課程名稱(chēng)：通信電子線(xiàn)路

英文名稱(chēng)：Communicationelectroniccircuit

教材名稱(chēng)及作者：西安電子科技大學(xué)出版社曾興雯主編《高頻電路原理與分析》（第四版）

21世紀(jì)高等學(xué)校通信類(lèi)規(guī)劃教材

本課程的特點(diǎn)課程的目的、要求

目的：了解通信電子信息產(chǎn)生、發(fā)射、接收的原理與方法；分析通信電子器件和通信電路的工作原理；掌握通信電子線(xiàn)路的基本組成和分析、計(jì)算方法；培養(yǎng)通信電子線(xiàn)路的識(shí)圖、作圖和簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)能力；培養(yǎng)分析和解決通信電子線(xiàn)路中實(shí)際問(wèn)題的能力,培養(yǎng)創(chuàng)新實(shí)踐精神；了解通信電子線(xiàn)路的最新發(fā)展動(dòng)態(tài)，為后續(xù)電子課程及電子專(zhuān)業(yè)打下基礎(chǔ)。要求：1）了解通信電子線(xiàn)路的特點(diǎn)，通信電子信息產(chǎn)生、發(fā)射、接收的原理與方法；2）熟悉基本通信電子器件的功能特點(diǎn)和用途；3）掌握基本通信電子線(xiàn)路的電路結(jié)構(gòu)、分析方法和基本設(shè)計(jì)方法；4）掌握基本通信電子線(xiàn)路實(shí)驗(yàn)技能和安裝調(diào)試方法。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，應(yīng)達(dá)到下列基本要求：(一)掌握以下定義、基本概念和基本原理：串聯(lián)諧振、關(guān)聯(lián)諧振、接入系數(shù)、頻率特性、通頻帶、選擇性、品質(zhì)因數(shù)、松耦合雙調(diào)諧、參差調(diào)諧、Y參數(shù)、截止頻率、特征頻率、諧振放大倍數(shù)、自給偏壓、過(guò)壓狀態(tài)、欠壓狀態(tài)、臨界狀態(tài)、阻抗區(qū)配、槽路效率、正弦波振蕩器、壓電效應(yīng)、晶體振蕩、調(diào)幅、檢波、抑制載波調(diào)幅、同步檢波、調(diào)頻、鑒頻、限幅、頻譜圖、變?nèi)荻O管、電抗管、鎖相、捕獲、鎖定、跟蹤、變頻、混頻、干擾、噪聲、輸出功率和效率。(二)正確運(yùn)用下列分析方法：折線(xiàn)近似分析法；冪級(jí)數(shù)分析法；處理實(shí)際問(wèn)題時(shí)所用的估算法；基本內(nèi)容及學(xué)時(shí)分配

1.通信電子線(xiàn)路序論（4）

1.1無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)概述

1.2無(wú)線(xiàn)電信號(hào)2.高頻電路基礎(chǔ)（4）

2.1高頻電路中的元器件

2.2振蕩回路

2.3電子噪音3高頻諧振放大器（8）

3.1高頻小信號(hào)放大器

3.2高頻功率放大器的原理與特性

3.3高頻功放的高頻效應(yīng)

3.4高頻功率放大器的實(shí)際線(xiàn)路

3.5高頻功放、功率合成與射頻模塊放大器4正弦波振蕩器（6）

4.1反饋振蕩器的原理

4.2LC振蕩器

4.3振蕩器頻率的穩(wěn)定度

4.4LC振蕩器的設(shè)計(jì)方法

4.5石英晶體振蕩器

4.6振蕩器中的幾種現(xiàn)象5頻譜的線(xiàn)性搬移電路（6）

5.1非線(xiàn)性電路的分析方法

5.2二極管電路

5.3差分對(duì)電路

5.4其他頻譜線(xiàn)性搬移電路

6振幅調(diào)制、解調(diào)與混頻（8）

6.1振幅調(diào)制

6.2調(diào)幅信號(hào)的解調(diào)

6.3混頻

6.4混頻器的干擾7角度調(diào)制與解調(diào)（8）

7.1角度調(diào)制信號(hào)分析

7.2調(diào)頻器與調(diào)頻方法

7.3調(diào)頻電路

7.4鑒頻器與鑒頻方法

7.5鑒頻電路

7.6調(diào)頻收發(fā)信機(jī)及附屬電路

7.7調(diào)頻多重廣播第一章緒論簡(jiǎn)介§1-1無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)概述§1-2信號(hào)、頻譜與調(diào)制

§1-2-1通信系統(tǒng)中的基本信號(hào)

§1-2-2調(diào)幅信號(hào)及其頻譜

§1-2-3調(diào)角信號(hào)及其頻譜

§1-2-4數(shù)碼調(diào)制信號(hào)及其頻譜

§1-2-5多路通信及已調(diào)波比較簡(jiǎn)介現(xiàn)代通信與信息社會(huì)通信的任務(wù):克服距離上的障礙,迅速而準(zhǔn)確地傳輸信息。歷史：

第一階段：語(yǔ)言

第二階段：文字、郵政

第三階段：印刷術(shù)

第四階段：電氣通信（技術(shù)發(fā)展迅速）

第五階段：信息時(shí)代（信源多樣化，傳輸速率↑，存儲(chǔ)量↑，信號(hào)處理復(fù)雜…）

例：個(gè)人通信

第三代移動(dòng)通信§1-1無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)概述一、概念通信：不失真地將信息(消息)從一方傳送到另一方。

典型的通信系統(tǒng):移動(dòng)通信系統(tǒng)、衛(wèi)星通信系統(tǒng)、光纖通信系統(tǒng)、電話(huà)通信系統(tǒng)二、通信系統(tǒng)模式特性：衰減特性、干擾情況、頻率特性、時(shí)變與非時(shí)變特性等。通信系統(tǒng)舉例：短波數(shù)據(jù)/語(yǔ)音通信無(wú)線(xiàn)調(diào)幅發(fā)射機(jī)框圖無(wú)線(xiàn)調(diào)幅接收機(jī)框圖

數(shù)字彩電接收機(jī)框圖

三、通信系統(tǒng)中的調(diào)制與解調(diào)1．調(diào)制與解調(diào)的作用（1）波長(zhǎng)與天線(xiàn)的有效配合：保證天線(xiàn)天線(xiàn)的有效輻射或接收電磁波信號(hào)的條件，是天線(xiàn)尺寸與信號(hào)波長(zhǎng)相比擬。故：信號(hào)頻率范圍較寬，或信號(hào)波長(zhǎng)太長(zhǎng)時(shí)，天線(xiàn)難以制作。（2）信號(hào)的多路傳輸：調(diào)制后，各路信號(hào)的載頻(信號(hào)的中心頻率)不同，可在同一信道中傳輸(無(wú)線(xiàn)信道或有線(xiàn)信道)。2．實(shí)現(xiàn)調(diào)制與解調(diào)

理論基礎(chǔ)：付氏變換中的頻譜搬移特性(頻域特性)，任何一個(gè)信號(hào)如乘上一個(gè)高頻信號(hào)(正弦單頻信號(hào))，則可將此任意信號(hào)的頻譜不失真地搬移到該高頻信號(hào)頻譜的兩側(cè)。因此，該高頻信號(hào)又稱(chēng)為載頻信號(hào)。

高頻信號(hào)(載頻信號(hào))電壓或電流的瞬時(shí)表達(dá)式：

調(diào)制方式分類(lèi)

四、通信系統(tǒng)的波段劃分五、電波傳輸特性直射傳播（視距）繞射波（地波）反射波（天波）折射傳播散射傳播（1）通信容量

一個(gè)信道（有線(xiàn)或無(wú)線(xiàn)）可同時(shí)傳送的獨(dú)立已調(diào)信號(hào)的路數(shù)。

*與傳輸媒介有關(guān)（空間、電纜、光纜等）

*與通信方式有關(guān)（AM,SSB,FM等)（2）信號(hào)失真度

通信系統(tǒng)中接收到的信號(hào)不同于原信號(hào)的程度。減小信號(hào)失真度的措施：*合理的收、發(fā)設(shè)備的整體設(shè)計(jì)；*優(yōu)選單元電路；*精調(diào)各電路的工作狀態(tài)。六、通信系統(tǒng)共同的基本特性（3）傳輸距離

*與發(fā)射功率、效率，接收靈敏度有關(guān)；

*與通信體制、方式有關(guān)；

*與信道損耗，干擾和噪聲的強(qiáng)度等有關(guān)。（4）抗干擾、抗噪聲能力*合理的通信體制；*優(yōu)良的選頻電路，調(diào)制和解調(diào)電路；*高質(zhì)量和低噪聲的元器件。共同的基本特性(續(xù))§1-2信號(hào)、頻譜與調(diào)制§1-2-1通信系統(tǒng)中的基本信號(hào)一、電信號(hào)

