高频电子线路各章重点内容
高频电子线路基础知识
2
7
一般地，在并联谐振回路中， 一般地，在并联谐振回路中， （1）谐振频率： ）谐振频率：
ω0 =
1 LC
rC L
2
很小接近于0，故有： 很小接近于 ，故有：
（2）谐振导纳 ： ）
r r geo = 2 ≈ 2 r + (ω0 L) (ω0 L)2
1 Y = ge0 + j(ωC − ) ωL
第一章 基础知识
主要内容： 主要内容： 1.1 LC谐振回路的选频特性和阻抗变换特性 谐振回路的选频特性和阻抗变换特性 1.2 集中选频滤波器 1.3电噪声 电噪声
2010年12月15日星期 三
1
1.1 LC谐振回路的选频特性和阻抗变换特性 谐振回路的选频特性和阻抗变换特性
LC谐振回路是高频电路最常用的无源网络， 包括并联回 谐振回路是高频电路最常用的无源网络， 谐振回路是高频电路最常用的无源网络 路和串联回路，其中并联回路在实际中用得很多。 路和串联回路，其中并联回路在实际中用得很多。 LC谐振回路的作用 谐振回路的作用 1．可以进行选频（ 即将 回路调谐在需要选择的频率上） ； ． 可以进行选频（即将LC回路调谐在需要选择的频率上 回路调谐在需要选择的频率上） 2．进行信号的频幅转换和频相转换 （ 在斜率鉴频和相位鉴 ． 进行信号的频幅转换和频相转换（ 频）； 3．组成阻抗变换和匹配电路； ．组成阻抗变换和匹配电路；
通频带与回路的Q值成反比。故二者是一对矛盾关系。 通频带与回路的 值成反比。故二者是一对矛盾关系。 值成反比
频率选择性是对不需要信号的抑制能力， 频率选择性是对不需要信号的抑制能力，要求在通频带 之外，谐振曲线 应是陡峭下降， 值越高， 之外，谐振曲线N(f)应是陡峭下降，故Q值越高，频率选 应是陡峭下降 值越高 择性越好，但通频带越窄。故在工程中， 择性越好，但通频带越窄。故在工程中，根据实际情况对 其作相应的取舍。 其作相应的取舍。
高频电子电路复习要点
分类：
•按输出波形分
正弦波振荡器 非正弦波振荡器
•按选频回路元件分 R C 振 荡 器
L
C
振
荡
器
•按原理、性质分 反 馈 振 荡 器 负 阻 振 荡 器
一、振荡的建立
各信号电压具有如下关系
《高频电子线路》
A(
j
)
Vo Vi
A( )e jA ( )
k
f
(
j
)
Vf Vo
k f ( )e jk
5、噪声系数
2.2 高频小信号调谐放大器
《高频电子线路》
高频小信号调谐放大器的电路组成： 晶体管和LC谐振回路。
晶体管高频等效电路
一是物理模拟（混合 ）等效电路。
y 另一是形式等效电路（ 参数等效电路）。
2.2
单管单调谐放大器 一、电路组成及工作原理
《高频电子线路》
《高频电子线路》
二、电路性能分析
其中 为由调制电路决定的比例系数。
ka
（2）波形图和频谱图
《高频电子线路》
图4.1.5 单频调制的DSB信号的波形图和频谱图 （a） DSB波形图 （b） DSB频谱图
(3)双边带调幅信号的产生
《高频电子线路》
D SB(t)ka (t)c(t)
带通滤波器的中心频率为 f c ，带宽为 BW AM
试计算回路电感L和 Q e 的值。若电感线圈的
Q 0 =100，问在回路上应并联多大的电阻
才能满足要求？
常见典型滤波器 石英晶体滤波器 陶瓷滤波器 表面声波滤波器
《高频电子线路》
1.3
《高频电子线路》
高频小信号调谐放大器的主要质量指标 1、增益 2．通频带 B W 0.7 3、选择性 4、工作稳定性
高频电子线路重点
高频电子线路重点高频电子线路重点内容第一章1.1通信与通信系统1. 信息技术两大重要组成部分——信息传输和信息处理信息传输的要求主要是提高可靠性和有效性。
信息处理的目的就是为了更有效、更可靠地传递信息。
2. 高频的概念所谓“高频”，广义上讲就是适于无线电传播的无线电频率，通常又称为“射频”。
一、基本概念1. 通信 :将信息从发送者传到接收者的过程2. 通信系统:实现传送过程的系统3. 通信系统基本组成框图信息源是指需要传送的原始信息，如语言、音乐、图像、文字等，一般是非电物理量。
原始信息经换能器转换成电信号(称为基带信号)后，送入发送设备，将其变成适合于信道传输的信号，然后送入信道。
信道是信号传输的通道，也就是传输媒介。
