高频电子线路复习

二、简答及分析题：本大题共4个小题，每小题10分，共40分。三、计算题：本大题共3个小题，共40分。一、单项选择题（每题2分，共20分）。MaLiming2013-121HighFrequencyElectronicsCircuit一、模拟通信系统的基本组成信源语音图象文字代码输入变换器基带信号

(低频电信号)发送设备调制已调信号信道有线无线已调信号接收设备解调基带信号输出变换器输出第1章绪论MaLiming2013-122HighFrequencyElectronicsCircuit信源(Signal

Source)

：发出传送的信息（声音、文字、图像等）的终端设备，将信息转为电信号，如话筒、拔号手机等。发送设备：调制(Modulation)—将低频信号“装载于”高频信号，以适合于在信道（传输链路）中进行传输的一种过程。MaLiming2013-123HighFrequencyElectronicsCircuit信道（传输媒介）(Channel)

：有线信道，如：架空明线，电缆，波导，光纤等。无线信道，如：海水，地球表面，自由空间等。不同信道有不同的传输特性，同一信道对不同频率信号的传输特性也是不同的。MaLiming2013-124HighFrequencyElectronicsCircuit接收设备主要完成选频、放大和解调（已调波调制波）。信宿(Sink)

：还原成原传送的信号的终端设备，如扬声器，显示器等。解调(Demodulation)—将已调信号还原为低频信号MaLiming2013-125HighFrequencyElectronicsCircuit三、调制和解调调制(Modulation)—将低频信号“装载于”高频信号，以适合于在信道（传输链路）中进行传输的一种过程。解调(Demodulation)—将已调信号还原为低频信号模拟调制方式幅度调制

AM

(AmplitudeModulation)DSB、SSB、VSB角度调制调频

FM

(Frequency

Modulation)调相

PM

(Phase

Modulation)MaLiming2013-126HighFrequencyElectronicsCircuit四、为什么要对发射信号进行调制？1.根据电磁波理论，天线尺寸大于信号波长的十分之一，低频信号直接发射是不现实的。2.使接收者能区分不同信号，可以实现信道的复用，提高信道利用率。MaLiming2013-127HighFrequencyElectronicsCircuit一、LC并联谐振回路阻抗频率特性LrCIs.ZL

的等效损耗电阻+Uo

–•

1.并联谐振回路（选择信号和阻抗变换）MaLiming2013-128HighFrequencyElectronicsCircuit回路谐振谐振频率：谐振阻抗：回路品质因数Q

LrCIs.Z+Uo

–•Q值越大，回路的损耗愈小，选频特性越好。

MaLiming2013-129HighFrequencyElectronicsCircuitBW0.7=f

0

/

Q可见Q

越高,通频带越窄,选择性越好2f=BW0.72、通频带由于幅频特性的不均匀性，导致输出电压不可避免的产生频率失真，为限制频率失真的大小，规定当的频带宽度2Δf为回路的通频带BW0.7MaLiming2013-1210HighFrequencyElectronicsCircuitLrCU.ZLCU.ZRp

=L/rC将并联谐振回路电感与电阻串联的电路等效为电感与电阻并联的电路时,电感值不变,而电阻值变为RP>>r其中三、并联谐振回路的等效电路MaLiming2013-1211HighFrequencyElectronicsCircuit2.1.2阻抗变换电路一、信号源及负载对谐振回路的影响LrUs.CRLRS=RL

//RS//RPLIs.CRe有载品质因数：空载品质因数：Re<Rp负载使回路等效品质因数下降,选择性变差负载使调谐频率偏移MaLiming2013-1212HighFrequencyElectronicsCircuit二、常用阻抗变换电路(抽头并联振荡回路)阻抗变换方式变压器电感分压电容分压抽头回路的作用：通过改变抽头位置或电容分压比来实现回路与信号源的阻抗匹配，或者进行阻抗变换。MaLiming2013-1213HighFrequencyElectronicsCircuit二、阻抗变换电路L1RLR’LL2N1N2+–+–L1RLR’LL2+–+–123MaLiming2013-1214HighFrequencyElectronicsCircuit小信号谐振放大器MaLiming2013-1215HighFrequencyElectronicsCircuit等效到13回路可得：MaLiming2013-1216HighFrequencyElectronicsCircuit其中n1、n2是接入系数MaLiming2013-1217HighFrequencyElectronicsCircuit化简为：总电容值有变化,对谐振频率有一定的影响MaLiming2013-1218HighFrequencyElectronicsCircuitMaLiming2013-1219HighFrequencyElectronicsCircuit电路性能的计算：其中Qe为有载品质因数，1)单调谐放大器电压增益：MaLiming2013-1220HighFrequencyElectronicsCircuit谐振频率为：其电压增益的模为：MaLiming2013-1221HighFrequencyElectronicsCircuit当回路谐振时，f=f0，Δf=0时，放大器谐振电压增益为：