1.概念：表示某種信息變化的電流（電壓）信號(hào)，稱(chēng)為電信號(hào)。

基帶信號(hào)（原始電信號(hào)）

已調(diào)信號(hào)（高頻、中頻）另外：干擾、噪聲也是信號(hào)（稱(chēng)干擾信號(hào)）。2.分類(lèi)(1)規(guī)則信號(hào)：（確定的時(shí)間函數(shù)）周期信號(hào)---離散頻譜

周期性的時(shí)間函數(shù)

采用付氏級(jí)數(shù)的方法進(jìn)行分析非周期信號(hào)---連續(xù)頻譜

非周期性的時(shí)間函數(shù)

采用付氏變換的方法進(jìn)行分析(2)非規(guī)則信號(hào)：（非確定的時(shí)間函數(shù)）隨機(jī)信號(hào)（例如：熱噪聲）（均勻頻譜且趨于無(wú)窮大）

采用隨機(jī)過(guò)程、概率和統(tǒng)計(jì)的方法進(jìn)行分析。二、信號(hào)的表示方法重點(diǎn)：

時(shí)域表達(dá)式(波形)，頻域表達(dá)式(頻譜)

兩種表示方法的實(shí)質(zhì)是一致的。時(shí)域表達(dá)式和頻域表達(dá)式的直接關(guān)系：

周期信號(hào)(離散譜）

付氏級(jí)數(shù)方法正變換：反變換：

非周期信號(hào)（連續(xù)譜）付氏變換方法正變換：反變換：例1：?jiǎn)晤l正弦信號(hào)

f(t)=Asin(ωt):單譜周期信號(hào)單、雙邊頻譜例2：對(duì)稱(chēng)方波的合成與分解單邊譜雙邊譜結(jié)論（1）合成和分解的各次諧波的幅度，隨諧波頻率的上升而下降，故高次諧波項(xiàng)可以忽略。一般9~11次諧波即可較好地合成方波。（2）信號(hào)的時(shí)域波形與頻域特性的內(nèi)在關(guān)系分析*高次諧波分量:主要決定方波前后沿的陡度*低次諧波分量:主要決定方波平頂?shù)钠骄彾龋?）推廣：任何一個(gè)周期信號(hào)均可合成與分解。例：電子樂(lè)器：管樂(lè)以方波為主，弦樂(lè)

以三角波為主

語(yǔ)音合成：清音，濁音（4）進(jìn)一步推廣：對(duì)任意信號(hào)的時(shí)域波形與頻譜間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，也有重要的借鑒作用。三、常用周期信號(hào)的波形與頻譜§1-2-2調(diào)幅信號(hào)及其頻譜實(shí)現(xiàn)調(diào)幅：

AM--普通調(diào)幅（帶載波雙邊帶）

DSB--抑制載波雙邊帶調(diào)幅

SSB--單邊帶調(diào)幅

VSB--殘留邊帶調(diào)幅一、普通調(diào)幅AM1．單頻信號(hào)調(diào)幅（1）時(shí)域表達(dá)式（波形）令初始相位為零，要求調(diào)制信號(hào)：載波信號(hào)：則已調(diào)信號(hào)：

調(diào)制度：（否則，將產(chǎn)生過(guò)調(diào)失真）單頻調(diào)幅波形頻譜（2）頻域表達(dá)式（頻譜）

包括載波分量，上邊頻（頻率和）和下邊頻（頻率差）；

即：調(diào)幅過(guò)程是一個(gè)線(xiàn)性的頻譜搬移過(guò)程，故稱(chēng)為線(xiàn)性調(diào)幅。（3）頻帶寬度B

調(diào)制信號(hào)角頻率：；則調(diào)制頻率為：載波信號(hào)角頻率：；則載波信號(hào)頻率為：

頻帶寬度:

(是設(shè)計(jì)通信廣播系統(tǒng)的重要指標(biāo)）

B=(fo+F)-(fo-F)=2F2．多頻信號(hào)調(diào)幅復(fù)雜(多頻)調(diào)制信號(hào)多頻調(diào)制信號(hào)多頻調(diào)幅信號(hào)的瞬時(shí)表達(dá)式：

頻帶寬度:B=(fo+Fmax)-(fo-Fmax)=2Fmax

多頻調(diào)幅波形頻譜：3．多路信號(hào)的頻率分配（頻分多路）

例：中短波調(diào)幅廣播電路規(guī)定:Fmax=4.5KHz，則頻帶寬度B=2Fmax=9KHz多路信號(hào)頻率分配此時(shí)：AM的能量利用率單頻調(diào)幅時(shí)：

最大所以：載波頻譜的幅度是邊帶頻譜的幅度的2倍。

(令負(fù)載電阻為單位電阻)載波功率：邊帶功率：能量利用率：當(dāng)

時(shí):能量利用率為11%左右。

為了提高能量利用率，可采用DSB方式。(百分之百調(diào)幅)二、抑制載波雙邊帶調(diào)幅DSB方式

乘法器平衡調(diào)幅平衡調(diào)幅波形頻譜

頻帶寬度:(與AM相同）三、單邊帶調(diào)幅SSB（一般用于通信電臺(tái)）為節(jié)省頻帶，可只傳送一個(gè)攜帶全部信息的邊帶（上邊帶或下邊帶）。但調(diào)制、解調(diào)電路比較復(fù)雜。濾出DSB的下邊帶：濾出DSB的上邊帶：

SSB波形頻譜：四、殘留邊帶調(diào)幅VSB界于DSB與SSB之間，可節(jié)省帶寬和提高能量利用率，且易于實(shí)現(xiàn)。(注意低頻段的信號(hào)強(qiáng)度問(wèn)題。)

例：電視信號(hào)Fmax=6MHz（圖象），B=12MHz

采用VSB方式：圖象7.5MHz+伴音=8MHzVSB波形頻譜§1-2-3調(diào)角信號(hào)及其頻譜一、調(diào)頻（FM）和調(diào)相（PM）信號(hào)要求調(diào)制信號(hào)：載波信號(hào)：則已調(diào)信號(hào)：FM

調(diào)制

PM調(diào)制均改變相角，統(tǒng)稱(chēng)為調(diào)角（瞬時(shí)頻率）（瞬時(shí)相位）FM，PM

1．瞬時(shí)頻率與瞬時(shí)相位的關(guān)系

2.FM和PM的時(shí)域表達(dá)式FM:最大頻率偏移瞬時(shí)相位：瞬時(shí)頻率：調(diào)頻指數(shù)：PM:最大頻率偏移瞬時(shí)相位：瞬時(shí)頻率：調(diào)相指數(shù)：?jiǎn)我粽{(diào)制信號(hào):FM:

PM:多音調(diào)制信號(hào):FM:

PM:*mF與mp的比較調(diào)角信號(hào)表達(dá)式對(duì)比：

FM波形、頻譜

二、調(diào)角信號(hào)的頻譜1．調(diào)角信號(hào)的分解FM與PM的表達(dá)式類(lèi)似；單頻調(diào)制:

令

,調(diào)角信號(hào)的已調(diào)信號(hào)：即：已調(diào)信號(hào)中含有載頻分量

和無(wú)窮多對(duì)邊頻分量

2．調(diào)角信號(hào)的頻譜貝塞爾函數(shù)曲線(xiàn)貝塞爾函數(shù)系數(shù)貝塞爾函數(shù)簡(jiǎn)表可見(jiàn)：（1）載頻分量和邊頻分量的振幅VJn(m)與m的取值有關(guān)；（2）隨著邊頻次數(shù)n↑,Jn(m)↓

(即邊頻分量的振幅↓）。（3）對(duì)于所有的m：當(dāng)邊頻分量的個(gè)數(shù)n>m+1時(shí)，均有Jn(m)<0.1(功率<0.01)，即邊頻分量的振幅已經(jīng)很小，忽略小于0.01的邊頻分量功率，不會(huì)對(duì)調(diào)角信號(hào)的已調(diào)信號(hào)(信息量)產(chǎn)生太大的影響。

定義調(diào)角信號(hào)的頻帶寬度：1.一般情況下

的平均值>(固定值)則FM的抗干擾性能優(yōu)于PM；2.因?yàn)?/p>

,

所以FM、PM的抗干擾性能優(yōu)于AM。

調(diào)頻信號(hào)的頻譜注意：

多頻調(diào)制時(shí)（以2頻F1、F2調(diào)制為例）1.FM、PM的頻譜

除中心頻率分量fo和邊頻分量fo±nF1、fo±nF2之外，增加交叉調(diào)制分量fo±pF1±qF2。（n、p、q=1，2，3...)

