1、國家級精品課程,通信電子電路,參考書,1.于洪珍、王艷芬.通信電子電路教學(xué)參考書（與本教材配 套） 2.王衛(wèi)東等.高頻電子電路.北京：電子工業(yè)出版社，2004 3.謝嘉奎.電子線路（非線性部分）.（第四版）.北京：高等 教育出版社，2000 4.汪勝寧等.電子線路（第四版）教學(xué)指導(dǎo)書.北京：高等 教育出版社，2003 5.高吉祥.高頻電子線路 .北京：電子工業(yè)出版社，2003 6.李樹德等.通信電子電路.北京：人民郵電出版社，1989,第1章 緒論,1.1 通信系統(tǒng)的概念 1.2 無線電波的傳播特性 1.3 無線電波的頻段劃分 1.4 調(diào)制的通信系統(tǒng) 1.5 本課程的主要內(nèi)容,無線電通信發(fā)展簡

2、史,三個里程碑：1907 Lee de forest發(fā)明電子三極管 1948 W.Shockley發(fā)明晶體三極管 60年代 集成電路、數(shù)字電路的出現(xiàn),原始手段,烽火、旗語,有線通信,電報（1837 Morse） 電話（1876 Bell）,無線通信,電磁波的存在,1864 Maxwell（理論） 1887 Hertz（實踐）,信號源,發(fā)送設(shè)備,信道,接收設(shè)備,收信裝置,通信系統(tǒng)傳輸信息的系統(tǒng),噪聲源,1.1通信系統(tǒng)的概念,信號源,在實際的通信電子電路中傳輸?shù)氖歉鞣N電信號,為此就 需要將各種形式的信息轉(zhuǎn)變成電信號。 常見的信號源： 話筒 攝像機 各種傳感器件,發(fā)送設(shè)備,發(fā)送設(shè)備的作用： 將基帶信

3、號變換成適合信道的傳輸特性的信號。 對基帶信號進(jìn)行變換的原因： 由于要傳輸?shù)男畔⒎N類多樣，其對應(yīng)的基帶信號特性各 異，這些基帶信號往往并不適合信道的直接傳輸。,信道,信號從發(fā)射到接收之間要經(jīng)過傳輸信道，傳輸信道又稱 傳輸媒質(zhì)。不同的傳輸信道有不同的傳輸特性，如電纜、光 纜、無線電波 根據(jù)傳輸媒質(zhì)的不同，通信系統(tǒng)可以分為兩大類： 有線通信：雙絞線、同軸電纜、光纖 無線通信：自由空間,接收設(shè)備,接收設(shè)備的作用： 接收傳送過來的信號，并進(jìn)行處理，以恢復(fù)發(fā)送端的基 帶信號。 對接收設(shè)備的要求： 由于信號在傳輸和恢復(fù)的過程中存在著干擾和失真，接 收設(shè)備要盡量減少這種失真。 收信裝置 收信裝置：將接收設(shè)備

4、輸出的電信號變換成原來形式信 號的裝置，如還原聲音的喇叭，恢復(fù)圖像的顯像管等。,1.2無線電波波段的劃分,不同頻率電波產(chǎn)生、放大和接收方法不太一樣，傳播特點更不相同。 無線電波按波長的不同劃分為超長波、長波、中波、短波、超短波（米波）和微波（包括分米波、厘米波、毫米波）等。 如按頻率的不同，可劃分為甚低頻、低頻、中頻、高頻、甚高頻、特高頻、超高頻和極高頻等頻段。,國內(nèi)一般中波廣播的波段為535KHz1605KHz，短波廣播的波段為224MHz，調(diào)頻廣播的波段為88108MHz。 1.3無線電播的傳播特性 1.繞射：頻率1.5MHz以下的中、長波。 2.電離層的反射和折射 電離層通信穩(wěn)定性較差。

5、短波無線電是利用電離層反射 的最佳波段。 3.直射：頻率在30MHz以上的超短波和微波。,1.4調(diào)制的通信系統(tǒng),1.什么是調(diào)制? 任何一個正弦波都有三個參數(shù)：幅度、頻率和相位。調(diào) 制，就是使這三個參數(shù)中的某一個隨調(diào)制信號大小而線性變 化的過程，分別稱為幅度調(diào)制、頻率調(diào)制或相位調(diào)制。,2.無線電如何將聲音傳送到遠(yuǎn)方？,首先把聲音變成電信號，然后把這種低頻電信號裝載到 高頻電振蕩上(即調(diào)制)，通過與高頻電振蕩波長相當(dāng)?shù)奶炀€ 把信號有效的輻射出去。 3.為什么要調(diào)制？ 從切實可行的天線出發(fā)； 區(qū)別不同的音頻信號； 可實現(xiàn)的回路帶寬。,4.什么是解調(diào)？,在接收信號的一方（接收端），從收到的已調(diào)信號中把

6、 調(diào)制信號恢復(fù)出來。調(diào)幅波的解調(diào)叫“檢波”，調(diào)頻波的解 調(diào)叫“鑒頻”，解調(diào)是其統(tǒng)稱。 5.無線電調(diào)幅廣播發(fā)送和接收設(shè)備框圖 （1）調(diào)幅發(fā)射機組成框圖,（2）調(diào)幅接收機組成框圖,接收設(shè)備接收的信號特點： 信號頻率高；信號功率微弱；多個信號同時出現(xiàn) 在接收端。,缺點：對于不同的頻率，接收機的靈敏度（接收弱信號 的能力）和選擇性（區(qū)分不同電臺的能力）變換較劇烈。,直接放大式接收機框圖,超外差接收機組成框圖,接收到的不同載頻的微弱高頻已調(diào)信號變成統(tǒng)一的中頻 已調(diào)信號，再進(jìn)行中頻放大?；祛l器是超外差式接收機的核 心。我國規(guī)定中頻頻率：調(diào)幅廣播465KHz；調(diào)頻廣播 10.7MHz。,第2章 小信號調(diào)諧放

7、大器,2.1 概述 2.2 LC諧振回路 2.3 單調(diào)諧放大器 2.4 晶體管高頻等效電路及頻率參數(shù) 2.5 高頻調(diào)諧放大器 2.6 調(diào)諧放大器的級聯(lián) 2.7 高頻調(diào)諧放大器的穩(wěn)定性 2.8 集中選頻小信號調(diào)諧放大器,2.1概述,一、調(diào)諧放大器分類 1.小信號調(diào)諧放大器 小信號：輸入信號VmV 要 求：增益足夠大，通頻帶足夠?qū)挘x擇性好，工作 在甲類，多用于接收機 2.調(diào)諧功率放大器 大信號：輸入信號mV以上 要 求：大的功率和效率，工作在丙類，多用于發(fā)射機,二、電路特點,采用諧振回路作為放大器的集電極負(fù)載。,2.2LC諧振回路,諧振回路：L, C串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò) 作用：構(gòu)成選頻網(wǎng)絡(luò)、阻抗變換網(wǎng)絡(luò)等