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。
接收设备把有用信号从众多信号和噪声中选取出来，经换能器恢复出原始信息。
4(通信系统的分类按传输的信息的物理特征，可以分为电话、电报、传真通信系统，广播电视通信系统，数据通信系统等;按信道传输的信号传送类型，可以分为模拟和数字通信系统;而按传输媒介(信道)的物理特征，可以分为有线通信系统和无线通信系统。
二、无线电发送与接收设备1. 无线通信系统的发射设备(1)振荡器:产生 fosc 的高频振荡信号，几十 kHz 以上。
(2)高频放大器:一或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。
(3)调制信号放大器:多级放大器组成，前几级为小信号放大器，用于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。
(4)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。
2. 无线通信系统的接收设备(1)高频放大器:由一级或多级小信号谐振放大器组成，放大天线上感生的有用信号;并利用放大器中的谐振系统抑制天线上感生的其它频率的干扰信号。
高频电子线路总复习.pptx
二、 相位稳定条件
若T 具有随 f 增大而减小的特性则可阻止上述频率的变化。通过不断的反馈，最终回到原平衡状态。
4.1.3 振荡的稳定条件
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三点式振荡器的基本工作原理
三点式振荡器组成原则：与放大器同相输入端相连的为同性质电抗，不与同相输入端相连的为异性质电抗。
会计算丙类谐振功放输出功率、管耗和效率。
理解谐振功放过压、欠压、临界工作状态的特点
掌握丙类谐振功放的负载特性。
掌握谐振功放中滤波匹配网络的作用和要求。
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放大器工作状态的选择
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二、 谐振功放的电路组成
三、谐振功放的工作原理
VBB使放大器工作于丙类。 LC回路调谐于输入信号的中心频率，构成滤波匹配网络。
西勒（Seiler）振荡器
一般C4与C3相同数量级，且都远小于C1 、 C2 ，故
第41页/共127页
串联谐振频率
晶体等效阻抗为纯阻性
并联谐振频率
石英谐振器的基本特性与等效电路
容性
容性
感性
石英晶体振荡器
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一、 并联型晶体振荡器
C1～C3串联组成CL 。调节C3可微调振荡频率。
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谐振功放电流、电压波形
VBB
uBE(on)
iBmax
ic1
ic2
VCC
uc
问题：如何看出选频的作用？
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第14页/共127页
…
余弦电流脉冲的分解
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余弦电流脉冲的分解
自己复习例题3.1.1
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高频电子线路重点知识总结3
第一章绪论1.1 主要设计内容1. 无线通信系统的组成2. 无线通信系统的类型3. 无线通信系统的要求和指标4. 无线电信号的主要特性1.2 关键名词解释1. 基带信号：未调制的信号2. 调制信号：调制后的信号3. 载波：单一频率的正弦信号或脉冲信号4. 调制：用调制信号去控制高频载波的参数，是载波信号的某一个或者几个参数（振幅、频率或相位）按照调制信号的规律变化。