故FM、PM稱(chēng)為非線(xiàn)性調(diào)制；2.AM的頻譜(DSB、SSB、VSB相同）

中心頻率分量fo和邊頻分量fo±F1、fo±F2之外，無(wú)其它頻率分量。

故調(diào)幅稱(chēng)為線(xiàn)性調(diào)制。（即FM、PM通過(guò)展寬頻譜來(lái)提高抗干擾性能。）§1-2-4數(shù)碼調(diào)制信號(hào)及其頻譜數(shù)碼信號(hào):以下均采用單極不歸零0、1交替的數(shù)碼調(diào)制信號(hào)。一、振幅鍵控(ASK)信號(hào)及其頻譜1.等幅ASK

τ:脈沖寬度；

T:0、1交替碼脈沖重復(fù)周期；

對(duì)0、1交替碼(占空比為50%):τ=T/2設(shè)：f=4KHz；

則：T=1/f=1/4[ms]τ=T/2=1/8[ms]帶寬：B=2×2π/τ×1/2π=2/τ=16KHzASK等幅信號(hào)頻譜

2．調(diào)幅ASK‘1’信號(hào)調(diào)幅（單頻F1調(diào)幅）；‘0’信號(hào)不調(diào)幅，

即帶寬B=2F1

例：F1=0.4KHz

B=2×F1=0.8KHz

F1=0.8KHz

B=2×F1=1.6KHz

顯然比等幅ASK節(jié)省帶寬

二、頻率鍵控(FSK)信號(hào)及其頻譜‘1’載頻信號(hào)f1‘0’載頻信號(hào)f2

令：f1>f2

帶寬B=2/τ+(f1-f2)

FSK信號(hào)

FSK信號(hào)頻譜三、相位鍵控(PSK)信號(hào)

帶寬與等幅ASK相同

PSK信號(hào)(絕對(duì)調(diào)相)§1-2-5多路通信及已調(diào)波比較一、多路通信

頻分多路通信（FDMA）時(shí)分多路通信（TDMA）碼分多路通信CDMA(CDMA/DS)

二、已調(diào)信號(hào)比較1．抗干擾性能比較(1)一般情況的平均值>(固定值），則FM的抗干擾性能優(yōu)于PM；(2)因?yàn)?/p>

、

>>，所以FM、PM的抗干擾性能優(yōu)于

；(3)數(shù)碼調(diào)制抗干擾性能優(yōu)于模擬調(diào)制。

*可整形；

*可進(jìn)行糾錯(cuò)編碼等。2．頻帶寬度比較

因?yàn)?/p>

、

>>，所以FM、PM的頻帶寬度大于AM。

數(shù)字脈沖調(diào)制頻帶寬度與脈沖寬度成反比，且ASK、PSK優(yōu)于FSK。3．設(shè)備的功率利用率

因?yàn)镕M、PM為等幅調(diào)制，調(diào)制前后載波幅度和平均功率相同，而AM等調(diào)幅波調(diào)制前后載波幅度和平均功率隨調(diào)制信號(hào)變化。所以FM、PM波的設(shè)備的功率利用率優(yōu)于調(diào)幅波。

對(duì)于AM波

令：

為AM已調(diào)波功率，

Pc為載波功率（與、相同）

=1時(shí)：

的最大值=4倍Pc

的平均值=1.5倍Pc

則：(1)若發(fā)射機(jī)的額定發(fā)射功率相同，

則：

<(2)若要求

=

則：AM需要較大額定發(fā)射功率

第2章通信電路基礎(chǔ)2.1高頻電路中的元器件及組件2.2調(diào)諧回路與諧振濾波器2.3阻抗轉(zhuǎn)換與阻抗匹配2.４電子噪聲

§2-1高頻電路中的元件、器件和組件§2-1-1導(dǎo)線(xiàn)裸銅線(xiàn)、鍍銀（金）線(xiàn)、漆包線(xiàn)、塑包線(xiàn)(單多)、紗包線(xiàn)(單多股)、導(dǎo)線(xiàn)組。饋線(xiàn)：(已屬傳輸線(xiàn)范疇)

50Ω、75Ω同軸電纜

300Ω扁平電纜一、導(dǎo)線(xiàn)的高頻趨膚效應(yīng)

導(dǎo)線(xiàn)電阻的大小與導(dǎo)線(xiàn)的橫截面積成正比。

導(dǎo)線(xiàn)趨膚效應(yīng)示意圖例：直徑=0.644mm的銅導(dǎo)線(xiàn)由導(dǎo)線(xiàn)表：直流電阻=60.97Ω/km橫截面積=0.3257mm2設(shè)：f=10MHz時(shí)：銅導(dǎo)線(xiàn)的趨膚深度為0.0216mm。等效環(huán)截面積

=0.0422mm2則：

即

=0.45Ω/m設(shè)：f=200MHz時(shí)：

=2208Ω/km即

=2.2Ω/m改進(jìn)：鍍銀線(xiàn)，空心導(dǎo)線(xiàn)，波導(dǎo)管(內(nèi)外壁鍍銀)二、直導(dǎo)線(xiàn)的電感例：直徑0.644mm

長(zhǎng)10cm

，電感量=0.106μh,低頻時(shí)可忽略；XL=2πfL，高頻時(shí)，f和等效L同時(shí)變大，不可忽略。

§2-1-2電感電感線(xiàn)圈的分布電容和阻抗特性曲線(xiàn)重要：電感線(xiàn)圈的品質(zhì)因數(shù)QL=(ωL)/r

在一定范圍內(nèi)ω↑，r也↑，品質(zhì)因數(shù)QL近似常數(shù)。易于測(cè)量及電路分析計(jì)算。

L↑或r↓,可提高QL值例：中波接收天線(xiàn)：采用多股紗包線(xiàn)短波接收天線(xiàn)：采用鍍銀線(xiàn)§2-1-3電容實(shí)際電容阻抗特性.§2-1-4電阻電阻的高頻等效電路金屬膜電阻的頻率特性§2-1-5傳輸線(xiàn)（高頻范疇）1.傳輸線(xiàn)

長(zhǎng)線(xiàn)：l≤λ

傳輸線(xiàn)分布參數(shù)電路雙線(xiàn)、同軸線(xiàn)特性阻抗2.特性阻抗Zc

雙線(xiàn)傳輸線(xiàn):3.終端開(kāi)路、終端短路傳輸線(xiàn)(高頻電路的分布元件)例：λ/4傳輸線(xiàn)的特性和應(yīng)用。如發(fā)射、接收天線(xiàn)4.寬帶傳輸線(xiàn)變壓器結(jié)構(gòu)示意圖平衡、不平衡轉(zhuǎn)換4：1傳輸線(xiàn)變壓器9：1傳輸線(xiàn)變壓器§2-2調(diào)諧回路與諧振濾波器§2-2-1調(diào)諧回路1.串聯(lián)諧振回路（電流諧振）串聯(lián)諧振回路的幅頻特性2.并聯(lián)諧振回路（電壓諧振）并聯(lián)諧振回路的幅頻特性例2-1放大器以并聯(lián)諧振回路為負(fù)載，信號(hào)中心頻率，回路電容C＝５０pF，（１）計(jì)算所需的線(xiàn)圈電感值；（２）若線(xiàn)圈的品質(zhì)因數(shù)為Q=100，試計(jì)算回路諧振電阻及回路帶寬；（３）若放大器所需帶寬為，則應(yīng)在回路上并聯(lián)多大電阻才能滿(mǎn)足放大器所需帶寬要求？對(duì)于單調(diào)諧回路

（串聯(lián)、并聯(lián)）帶寬：選擇性：解１）由得２）回路諧振電阻回路帶寬３）要求帶寬變寬，即回路電阻變小（并聯(lián)電阻）3、部分接入的并聯(lián)振蕩回路目的：實(shí)現(xiàn)阻抗匹配；減小負(fù)載對(duì)諧振回路的影響CLR'LCLRLR'LU1U2設(shè)接入系數(shù)為：n=U2/U1，則：RL'=n2RL信號(hào)源的阻抗匹配Rs=Ri負(fù)載的阻抗匹配RL=R0阻抗匹配CLrRLRsRiRoa、自耦變壓器部分接入電路