8、 2.2.1串、并聯(lián)諧振回路的基本特性 一、并聯(lián)諧振與串聯(lián)諧振回路比較,并聯(lián)諧振回路 R0：電感線圈的固有損耗電阻 對信號源而言，L,C,R三 者是并聯(lián)關(guān)系,串聯(lián)諧振回路 r0：電感線圈的固有損耗電阻 對信號源而言，L,C,R三 者是串聯(lián)關(guān)系,1.并聯(lián)諧振回路的阻抗特性,二、并聯(lián)諧振回路,并聯(lián)阻抗,或,分析：諧振時，回路呈純阻；當(dāng) 時，回路呈容性； 當(dāng) 時，回路呈感性。,定義回路諧振電阻R0與諧振時回路電抗（感抗或容抗） 的比值為并聯(lián)回路的品質(zhì)因數(shù)，用Q表示，它表示回路損耗 的大小。,2.諧振曲線和通頻帶,1）諧振曲線回路電壓特性曲線,感性,容性,Q對諧振曲線的影響 Q可以衡量諧振現(xiàn)象的尖銳程

9、度,表示頻率偏離諧振的程度，稱為失諧量。,稱為廣義失諧量，它反映失諧的相對程度。,2）通頻帶,通頻帶與回路的品質(zhì)因數(shù)Q成反比，Q越高，諧振曲線愈尖銳，回路的選擇性越好，通頻帶越窄。,令,通常對某一頻率偏差,下的,值記為，叫做回,路對這一指定頻偏下的選擇性。,實際中，常常用分貝來表示,選擇性表示回路對通頻帶以外干擾信號的抑制能力。,3.選擇性,4.矩形系數(shù)(一般了解),放大器的電壓增益下降到諧振增益的0.1（或0.001） 時，相應(yīng)的頻帶寬度B0.1（或B0.01）與放大器通頻帶B0.7之比,或,并聯(lián)諧振回路的矩形系數(shù),2.2.2負(fù)載和信號源內(nèi)阻對諧振回路的影響,空載品質(zhì)因數(shù),信號源,有載品質(zhì)因

10、數(shù),顯然，QLQ0 采用部分接入并聯(lián)諧振回路,減小加載影響,負(fù)載,2.2.3諧振回路的接入方式（重點內(nèi)容）,信號源和負(fù)載直接并在L,C元件兩端，存在以下三個問 題： 諧振回路Q 值大大下降，一般不能滿足實際要求； 信號源和負(fù)載電阻常常是不相等的，即阻抗不匹配。 當(dāng)相差較多時，負(fù)載上得到的功率可能很小； 信號源輸出電容和負(fù)載電容影響回路的諧振頻率，在 實際問題中，RS ,RL,CL,CS給定后，不能任意改動。 解決這些問題的途徑是采用“阻抗變換”的方法，使信 號源或負(fù)載不直接并入回路的兩端，而是跨接在諧振回路的 一部分上部分接入。,一、阻抗變換的原理,設(shè),n 接入系數(shù)，它表明負(fù)載電壓占回路電壓的

11、比例。 電容分壓（Z1、Z2為電容） 電感分壓（Z1、Z2為電感）,利用等效等效前后消耗的功率相等,二、自耦變壓器接入,接入系數(shù),三、電容抽頭接入,接入系數(shù),四、互感變壓器接入,接入系數(shù),五、舉例,定義接入系數(shù),則,23單調(diào)諧放大器,一、調(diào)諧放大器的組成 諧振回路 單調(diào)諧（LC并聯(lián)） 雙調(diào)諧（耦合諧振）,變壓器或 抽頭接入,二、電路分析（以單調(diào)諧放大器為例）,1.電路組成 R1、R2、R3為分壓式偏置電阻 C1為耦合電容、C2為旁路電容 RL為負(fù)載電阻 L和C組成并聯(lián)諧振回路 諧振回路和晶體管的輸出端采 用自耦變壓器連接，以減輕晶體管輸出電阻對諧振回路Q值 的影響；諧振回路和負(fù)載采用緊耦合的變

12、壓器連接 定義,2.電壓放大倍數(shù)K,3.最大增益及阻抗匹配條件,K0受多種因素影響，一般是采用通過調(diào)整匝比的方法獲 得高的增益。 是不是 ， 愈大愈好? 為什么？ 要保證一定的QL，又要達(dá)到盡可能高的增益，則有一個 最佳匝比。,24晶體管的高頻等效電路及頻率參數(shù),思路：運用線性元件組成的網(wǎng)絡(luò)模型來模擬晶體管 建立方法：物理參數(shù)等效電路； 網(wǎng)絡(luò)模型（雙口網(wǎng)絡(luò)） 一、混合型等效電路,二、Y參數(shù)等效電路,把晶體管看成一個線性有源四端網(wǎng)絡(luò) Y參數(shù)方程為 其中,輸入導(dǎo)納,yfe正向傳輸導(dǎo)納，yfe 越大，放大能力越強 yre反向傳輸導(dǎo)納，它 反映了放大器內(nèi)部反饋作用 yoe輸出導(dǎo)納 晶體三極管的Y參數(shù)可

13、以通過直接測量得到。,三、混合型等效電路參數(shù)與Y參數(shù)的關(guān)系,四、晶體管的高頻放大能力及其頻率參數(shù) 晶體管在高頻情況下的放大能力隨頻率增高而下降。 1. 共發(fā)射極電流放大系數(shù) 下降至1時的頻率，稱為特征頻率。fT是表示晶體管 喪失電流放大能力時的極限頻率。,定義,截止頻率,2. 共基極電流放大系數(shù)，定義為,截止頻率 3.參數(shù)間的關(guān)系 最高，說明在高頻情況下共基接法的頻率響應(yīng)應(yīng)優(yōu)于 共射接法。,推導(dǎo)過程：,令,利用,因為,又,4.最高振蕩頻率fmax,晶體管共射極接法功率增益Ap=1時的工作頻率。fmax表 示晶體管所能夠適應(yīng)的最高極限頻率。在此工作頻率時晶體 管已經(jīng)不能得到功率放大。當(dāng)ffmax

14、時，無論使用什么方法 都不能使晶體管產(chǎn)生振蕩。 頻率參數(shù)關(guān)系,25高頻調(diào)諧放大器,一、電路組成 二、高頻等效電路 晶體管接入系數(shù) 負(fù)載導(dǎo)納接入系數(shù) 將輸出電路所有元件參數(shù)均折合到LC兩端： 電流源,合并,其中,三、電路性能指標(biāo) 1.電壓增益,討論：, 是工作頻率f 的函數(shù)； 當(dāng) 時， “”號表示輸入和輸出有180的相位差。此外， 是一個 復(fù)數(shù)，它也有一個相角 ，因此輸入和輸出之間的相位差不 是180，而是 ； 當(dāng)頻率較低時， ， 和 的相位差才是180； 與晶體管正向傳輸導(dǎo)納 成正比，和回路的總電 導(dǎo) 成反比; 與n1、n2之間的關(guān)系？,2.通頻帶和選擇性,取其模值 可見，單調(diào)諧放大器的通頻帶

15、、選擇性有與并聯(lián)諧振回 路相同的結(jié)論。,26調(diào)諧放大器的級聯(lián),實際應(yīng)用中，常常為了提高增益或改善選擇性，采用多 級級聯(lián)放大器。 2.6.1多級單調(diào)諧放大器（同步調(diào)諧放大器） 1.多級放大器的增益 假設(shè)有n級放大器，特性相同?？傇鲆?如果各級放大器的增益相同，則歸一化諧振曲線表達(dá)式,2.通頻帶, 保持Bn不變 （各級） （各級） 因此，增益和通頻帶存在嚴(yán)重矛盾。 改善：參差調(diào)諧放大器、雙調(diào)諧回路放大器,縮小系數(shù)（縮減因子）,令,或,2.6.2參差調(diào)諧放大器,目的：展寬通頻帶 類型：雙參差調(diào)諧，三參差調(diào)諧 1.雙參差調(diào)諧放大器 結(jié)構(gòu)：兩級為一組，一級調(diào)諧在 ，一級調(diào)諧 在 。 由曲線，在f1至f2