1.3 知识点1. 无线通信系统的组成（P1框图）详细了解一下无线通信系统的促成部分和每个部分的作用1)高频振荡器（信号源、载波信号、本地振荡信号）2)放大器（高频小信号放大器及高频放大器）3)混频和变频（高频信号变换和处理）4)调制和解调（高频信号变换和处理）2. 无线通信系统的分类1)按照工作频率和传输手段分为：中波信号、短波信号、超短波信号、微波信号、卫星通信2)按照通信方式分：全双工、半双工、单工方式3)按照调制方式分：调幅、调频、调相、混合调制4)按照传输发送信息的类型：模拟通信、数字通信3. 无线信号的特性：时间特性、频率特性、频谱特性、调制特性、传播特性4. 无线通信采用高频信号的原因：1) 频率越高，可利用的频带宽度越宽，可以容纳更多许多互不干扰的信道，实现频分复用或频分多址，方便某些宽频带的消息信号（如图像信号 2) 同时适合于天线辐射和无线传播。
5. 调制的作用：1) 通过调制将信号频谱搬至高频载波频率，使收发天线的尺寸大可缩小 2) 实现信道的复用，提高信道利用率。
第二章 高频电路基础与系统问题2.1 主要设计内容1. 高频电路中的元器件2. 高频率电路中的组件2.2 关键名词解释1. 参数效应：在高频信号中，随着信号的提高，元件（包括导线）产生的分布参数效应和由此产生的寄生参数（如导体间、导体或元件与地之间、元件之间的杂散电容，连接元件的导线的垫高和元件自身的寄生电感）。
2. 趋肤效应：在频率升高时，电流只集中在导体的表面，导致有效导电面积减小，交流电阻可能远大于直流电阻，从而是导体损耗增加，电路性能恶化。
高频电子线路
2.2.1
I1 (S ) y11 V1 V 0 2 y I1 ( S ) 12 V2 V 0 1
I1 y11V1 y12V2 I 2 y21V1 y22V2
y21 y22
《高频电子线路》
I2 V1 I2 V2
《高频电子线路》
第二章
本章重点：
高频小信号放大器
高频小信号谐振放大器的工作原理及
性能指标计算。 难 点：谐振放大器的性能分析。
《高频电子线路》
2.1
概述
一、高频放大器的作用与分类
高频放大器的作用：放大高频信号。
工作频率范围：（300K-300M）Hz 。 高频放大器的分类 1、按信号大小分： 高频功率放大器，（大信号，通常用于发射机中）； 高频小信号放大器（接收机前端的主要部分）； 2、按负载分 谐 振 放大器：LC谐振回路作负载。 非谐振放大器：以传输线变压器作负载。
3. 最高振荡频率fmax
晶体管的功率增益 GP 1时的最高工作频率。
f ≥fmax后， Gp<1，晶体管已经不能得到功率放大。
由于晶体管输出功率恰好等于其输入功率是保证它作为 自激振荡器的必要条件，所以也不能使晶体管产生振荡。
频率参数的关系:f T fβ
《高频电子线路》
2.2.2
单管单调谐放大器
图解分析
B ib + ube － ic + uce － C B + ube － ib rbe
β ib
ic
C + uce －
E (a) 三极管
E (b) 三极管的微变等效电路
《高频电子线路》
放大电路：
高频电子线路要点
高频电子线路第一章高频电路基础1.基本内容高频电路基本上是由无源元件、有源器件和无源网络组成的。
高频电路中使用的元器件与低频电路中使用的元器件频率特性是不同的。
高频电路中无源线性元件主要是电阻(器)、电容(器)和电感(器)。
掌握本章内容是非常重要的。
2.基本要求(1) 充分了解高频电路基本元件。
(2) 掌握电阻(器)、电容(器)和电感(器)的物理特性 ,等效电路和电阻(器)、电容(器)和电感(器)。
电阻(器)、电容(器)和电感(器)与基本计算方法。
第一节高频电路中的元器件一、高频电路中的元件（一）电阻一个实际的电阻器,在低频时主要表现为电阻特性,但在高频使用时不仅表现有电阻特性的一面, 而且还表现有电抗特性的一面。
电阻器的电抗特性反映的就是其高频特性。
一个电阻 R 的高频等效电路如图 1—1 所示 , 其中,C R 为分布电容, L R 为引线电感,R 为电阻。
图 1—1 电阻的高频等效电路（二）电容由介质隔开的两导体构成电容。
一个理想电容器的容抗为 1/(j ωC), 电容器的容抗与频率的关系如图 1—2（b）虚线所示, 其中 f 为工作频率,ω =2πf 。
一个实际电容 C 的高频等效电路如图 1—2(a) 所示, 其中 Rc 为损耗电阻， Lc 为引线电感。