接入系數(shù)：部分到全部—增大全部到部分—減小R'0信號(hào)源的匹配:Rs=R0'L1N1N2L2MRSR0緊耦合：n=M/L2緊耦合：R接入系數(shù):b、電容抽頭部分接入電路負(fù)載部分接入電路——實(shí)現(xiàn)阻抗變換接入系數(shù)：接入系數(shù)：例：圖示電路是一電容抽頭的并聯(lián)振蕩回路，信號(hào)角頻率ω=10106rad/s。試計(jì)算諧振時(shí)回路電感L和有載QL值（設(shè)線(xiàn)圈Qo值為100）；并計(jì)算輸出電壓與回路電壓的相位差。解：由題意知1、單調(diào)諧回路中通頻帶和選擇性問(wèn)題單調(diào)諧回路中Q值越高，諧振曲線(xiàn)越尖銳，通頻帶越窄，選擇有用信號(hào)的能力越強(qiáng)——即選擇性越好。但在需要保證一定通頻帶的條件下，又要選擇性好，對(duì)于單調(diào)諧回路來(lái)說(shuō)是難以勝任的。采用耦合振蕩回路就可以解決單調(diào)諧回路中通頻帶和選擇性的矛盾。§2-2-2雙調(diào)諧回路三種形式的雙調(diào)諧回路雙調(diào)諧回路的諧振特性初、次回路參數(shù)相異時(shí)對(duì)于雙調(diào)諧回路（雙峰、谷點(diǎn)為0.707時(shí)）帶寬選擇性：耦合系數(shù)——反映兩回路的相對(duì)耦合程度。定義為耦合元件電抗的絕對(duì)值與初、次級(jí)回路中同性質(zhì)元件電抗值的幾何平均值之比。耦合系數(shù)k通常在0～1之間，k<0.05稱(chēng)為弱耦合；

k>0.05稱(chēng)為強(qiáng)耦合；k=1稱(chēng)為全耦合。2、耦合諧振回路及特性分析a、兩個(gè)概念耦合因數(shù)——表示耦合與Q共同對(duì)回路特性造成的影響。b、頻率特性分析設(shè)：初級(jí)回路總阻抗為Z1，次級(jí)回路總阻抗為Z2，兩回路之間的耦合阻抗為Zm，則兩回路方程為：L1L2C1r1C2r2+_I2EI1整理上式，得右式為了簡(jiǎn)化分析，只討論等振、等Q電路。等振：指初、次級(jí)回路諧振頻率相等；等Q：指初、次級(jí)回路Q(chēng)相等。得到歸一化幅頻特性：不同η值時(shí)的頻率特性曲線(xiàn)：η=1η>1η<11ξ0

η

=1，稱(chēng)為臨界耦合，

曲線(xiàn)為單峰。

η

<1，稱(chēng)為欠耦合

η

>1，稱(chēng)為過(guò)耦合，

曲線(xiàn)為雙峰。

η

=2.41時(shí)§2-2-3石英晶體振蕩器等效電路及符號(hào)石英晶體的電抗特性§2-2-4陶瓷濾波器符號(hào)、等效電路及特性§2-2-5聲表面波濾波器結(jié)構(gòu)示意

(a)外形(b)符號(hào)聲表面波傳播方向RsUsRL選頻特性：當(dāng)叉指換能器的幾何參數(shù)以及發(fā)端換能器的距離一定時(shí)，它就具有選擇某一頻率信號(hào)輸出的能力。特點(diǎn)：可滿(mǎn)足多種頻率特性、性能穩(wěn)定、工作頻率高、體積小、可靠性高等。彩電中放用聲表面波濾波器的幅頻特性一千兆赫幾百兆赫幾十兆赫最高工作頻率可達(dá)50%可達(dá)10%小于1%相對(duì)帶寬可小于1.2可小于4矩形系數(shù)可滿(mǎn)足多種頻率特性、性能穩(wěn)定、工作頻率高可靠性高、性能穩(wěn)定、成本低、工作頻率較高頻率穩(wěn)定、Q值高、相對(duì)帶寬窄特點(diǎn)符號(hào)三端兩端聲表面濾波器陶瓷濾波器晶體濾波器濾波器名稱(chēng)總結(jié)§2-3阻抗轉(zhuǎn)換與阻抗匹配§2-3-1振蕩回路的阻抗變換實(shí)現(xiàn)阻抗變換，減小負(fù)載對(duì)回路的影響具體方法：部分接入諧振回路變壓器耦合阻抗轉(zhuǎn)換的作用：現(xiàn)阻抗匹配，負(fù)載獲得最大輸出功率阻抗匹配（復(fù)共軛匹配）：電阻匹配、電抗匹配要求：無(wú)損耗或損耗最小§2-3-2LC網(wǎng)絡(luò)阻抗變換分類(lèi)：L型、T型、II型1）串-并聯(lián)阻抗變換2）L型網(wǎng)絡(luò)阻抗變換（異性質(zhì)阻抗變換網(wǎng)絡(luò)）L-I型網(wǎng)絡(luò)：負(fù)載電阻與Xp并聯(lián)適合：RL＞Re的情形對(duì)輸入阻抗：顯然要求：RL＞ReL-II型網(wǎng)絡(luò)：負(fù)載電阻與Xs串聯(lián)適合：RL<Re的情形具體的

LC網(wǎng)絡(luò)阻抗變換三

種

匹

配

網(wǎng)

絡(luò)３）T型和II型網(wǎng)絡(luò)阻抗變換a）II型網(wǎng)絡(luò)阻抗變換分為兩部分考慮：左右分別為Q1,Q2；分別對(duì)Re，RL匹配，而左右兩部分合在一起時(shí)，又是諧振的，且左右的阻抗相等b）T型網(wǎng)絡(luò)阻抗變換§2-3-3變壓器阻抗變換初級(jí)次級(jí)匝數(shù)N1N2負(fù)載電阻RL折合電阻§2-4電子噪聲§2-4-1概述噪聲（干擾）分類(lèi)：

外部干擾：

天電干擾

（宇宙射線(xiàn)、大氣.../脈沖型干擾）

工業(yè)干擾

（電火花、開(kāi)關(guān).../脈沖型干擾）

無(wú)線(xiàn)電波（正弦型干擾）

內(nèi)部噪聲與干擾：

電源干擾(本身、外部干擾的通路)

調(diào)制的量化噪聲(模/數(shù)變換時(shí)產(chǎn)生)

電阻、晶體管的熱噪聲(起伏噪聲、隨機(jī)噪聲、白噪聲)克服方法：

屏蔽、電路系統(tǒng)的良好設(shè)計(jì)、及元器件的性能。噪聲對(duì)信號(hào)的干擾§2-4-2起伏噪聲起伏噪聲：隨機(jī)噪聲（長(zhǎng)時(shí)間統(tǒng)計(jì)滿(mǎn)足正態(tài)分布），故又稱(chēng)白色噪聲(類(lèi)似白光的頻譜)起因：由導(dǎo)體內(nèi)自由電子等的無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)造成。實(shí)質(zhì)為

s持續(xù)時(shí)間的脈沖電流?，F(xiàn)象：極短時(shí)間內(nèi)：為正、負(fù)值的無(wú)規(guī)則起伏電流。長(zhǎng)時(shí)間統(tǒng)計(jì)（實(shí)際工作情況）：各方向運(yùn)動(dòng)的概率相同，電流均值為零，但均方值(功率)不為零。因此，可通過(guò)噪聲電流、噪聲電壓或噪聲電動(dòng)勢(shì)的均方值（功率）來(lái)衡量噪聲的大小。實(shí)驗(yàn)表明：起伏噪聲的功率譜密度在0~107MHz頻譜范圍內(nèi)均勻分布，且近似為常數(shù)N0［Ｗ］。可用N0來(lái)衡量起伏噪聲的大小。一、電阻及阻抗的熱噪聲1．電阻的熱噪聲噪聲電壓均方值=4KTRΔf

噪聲電流均方值=4KTGΔf

功率譜密度No：WR（f）=4KTR式中：

K為波爾茲曼常數(shù)，1.38×10-23J/K

T為電阻的絕對(duì)溫度

Δf為電路帶寬或等效噪聲帶寬2．阻抗的熱噪聲

純電抗（無(wú)損耗電抗）不會(huì)產(chǎn)生熱噪聲。噪聲電壓方差:噪聲功率與噪聲功率譜密度電阻熱噪聲功率譜密度:Sn(f)=4kTR所以,電阻的噪聲電壓方差:噪聲通過(guò)線(xiàn)性網(wǎng)絡(luò)的傳輸:二、阻抗回路的熱噪聲輸入噪聲功率譜密度輸出噪聲功率譜密度1）等效電阻與輸出噪聲功率譜密度計(jì)算2）輸出噪聲電壓方差計(jì)算3）通過(guò)線(xiàn)性系統(tǒng)噪聲帶寬計(jì)算設(shè)|H(jω)|的最大值為H0,則可定義一等效噪聲帶寬Bn令：線(xiàn)性系統(tǒng)

其電壓傳輸函數(shù)為H(jω)。設(shè)輸入一電阻熱噪聲,均方電壓譜為SUi=4kTR,輸出均方電壓譜為SUo,則輸出均方電壓U2n2為則等效噪聲帶寬Bn為：如1）LRC回路噪聲傳遞等效噪聲噪聲帶寬Bn=Δfn=1.57B0.72）RC回路的熱噪聲(請(qǐng)自行推導(dǎo))§2-4-3晶體管與場(chǎng)效應(yīng)的噪聲一、晶體管噪聲1.熱噪聲