16、頻率范圍內(nèi)，兩回路特性變化趨勢相 互補償。,在統(tǒng)一的廣義失諧坐標(biāo)系中，第一級 第二級 兩級相乘 為求出K最大值，令 ，解得,討論：,1. ，諧振曲線為單峰，在 處 達(dá)到最大值 2. ，諧振曲線為雙峰，且隨著 的增加，峰值的高 度也隨之下降。（ ） 3. ，兩者的分界線，相當(dāng)于單峰中最平坦的情況。,極值點,2.三參差調(diào)諧放大器,結(jié)構(gòu)：三級為一組 優(yōu)點：幅頻特性更接近矩形，通頻帶更寬 缺點：難調(diào)整,27高頻調(diào)諧放大器的穩(wěn)定性,271晶體管內(nèi)部反饋的有害影響 1.放大器調(diào)試?yán)щy 2.放大器工作不穩(wěn)定 272解決辦法 1.盡量選用yre小的晶體管； 2.增益不能太高，同時在電路上可采用失配法來減小內(nèi)

17、反饋的影響。,2.8 集中選頻小信號調(diào)諧放大器,1.集中選頻放大器的組成框圖 2.主要優(yōu)點 1）電路簡單，調(diào)整方便； 2）性能穩(wěn)定； 3）易于大規(guī)模生產(chǎn)、成本低。,前置 放大器,集中 濾波器,寬帶 放大器,通頻帶，選擇性,高增益，寬頻帶,2.8.1石英晶體濾波器（壓電效應(yīng)）,1.物理特性 石英晶體具有把機械振蕩轉(zhuǎn)換成交變電壓，或把交變電 壓轉(zhuǎn)換為機械振蕩的作用。廣泛用于振蕩器或窄帶濾波器。 2.等效電路 3.特點 中心頻率穩(wěn)定，但帶寬很窄,2.8.2陶瓷濾波器（壓電效應(yīng)）,陶瓷濾波器是由鋯鈦酸鋁陶瓷材料制成的。把這種陶瓷 材料制成片狀，兩面覆蓋銀層作為電極，經(jīng)過直流高壓極化 后具有與晶體類似的

18、壓電效應(yīng)，產(chǎn)生機械形變和極間電場之 間的相互轉(zhuǎn)換。 C0為壓電陶瓷片的固定電容，Lq、 Cq、rq分別模擬機械振動時的等效質(zhì)量， 等效彈性系數(shù)和等效阻尼。 壓電陶瓷片的厚度、半徑等尺寸參 數(shù)不同，等效電路參數(shù)也就不同。,將不同諧振特性的壓電陶瓷片進(jìn)行適當(dāng)?shù)慕M合連接，就 可獲得接近理想矩形的幅頻特性。 優(yōu)點：工作頻率動態(tài)范圍大，幾百kHz到幾十MHz 缺點：通頻帶不夠?qū)?2.8.3聲表面波濾波器（聲電換能）,優(yōu)點：工作頻率高（幾MHz到GHz量級），通頻帶寬 （B0.7/f0可達(dá)到50%），頻響曲線好 1.結(jié)構(gòu)示意圖 在壓電晶體（基體）表面，用真空蒸鍍蒸發(fā)上一層金屬 膜，并用光刻工藝制作兩組叉指

19、換能器，一個用作發(fā)射，一 個用作接收。,2.工作原理,發(fā)射換能器輸入加入來自信號源的交變電壓，由于壓電 效應(yīng)，基體產(chǎn)生彈性形變，激發(fā)出與輸入信號同頻率的彈性 波（聲波），這種聲波沿基體表面10m深度內(nèi)傳播（故稱 聲表面波），接收換能器將聲波轉(zhuǎn)換為電信號。,3.頻率特性,頻率特性除了與壓電基體材料有關(guān)外，主要取決于叉指 換能器的指條數(shù)目、疏密和長度等。,4.等效電路,（a）等效電路 （b）電路符號 聲表面波濾器的輸入、輸出阻抗呈容性，主要是由叉指 換能器的靜態(tài)電容引起的，在使用時常常在輸入、輸出端并 聯(lián)一個電感和電阻，以便與輸入、輸出電容構(gòu)成品質(zhì)因數(shù)較 低的調(diào)諧回路，實現(xiàn)純阻匹配。,第3章 高頻

20、調(diào)諧功率放大器,3.1 概述 3.2 調(diào)諧功率放大器的工作原理 3.3 功率和效率 3.4 調(diào)諧功率放大器的工作狀態(tài)分析 3.5 調(diào)諧功率放大器的實用電路 3.6 功率晶體管的高頻效應(yīng) 3.7倍頻器 3.8集成高頻功率放大電路及應(yīng)用簡介,3.1概述,一、用途 高頻功率放大器是一種能量轉(zhuǎn)換器件，它是將電源供給 的直流能量轉(zhuǎn)換為高頻交流輸出； 作用是放大信號，使之達(dá)到足夠功率輸出，以滿足天線 發(fā)射或其他負(fù)載的要求； 作為載波發(fā)射機及無線電發(fā)射機輸出級或輸出前一級。 二、特點 1.輸入信號強,電壓在幾百毫伏幾伏數(shù)量級附近; 2.為了提高放大器的工作效率，它通常工作在丙類，即 晶體管工作延伸到非線性區(qū)

21、域飽和區(qū)、截止區(qū); 3.要求：輸出功率大、效率高。,三、分析方法,采用近似的分析方法折線法 四、諧振功率放大器與小信號諧振放大器的異同 相同之處：它們放大的信號均為高頻信號，而且放大器 的負(fù)載均為諧振回路。 不同之處：為激勵信號幅度大小不同；放大器工作點不 同；晶體管動態(tài)范圍不同。,五、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。 諧振功率放大器通常用來放大窄帶高頻信號(信號的通 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 丙類工作狀態(tài)(90)，為了不失真的放大信號，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

22、頻功率放大器的負(fù)載為無調(diào)諧負(fù)載，工作在甲類或 乙類工作狀態(tài)；寬帶高頻功率放大器以寬帶傳輸線為負(fù)載。,3.2調(diào)諧功率放大器的工作原理,3.2.1原理電路 Ec、Eb為集電極和基極的直流電源。輸入信號經(jīng)變壓器 T1 耦合到晶體管基-射極，這個信號也叫激勵信號。 L、C組 成并聯(lián)諧振回路，作為集電極負(fù)載，這個回路也叫槽路。,3.2.2晶體管特性的折線化,所謂折線近似分析法，是將電子器件的特性理想化，每 條特性曲線用一組折線來代替。,3.2.3晶體管導(dǎo)通的特點、導(dǎo)通角,1.晶體管導(dǎo)通的特點 無信號：晶體管截止 有信號：激勵信號 Eb+Uj 導(dǎo)通,2.導(dǎo)通角,在轉(zhuǎn)移特性的放大區(qū) 假設(shè)輸入信號 ，則加到晶