容抗与频率的关系如图 1—2（b）实线所示, 其中f为工作频率,ω =2πf 。
图 1 — 2 电容器的高频等效电路(a) 电容器的等效电路 ; （ b ）电容器的阻抗特性（三）电感理想高频电感器L的感抗为jωL,其中ω为工作角频率。
实际高频电感器存在分布电容和损耗电阻，自身谐振频率SRF。
在SRF上,高频电感阻抗的幅值最大，而相角为零,特性如图1—3所示。
图1—3高频电感器的自身谐振频率SRF二、高频电路中的有源器件（一）二极管半导体二极管在高频中主要用于检波、调制、解调及混频等非线性变换电路中。
（二）晶体管与场效应管（FET）在高频中应用的晶体管仍然是双极型晶体管和各种场效应管，在外形结构方面有所不同。
高频电子线路总结
第一章：载波：高频率的电流发射天线：载有载波电流，使电磁能以电磁波形式向空间发射的导体调制分为：连续波调制（调幅、调频、调相），脉冲调制（数字调制、二次调制）脉冲调制：1用信号调制脉冲。
2用已调脉冲对载波进行调制检波：与调制的过程相反调制过程：本地高频震荡→缓冲器→倍频器→中间放大→功率放大器→受调放大器话筒→低频电压放大级→低频功率放大级→调制器↑超外差收音机工作原理：通过混频器将不同的高频信号转化为固定的中频信号，使得收音机的工作选择性和灵敏度提高超外差工作过程：高频小信号放大器→自激式变频器→中频放大→检波→低频放大→输出有线通信媒介：双线对电缆、同轴电缆、光纤。
无线通信媒介：自由空间地波：分为地面波和天波，地面波，电磁波沿地面传播。
空间波，要求天线与接受天线离地面较高，接受点的电磁波由直射波与地面反射波合成天波：是经过电离层反射的电磁波第二章（选频网络）选频网路：1是由电感和电容元件组成的震荡回路（但震荡回路、耦合震荡回路）。
2各种滤波器组成的Q值：Q值越高，谐振曲线越尖锐，对外加电压的选频作用越显著，回路的选择性就越好。
串联谐振（电压谐振）回路适用于低内阻电源，内阻越低，则电路的选择性越好。
并联谐振（电流谐振）回路适用于大内阻的电源串联与并联谐振回路的对偶性：串联谐振回路谐振时回路电阻最小，而并联谐振回路谐振时回路电阻最大纯耦合：只有纯电阻或者是纯电抗复合耦合：有两种或两种以上种类的元件构成第三章（高频小信号放大器）高频放大器与低频放大器的主要区别是：1工作频率范围不同；2频带宽度不同高频放大器是由选频网路组成的谐振或非谐振放大器高频小信号放大器的主要质量指标：1增益（电压、功率）2通频带3选择性（矩形系数、抑制比）4工作稳定性（工作状态、晶体管参数、电路元件参数）5噪声系数等效电路参数：yi/yr/yf/yo晶体管的高频参数：1截至频率：β降为原来的β01/√22特征频率：│β│下降为13最高震荡频率：功率的增益为1时的频率谐振放大器稳定性的破坏原因：存在反馈导纳由反馈导纳产生的自激震荡可以通过1中和法：通过引入外部反馈网络来抵消晶体管内部y fe的反馈作用；2失配法：晶体管输出端负载阻抗不与本级晶体管的输出阻抗匹配第四章（非线性电路、时变参量电路和变频器）无线电元件：1线性元件2非线性元件3时变参量元件非线性电路的分析方法：1幂级数分析法（通过泰勒级数展开，【输入小信号】）2折线分析法（输入大信号）3开关函数分析法（控制信号为大信号，输入信号为小信号）非线性元件的特性：1特性曲线不是直线2变频作用3不满足叠加定理变频器（混频器）：就是把高频信号经过频率变换，变为一个固定的频率变频器的主要质量指标：1变频增益：变频器中频输出电压振幅与高频输入信号电压振幅之比2失真和干扰：频率失真和非线性失真；组合频率、交叉频率与互相调制、阻塞和倒易混频等干扰3选择性：接受有用信号（中频），排除干扰信号的能力取决于中频输出回路的选择性是否良好4噪声系数使用较多的混频器是：输入信号从基极输入，本振电压从发射极输入。
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2. 阻抗性质随频率变化的规律：
1) < p时， B < 0呈感性； 2) = p时， B =0呈纯阻性；
Qp
PL
R
1
PCR
Rp
pL
RppC
3) > p时，
B >0呈容性。
QL
1
pLGpGs GL