由接線(xiàn)電阻和rb'e、rbb'等產(chǎn)生，rbb'較大，影響最大。故低噪聲晶體管要求rbb'較小。2.散粒（散彈）噪聲

因?yàn)檩d流子是隨機(jī)地通過(guò)PN結(jié)，則到達(dá)集電極的載流子數(shù)目（ic)在平均值上下起伏，其分布類(lèi)似熱噪聲。

∵散粒噪聲大小∝ic工作

∴低噪聲放大器的前級(jí)應(yīng)小電流工作（幾十μA級(jí))，以減小散粒噪聲。3.分配噪聲:

非白噪聲，隨f工作↑而↓，稱(chēng)為有色噪聲。即：隨著工作f↑，射級(jí)注入基區(qū)的少數(shù)載流子，在基區(qū)的停留時(shí)間(渡越時(shí)間)↑,分配噪聲↑,ic的變化加大。

分配噪聲顯著增加的頻率為：

工作

后，分配噪聲以6dB/10倍頻程的速度增長(zhǎng)。4.1/f噪聲(閃爍噪聲）

低頻段：10~1000Hz，隨著工作f↓，1/f噪聲↑，為-3dB/10倍頻程的速度。二、場(chǎng)效應(yīng)的噪聲1.溝道熱噪聲

與正向轉(zhuǎn)移跨導(dǎo)gm成正比。2.柵極感應(yīng)噪聲

與f工作、Cgs成正比;

與gm成反比。3.柵極散粒噪聲結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管∝柵級(jí)漏電流。

MOS效應(yīng)管可忽略。4.1/f噪聲(閃爍噪聲）

雙極晶體管：10~1000Hz

結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管：100~1000Hz

MOS效應(yīng)管：100K~1MHz

試驗(yàn)表明：效應(yīng)管的噪聲系數(shù)Nf≈1+1/(Rsgm),

即:(1)適用于Rs大的高阻信號(hào)源(恒壓源)；

(2)gm可以很大。例：東芝2SK147效應(yīng)管gm=50ms(ID=8mA)時(shí)，

若Rs=49Ω(不是很大）Nf=1.4(1.46dB)（較好）§2-4-4噪聲系數(shù)一、信號(hào)噪聲比（信噪比）例：甲網(wǎng)絡(luò)輸出信噪比

乙網(wǎng)絡(luò)輸出信噪比

顯然:甲網(wǎng)絡(luò)輸出信噪比，優(yōu)于乙網(wǎng)絡(luò)的輸出信噪比，但不能斷定甲網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的噪聲性能一定優(yōu)于乙網(wǎng)絡(luò)。系統(tǒng)的噪聲性能需由噪聲系數(shù)度量。

二、噪聲系數(shù)

1．噪聲系數(shù)的基本定義

2．含網(wǎng)絡(luò)功率增益Kp的Nf

表示式設(shè)：網(wǎng)絡(luò)本身產(chǎn)生的噪聲，在輸出端等效為Pnn則：Pno=Pni·Kp+Pnn對(duì)于理想網(wǎng)絡(luò)：Pnn=0，Nf=1

對(duì)于實(shí)際網(wǎng)絡(luò)：Pnn>0，Nf>1放大電路輸入端的信噪比與輸出端的信噪比與放大電路的輸入電阻Ri和放大電路的輸出電阻Ro的大小無(wú)關(guān),為了計(jì)算和測(cè)量方便,噪聲系數(shù)可在合適的條件下進(jìn)行,方法如下:1）匹配法:假設(shè)放大電路的輸入和輸出都匹配;2）負(fù)載開(kāi)路法;如圖，不考慮RL的噪聲，求電阻Ｒ線(xiàn)性網(wǎng)絡(luò)的噪聲系數(shù)NF。噪聲系數(shù)的計(jì)算方法負(fù)載開(kāi)路法解：應(yīng)用負(fù)載開(kāi)路法,設(shè)RL開(kāi)路,則PnoⅠ=4kTRsPnoⅡ=4kTRNF=1+PnoⅡ/PnoⅠ=1+4kTR/4kTRs負(fù)載短路法如圖，不考慮RL的噪聲，求電阻Ｒ線(xiàn)性網(wǎng)絡(luò)的噪聲系數(shù)NF。解：應(yīng)用負(fù)載短路法,設(shè)RL短路,則PnoⅠ=4kTGsPnoⅡ=4kTGNF=1+PnoⅡ/PnoⅠ=1+4kTG/4kTGs=1+Rs/R

三、噪聲溫度Te

噪聲溫度是用來(lái)表征放大電路內(nèi)部噪聲的一種形式。噪聲溫度的概念是,把放大電路的內(nèi)部噪聲看作是由信號(hào)源內(nèi)阻Rs在溫度為T(mén)i時(shí)所產(chǎn)生的噪聲。

Te=T(Nf-1)=290K(Nf-1)對(duì)于理想網(wǎng)絡(luò)：Te=0，Nf=1

對(duì)于實(shí)際網(wǎng)絡(luò)：Te>0，Nf>1例：令T=290k(17攝氏度）

Nf=0.5dB,即：Nf=1.12,Te=35k

Nf=0.8dB,即：Nf=1.21,Te=61k

Nf=3dB,即：Nf=2

,Te=290k

Nf=7dB,即：Nf=5

,Te=1160k四、多級(jí)放大器的噪聲系數(shù)或：可見(jiàn)：因?yàn)锳p的乘積很大，所以多級(jí)放大器的噪聲主要取決于系統(tǒng)的第一、二級(jí)。五、接收機(jī)的靈敏度

在規(guī)定的輸出信噪比時(shí)，接收機(jī)所需的最小輸入信號(hào)電壓，定義為接收機(jī)的靈敏度?！?-4-5放大器的噪聲系數(shù)

晶體管共發(fā)射極放大器的噪聲系數(shù)

晶體管噪聲等效電路令：信號(hào)源內(nèi)阻ＲS>>rbb',f<<fT最佳信號(hào)源內(nèi)阻Ｒsopt

最佳集電極電流Icopt

§2-4-6線(xiàn)性系統(tǒng)低噪聲設(shè)計(jì)的考慮一、低噪聲放大器的設(shè)計(jì)考慮

1．選擇低噪聲、高增益的前級(jí)放大電路；

2．選擇低噪聲的元器件；

3．正確選擇晶體管放大器的直流工作點(diǎn)(Icopt)；

4．選擇合適的信號(hào)源內(nèi)阻(Ｒsopt)；

5．降低噪聲溫度；

6．用窄帶濾波器濾除大幅度的脈沖干擾。二、接收機(jī)低噪聲設(shè)計(jì)考慮1．減少接收天線(xiàn)的饋線(xiàn)長(zhǎng)度；2．提高天線(xiàn)增益。2.5非線(xiàn)性失真2.5.1非線(xiàn)性失真產(chǎn)生的機(jī)理

1、增益壓縮2、諧波失真

3、阻塞失真

4、交調(diào)

5、互調(diào)第3章高頻諧振放大器§3.1高頻小信號(hào)放大器§3.2高頻功率放大器的原理和特性§3.3晶體管高頻功率放大器的高頻效應(yīng)§3.4高頻功率放大器的實(shí)際線(xiàn)路§3.5丁類(lèi)（D類(lèi)）高頻功率放大器§3.6高頻功放、功率合成與射頻模塊放大器

§3.1高頻小信號(hào)放大器§3-1-1高頻小信號(hào)放大器基礎(chǔ)一、寬、窄帶小信號(hào)

高頻放大器綜述寬帶放大器:相對(duì)頻帶fH/fL>>1

窄帶放大器:(fo很大時(shí))相對(duì)頻帶fH/fL≈1小信號(hào)高頻放大器是線(xiàn)性放大器，甲類(lèi)工作。作用：放大信號(hào)幅度要求：不失真、增益盡量大、不自激，選擇性好二、電路及高頻交流等效電路小信號(hào)高頻放大器電路寬帶放大窄帶放大交流通路寬帶

窄帶例：集成中放

§3-1-2晶體管高頻等效電路1.物理模擬等效電路的模型：混合π型（晶體管內(nèi)部情況描述）2.四端網(wǎng)絡(luò)參量等效電路：

h參數(shù)、Y參數(shù)、z參數(shù)、S參數(shù)等效電路（用于放大器電路設(shè)計(jì)）3.高頻交流等效電路：

電路的交流通路等效（用于電路分析）一、晶體管混合π型等效電路

(1)基極體電阻rbb':5~100Ωrbb'