23、體管基-射極的 電壓為 ，晶體管導(dǎo)通范圍內(nèi)集電極電流ic 的表達(dá)式 通常把集電極電流導(dǎo)通時間相對應(yīng)角度的一半稱為集電 極電流的導(dǎo)通角，用表示。在丙類工作狀態(tài)下90。 根據(jù)導(dǎo)通角的定義，當(dāng) 時， ,即,（2）,（1）,3.2.4集電極余弦脈沖電流分析,式（2）代入式（1）得到 當(dāng) 時， 為最大值，用 表示，則 代入得到 若將尖頂余弦脈沖分解為傅里葉級數(shù) 其中，直流分量幅值,基波分量幅值,n次諧波分量幅值,、 、 稱作余弦脈沖分解系數(shù)，它們是導(dǎo)通角 的函數(shù)。 、 的特點: 1. 2. 從曲線可以看出： 諧波次數(shù)越高其振幅值越??； 對某一次諧波而言，總有一 個相應(yīng)的值可使振幅為最 大值。,3.2.5

24、槽路電壓,1.波形基本正弦 條件：1）槽路調(diào)諧于基波 2）QL 足夠高 2.大小 Rc 抽頭部分諧振電阻 R 并聯(lián)回路諧振電阻,33功率和效率,功率放大器輸出功率大，電源供給、管子發(fā)熱等問題也 大。為了盡量減小損耗，合理地利用晶體管和電源，必須了 解功率放大器的功率和效率問題。 調(diào)諧功率放大器有如下幾種功率需要考慮： 1.電源供給的直流功率PS ； 2.通過晶體管轉(zhuǎn)換的交流功率，即晶體管集電極輸出的 交流功率Po ； 3.通過槽路送給負(fù)載的交流功率,即RL 上得到的功率PL; 4.晶體管在能量轉(zhuǎn)換過程中的損耗功率，即晶體管損耗 功率PC ； 5.槽路損耗功率 PT；,電源供給的功率PS ，一部

25、分（PC）損耗在管子，使管 子發(fā)熱；另一部分（Po）轉(zhuǎn)換為交流功率，輸出給槽路。通 過槽路一部分（PT）損耗在槽路線圈和電容中，另一部分 （PL）輸出給負(fù)載RL。,1.集電極效率,直流電源供給功率 集電極交流輸出功率 放大器的能量轉(zhuǎn)換效率（集電極效率） 討論： （1） 集電極電壓利用系數(shù) （2） 集電極電流利用系數(shù) ， ，但 ，Po，為了兼顧功率和效率， 通常取 。,2.槽路效率,PL 負(fù)載功率，RL 所吸收的功率； PT 槽路損耗功率，槽路空載電阻R0所吸收的功率。 取決于槽路的空載和有載品質(zhì)因數(shù)。由于受到槽路元 件質(zhì)量的限制，Q0一般幾十到幾百。QL也不能太小，否則槽 路濾波效果太差，輸出

26、波形不好，一般QL =510。,結(jié)論：,為了盡可能利用小功率容量的管子和電源，輸出較大的 功率，應(yīng)力求 和 高。 高要適當(dāng)選取，電壓利用系數(shù) 盡可能大； 高，要求槽路空載品質(zhì)因數(shù)Q0大，即應(yīng)選用低 損耗的電感和電容元件。,3.4 調(diào)諧功率放大器的工作狀態(tài)分析,3.4.1調(diào)諧功率放大器的動態(tài)特性 晶體管的靜態(tài)特性，是指集電極電路沒有負(fù)載阻抗條件 下電壓與電流的變化關(guān)系。當(dāng)考慮了負(fù)載的反作用后，得到 的uce、ube與ic的關(guān)系曲線稱為動態(tài)特性（即實際放大器的工 作特性）。 當(dāng)放大器工作于諧振狀態(tài)時，外部特性方程 在轉(zhuǎn)移特性的放大區(qū)，內(nèi)部特性方程,動態(tài)特性應(yīng)同時滿足外部特性方程和內(nèi)部特性方程。聯(lián)

27、立可得 諧振功率放大器動態(tài)特性的方程，它是一條直線，只需 找出兩個特殊點，就可把它繪出。 Q ( Ec， ) B ( ，0 ) 作出動態(tài)特性曲線后，由它和靜態(tài)特性曲線相應(yīng)交點， 即可求出對應(yīng)各種不同 值的ic值，繪出相應(yīng)的ic脈沖波形。,動態(tài)線斜率值的倒數(shù)稱為諧振功率放大器的動態(tài)負(fù)載電 阻，用符號 表示,3.4.2調(diào)諧功率放大器的三種工作狀態(tài)及其判別方法,1.調(diào)諧功率放大器的三種工作狀態(tài) 根據(jù)調(diào)諧功率放大器在工作時是否進(jìn)入進(jìn)入飽和區(qū)，可 將放大器的工作狀態(tài)分為欠壓、過壓和臨界三種。 1)欠壓晶體管在任何時刻都工作在放大狀態(tài)； 2)臨界剛剛進(jìn)入飽和區(qū)的邊緣； 3)過壓晶體管工作時有部分時間進(jìn)入飽

28、和區(qū)。 2.工作狀態(tài)的判別方法 （欠壓） （臨界） （過壓）,3.4.3 Rc,Ec,Eb和Ubm變化對放大器工作狀態(tài)的影響,1.Rc變化對放大器工作狀態(tài)的影響負(fù)載特性 負(fù)載特性是指諧振功率放大器當(dāng)Ec、Eb和Ubm不變時， 放大器中各個電流、電壓、功率和效率與晶體管等效負(fù)載電 阻Rc之間的變化關(guān)系。,1）三種工作狀態(tài),2）電流、電壓、功率、效率與Rc的關(guān)系,（1）欠壓狀態(tài) ，Ucm 幾乎隨R c成正比增加 ，輸出功率Po 隨 R c 增大而增加 ，接近常量 ，隨R c增大而增加 ，隨Rc增大而減小 （2）過壓狀態(tài) 輸出功率Po 隨 Rc 增大而減小。在臨界狀態(tài)Po 最大。,電流、電壓、功率、

29、效率與Rc的關(guān)系,放大器的負(fù)載特性曲線,3）三種工作狀態(tài)的比較,欠壓狀態(tài)：電流Ic1m基本不隨Rc變化，輸出功率Po隨Rc增大而增加，損耗功率PC隨Rc增加而減小。當(dāng)Rc很小時，易使PC超過晶體管最大允許損耗功率PCM ，因此在實際使用中要注意保證PC PCM 。 臨界狀態(tài)：放大器輸出功率最大，效率也較高，通常稱為最佳工作狀態(tài)。 過壓狀態(tài)：在弱過壓狀態(tài)時，輸出電壓基本上不隨Rc變化；深度過壓時，ic波形下凹嚴(yán)重，諧波增多，一般應(yīng)用較少。,2.Ec變化對放大器工作狀態(tài)的影響集電極調(diào)制特性,集電極調(diào)制特性是指當(dāng)Eb、Ubm、Rc保持恒定，放大器 的性能隨集電極電壓Ec變化的特性。,集電極調(diào)制特性,

