高频电子线路张肃文第5版课件第7章
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高频电子线路第优秀课件
集成电路的发展
华侨大学IC设计中心
2007年，Intel推出首款45nmCPU,双核心版本内建 4.1 亿个晶体管。
摩尔定律(The law of Moore) 华侨大学IC设计中心
英特尔公司创始人之一戈登·摩尔提出著名的“摩尔定律”, 集成 电路的晶体管密度每18至24个月翻一番. 其精确性一直为集成电路 工业所验证
1.讲课54学时，实验18学时。 2.考试在考试周进行，闭卷笔试形式。 3.成绩=平时+实验+期末 4.平时成绩=作业+出勤+随堂作业
答疑时间和地点：待定 办公地点：待定 联系方式：xiaoyanghqu@
课程特点
华侨大学IC设计中心
1、电子信息与通信专业学生必须掌握的一 门专业 基础课程。
古代的烽火 近代的旗语
电磁波 传送信息
19世纪电 磁学理论
无线电 通信
1864麦克斯韦 电报（1837莫尔斯） 电磁场方程 电话（1876贝尔）
1887赫兹证明
电磁波的 存在
马可尼 1895年首次百米距离通信 （意）1901年首次横渡大西洋通信
无线电通信 发送设备：火花发射机、电弧发生器等 实用阶段 接收设备：粉末检波器
天线：在无线电设备中用来发射或接收电磁波的部件 载波：用来产生高频率的交变电磁场的电流称为载波，可以
利用天线向天空辐射 。通常是高频正弦信号。？ 调制：将一种信号叠加在另外一种信号的过程称为调制。？
无线电传播为什么要用高频(调制)？
天线
华侨大学IC设计中心
无线电发射机输出的射频信号功率，通过电缆输送到 天线，由天线以电磁波形式辐射出去。电磁波到达接 收地点后，由天线接下来并通过电缆送到无线电接收 机。线是发射和接收电磁波的一个重要的无线电设备，
高频电子线路课件第
主要教材
高频电子线路
高等教育出版社 张肃文主编
华侨大学IC设计中心
高频电子线路学习指导与题解
高等教育出版社 张肃文主编
高频通信电子Βιβλιοθήκη 路天津理工大学 高频电子线路教研组编
教辅参考资料
华侨大学IC设计中心
1. 沈琴 非线性电子线路 高等教育出版社 2004年 2. 谢嘉奎 电子线路-非线性部分高等教育出版 2000年 3. 董在望 通信电路原理 高等教育出版 2002年 4. 张肃文 高频电子线路 高等教育出版社 1993年 5. 张凤言 电子线路基础 高等教育出版 1995年 6.高吉祥 高频电子线路 电子工业出版社 2005年 7.曾兴雯 高频电子线路 西安电子科技大学出版社 2000
无线电通信发展史
华侨大学IC设计中心
早期萌发：
古代的烽火 近代的旗语 19世纪电 磁学理论 1864麦克斯韦 电报（1837莫尔斯） 电磁场方程 电话（1876贝尔） 1887赫兹证明 电磁波的 存在
电磁波 传送信息
无线电 通信 无线电通信 实用阶段
马可尼 1895年首次百米距离通信 （意） 1901年首次横渡大西洋通信 发送设备：火花发射机、电弧发生器等 接收设备：粉末检波器
高频电子线路与无线通信系统
华侨大学IC设计中心
电信系统：传送光或电信号的系统 无线通信系统：以无线介质传送光或电信号的系统。
高频电路是通信系统, 特别是无线通信系统的基础, 是无线通信设备的重要组成部分。 各种不同类型的通信系统, 其系统组成和设备的复 杂程度都有很大不同。但是组成设备的基本电路 及其原理都是相同的, 遵从同样的规律。 本课程将 以模拟通信为重点来研究这些基本电路, 认识其规 律。 这些电路和规律完全可以推广应用到其它类 型的通信系统。
高频电子线路
高等教育出版社 张肃文主编
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高频电子线路学习指导与题解
高等教育出版社 张肃文主编
高频通信电子Βιβλιοθήκη 路天津理工大学 高频电子线路教研组编
教辅参考资料
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1. 沈琴 非线性电子线路 高等教育出版社 2004年 2. 谢嘉奎 电子线路-非线性部分高等教育出版 2000年 3. 董在望 通信电路原理 高等教育出版 2002年 4. 张肃文 高频电子线路 高等教育出版社 1993年 5. 张凤言 电子线路基础 高等教育出版 1995年 6.高吉祥 高频电子线路 电子工业出版社 2005年 7.曾兴雯 高频电子线路 西安电子科技大学出版社 2000