較小時(shí)，高增益和低噪聲。(2)發(fā)射結(jié)等效電阻rb'e:500~2000Ωrb'e=βre=β·VT/Ie

發(fā)射結(jié)等效電阻re=VT/Ie≈26mV/Ie(3)發(fā)射結(jié)電容Cb'e100~500pf(4)集電結(jié)電阻rb'c2~5MΩ(可忽略)(5)集電結(jié)電容Cb’c

0.5~5pf為內(nèi)部反饋元件，嚴(yán)重影響放大器的性能指標(biāo)。(6)受控電流源gm

vb'e:表征晶體管的放大作用。

gm稱(chēng)為晶體管的跨導(dǎo)gm=1/re=β/rb'egm

vb'e=βIb

(7)集-射極電阻rce:10~100KΩ(可忽略)(8)集-射極電容Cce:2~10pf(可忽略)混合π型等效電路的簡(jiǎn)化高頻低頻二、晶體管網(wǎng)絡(luò)參量等效電路

共發(fā)射極電路1．h參數(shù)等效電路h參數(shù)等效電路2．Y參數(shù)等效電路e共發(fā)射極放大電路Y參數(shù)等效電路三、Y參數(shù)與混合π型參數(shù)的關(guān)系(見(jiàn)教材P65)Y參數(shù)定義四、晶體管高頻特性的幾個(gè)頻率參數(shù)fβ

共射截止頻率

fT

特征頻率

fα

共基截止頻率

fmax

最高振蕩頻率

fmax>fα≥

fT

>fβ

f工作<<fβ時(shí)：|β|=f工作>>fβ時(shí)：|β|=

fT

/f工作（fβ

=fT

/）

fT

=αo

fα五、場(chǎng)效應(yīng)晶體管等效電路優(yōu)點(diǎn)：(1)iD與VGS是平方率關(guān)系，頻率變換方便；(2)線(xiàn)性區(qū)域?qū)?，?dòng)態(tài)范圍大；(3)噪聲系數(shù)低；(4)輸入阻抗高

(高頻時(shí)與f的平方成反比下降，但仍大大高于雙極型晶體管)。缺點(diǎn)：功率增益通常低于雙極型晶體管。§3-1-3小信號(hào)寬帶放大器調(diào)制信號(hào)帶寬較大時(shí)(如:全電視信號(hào)為8MHz),窄帶調(diào)諧放大器不易制作，采用：

(1)多級(jí)寬放與集中帶通濾波方法。

(2)多級(jí)寬放與調(diào)諧放大器組合方法。分析方法：高頻交流等效電路、傳遞函數(shù)等。有關(guān)參量：增益、幅頻特性、相頻特性、上限截止頻率、輸入阻抗、輸出阻抗一、共e、共b、共c寬帶放大器設(shè)：Ai為電流增益,

Av為電壓增益，Ri為輸入電阻,

R0

為輸出電阻，

fH

為上限截止頻率，

BAv

為增益帶寬乘積(B與Av成反比)高頻工作時(shí)的特點(diǎn)：1.共發(fā)(共e)寬帶放大器（1）Ai

，Av均較大；（2）Ri

，R0

均適中(容性:f↑,等效R0

↓);（3）為提高

fH

射極加電流串聯(lián)負(fù)反饋電阻，雖工作穩(wěn)定，但Av↓，且

fH

仍較低。2.共基(共b)寬帶放大器（1）Ai<1,Av

較大；（2）Ri

小，R0

容性；（3）

fH大，BAv

是共e放大器的2~8倍。3.共集電極(共c)寬帶放大器（1）Ai較大，Av<1；（2）Ri

大，R0

小(感性:f↑,等效R0

↑)；Ri

比低頻工作時(shí)↓，且R'LCo>reCb'e時(shí)，R'i<0（負(fù)阻）。（3）

fH與共e放大器同一數(shù)量級(jí)。二、級(jí)聯(lián)組合放大器利用各種電路的特點(diǎn)，及負(fù)反饋等方法，以提高放大器的性能。1.共e-共b級(jí)聯(lián)寬帶放大電路

通過(guò)加大負(fù)載強(qiáng)度，以降低增益的代價(jià)來(lái)提高

fH。共e（T1）-共b(T2)放大器電路

（1）∵T2的Ri

小∴T1的負(fù)載重，則：Av↓,fH↑；（2）R'L(UL)與Ri(US)被T2隔離，工作穩(wěn)定；（3）T1因負(fù)載重而Av1↓，但T2有Av2，所以總Av仍較大；（4）T2的Ai2<1，但T1的Ai1較大，所以總Ai仍較大；2．負(fù)反饋寬帶放大電路通過(guò)負(fù)反饋，以降低增益的代價(jià)來(lái)提高fH，和工作的穩(wěn)定性。三、電感串并聯(lián)補(bǔ)償寬帶放大電路

通過(guò)電感串并聯(lián)補(bǔ)償?shù)姆椒ǎ岣遞H（上限截止頻率）。1．集電極并聯(lián)補(bǔ)償電路說(shuō)明幅頻特性①無(wú)LC時(shí)：f↑,XC↓(負(fù)載加重）,Av↓，

原fH較??；②有LC時(shí)：f↑到LC與C總的并聯(lián)諧振頻率fp時(shí)，等效負(fù)載阻抗值加大，放大器負(fù)載減輕，Av↑。

且RC較大時(shí)，Q較小，曲線(xiàn)平坦。③當(dāng)新fH=1.73倍原fH時(shí)：最平幅頻條件:

最平時(shí)延條件:k=0.322兼顧兩條件取:

k=0.362．集電極串并聯(lián)補(bǔ)償電路說(shuō)明幅頻特性①無(wú)LC時(shí)：原fH較小；②有LC時(shí)：

fp處：LC與C2并聯(lián)諧振，等效負(fù)載阻抗值加大，放大器負(fù)載減輕，Av↑。

fS處：∵f>fp時(shí)，LC與C2回路容性。

∴等效電容與L串聯(lián)諧振，LC與C2回路(容性)上的阻抗最大，Av↑。且RC，R較大時(shí)，Q較小，曲線(xiàn)平坦?！?-1-4小信號(hào)調(diào)諧放大器

一、概述

1．小信號(hào)調(diào)諧放大器為窄帶(選頻)放大器，線(xiàn)性(甲類(lèi))工作。

2．種類(lèi):*（單級(jí)）單調(diào)諧、雙調(diào)諧放大器；*（多級(jí)）調(diào)諧放大器，每級(jí)同頻工作，總通頻帶下降；*（多級(jí)）參差調(diào)諧放大器，每級(jí)工作頻率不同，總通頻帶提高。特點(diǎn)：負(fù)載為諧振回路二、小信號(hào)單調(diào)諧放大器

1．單管共e調(diào)諧放大電路及等效電路諧振回路電阻最終等效電路2．定量分析

回路諧振頻率

回路通頻帶(即放大器通頻帶)

回路的有載

放大器選擇性

放大器電壓增益上式表明：共e放大器的輸入、輸出相互牽制。

Cb'c→0(Yre→0)時(shí)：Yi≈Yie，Yo≈Yoe輸入導(dǎo)納輸出導(dǎo)納由上述公式可知,電壓增益振幅與晶體管參數(shù)、負(fù)載電導(dǎo)、回路諧振電導(dǎo)和接入系數(shù)有關(guān)：

(1)為了增大Au0,應(yīng)選取|yfe|大,goe小的晶體管。

(2)為了增大Au0,要求負(fù)載電導(dǎo)小,如果負(fù)載是下一級(jí)放大器,則要求其gie小。

(3)回路諧振電導(dǎo)g0越小,Au0越大。而g0取決于回路空載Ｑ值Q0,與Q0成反比。

(4)Ａu0與接入系數(shù)p1、p2有關(guān),但不是單調(diào)遞增或單調(diào)遞減關(guān)系。由于p1和p2還會(huì)影響回路有載Ｑ值Ｑe,而Ｑe又將影響通頻帶,所以p1與p2的選擇應(yīng)全面考慮,選取最佳值。三、小信號(hào)雙調(diào)諧放大器電路和等效電路優(yōu)點(diǎn)：

1.通頻帶B0.7大于單調(diào)諧放大器；

2.選擇性K0.1優(yōu)于單調(diào)諧放大器。要求：兩回路參數(shù)完全對(duì)稱(chēng)三種耦合方式：互感耦合--工作頻率高，調(diào)整困難；

電容耦合--簡(jiǎn)單、易調(diào)整，工作頻率低；部分變壓器耦合--工作穩(wěn)定、易調(diào)整，工作頻率低。雙調(diào)諧與單調(diào)諧性能比較：