2)单调谐放大器的通频带MaLiming2013-1222HighFrequencyElectronicsCircuit放大器的工作状态的分类方法：按晶体管是否截止及截止时间分甲类（不截止）≤50%乙类（半周截止）≤Pi/4甲乙类（小半周截止）丙类（大半周截止）90%导通角<90º(60º-70º)小信号谐振放大器中的三极管工作在甲类放大状态,而谐振功率放大器中的三极管工作在丙类放大状态。第3章高频功率放大器MaLiming2013-1223HighFrequencyElectronicsCircuit3.1.1、功放电路与普通放大电路的比较都是能量转换电路，把直流能量转换为交流信号能量。(1)共同点：(2)不同点：

普通放大电路：要求负载得到不失真电压信号，不要求输出功率；电路工作在小信号状态，研究的问题是电压放大倍数、输入和输出电阻、带宽等。MaLiming2013-1224HighFrequencyElectronicsCircuit功率放大电路：分析方法不同：

电压放大电路可用微变等效电路法和图解法分析而功率放大电路只能用图解法。要求负载得到一定的不失真或失真较小的输出功率；电路工作在大信号状态，研究的问题是提高输出功率和效率。MaLiming2013-1225HighFrequencyElectronicsCircuit工作状态：丙类(C类)(晶体管在信号一周期内小于半周期导通)特点：利用LC谐振回路滤除谐波，窄带放大用途：载波功率的放大3.3高频功率放大器MaLiming2013-1226HighFrequencyElectronicsCircuit3.3.1谐振功率放大器的工作原理一、电路1.基本工作原理iC+ui–RL+uCE–+

uBE

VCCVBBiB+uo–+––+LC(VBB可为负值)电路调谐在：MaLiming2013-1227HighFrequencyElectronicsCircuit二、电流、电压波形tuBEOVBBuBE(on)导通角(一个周期内导通的时间×ω/2)<90°tiBOIBMtiCOIC0ICMic1ic2直流基波ic1二次谐波ic2当电路调谐在频率ω时，即与高频信号的基波谐振时，谐振回路对基波电流而言可视为纯电阻。利用傅里叶级数展开得:MaLiming2013-1228HighFrequencyElectronicsCircuitVCCuctuCEOiC+ui–RL+uCE–+

uBE

VCCVBBiB+uo–+––+LC对其它频率而言，电路处于失谐状态，阻抗很小可视为短路。直流信号只能通过电感支路，其直流电阻很小也可视为短路。输出电压uc与输入电压ui极性相反。MaLiming2013-1229HighFrequencyElectronicsCircuit对uc

波形不失真的解释：1.利用谐振回路选频，放大基波,可将失真的电流脉冲变换成不失真的余弦电压输出。2.谐振电路除起了滤波和阻抗匹配的作用。因为晶体管在信号一周期内小于半周期导通，故集电极损耗很小，功率放大器的效率也就比较高。MaLiming2013-1230HighFrequencyElectronicsCircuitRePO欠压临界过压PoPDPCc

在临界点状态时PO达到最大值,PC较小,ηC比较高,谐振放大器接近最佳性能,通常将此时的Re称为谐振功放的匹配负载,用Reopt表示。MaLiming2013-1231HighFrequencyElectronicsCircuit

2、噪声系数的定义

噪声系数的定义是线性网络输入端信号噪声功率比Psi/Pni与输出端信号噪声功率比Pso/Pno的比值。用NF表示。或MaLiming2013-1232HighFrequencyElectronicsCircuit振荡器：能在没有激励信号的情况下自身能产生周期性振荡信号的电子电路。

与放大器的区别:不受外部信号的控制,振荡器输出的信号频率、波形、幅度完全由电路自身的参数决定。第7章正弦波振荡器MaLiming2013-1233HighFrequencyElectronicsCircuitn=0,1,2…••—

振幅起振条件—

相位平衡条件

(正反馈)一、振荡的起振条件二、振荡的平衡条件n=0,1,2…••—

振幅平衡条件—

相位平衡条件

(正反馈)MaLiming2013-1234HighFrequencyElectronicsCircuit7.1.3正弦波振荡的分类RC振荡器(几kHz~几百kHz)LC振荡器(几百kHz以上)石英晶体振荡器(振荡频率精确)移相式RC串并联式双T式变压器反馈式电容三点式(考毕兹)(克拉泼)电感三点式(哈脱莱)串联型并联型石英晶体呈纯阻石英晶体呈感性MaLiming2013-1235HighFrequencyElectronicsCircuit7.2LC正弦波振荡器7.2.1三点式振荡器的基本工作原理三点式振荡器的基本结构X1X2X3••为构成正反馈，Uf