30、由于只有在過壓狀態(tài)，Ec對Ucm才能有較大的控制作 用，所以集電極調(diào)幅工作在過壓狀態(tài)。,u,3.Eb變化對放大器工作狀態(tài)的影響基極調(diào)制特性,基極調(diào)制特性是指當(dāng)Ec、Ubm、Rc保持恒定，放大器的 性能隨基極偏置電壓Eb變化的特性。,由于只有在欠壓狀態(tài)，Eb對Ucm才能有較大的控制作 用，所以基極調(diào)幅工作在欠壓狀態(tài)。,基極調(diào)制特性,u,4.Ubm變化對放大器工作狀態(tài)的影響振幅特性,調(diào)諧功放的振幅特性是指當(dāng)Ec、 Eb 、Rc保持恒定，放 大器的性能隨激勵振幅Ubm變化的特性。 因為ubemax=EbUbm，Eb和Ubm決定了放大器的 ubemax，因此，改變Ubm的情況和改變Eb的情況類似。 圖

31、3-13 調(diào)諧功放的振幅特性,35調(diào)諧功率放大器的實用電路,調(diào)諧功率放大器由直流饋電電路和濾波匹配網(wǎng)絡(luò)組成， 其作用 （1）保證晶體管各電極獲得相應(yīng)的饋電電源； （2）通過匹配網(wǎng)絡(luò)將交流輸出功率有效地傳輸?shù)截?fù)載。,3.5.1直流饋電電路,串饋，即直流電源Ec、濾波匹配網(wǎng)絡(luò)和晶體管在電路形 式上為串聯(lián)連接。 并饋，即三者在電路形式上為并聯(lián)連接。,比較:,串饋電路中，電源與濾波匹配網(wǎng)絡(luò)串聯(lián)，因此濾波匹配 網(wǎng)絡(luò)處于直流高電位上，網(wǎng)絡(luò)元件不能直接接地。 并饋電路中，電源通過高頻扼流圈供電，再加上C2隔斷 直流，因此濾波匹配網(wǎng)絡(luò)可以處于直流地電位上，可以直接 接地。這樣，在電路板上安裝比串饋電路方便。但

32、饋電支路 的分布參數(shù)將直接影響網(wǎng)絡(luò)調(diào)諧。,調(diào)諧功率放大器中，通常利用射級或基級電流在某電阻 上產(chǎn)生的壓降作為基極的反向偏置電壓。這種方法叫自給偏 壓法。 1.射極電流自給偏壓環(huán)節(jié) 1）電路 2）工作原理 利用ie中的直流分量在Re上產(chǎn)生的壓降作為BE間的直 流偏置電壓。,3.5.2基極自給偏壓環(huán)節(jié),3）信號源有無直流通路高頻扼流圈,高頻扼流圈的作用是將射極偏壓引向基極，同時也為基 極直流提供通路。 4）應(yīng)用欠壓 射流偏壓環(huán)節(jié)對Ie0的變化起負(fù)反饋作用。,2.基極電流自給偏壓環(huán)節(jié),1）電路 2）工作原理 利用ib中的直流分量在Rb上產(chǎn)生的壓降作為BE間的直 流偏置電壓。 3）應(yīng)用過壓 基流偏壓環(huán)

33、節(jié)對Ib0的變化起負(fù)反饋作用。,3.說明,1）四種偏置電路中，加到BE間的直流偏置電壓均隨 輸入信號電壓振幅的大小而變化。 2）當(dāng)未加輸入信號時，電路的偏置均為零。當(dāng)輸入信 號電壓由小加大時，加到BE間的直流偏置電壓均向負(fù)值方 向增大。這種偏置電壓隨輸入信號電壓振幅而變化的特性稱 為自給偏置效應(yīng)。,3.5.3輸入、輸出匹配網(wǎng)絡(luò),保證外負(fù)載與調(diào)諧功率放大器最佳工作要求相匹配的網(wǎng) 絡(luò)常稱為匹配網(wǎng)絡(luò)。 如果負(fù)載是下級放大器輸入阻抗，應(yīng)采用“輸入匹配網(wǎng) 絡(luò)”或“級間耦合網(wǎng)絡(luò)”；如果負(fù)載是天線或其他終端，應(yīng) 采用“輸出匹配網(wǎng)絡(luò)”。,對輸出匹配網(wǎng)絡(luò)的主要要求：,1）匹配網(wǎng)絡(luò)應(yīng)有選頻作用，充分濾除不需要的直

34、流和 諧波分量，以保證外接負(fù)載上僅輸出高頻基波功率。 2）匹配網(wǎng)絡(luò)還應(yīng)具有阻抗變換作用，以保證放大器工 作在所設(shè)計的狀態(tài)。 3）匹配網(wǎng)絡(luò)應(yīng)能將功率管輸出的信號功率高效率傳送 到外接負(fù)載，即要求匹配網(wǎng)絡(luò)的效率（槽路效率L）高。,1.并聯(lián)諧振回路匹配電路,1）電路 2）最佳負(fù)載電阻Rcp的估算 放大器工作在臨界狀態(tài)的等效電阻，就是放大器阻抗匹 配所需的最佳負(fù)載電阻。 因為 所以,濾波器型匹配網(wǎng)絡(luò),在甚高頻或大功率輸出級，廣泛利用L、C變換網(wǎng)絡(luò)來實 現(xiàn)調(diào)諧和阻抗匹配。從結(jié)構(gòu)來看，可分為L型、T 型、型 三種類型。,3.7 倍頻器,倍頻器是一種將輸入信號頻率成整數(shù)倍（2倍、3倍 n倍）增加的電路。它主

35、要用于甚高頻無線電發(fā)射機或 其它電子設(shè)備。 一、為什么采用倍頻器 二、倍頻器的種類 三、丙類倍頻器的工作原理 四、使用時注意問題,一、為什么采用倍頻器,1.降低設(shè)備的主振頻率。由于振蕩器頻率愈高穩(wěn)定性愈 差，一般采用頻率較低而穩(wěn)定度較高的晶體振蕩器，以后加 若干級倍頻器達(dá)到所需頻率。一般基音體體頻率不高于 20MHz，具有高穩(wěn)定性的晶體頻率通常不超過5 MHz。所以 工作頻率高，要求穩(wěn)定性又嚴(yán)格的通信設(shè)備和電子儀器就需 要倍頻。 2.對于調(diào)相或調(diào)頻發(fā)射機，利用倍頻器可以加大相移或 頻移，即可增加調(diào)制度。 3.可以提高發(fā)射機的工作頻率穩(wěn)定性。,二、倍頻器的種類,1.丙類倍頻器 2.參變量倍頻器

36、本節(jié)主要介紹用丙類放大器構(gòu)成的倍頻器，即所謂“丙 類倍頻器”。,三、丙類倍頻器的工作原理,丙類放大器晶體管集電級電流脈沖中含有豐富的諧波分 量。如果集電極調(diào)諧回路諧振在二次或三次諧波頻率上，放 大器就主要有二次或三次諧波電壓輸出。這樣丙類放大器就 成了二倍頻器或三倍頻器。 丙類倍頻器的原理電路,設(shè)倍頻器輸入電壓為 輸出電壓為 式中 是諧振回路兩端 n 次諧波電壓幅值。 倍頻器輸出的功率和效率為 丙類倍頻器的輸出功率和效率將遠(yuǎn)低于丙類放大器，且 隨著次數(shù)的增大而迅速降低。 最佳導(dǎo)通角 與倍頻次數(shù)的關(guān)系為,四、使用時注意問題,1.選擇適當(dāng)?shù)膶?dǎo)通角 導(dǎo)通角 為 60或40時，二次或三次諧波系數(shù)最 大