單調(diào)諧放大器：通頻帶：B0.7=fo/Q

選擇性：K0.1=9.96

電容耦合雙調(diào)諧放大器：臨界耦合

強(qiáng)耦合（谷點(diǎn)為0.7時(shí)）通頻帶:B0.7=1.414fo/Q

B0.7=3.1fo/Q

選擇性:K0.1=3.16

K0.1=1.44四、多級(jí)小信號(hào)高頻放大器

1．多級(jí)寬頻帶放大器

總增益Av(N)為N級(jí)放大器增益的乘積；

總通頻帶B0.7

下降。2．多級(jí)單調(diào)諧放大器（各級(jí)同頻工作）

總增益提高；

總通頻帶B0.7下降；總選擇性K0.1變好。3.多級(jí)雙調(diào)諧放大器（各級(jí)同頻工作）

總增益提高；

總通頻帶B0.7下降

總選擇性K0.1變好。例：廣播收音機(jī)有三級(jí)中放(回路)，fo=465kHz，要求通過(guò)B0.7為9kHz的調(diào)幅信號(hào)，求每級(jí)中放的B0.7和回路Q(chēng)值。解：三級(jí)放大：B的壓縮系數(shù)為0.51（1）每級(jí)中放的B0.7=9/0.51≈18kHz（2）回路Q(chēng)值

Q=fo/B0.7=465/18≈26五、參差調(diào)諧放大器

1．雙參差調(diào)諧放大器通過(guò)△f1和△f2的不同取值，可形成單峰或雙峰的總特性。

帶寬、增益與雙調(diào)諧接近，選擇性K0.1劣于雙調(diào)諧回路。2．三參差調(diào)諧放大器三參差調(diào)諧放大器回路的參量選擇：f01=f0f02=f0+0.43×△f0.7f03=f0-0.43×△f0.7B1=2△f0.7

Q1=QB2=0.5×2△f0.7

Q2=2QB3=0.5×2△f0.7

Q3=2Q

式中：fo

為放大器的中心頻率;2△f0.7

為放大器的總帶寬(總幅頻特性);Q為放大器的等效品質(zhì)因數(shù)3.組合差調(diào)諧放大器例1：?jiǎn)握{(diào)諧+雙調(diào)諧例2：集總濾波+寬放+調(diào)諧§3-1-5場(chǎng)效應(yīng)管高頻放大器

一、結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管高頻放大器兩管組成共S-共G級(jí)聯(lián)放大器。與共e-共b級(jí)聯(lián)放大器相同，除放大量大、工作穩(wěn)定、高頻特性好等特點(diǎn)外，還有噪聲低、動(dòng)態(tài)范圍大、線(xiàn)性好等獨(dú)特性能。

二、雙柵效應(yīng)管高頻放大器

雙柵管內(nèi)部為共S-共G級(jí)形式。§3-1-6調(diào)諧放大器的穩(wěn)定性

一、原因共e放大電路，Y參數(shù)等效(1)經(jīng)Cb'c反饋的電流if(YreVL)，與輸入信號(hào)幅度相同、方向相同時(shí)，電路產(chǎn)生自激；

(2)不滿(mǎn)足幅度、相位條件時(shí)，雖不產(chǎn)生自激，但破壞輸入回路的諧振特性。共e單調(diào)諧放大器增益低頻工作時(shí)：φf(shuō)e≈0,φLC=0

放大器倒相π，不會(huì)自激。高頻工作時(shí)：φf(shuō)e≠0,φLC≠0，及φre，

φf(shuō)e

φLC

π

φre

Ube(ib)→iC→Uec→Uce→YreUce(if)if：反饋電流，引起不穩(wěn)定，可能產(chǎn)生自激。在c-b

間外加中和電容，引入負(fù)反饋(與if相位相反)，以破壞自激條件。二、穩(wěn)定系數(shù)S定義：放大器信號(hào)源電壓：反饋電壓：穩(wěn)定系數(shù)S：1、S為正實(shí)數(shù)時(shí)，兩者同相，滿(mǎn)足自激振蕩條件2、|S|>1時(shí)，反饋量小，不會(huì)自激3、|S|<1時(shí)，反饋量大

，放大器不穩(wěn)定，可能自激單級(jí)放大電路一般取|S|=5-10|S|過(guò)大，會(huì)導(dǎo)致增益下降。4、

Yre↑→S↓和Yfe↑→S↓下面從兩個(gè)角度觀察穩(wěn)定系數(shù)S（1）反饋觀點(diǎn)已知：if

<<is

時(shí),電路穩(wěn)定，

if

>=is

時(shí),不穩(wěn)定且可能自激。則：反饋系數(shù)=if/is

越大越好。（2）導(dǎo)納參數(shù)觀點(diǎn)

已知：Yi中含有正反饋分量（if），則:Ys+Yi=0時(shí)，為臨界自激條件。這時(shí)，正反饋的能量抵消了回路損耗的能量，即電納部分相互抵消。

帶入Yi的公式，化簡(jiǎn)后為：

即：Yre↑→S↓和Yfe↑→S↓討論：

S=1

臨界自激條件;S<1

正反饋強(qiáng)，易自激；

S>1

不易自激，但不一定穩(wěn)定；

S>>1

正反饋弱，不自激，工作穩(wěn)定。

一般要求：S=5～10三、穩(wěn)定系數(shù)S與電壓增益Av的關(guān)系

一般Av↑,S↓,易自激。

設(shè)：φf(shuō)e=0,φre≈-π/2即：Yfe=|Yfe|,Yre≈-jωCre

則：

（1）S↑,Avo↓；（2）為提高Avo應(yīng)選|Yfe|大和|Yre|小的管子。

（以上為Yre內(nèi)部反饋引起的放大器不穩(wěn)定。另外，有電磁耦合、電源串?dāng)_等的影響，可通過(guò)電路設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)工藝解決。）四、提高放大器的穩(wěn)定性的措施（1）選|Yre|小和|Yfe|大;(|Yfe|不能過(guò)大)（2）降低工作頻率（提高fT)；（3）消除Yre的正反饋?zhàn)饔?成為"單向器件"。1．中和法

在輸入回路中加入另一個(gè)反饋分量YNV'L(i'f),與YreVL(if)大小相等、方向相反，以抵消YreVL的作用,實(shí)現(xiàn)中和。

即：-YNV'L=YreVL

或：-i'f=if，i'f+if=0調(diào)諧放大器中的中和

調(diào)諧放大器中的中和說(shuō)明：抽頭為電感中間，即電感的中間為零電位，則兩端a、c的電位相反，故內(nèi)部反饋電容和外部中和電容上的電流方向正好相反，對(duì)其它電路而言，看不到反饋電容的電流反饋了2．失配法由：可見(jiàn)：通過(guò)加大YL(RL↓)，輸出失配，使Yi≈Yie.。共e-共b放大電路是典型的失配法電路，共e的YL是共b的Yi大(Ri小)，產(chǎn)生失配使S↑,即工作穩(wěn)定性提高，且fH↑?！?-1-7集成高頻小信號(hào)放大實(shí)例一、調(diào)頻中放集成電路外接諧振回路二、汽車(chē)收音機(jī)中頻電路三、100MHz調(diào)諧放大電路§3.2高頻功率放大器的原理和特性§3-2-1概述

工作頻率

相對(duì)頻帶

負(fù)載低頻

幾kHz

例:20~20kHz

電阻、變壓器(寬帶)

幾MHz

fH/fL=1000

高頻

幾百kHz

例:fo=1MHz

選頻網(wǎng)絡(luò)(窄帶)

幾千MHz

B=4kHz

(末級(jí))

幾萬(wàn)MHz

fH/fL=1.008高頻

幾MHz

fH/fL大

高頻變壓器、(寬帶)幾十MHz

傳輸線(xiàn)變壓器

(中間級(jí)、次末級(jí))共同要求：

1.信號(hào)輸出功率高

2.效率η高

3.不失真

不同之處：

1.工作頻率、相對(duì)頻帶、負(fù)載不同。

2.電路形式不同(甲類(lèi)→丙類(lèi)、丁類(lèi))。1、使用高頻功率放大器的目的放大高頻大信號(hào)使發(fā)射機(jī)末級(jí)獲得足夠大的發(fā)射功率。2、高頻功率信號(hào)放大器使用中需要解決的三個(gè)問(wèn)題①高效率輸出②高功率輸出高頻功率放大器和低頻功率放大器的共同特點(diǎn)都是輸出功率大和效率高。聯(lián)想對(duì)比：③不失真輸出3、諧振功率放大器與小信號(hào)諧振放大器的異同之處相同之處：它們放大的信號(hào)均為高頻信號(hào)，而且放大器的負(fù)載均為諧振回路。不同之處：為激勵(lì)信號(hào)幅度大小不同；放大器工作點(diǎn)不同；晶體管動(dòng)態(tài)范圍不同。諧振功率放大器波形圖小信號(hào)諧振放大器波形圖小信號(hào)諧振放大器波形圖觀測(cè)：工作點(diǎn)，輸出不失真諧振功率放大器波形圖觀測(cè)：工作點(diǎn)，輸出嚴(yán)重失真4、諧振功率放大器與非諧振功率放大器的異同共同之處:都要求輸出功率大和效率高。功率放大器實(shí)質(zhì)上是一個(gè)能量轉(zhuǎn)換器，把電源供給的直流能量轉(zhuǎn)化為交流能量，能量轉(zhuǎn)換的能力即為功率放大器的效率。

