只有小部分时间导通。LC谐振回路起到滤波和匹配作用。基

113、极电源VBB应小于死区电压以保证晶体管工作于丙类状态，一般VBB略小于0。集电极电压VCC是功率放大器的能量来源。2.工作原理工作原理2.2 丙类谐振功放的工作原理因而：设输入ui为一余弦信号:则三极管的发射结电压：因为管子只在小半周期内导通，因而iB为脉冲电流。放大后的iC也为脉冲电流。根据傅氏级数展开得：考虑LC谐振回路对各次谐波的作用不同得：波形分析：a.三极管输入特性b.基极脉冲电流及谐波分量c.集电极脉冲电流及谐波分量d.LC谐振回路两端电压波形e.晶体管集电极和发射极之间的瞬时电压波形3.功率与效功率与效率率2.2 丙类谐振功放的工作原理电源提供功率：输出功率：集电极功耗：效率：其

114、中：为集电极电压利用系数。为集电极电流利用系数（波形系数）。2.3 丙类谐振功放的性能分析1.动态线可见，动态线和VCC，VBB，Uim，Ucm相关。在以UBE作为参变量的三极管输出特性曲线上作出的交流负载线（如图）。AB为动态线，且有：2.三种工作状态三种工作状态2.3 丙类谐振功放的性能分析改变UBE、UCE将使动态点移动，使谐振功放工作于不同的三种状态：欠压状态：临界状态：过压状态：3.负载特性负载特性指VCC、VBB、Uim不变时，谐振负载RP变化对放大器性能的影响。2.3 丙类谐振功放的性能分析观察集电极余弦脉冲变化RP变化对集电极余弦脉冲的影响4.调制特性调制特性集电极调制特性2.

115、3 丙类谐振功放的性能分析特点：特点：随着VCC增大，先后经历：过压临界欠压且不变。指VBB、Uim、 RP固定，VCC变化对放大器性能的影响。作为集电极调制时应工作于过压区4.调制特性调制特性基极调制特性2.3 丙类谐振功放的性能分析指 VCC 、Uim、 RP固定， VBB 变化对放大器性能的影响。特点：特点：随着VBB 增大，先后经历：欠压临界过压且 增大。作为基极调制时应工作于欠压区。5.放大特性放大特性2.3 丙类谐振功放的性能分析特点：特点：随着Uim的增大，先后经历：欠压临界过压且增大。指VCC 、 VBB 、 RP固定， Uim变化对放大器性能的影响。欠压时用于放大，过压时用于

116、限幅。2.4 丙类谐振功放的电路1.基极馈电电路2.集电极馈电电路2.4 丙类谐振功放的电路3.滤波匹配网络（输入与输出）2.4、丙类谐振功放的电路实例分析L型：型：T型：丙类谐振功放电路实例分析： 2.5 丙类倍频器的工作原理原理：利用器件的非线性对输入信号进行非线性变换，再利用谐振系统从各次谐波中取出所需的n次谐波分量，从而实现n倍频。当n2时，一般设陷波电路，从而有效滤除低次谐波。如图：丙类倍频器一般工作于弱欠压和临界状态，可以临界状态分析，如：n越大，Pon和cn越小且n的谐波难滤除，所以一般n取23级。2.6 丁类高频功率放大电路简介 丁类放大电路中，三极管处于开关状态 ;在理想情况

117、下，丁类高频功率放大电路的效率可达100%，实际情况下也可达90%左右。 丁类功率放大电路如图所示: V1、V2各饱和导通半周，尽管导通电流很大，但相应的管压降很小，这样每管的管耗就很小，放大器的效率也很高。2.7 宽带高频功率放大器简介1.传输线变压器工作原理传输线变压器的工作方式是传输线原理与变压器原理的结合，其主要特点是工作频带极宽。如图1:1传输线变压器：2.传输线变压器的应用2.7 宽带高频功率放大器简介功率合成与分配应用举例：本章小结：1.高频功率放大器分为窄带高频功率放大器和宽带高频功率放大器。2.为了提高效率，谐振功放一般工作在丙类状态，其集电极电流是失真严重的脉冲波形。3.谐振功率放大器有欠压、临界、过压三种状态。4.谐振功率放大器电路包括集电极馈电电路、基极馈电电路和匹配网络等。5.倍频器按其工作原理可分为丙类倍频器和参量倍频器。6.传输线变压器是以传输线原理和变压器原理相结合的方式工作，因此具有良好的宽频带传输特性。