37、，即此時輸出的功率和效率也最大。最佳導(dǎo)通角 與倍頻 次數(shù)的關(guān)系為 諧波次數(shù) 2.諧波次數(shù)越高， 越小 3.波形差,第4章 正弦波振蕩器,4.1 概述 4.2 反饋型正弦波自激振蕩器基本原理 4.3 三點式LC振蕩器 4.4 改進(jìn)型電容三點式振蕩器 4.5 振蕩器的頻率穩(wěn)定問題 4.6 石英晶體諧振器 4.7石英晶體振蕩器電路 4.8陶瓷振子和陶瓷振子電路 4.9單片集成振蕩電路E1648,4.1概述,振蕩器是指在沒有外加信號作用下的一種自動將直流電 源的能量變換為一定波形的交變振蕩能量的裝置。 一、正弦波振蕩器的應(yīng)用 在信息傳輸系統(tǒng)的各種發(fā)射機中，就是把主振器（振蕩 器）所產(chǎn)生的載波，經(jīng)過放大

38、、調(diào)制而把信息發(fā)射出去的； 在超外差式各種接收機中，是由振蕩器產(chǎn)生一個“本地 振蕩”信號，送入混頻器，才能將高頻信號變成中頻信號； 在研制、調(diào)測各類電子設(shè)備時，常常需要信號源和各種 測量儀器，在這些儀器中大多包含有振蕩器； 在工業(yè)生產(chǎn)中的高頻加熱、超聲焊接以及電子醫(yī)療器械 也都廣泛應(yīng)用振蕩器。,二、分類,按波形分：正弦波振蕩器和非正弦波振蕩器 按工作方式分：負(fù)阻型振蕩器和反饋型振蕩器 按選頻網(wǎng)絡(luò)所采用的原件分：LC振蕩器、RC振蕩器和 晶體振蕩器等類型,4.2 反饋型正弦波自激振蕩器基本原理,4.2.1從調(diào)諧放大到自激振蕩 實際中的反饋振蕩器是由 反饋放大器演變而來。 開關(guān)K撥向“1”時，電路

39、為 調(diào)諧放大器。調(diào)整互感M及同 名端以及回路參數(shù)，可以使uF=ui 。 此時，若將開關(guān)K快速撥向“2”點，則集電極電路和基 極電路都維持開關(guān)K接到“1”點時的狀態(tài)。這時，調(diào)諧放大 器就變?yōu)樽约ふ袷幤鳌?框圖,若ufui，放大電路依靠來源于輸出端的反饋電壓工 作。此時即使沒有輸入信號，放大器仍有電壓輸出，放大器 變?yōu)檎袷幤鳌?由于 ，因此 。,4.2.2振蕩的建立和起振條件,1.振蕩的建立過程 在電源開關(guān)閉合的瞬間，存在各種電的擾動。突變的電 流包含著許多諧波成分，它們通過LC諧振回路，在它兩端 產(chǎn)生電壓，并通過互感耦合變壓器反饋到基級回路，這就是 激勵信號。 起始振蕩信號十分微弱，但是由于不斷

40、對它進(jìn)行放大 選頻反饋再放大等多次循環(huán)，于是一個與振蕩回路固有 頻率相同的自激振蕩便由小到大地建立起來。 由于晶體管特性的非線性，振幅會自動穩(wěn)定到一定的幅 度。因此振蕩的幅度不會無限增大。,2.起振條件,起振時uf ui，因此，振蕩器的起振條件為 物理意義：振幅起振條件要求反饋電壓幅度要一次比一 次大，而相位起振條件則要求環(huán)路保持正反饋。,4.2.3振蕩器的平衡條件,所謂平衡條件是指振蕩已經(jīng)建立，為了維持自激振蕩必 須滿足的幅度與相位關(guān)系。 平衡時ufui，因此，振蕩器的平衡條件為 在平衡條件下，反饋到放大管的輸入信號正好等于放大 管維持振蕩所需要的輸入電壓，從而保持反饋環(huán)路各點電壓 的平衡。

41、,振幅平衡條件,相位平衡條件,4.2.4振蕩器的穩(wěn)定條件,1.穩(wěn)定平衡和不穩(wěn)定平衡 2.振幅穩(wěn)定條件 在平衡點附近，放大倍數(shù)隨振幅的變化特性具有負(fù)的斜 率。 3.相位穩(wěn)定條件 相位穩(wěn)定條件指相位平衡條件遭到破壞時，線路本身能 重新穩(wěn)定在原有頻率上的條件。相位穩(wěn)定條件是：相位特性 曲線在工作頻率附近的斜率是負(fù)的。,4.2.5對振蕩三條件的討論,1.三個條件都必須滿足，缺一不可。在實際振蕩電路 中，必須滿足起振和平衡條件，而穩(wěn)定條件則是隱含在電路 結(jié)構(gòu)中。 2.如果電路結(jié)構(gòu)合理，只要滿足起振條件，就能自動進(jìn) 入平衡狀態(tài)，產(chǎn)生持續(xù)振蕩。 3.振蕩器的分析可分為定性和定量兩個方面。 定性分析判斷電路結(jié)

42、構(gòu)是否合理，包括電路中是否有選 頻網(wǎng)絡(luò)，選頻網(wǎng)絡(luò)的相頻特性是否為負(fù)斜率，電路中是否具 有正反饋。 定量分析僅需分析電路是否滿足起振條件，由于起振 時，振蕩管處于線性放大狀態(tài)，且輸入信號很微弱，可以采 用微變等效電路的方法進(jìn)行分析。,4.3三點式LC振蕩器,4.3.1三點式LC振蕩器組成法則（相位平衡條件） 1.電路 LC回路引出三個端點，分別同晶體管的三個電極相 連，分電容三點式和電感三點式兩種。 2.特點 射同集（基）反與射極相連的元件電抗性質(zhì)相同， 與集電極、基極相連的元件的電抗性質(zhì)相反。,3.證明,忽略三極管輸入和輸出阻抗，且回路品質(zhì)因數(shù)足夠高， 則當(dāng)回路諧振，即X1+X2+X30時，回

43、路呈純阻。 為了滿足相位平衡條件，X2與X1必須為同性質(zhì)電抗。,4.3.2電容三點式振蕩器（考畢茲電路）,1.電路 反饋信號從哪取得？ 從電容C2兩端取得，送回放大器輸入端。 能否滿足自激振蕩的相位平衡條件呢？ 滿足“射同集（基）反”,2.反饋系數(shù) 3.振蕩頻率 其中,4.優(yōu)缺點,1）優(yōu)點 振蕩波形好； 電路的頻率穩(wěn)定度較高，適當(dāng)加大回路的電容量，就 可以減小不穩(wěn)定因素對振蕩頻率的影響； 工作頻率可以做得較高，可直接利用晶體管的輸出、 輸入電容作為回路的振蕩電容。工作頻率可做到幾十MHz到 幾百MHz的甚高頻波段范圍。 2）缺點 調(diào)C1或C2來改變振蕩頻率時，反饋系數(shù)也將改變。但只 要在L兩端