諧振功率放大器通常用來(lái)放大窄帶高頻信號(hào)(信號(hào)的通帶寬度只有其中心頻率的1%或更小)，其工作狀態(tài)通常選為丙類(lèi)工作狀態(tài)(c＜90)，為了不失真的放大信號(hào)，它的負(fù)載必須是諧振回路。非諧振放大器可分為低頻功率放大器和寬帶高頻功率放大器。低頻功率放大器的負(fù)載為無(wú)調(diào)諧負(fù)載，工作在甲類(lèi)或乙類(lèi)工作狀態(tài)；寬帶高頻功率放大器以寬帶傳輸線(xiàn)為負(fù)載。工作狀態(tài)功率放大器一般分為甲類(lèi)、乙類(lèi)、甲乙類(lèi)、丙類(lèi)等工作方式，為了進(jìn)一步提高工作效率還提出了丁類(lèi)與戊類(lèi)放大器。諧振功率放大器通常工作于丙類(lèi)工作狀態(tài)，屬于非線(xiàn)性電路功率放大器的主要技術(shù)指標(biāo)是輸出功率與效率5.高頻功放在發(fā)射機(jī)中的位置§3-2-2

諧振功率放大器的工作原理1、原理電路晶體管的作用是在將供電電源的直流能量轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣髂芰康倪^(guò)程中起開(kāi)關(guān)控制作用。

諧振回路LC是晶體管的負(fù)載電路工作在丙類(lèi)工作狀態(tài)外部電路關(guān)系式：晶體管的內(nèi)部特性：諧振功率放大器的基本電路故晶體管的轉(zhuǎn)移特性曲線(xiàn)表達(dá)式：故得：必須強(qiáng)調(diào)指出：集電極電流ic雖然是脈沖狀，但由于諧振回路的這種濾波作用，仍然能得到正弦波形的輸出。諧振功率放大器各部分的電壓與電流的波形圖如下圖所示導(dǎo)通角諧振功率放大器轉(zhuǎn)移特性曲線(xiàn)導(dǎo)通開(kāi)始點(diǎn)放大區(qū)截止區(qū)高頻功率放大器中各分電壓與電流的關(guān)系高頻功率放大器中各部分電壓與電流的關(guān)系三極管產(chǎn)生功耗的時(shí)段輸入端情況輸出端情況LC回路能量轉(zhuǎn)換過(guò)程

回路的這種濾波作用也可從能量的觀點(diǎn)來(lái)解釋。回路是由L、C二個(gè)儲(chǔ)能元件組成。當(dāng)晶體管由截止轉(zhuǎn)入導(dǎo)電時(shí)，由于回路中電感L的電流不能突變，因此，輸出脈沖電流的大部分流過(guò)電容C，即使C充電。充電電壓的方向是下正上負(fù)。這時(shí)直流電源VCC給出的能量?jī)?chǔ)存在電容C之中。過(guò)了一段時(shí)間，當(dāng)電容兩端的電壓增大到一定程度(接近電源電壓)，晶體管截止。由于這種周期性的能量補(bǔ)充，所以振蕩回路能維持振蕩。當(dāng)補(bǔ)充的能量與消耗的能量相等時(shí)，電路中就建立起動(dòng)態(tài)平衡，因而維持了等幅的正弦波振蕩。2、諧振功率放大器的功率關(guān)系和效率

功率放大器原理：利用輸入到基極的信號(hào)來(lái)控制集電極的直流電源所供給的直流功率，使之轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣餍盘?hào)功率輸出去。由前述所知：有一部分功率以熱能的形式消耗在集電極上，成為集電極耗散功率。P==直流電源供給的直流功率；Po=交流輸出信號(hào)功率；Pc=集電極耗散功率；根據(jù)能量守衡定理：故集電極效率：P==Po+Pc由上式可以得出以下兩點(diǎn)結(jié)論：1)設(shè)法盡量降低集電極耗散功率Pc，則集電極效率c自然會(huì)提高。這樣，在給定P=時(shí)，晶體管的交流輸出功率Po就會(huì)增大；如果維持晶體管的集電極耗散功率Pc不超過(guò)規(guī)定值，那么提高集電極效率c，將使交流輸出功率Po大為增加。諧振功率放大器就是從這方面入手，來(lái)提高輸出功率與效率的。

2)由式可知如何減小集電極耗散功率Pc可見(jiàn)使ic在vc最低的時(shí)候才能通過(guò)，那么，集電極耗散功率自然會(huì)大為減小。晶體管集電極平均耗散功率：故：要想獲得高的集電極效率，諧振功率放大器的集電極電流應(yīng)該是脈沖狀。導(dǎo)通角小于180，處于丙類(lèi)工作狀態(tài)。諧振功率放大器工作在丙類(lèi)工作狀態(tài)時(shí)c＜90，集電極余弦電流脈沖可分解為傅里葉級(jí)數(shù)：ic=Ico+Icm1cost+Icm2cos2t+Icm3cos3t+……直流功率：輸出交流功率：Vcm

回路兩端的基頻電壓

Icm1基波電流Rp

回路的諧振阻抗

放大器的集電極效率：P==VCCIc0由于LC諧振回路只對(duì)基波諧振，故兩端呈現(xiàn)基波電壓，不存在高次諧波電壓及其功率成分集電極電壓利用系數(shù)波形系數(shù)，通角c的函數(shù)；c越小g1(c)越大越大(即Vcm越大或vmin越小)c越小效率c越高。因此，丙類(lèi)諧振功率放大器提高效率c的途徑即為減小c角；使LC回路諧振在信號(hào)的基頻上，即ic的最大值應(yīng)對(duì)應(yīng)vc的最小值?；鶚O偏置為負(fù)值；半導(dǎo)通角c＜90，即丙類(lèi)工作狀態(tài)；負(fù)載為L(zhǎng)C諧振回路。故諧振功率放大器的工作特點(diǎn)：式中：§3-2-3

諧振功率放大器的折線(xiàn)近似分析法一、折線(xiàn)法對(duì)諧振功率放大器進(jìn)行分析計(jì)算，關(guān)鍵在于求出電流的直流分量Ic0和基頻分量Icm1。工程上都采用近似估算和實(shí)驗(yàn)調(diào)整相結(jié)合的方法對(duì)高頻功率放大器進(jìn)行分析和計(jì)算。折線(xiàn)法就是常用的一種分析法。所謂折線(xiàn)法是將電子器件的特性曲線(xiàn)理想化，用一組折線(xiàn)代替晶體管靜態(tài)特性曲線(xiàn)后進(jìn)行分析和計(jì)算的方法。折線(xiàn)化的前提要求：工作在低頻區(qū)低頻區(qū):f工作<0.5fβ(可忽略?xún)?nèi)部電抗)中頻區(qū):0.5fβ<f工作<0.2fT(考慮內(nèi)部電抗)高頻區(qū):0.2fT<f工作<fT(考慮內(nèi)部電抗、引線(xiàn)電感等)折線(xiàn)分析法的主要步驟：1、測(cè)出晶體管的轉(zhuǎn)移特性曲線(xiàn)iC~vB及輸出特性曲線(xiàn)iC~

vC，并將這兩組曲線(xiàn)作理想折線(xiàn)化處理2、作出動(dòng)態(tài)特性曲線(xiàn)3、是根據(jù)激勵(lì)電壓vB的大小在已知理想特性曲線(xiàn)上畫(huà)出對(duì)應(yīng)電流脈沖iC和輸出電壓vC的波形4、求出iC的各次諧波分量Ic0、Ic1、Ic2……由給定的負(fù)載諧振阻抗的大小，即可求得放大器的輸出電壓、輸出功率、直流供給功率、效率等指標(biāo)二、晶體管特性曲線(xiàn)的理想化及其特性曲線(xiàn)晶體管實(shí)際特性和理想折線(xiàn)根據(jù)理想化原理晶體管的靜態(tài)轉(zhuǎn)移特性可用交橫軸于VBZ的一條直線(xiàn)來(lái)表示(VBZ為截止偏壓)。若臨界線(xiàn)的斜率為gcr，則臨界線(xiàn)方程可寫(xiě)為iC=gcrvC在非線(xiàn)性諧振功率放大器中，常常根據(jù)集電極是否進(jìn)入飽和區(qū)，將放大區(qū)的工作狀態(tài)分為三種：由上圖可見(jiàn)，在飽和區(qū)，根據(jù)理想化原理，集電極電流只受集電極電壓的控