3.并联谐振时，流经电感和电容的电流模值大小相近，
方向相反，且约等于外加电流的Q倍。
P( YP FP ZP)0
L2
C o eL1
C ie
C
C oe
C ie
C2
C1
L
电容三点式振荡器输出波形好，工作频率比较 高
缺点是调整困难，起振困难(改进电路)
电感三点式振荡器起振容易，调整方便 缺点是输出波形不好
克拉泼(Clapp)振荡器
2
10 n 1
1
2n 1
• 111页多级放大器说明级数越高，通频带越 差，选择性改善有限，增益变大。
1.自激振荡产生的原因 g∑= gs+ gie + gF ＝ 0
2.自激产生的条件 3.稳定系数
幅值(g条 sgie )件 g (o eG ： L)1(2)1
yfeyre
相位条 2件 ： fere arctan
的谐振曲线
对于同样的频率ω和ω0，回路的Q值愈高，谐振曲线愈
尖锐，对外加电压的选频作用愈显著，回路的选择性就 愈好。
从能量关系 解释“谐振”。
Q0L 1 R 0CR
QL
0L
RRS RL
1
Q0 RS
RL
RR
回路储能
Q 2π 每周期耗能 表示回路或线圈中的损耗。
从能量关系介绍谐振
fi
fi
fΩ
fΩ
fs
fs
f0
图 பைடு நூலகம்.2.11 超外差式接收机方框图
根据传输媒质的不同，分为有线通信与无线通信。
无线通信的传输媒质是自由空间。
功能：选频、阻抗变换
L
R
+
Vs –
Is
C
LC R
串联振荡回路谐振特性
1时. 谐，振回时路，电回流路最阻大抗，值即最小I0 ， 即VRs Z，=具R；有当带信通号选源频为特电性压。源 2. 阻抗性质随频率变化的规律：
yyoLeggioe2e1jjCCieo2e1
1. 增益
Av0
p1 p2 yfe g
n
2. 通频带
20.7
1
2n
10
QL
1
2n 1 20.7 单级
3. 选择性（矩形系数）
Kr01
2f0.1 2f0.7
2 0.1 2 0.7
iC 脉冲最大时，vCE最小； 导通角和vCEmin越小，Pc越小；
vBE V B BV bm cots
vCE V CC V cm cots
i C I c 0 I c 1 c m t o I cc m s 2 o t 2 s I c n c m n o t s
斩波调幅
集电极调幅 高电平调幅
• 回路谐振时，电感线圈中的磁能与电容器 中的电能周期性的转换着。电抗元件不消 耗外加电动势的能量。外加电动势只提供 回路电阻所消耗的能量，以维持回路中的 等幅震荡。振荡时回路中的电流达到最大 值。
并联振荡回路谐振特性
1. 谐振时，回路阻抗值最大；当信号源为电流源时，回 路电压最大，即 V0 IsRp ，具有带通选频特性。
产生机理
反馈式振荡器 反馈型LC振荡器 负阻式振荡器 石英晶体振荡器
振荡器组成
放大器 a. 晶体三极管 b. 场效应管 c. 差分放大器 d. 运算放大器
选频网络 a. LC并联谐振回路 b. RC选频网络 c. 晶体滤波器等
反馈网络 a. 电容分压 b. 电感分压 c. 变压器耦合 d. 电阻分压
状态，采取折线近似分析法。
过压
临界
iC=gcrvCE
欠压
图 6.3.1 晶体管的输出特性及其理想化
iC =gc(vBE–VBZ) (vBE ＞VBZ) 图 6.3.2 晶体管静态转移特性及其理想化
q IC0iCmax 0(c)
q Icm niCmax n(c)
ic m ax
尖顶余弦脉冲的分解系数
End
N1 N2
+L
+
Is Rp C V
P2 RL
P1
VL
Is
Rp C
-
-
—
—
(a)
(b)
+ RL V
-
—
CL1 P L2
+ RL VL
-
a)
—
C
L
b)
+ RL V
-
—
C1 P
+ C2 RL VL
-
a)
—
CL b)
+
RL V
-
—
RL
VVL
2RL
1 p2
RL
接入系数 p VL 1
vCE V CC V cm cots
V cm vCE
iC i vCE min
c max
0 qc
V BZ
V CC
－V BB
iC v bmE ax
t
c
Po P
V bm v BE
Pc T1
T
0 iCvCEdt
1. iC 与vBE同相，与vCE反相；
vBE V B BV bm cots2. (b) 3.