无线电通信发展史
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早期萌发：
古代的烽火 近代的旗语 19世纪电 磁学理论 1864麦克斯韦 电报（1837莫尔斯） 电磁场方程 电话（1876贝尔） 1887赫兹证明 电磁波的 存在
电磁波 传送信息
无线电 通信 无线电通信 实用阶段
马可尼 1895年首次百米距离通信 （意） 1901年首次横渡大西洋通信 发送设备：火花发射机、电弧发生器等 接收设备：粉末检波器
高频电子线路与无线通信系统
华侨大学IC设计中心
电信系统：传送光或电信号的系统 无线通信系统：以无线介质传送光或电信号的系统。
高频电路是通信系统, 特别是无线通信系统的基础, 是无线通信设备的重要组成部分。 各种不同类型的通信系统, 其系统组成和设备的复 杂程度都有很大不同。但是组成设备的基本电路 及其原理都是相同的, 遵从同样的规律。 本课程将 以模拟通信为重点来研究这些基本电路, 认识其规 律。 这些电路和规律完全可以推广应用到其它类 型的通信系统。
高频电子线路第五版课后答案.ppt
其中
N N 1 ~ 3
N N 1 ~ 3
图3.1
Q g 1 1 0 g 0 . 3 7 2 S , C = 5 5 . 3 p F 6 QL 1 0 0 2 f 41 0 0 01 ~ 3 0 0
2 2 2 2 C ' C p C p C 5 6 . 9 p f , G ' p g p g g 0 . 2 2 8 m S 1 o e 2 i e 1 o e 2 i e
f 1 M H zM 、 2 0 H z 和 5 0 M H z 时 的 值 。 求该管在
解：
0
f 1 j f
f f
2 1 0 0
则
f f 0 1 j 1 j f f （）
0
0ຫໍສະໝຸດ 0 01 （ f 0 2 ） f
f 1MHz , 49 f 20 MHz , 12.1 f 50 MHz , 5
g oe 200 S ; C oe 7 pF ; |y fe | 45mS ; fe 54; | yre | 0.31mS ; re 88.5;
~ 3 4 ~ 5 p 2 0 . 2 5 , p 0 . 2 5 , 解：图3.1的等效图为图 3.1a 和图 3.1b 。 1 2
解、失调 f f f 5 . 5 5 0 . 5 M H z 0
f 5 M H z 0 Q 3 3 . 3 0 品质因数 2 f 1 5 0 k H z 0
Q 广义失调 0
2 f 若 Q （ 0 ） 6 . 3 6 ） 6 .6 6 （ 0 f0 0
图3.1d
高频电子线路第7章(本科)
7.3 调频电路
7.3.1 直接调频电路 1.变容二极管直接调频电路 1) 变容二极管调频原理 其结电容Cj与在其两端所加反偏电压u之间存在着 如下关系:
C0 Cj u (1 ) u
（7―21）
《高频电路原理与分析》
第7章 频率调制与解调
Cj
＝1/3 ＝1/2 ＝2
0 (a ) u /V
《高频电路原理与分析》
第7章 频率调制与解调
3.扩大调频器线性频偏的方法 对于直接调频电路,调制特性的非线性随最大相对 频偏Δfm/fc的增大而增大。当最大相对频偏Δfm/fc限定 时 , 对于特定的fc,Δfm 也就被限定了 , 其值与调制频率的 大小无关。
《高频电路原理与分析》
第7章 频率调制与解调
（7―3）
《高频电路原理与分析》
第7章 频率调制与解调
m m f 为调频指数。FM波的表示式为 式中，
uFM (t ) U C cos( ct m f sin t ) Re[U C e
j et
e
jm f sin t
]
(7―4)
《高频电路原理与分析》
第7章 频率调制与解调
60 40 20 0
C j/pF
2
4 (b )
6
8
u /V
图7―12 变容管的Cj～u曲线 《高频电路原理与分析》
第7章 频率调制与解调
静态工作点为EQ时,变容二极管结电容为
C0 C j CQ EQ (1 ) u 设在变容二极管上加的调制信号电压为
uΩ(t)=UΩcosΩt,则
（7―22）
图7―6 |Ｊn(mf)|≥0.01时的n/mf曲线 《高频电路原理与分析》
高频电子线路课件_(7).ppt
以及信道或接收机中的干扰与噪声问题。
25
本书的内容：