44、并上一個可變電容器，并令C1與C2為固定電容， 則在調(diào)整頻率時，基本上不會影響反饋系數(shù)。,4.3.2電感三點式振蕩器（哈特萊電路）,1.電路 2.反饋系數(shù) 3.振蕩頻率 其中,4.優(yōu)缺點,1）優(yōu)點 L1、L2之間有互感，反饋較強，容易起振； 振蕩頻率調(diào)節(jié)方便，只要調(diào)整電容C的大小即可； C的改變基本上不影響電路的反饋系數(shù)。 2）缺點 振蕩波形不好，因為反饋電壓是在電感上獲得， 而電 感對高次諧波呈高阻抗，因此對高次諧波的反饋較強，使波 形失真大； 振蕩頻率不能做得太高，這是因為當(dāng)頻率太高，極間 電容影響加大，可能使支路電抗性質(zhì)改變，從而不能滿足相 位平衡條件。,4.4 改進(jìn)型電容三點式振蕩器,

45、1.電容三點式振蕩電路的不足之處 影響反饋系數(shù)F與振蕩頻率的因素都是C1與C2。 2.改進(jìn)辦法 1）把決定振蕩頻率的主要元件與決定反饋系數(shù)F的主要 元件分開。 2）振蕩頻率不受晶體管的輸出、輸入電容影響。,3.如何減小Co 、Ci 的影響，以提高頻率穩(wěn)定度,表面看來，加大回路電容C1與C2的電容量，可以減弱由 于Co、Ci的變化對振蕩頻率的影響。但是這只適用于頻率不 太高，C1 和C2較大的情況。 當(dāng)頻率較高時，過分增加C1和C2，必然減小L的值（維 持振蕩頻率不變），這就導(dǎo)致回路的Q值下降，振蕩幅度下 降，甚至?xí)拐袷幤魍Ｕ?。這就有待于改進(jìn)。,4.4.1串聯(lián)改進(jìn)型電容三點式振蕩器（克拉潑電路

46、）,1.電路特點 把基本型的電容三點式振蕩器集電極-基極支路的電感 改用L-C串聯(lián)回路代替。 2.振蕩頻率 選擇 ， 時， ，振蕩頻率,3.電容C對振蕩電路的影響,，再利用 ，可得 可見，減小C來提高回路標(biāo)準(zhǔn)性是以犧牲環(huán)路增益為代 價的。,4.不足之處,1）C1 、C2 如過大，則振蕩幅度就太低。 2）當(dāng)減小C 來提高 f0 時，振蕩幅度顯著下降；當(dāng)C減 到一定程度時，可能停振。因此限制了f0 的提高。 3）波段范圍不寬，頻率覆蓋系數(shù)小，一般約為1.2 1.3，另外波段內(nèi)輸出幅度不均勻，不易起振。,4.4.2并聯(lián)改進(jìn)型電容三點式振蕩器（西勒電路）,1.電路特點 除了采用兩個容量較大的 C1 、

47、C2 外，主要是把基本型 的電容反饋線路集電極-基極支路改用LC并聯(lián)回路再與 C3串 聯(lián)。 2.振蕩頻率,3.電容C對振蕩電路的影響,n 和C 無關(guān)，當(dāng)調(diào)節(jié)C 來改變振蕩頻率時，n不變。 ，再利用 ，可得 可見，當(dāng)改變C時，n、L、Q都是常數(shù)，R僅隨0一次 方增長，易于起振。,4.優(yōu)點,波段內(nèi)振幅比較穩(wěn)定，且調(diào)諧范圍比較寬，實際中常用 于寬波段工作系統(tǒng)中。 4.4.3幾種三點式振蕩器的比較（教材P103表42）,4.5 振蕩器的頻率穩(wěn)定問題,1.振蕩器的頻率穩(wěn)定度 在規(guī)定時間內(nèi)，規(guī)定的溫度、濕度、電源電壓等變化范 圍內(nèi)振蕩頻率的相對變化量。 根據(jù)規(guī)定時間的長短不同，可分為長期、短期和瞬時頻 率

48、穩(wěn)定度。 2.造成頻率不穩(wěn)定的因素 （1）LC回路參數(shù)不穩(wěn)定； （2）晶體管參數(shù)不穩(wěn)定。,3.穩(wěn)頻措施,（1）提高諧振回路的標(biāo)準(zhǔn)性，采用高質(zhì)量的集總參數(shù) 電感和電容； （2）提高諧振回路的Q值； （3）為了減小寄生電容及其對回路的影響，器件和回 路之間采用部分接入方式。,一、石英晶體的電特性 石英片是從石英晶體柱中切割下來的一種彈性體，有一 固有振動頻率，其值與石英片的形狀、尺寸、切型有關(guān)。當(dāng) 外加交流電壓的頻率等于晶體固有頻率時，晶體片的機械振 動最大，晶體表面電荷量最多，外電路中的交流電流最強， 于是產(chǎn)生了諧振。 1.物理性能和化學(xué)性能十分穩(wěn)定 2.振動具有多諧性 基頻振動、泛音振動 3.

49、具有正反壓電效應(yīng)機和電的相互轉(zhuǎn)換效應(yīng),4.6 石英晶體諧振器,二、符號和等效電路,石英諧振器具有很大的Lq（幾十毫亨），很小的Cq （10-2pF以下）和很高的Q。 其次C0遠(yuǎn)大于Cq，因此接成晶體振蕩電路時，外電路對 晶體電特性的影響便顯著減小。 符號 基頻等效電路 完整等效電路,三、石英晶體的阻抗特性,1.串聯(lián)諧振頻率 2.并聯(lián)諧振頻率 在實際振蕩電路中，晶體兩端往往并接有電容CL，相應(yīng) 的并聯(lián)諧振頻率由fp減小到fN，其值為? 通常稱CL為晶體的負(fù)載電容，標(biāo)在晶體外殼上的振蕩頻 率（或稱晶體標(biāo)稱頻率）就是并接CL后的fN值。,3.電抗-頻率曲線（rq=0）,四、石英諧振器頻率穩(wěn)定度高的原

50、因,1.高回路標(biāo)準(zhǔn)性 2.高Q值 3.極小的部分接入 如果某一分布電容Cn并在C0兩端，振蕩頻率 外界電阻R如果并在C0兩端，則折合到Lq兩端的電阻 由于 ,所以 。,4.7石英晶體振蕩器電路,并聯(lián)型晶振電路晶體工作于略高于串聯(lián)諧振頻率fs 呈感性的頻段（fs f fp）內(nèi)，晶體等效為一個電感； 串聯(lián)型晶振電路晶體工作在串聯(lián)諧振頻率fs上，作 為高選擇性的短路元件。 注意：晶體只能工作在上述兩種方式，否則，無法保證 頻率穩(wěn)定。,4.7.1并聯(lián)晶振電路,這里主要介紹皮爾斯（Pierce）振蕩電路。 1）電路 晶體接在晶體管b、c極之間。由晶體與外接電容器構(gòu)成 并聯(lián)諧振回路，按三點線路的連接原則，

51、晶體等效為電感。 圖4-25 原理電路圖 圖4-26 并聯(lián)晶體振蕩器實例,2）振蕩頻率f0的確定,選擇 則 所以,若C很大，可得 f0 最小值為 若C 很小，取,3）f0 總是處在 fp 與 fs 兩頻率之間,4）微調(diào)頻率問題,實際中，由于生產(chǎn)工藝的不一致以及老化等原因，振蕩 器的振蕩頻率往往與晶體標(biāo)稱頻率稍有偏差。因而，在振蕩 頻率準(zhǔn)確度要求很高的場合，振蕩電路中必須設(shè)置頻率微調(diào) 元件。 圖426中，C為微調(diào)電容，用來改變并接在晶體上的負(fù) 載電容，從而改變振蕩器的振蕩頻率。,4.7.2串聯(lián)型晶振電路,串聯(lián)型晶振電路是將石英晶振用于正反饋支路中，利用 其串聯(lián)諧振時等效為短路元件，電路反饋作用最