和Uo必须反相谐振回路呈纯阻，电抗和为0，即：X1+X2+X3=0，X1=X2+X3X1和X2必须为同性质电抗；X3必须与X1(X2)为异性质电抗。CL1L2C2C1L1“射同余异”MaLiming2013-1236HighFrequencyElectronicsCircuitC3+VCCVRERB1RB2CBLC1C2RC交流通路如图所示:C3VLC1C2一、共基极电容三点式振荡器(Colpitts—考毕兹)克拉泼振荡器(Clapp)MaLiming2013-1237HighFrequencyElectronicsCircuitC1L1C3L3C2L2习题7-6图为三谐振回路振荡器的交流通路，分析电路参数在如下四种关系下能否振荡，振荡频率和各回路故有频率的关系。1.L1C1>L2C2>L3C32.L1C1<L2C2<L3C33.L1C1=L2C2>L3C34.L1C1<L2C2=L3C3设电路为电感三点式，感性感性容性则：f03<fOSC

<f01

、f02设电路为电容三点式，容性容性感性则：

f01

、f02<fOSC

<f03MaLiming2013-1238HighFrequencyElectronicsCircuitrqC0CqLq

C0为静态电容,Lq(很大,几十~几百mH)Cq(很小,百分之几PF)分别为振动进的动态电感和动态电容,rq为振动时摩擦损耗(很小,几十~几百Ω),电路的Q很高,电路很稳定.符号基频等效电路7.3石英晶体振荡器(稳定性高)MaLiming2013-1239HighFrequencyElectronicsCircuitrqC0CqLqfXfPfS容性容性感性CqLq支路串联谐振CqLq支路与C0并联谐振MaLiming2013-1240HighFrequencyElectronicsCircuitfXfPfS容性容性感性CqLq支路串联谐振CqLq支路与C0并联谐振<1%实际石英谐振器工作在电感区内,因Q高,有稳频作用.MaLiming2013-1241HighFrequencyElectronicsCircuit1、电容三点式振荡器（皮尔斯、Pierce）C1C2+VCCVRERB1RB2C1C2RCCE其交流通路为:7.4.2、并联型晶体谐振电路—晶体充当电感元件MaLiming2013-1242HighFrequencyElectronicsCircuitfs<f<

fp，晶体呈感性，作为高Q元件与其它元件并联形成并联谐振。C1

、C2、C3

串联组成负载电容，C3用来微调电路，使振荡器在标称频率上振荡。C3C1C2改进电容三点式晶体振荡器—类似于克拉泼振荡器MaLiming2013-1243HighFrequencyElectronicsCircuit其交流通路为:+VCCVRERB1RB2C1C2LC1C2REL7.4.3、串联型晶体谐振电路—晶体充当短路元件MaLiming2013-1244HighFrequencyElectronicsCircuitC1C2REL

f=fs，晶体工作在串联谐振状态，石英阻抗最小，正反馈最强，电路满足起振的相位条件和振幅条件，电路能正常工作

f不等于fs，晶体等效阻抗变大，正反馈减弱，并产生相移，电路无法振荡晶体相当于短路元件MaLiming2013-1245HighFrequencyElectronicsCircuitMaLiming2010-9HighFrequencyElectronicsCircuit46

混频也称为变频,是一种频谱线性搬移过程,是指将原信号的各频率分量搬移到新的频率上。而调制参数都不改变,这种频率变换过程称为混频。

保持相同调制规律，而将已调信号的载波频率从fc变换为新的fI的过程称为变频或混频。混频的定义：

第

8

章频率变换与混频电路MaLiming2013-1246HighFrequencyElectronicsCircuitMaLiming2010-9HighFrequencyElectronicsCircuit47混频电路us(t)uL(t)uI(t)高频已调波fc本机振荡fL中频已调波fIfI

=fL+fc（少用）上混频或

fI

=fL–

fC

(当fL>

fC)下混频fI

=fC–fL

(当fL<

fC)下混频

变换后新载频已调波的调制类型和调制参数不变。MaLiming2013-1247HighFrequencyElectronicsCircuitMaLiming2010-9HighFrequencyElectronicsCircuit48AM广播信号:550～1550kHz，BW=10kHz直接接收的缺陷：若接收1550kHz时：若接收550kHz时：以中间频率1000kHz来设计：1000k550k1550kMaLiming2013-1248HighFrequencyElectronicsCircuit设基带信号：载波信号：基带信号载波OtUmOtUm0普通调幅AM(AmplitudeModulation)MaLiming2013-1249HighFrequencyElectronicsCircuit已调波已调波：包络OtUm0基带信号载波O