（1）信号的放大（第3章） （2）信号的产生（第4章）
（3）信号的频率变换（第5、6、7章）
这些基本单元电路的组成、原理及有关技 术问题，就是本书的研究对象。
26
1.1 无线通信系统概述
二、无线通信系统的类型 可根据不同的方法来划分： (1) 按工作频段或传输手段 有中波通信、短波通信、超短波通信、微波通信 和卫星通信等。 工作频率主要指发射与接收的射频(RF)频率。
21
1.1 无线通信系统概述
一、无线通信系统的组成 在接收设备中有相应的两种反变换。 （1）将接收到的已调信号变换为基带信号的过程称 为解调(Demodulating) 。 （2）将基带信号通过输出换能器转换为原始信息形式。
22
1.1 无线通信系统概述
一、无线通信系统的组成 分析三种信号： 调制信号、载波、已调波。 （1）调制后的信号称为已调信号(Modulated Signal)；
1.2 无线电信号与调制 不同频段信号的产生、放大和接收的方法 不同，传播的能力和方式也不同，因而它们的 分析方法和应用范围也不同。 表中关于传播方式和用途的划分是相对而 言的，相邻频段间无绝对的分界线。
32
1.2 无线电信号与调制
高频的解释： 频段划分中的“高频”段，其范围为3～30 MHz， 这是“高频”的狭义解释，它指的就是短波频段。
9
振荡器：产生 fosc 的高频振荡信号，几十千赫以上。高 频放大器： 多级小信号谐振放大器，放大振荡信号， 使频率倍增至 fc，并提供足够大的载波功率。调制信 号放大器：多级放大器，前几级为小信号放大器，放 大微音器的电信号；后几级为功放，提供功率足够的 调制信号。振幅调制器：实现调幅功能，将输入的载 波信号和调制信号变换为所需的调幅波信号，并加到 天线上。
高频电子线路(张肃文)总复习资料概要
混频器与变频器的区别：变频器包括了本 振电路，混频器则没有。
通常，将携带有信息的电信号称 为调制/基带信号，未调制的高频振荡 信号称为载波，通过调制后的高频振 荡信号称为已调波。 通信系统由输入变换器、发送设 备 、 传输信道 、 接受设备以及输 出变换器组成。
第二章 选频网络
串联谐振回路
并联谐振回路
无线通信系统接收设备中的高放部分 和中放部分采用都是谐振放大电路。
单调谐放大器经过级联后电压增益增大、 通频带变窄 。 在调谐放大器的LC回路两端并上一个电 阻R，可以降低Q值，加宽放大器的通频带。 为了克服自激常采用“中和法”和“失配 法”使晶体管单向化。
单级单调谐放大器是小信号放大器的基本 电路，其电压增益主要决定于管子的参数、信 号源和负载，为了提高电压增益，谐振回路与 信号源和负载的连接常采用部分接入方式。
P= Icm1 Ic0 Po Pc
0
过压状态
欠压状态 VCC 0 (a)
过压状态
欠压状态 VCC (b)
四、原理电路
ic iB + vb – VBE – – + VBB + vcE – iE – VCC + C – vc + L 输出
外部电路关系式：
vBE VBB Vbm cost vCE VCC Vcm cost
石英晶片之所以能做成谐振器是 因为它具有正压电和反压电特性。
第三章 高频小信号放大器
高频小信号调谐放大器主要工作在甲类。 小信号谐振放大器的主要特点是以调谐回 路作为放大器的交流负载，具有放大和选频/ 滤波功能。 放大器的噪声系数NF是指输入端的信噪 比/输出端的信噪比。
Psi / Pni ( 输入信噪比) NF Pso / Pno ( 输出信噪比)
高频电子线路(第五版)
V1
= yie −
yre y fe y oe + YL
输入导纳与输出负载有关， 输入导纳与输出负载有关， 是内部反馈的作用。 是内部反馈的作用。
将输入信号取零（电流源开路），消去 将输入信号取零（电流源开路），消去 ）， 可得 输出导纳
Yo =
• •
I1 、 1 V
•
•
I2 V2
= yoe −
yre y fe y ie + Ys
§2.5 滤波器的其它形式 2.5.1 LC集中选择性滤波器 集中选择性滤波器 2.5.2 石英晶体滤波器 2.5.3 陶瓷滤波器 2.5.4 声表面波滤波器
第三章 高频小信号放大器 §3.1概述 概述 高频小信放大器: 几百KHZ~几百 几百MHZ 高频小信放大器 几百 几百 小信号、 小信号、晶体管工作在线 性范围. 性范围 谐振放大器 非谐振放大器 主要指标： 主要指标： 1， 增益 ，
| β |=
β0
fT 1+ f β
2
=1
时