yfeube
Coyeoe goe
yyoLeggioe2e1jjCCieo2e1
C
yie
yoe yrevce yfevbe
35
L2
4 yL
1
Av
Gp
p1p2yfe
jC
1
jL
Gp Gpp12goe1p22gie2 CCp12Coe1p22Cie2
课程主要内容
处理高频信号的功能电路
高频信号的产生电路（振荡器） 放大电路（小信号放大器和功率放大） 调制和解调电路
通信系统由输入、输出变换器，发送、接收 设备和信道等组成。
为什么要调制
高频振荡
缓冲
倍频
高频放大
发 射
调制 天
线
声音
话筒 音频放大
图 1.2.8 调幅发射机方框图
fi f0 fs
Pc PPo
0
欠压
临 界
过压
Rp
0
欠压
界临Ropt 过压
Rp
结论：
图6.3.7 负载特性曲线
欠压、过压、临界三种工作状态的特点：
欠压：恒流，Vcm变化，Po较小，ηc低，Pc较大； 过压：恒压，Icm1变化，Po较小，ηc可达最高； 中间放大级
临界：Po最大，ηc较高； 发射机末级 最佳工作状态
根据所采用的RC选频网络的不同， RC振荡器可 分为RC移相网络振荡器、RC串并联网络振荡器（文
氏电桥振荡器）。
RC移相网络振荡器工作原理
RC串并联网络振荡器工作原理
F 1 3
0
1 RC
ARt3R4 1Rt33
R4
R4
1. 调制的原因 2. 调制的方式 3. 调幅的方法
调幅方法
平方律调幅 低电平调幅
直流功率： P==VCC Ic0
输出交流功率： Po
12VcmIcm1
Vc2m 2Rp
1 2
Ic2m1Rp
集电极效率：
c
Po P
12Vcm Icm1 VCCIc0
12g1(qc)
其中:集电极电压利用系数 V cm
波形系数
g1(qc )
Icm1 Ic0
V CC
谐振功率放大器工作于丙类（非线性、大信号）
.
Av0 20.7
yfe C
带宽和增益为一对矛盾。
Kr01
2f0.1 2f0.7
102 1
Av 0
2 yfe
S0Cre
增益和稳定性为一对矛盾。
yi yr
I1 VI11 V2
V2 0 称为输出短路时的输入导纳； V1 0称为输入短路时的反向传输导纳；
S(gsgie)(goeGL)1 (2)1
yfeyre
如果S＝1，放大器可能产生自激振荡；如果S >>1，放大器不会产生自激。 S越大，放大器离开 自激状态就越远，工作就越稳定。
避免自激的做法有中和法和失配法。
功能：将直流功率转换为交流信号功率。 主要指标：输出功率与效率 工作状态：丙类大信号的非线性状态（非线性失真） 分析方法：折线近似分析法。(大信号) 206页书上画重点
改变ＶCC对工作状态的影响 集电极调幅作用是通过改变VCC来改变Ｉcm1与Ｐo
才能实现的，因此，必须工作于过压区。
改变Ｖbm对工作状态的影响
基极调幅作用是通过改变ＶBB来改变Ｉcm1与Ｐo
才能实现的，因此，必须工作于欠压区。
振荡器的分类
振荡器
波形 正弦波振荡器 非正弦波振荡器
反馈型RC振荡器
起振阶段要求 起振条件 A(0)F(0)1
A (0)F(0)2nπ
振荡的平衡条件包括振幅平衡条件和相位平衡条件
| AF |1 AF2n
yfe Zp1 F1 Y Z F 2 n(n 0 ,1 ,2 ,3 )