52、強，滿足振 幅起振條件。 串聯(lián)型晶體振蕩器實例（一）,串聯(lián)型晶體振蕩器實例（二）,這種振蕩器與三點式振蕩器基本類似，只不過在正反饋 支路上增加了一個晶振。,4.7.3泛音晶振電路,所謂泛音，是指石英片振動的機械諧波。它與電氣諧波 的主要區(qū)別是，電氣諧波與基頻是整數(shù)倍的關(guān)系，且諧波和 基波同時并存；而泛音是在基頻奇數(shù)倍附近，且兩者不能同 時并存。 石英諧振器的頻率越高，則要求晶片越薄，機械強度越 差，用在電路中易于振碎。一般晶體頻率不超過30MHz。 為了提高晶振電路的工作頻率可使電路振蕩頻率工作在 晶體的諧波（一般在三次到七次諧波）頻率上，這是一種特 制的晶體，叫做泛音晶體。,并聯(lián)型泛音晶體振

53、蕩器,假如要求晶體工作在5次泛音，則調(diào)諧好的L1C1回路對 基頻和3次泛音呈感性，不滿足三點式電路的相位條件。對5 次泛音，L1C1回路又相當(dāng)于一電容，滿足了起振的相位條 件，若又滿足振幅條件，電路才可以振蕩。 至于7次及以上的泛音，L1C1回路雖呈容性，但其等效 電容量過大，致使電容分壓比n過小，不滿足振幅起振條 件，因而也不能在這些頻率上振蕩。,第5章 振幅調(diào)制與解調(diào),5.1 概述 5.2 調(diào)幅信號的分析 5.3 調(diào)幅波產(chǎn)生原理的理論分析 5.4 普通調(diào)幅波的產(chǎn)生電路 5.5 普通調(diào)幅波的解調(diào)電路 5.6 抑制載波調(diào)幅波的產(chǎn)生和解調(diào)電路,5.1概述,調(diào)制是將要傳送的信息裝載到某一高頻振蕩(

54、載波)信號 上去的過程。 按照所采用的載波波形區(qū)分，調(diào)制可分為連續(xù)波(正弦 波)調(diào)制和脈沖調(diào)制。 本課程只研究各種正弦調(diào)制方法性能和電路。 一、分類 連續(xù)波調(diào)制以單頻正弦波為載波，受控參數(shù)可以是載波 的幅度A，頻率或相位，因而有調(diào)幅（AM）、調(diào)頻 （FM）和調(diào)相（PM）三種方式。 二、為什么要調(diào)制 1）在無線系統(tǒng)中，只有當(dāng)天線尺寸與電信號波長可比 擬時，電信號才能以電磁波形式有效地被輻射； 2）多路復(fù)用。,5.2 調(diào)幅信號的分析,5.2.1普通調(diào)幅波（AM） 設(shè)調(diào)制信號為單音音頻信號 載波信號為 1.調(diào)幅信號的波形圖,2.調(diào)幅信號的數(shù)學(xué)表達(dá)式,ka是由電路決定的常數(shù)， 稱為調(diào)幅指數(shù) 或調(diào)幅度，

55、它表征載波的振幅受調(diào)制信號控制的強弱程度， 一般0ma1。 未調(diào)幅時，ma=0；ma值越大，調(diào)幅越深，當(dāng)ma=1則達(dá)到 最大值，稱為百分之百調(diào)幅。 ma1時，包絡(luò)出現(xiàn)過零點，上下包絡(luò)不反映調(diào)制信號的 變化，稱為過調(diào)幅。,3.調(diào)幅信號的頻譜,兩點結(jié)論： 1）調(diào)制的過程是實現(xiàn)頻譜線性搬移的過程； 2）載頻仍保持調(diào)制前的頻率和幅度，因此它沒有反映 調(diào)制信號信息，只有兩個邊帶攜帶了調(diào)制信號的信息。 調(diào)幅信號的帶寬 B2F 思考題：多音調(diào)制，已調(diào)波 的頻譜寬度 B？,4.調(diào)幅波的功率,載波功率 邊頻功率（上邊頻或下邊頻） 因此，在調(diào)制信號一周期內(nèi)，調(diào)幅信號的平均功率為 因為ma1，所以邊頻功率之和最多占

56、總輸出功率的 1/3。調(diào)幅波中至少有2/3的功率不含信息，從有效地利用發(fā) 射機功率來看，普通調(diào)幅波是很不經(jīng)濟(jì)的。,5.2.2抑制載波雙邊帶調(diào)幅（DSB）,為了克服普通調(diào)幅波效率低的缺點，提高設(shè)備的功率利 用率，可以不發(fā)送載波，而只發(fā)送邊帶信號。 單音調(diào)制時，DSB的表達(dá)式為 其所占據(jù)的頻帶寬度仍為調(diào)制信號頻譜中最高頻率的兩 倍，即BDSB=2Fmax。,波形特點：,1）上下包絡(luò)不再反映調(diào)制信號的變化形狀； 2）在調(diào)制信號為零的兩旁，已調(diào)波的相位發(fā)生180突 變。,5.2.3抑制載波單邊帶調(diào)幅,上邊頻與下邊頻的頻譜分量對稱含有相同的信息，可以 只發(fā)送單個邊帶信號，稱為單邊帶通信（SSB）。 由

57、通過邊帶濾波器后，可得上邊帶或下邊帶： 下邊帶信號 上邊帶信號 其頻帶寬度BSSB=Fmax。,5.3 調(diào)幅波產(chǎn)生原理的理論分析,該節(jié)相關(guān)內(nèi)容插在5.5及5.6節(jié)中，例如： 5.5中，小信號平方律檢波用冪級數(shù)分析法； 5.6中，大信號調(diào)幅的數(shù)學(xué)分析用開關(guān)函數(shù)近似分析 法。,5.4普通調(diào)幅波的產(chǎn)生電路,一、引言 1.疊加波調(diào)幅波 調(diào)幅波的共同之處是在調(diào)幅前后產(chǎn)生了新的頻率分量， 因此需要用非線性器件來完成頻率變換。 2.調(diào)幅的方法 1）二、三極管 2）大、小信號 3）高、低電平 高電平調(diào)幅一般置于發(fā)射機的最后一級，是在功率 電平較高的情況下進(jìn)行調(diào)制。 低電平調(diào)幅一般置于發(fā)射機的前級，再由線性功率 放大器放大已調(diào)幅信號，得到所要求功率的調(diào)幅波。 4）從哪個極加入（基極、集電極、發(fā)射極調(diào)幅）,3.實現(xiàn)調(diào)幅的方框圖,（a）普通調(diào)幅波實現(xiàn)框圖 （b）抑制載波的雙邊帶調(diào)幅波實現(xiàn)框圖 （c）單邊帶調(diào)幅波實現(xiàn)框圖 4.數(shù)學(xué)分析法 大信號折線近似法 小信號冪級數(shù)分析法,二、大信號基極調(diào)幅電路,1.電路 2.基本工作原理 思路： u相當(dāng)于一個緩慢變化的偏壓，使icmax按 調(diào)制信號的大小而變化，從而引起基波電流振幅Ic1m的變 化，最后使得輸出回路兩端電壓也跟隨u變化。,3.設(shè)計要