则有 通常
fT = β 0 − 1 • f β
2
β 0 >> 1
fT ≈ β 0 f β
3) 最高振荡频率 fmax 当晶体管的功率增益 AP = 1 时的工作 频率--频率--- fmax
f max 1 ≈ 2π
gm
4rbb ' cb 'e cb 'c
矩形特性
f
耦合
互感耦合 电容耦合
—— ——
X 12 X 11 X 22
图 2.4-2 (a) 图 2.4-2 (a)
耦合元件电抗
2、定义耦合系数 、 k=
高频电子线路 张肃文 第5版课件第7章
检波
信号大小
工作特点
7.2.1
调幅波的数学表示式与频谱
7.2.2
调幅波中的功率关系
• 调幅波是载波振幅按照调制信号大小成线性变化的 高频振荡。 • 由于载波频率不变，所以波形疏密程度均匀一致。 • 通常传送信号(语音，音乐等)的波形复杂，包含很 多频率成分，但这些复杂波形都可以分解成许多正 弦波分量的叠加。 • 因此，为了简化分析，我们总是认为调制信号为正 弦波。 • 对（非）正弦波调制，调幅波包络线是与（非）正 弦调制信号完全相似。
2. 双边带信号 在调制过程中,将载波抑制就形成了抑制载波双边带 信号,简称双边带信号。它可用载波与调制信号相乘得到, 其表示式为
uDSB (t ) k f (t ) uc
在单一正弦信号uΩ=UΩcosΩt调制时,
uDSB (t ) kUc U cost cosct g (t ) cosct
输出没有载波分量只有边带和调制信号这些电路都要求二极管特性完全相同实际上是做不到的会加入平衡装置741742产生双边带图图741741斩波调幅器方框图斩波调幅器方框图coscos斩波调幅是将调制信号通过一个受载波频率控制的的开关电路斩波电路使调制信号输出波形被斩成周期为2载波周期的脉冲输出波形就包含频率成分及其谐波开关函数与载波周期相同图图742742斩波调幅器工作图解斩波调幅器工作图解coscos图图744744二极管二极管电桥斩电桥斩波调幅波调幅电路电路可产生可产生dsbdsbscsc如图742图图743743平衡斩波调幅及其图解平衡斩波调幅及其图解前面使用的是不对称开关电路的斩破调幅实际上更多时候使用对称开关电路形成平衡斩波调幅
u S SB(t) U 0
fc＋F
t
单音调制的SSB信号波形
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Vm
in
)
V0
Vmax V0 V0
V0 Vmin V0
育 出
(1)
振幅（包络）变化规律与调制信号波形一致
版 社
(2)
调幅度
ma
反映了调幅的强弱，
ma大：包络升降快，变化大；ma小：包络升降慢。变化小。
v V cos Ωt v0 V0 cos0t
ma 0 0 ma 1 maa 1
ma 取值范围： ∴0<ma<1
low
20 10k 20k
100k
频谱搬移
1000k
high
• 将信号附加到高频振荡上，就是利用信号控 制高频振荡的某个参数，使这个参数随信号 而变化，这就是调制。
调制的方式和分类
调幅
连续波调制 调频
调制
调相 振幅调制
脉冲波调制 脉宽调制 脉位调制
编码调制
4. 调幅的方法 调幅方法
平方律调幅 低电平调幅 在低电平级进行， 斩波调幅
1 2
mn
c os(0
n
)t
信号带宽 B 2Ωmax
调制信号
载波
Ωmaaxx
调幅波
ω0
下边带
上边带
ω0-Ωmax
o
ω0+Ωmax End
v AM (t) V0
c
os0t
1 2
ma
c
os(0
Ω)t
1 2
ma
cos(0
V0
Ω)t
如果将普通调幅波输送功 率至电阻R上，则载波与两个边 频将分别得出如下的功率：
音频信号: 20Hz～20kHz 波长：15 ～15000 km 天线长度: 3.75 ～3750km
2. 调制的原因 ②
如果直接发射音频信号，则发射机工作在同一频 段，这样接收机将同时受到许多不同电台的节目， 但无法加以选择。
不调制
调制
c1
c2
为克服上述困难：进行如下处理
利用高频振荡产生载波，将低频信号“附加”到 这个高频振荡载波上 高频可使天线辐射效率提高，尺寸缩小 每个电台在不同频率的载波上，接收机可以调谐 选台。
需要功率小
集电极调幅 高电平调幅 在高电平级进行， 基极调幅
需要功率大
• 根据频谱结构的不同可分为
• 普通调幅 (AM) 波，
• 抑制载波的双边带调幅 (DSB-SC AM)波
• 抑制载波的单边带调幅 (SSB-SC AM)波。
End
调幅过程——频谱线性搬移
f (t)
调制信号
已调波
调幅器
uAM (t)
同步检波器
End
7.2.1 调幅波的数学表示式与频谱 7.2.2 调幅波中的功率关系
• 调幅波是载波振幅按照调制信号大小成线性变化的 高频振荡。
• 由于载波频率不变，所以波形疏密程度均匀一致。
• 通常传送信号(语音，音乐等)的波形复杂，包含很 多频率成分，但这些复杂波形都可以分解成许多正 弦波分量的叠加。
7.1.1 振幅调制简述 7.1.2 检波简述
1.定义
高频振荡 缓冲 声音
倍频 话筒
高频放大
音频放大
发
调制
射 天
线
将要传送的信息装载到某一高频 载频信号上去的过程。
2. 调制的原因 ① 从切实可行的天线出发
为使天线能有效地发送和接收电磁波，天线的几何 尺寸必须和信号波长相比拟，一般不宜短于1/4波长。
• ma=0 时，没发生调幅
• ma<1时，包络反映调 制信号。
• ma大： 包络升降快， 变化大；ma小：包络 升降慢。变化小。
• ma≥1时，包络已与调 制信号不同了，称为 （过调幅）
图 9.2.2
峰值调幅度
谷值调幅度
由非正弦波调制所得到的调幅波
m上
Vmax V0 V0
m下
V0
Vm in V0
ma 2
V0
ma 2
V0
载波功率: PoT
上边频或下边频:
1 V02 2R
P0 -
P 0 +
0
1 2
0
0
0
ω
1 2
maV02 R
2
1 4
ma2 PoT
在调幅信号一周期内，AM信号的平均输出总功率是
《
高
频 电
调 幅波 v AM V0 (1 ma cos t) cos0t
子
线
路
》
（
第
Vo
Vmax Vo(1 ma ) 当cosΩt=1
调幅波峰值Vmax
四
版 ） 张 肃
Vmin Vo (1 ma )
当cosΩt= -1
调幅波谷值Vmin
文
主
编
高
等 教
波形特点：
ma
kaV V0
ma
1 2
(Vm a x
载波振幅的 一半
(2) 带限信号 (语音,音乐等,由各种频率正弦波叠加) 调幅波
v AM (t) V0 1
n
mn
c osΩnt
c os0t
V0 cos0t
n
1 2
mn
c os(0
Ωn )t
1 2
mn
c os(0
n
)t
V0 cos0t
n
1 2
mn
c os(0
n )t
n
Vmax 与 Vmin 可能不对称
2. 普通调幅波的频谱
（1）由单一频率信号调 幅
v AM (t) V0 (1 ma cos Ωt ) cos0t
V0
cos0t
1 2
ma
cos(0
Ω)t
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
1 2
ma
cos(0
Ω)t
调制信号 Ω
调幅波
载波
下边频
ω0
上边频
ω0-Ω ω0+Ω
∵ma最大值 为1 ∴变频振幅 最大值只有
0
t
载波
0
t
F () m 0 m
uc (t)
0 t
Uc ()
U c
U c
c 0 c
U AM ()
下边带 上边带
c 0 c
2m
2m
检波是调制的逆过程，检波是从振幅受调制的高频 信号中还原出原来的调制的信号。 由于还原所得的信号与高频调幅信号的包络变化规 律一致，故又称包络检波。
fo – fs = fi
高频放大
混频
fs
fs
中频放大
检波
低频放大
fi
F
F
fo 本地振荡
调幅检波过程
图 9.1.1 检波器的输入输出波形
图 9.1.2 检波器检波前后的频谱
2. 组成
图 9.1.3 检波器的组成部分
3. 检波的分类
二极管检波器 器件
三极管检波器
检波
小信号检波器 信号大小
大信号检波器
包络检波器 工作特点
由于调幅波振幅与调制信号成线性关系，可设调幅波振幅为：
Vm (t) V0 kaV cos t
，式中 ka 为比例常数
即：
Vm (t)
V0 (1
kaV V0
cos t)
V0 (1
ma
cos t)
式中
ma 为调制度或调幅指数，ma
kaV V0
常用百分比数表示。
调幅波 vAM V0 (1 ma cos t) cos0t
• 因此，为了简化分析，我们总是认为调制信号为正 弦波。
• 对（非）正弦波调制，调幅波包络线是与（非）正 弦调制信号完全相似。
1. 普通调幅波的数学表示式
首先讨论单音调制的调幅波。
载波信号： v0 V0 cos0t 调制信号： v V cos t
设:调幅信号（已调波）： vAM Vm (t) cos0t