高频电子线路4版课件全
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[高频电子电路(第4版)][王卫东 等][电子课件] (3)[9页]
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典型实用的部分接入并联谐振回路如图所示。
a
a
L2 C2 cd
is
Rs L1 C1
RL
C2 L2 cd
is
Rs C1 L1
RL
b
b
（2）等效电路（常将部分接入部分等效到并联谐振回路的两端）
a
a
is
Rs C L RL
is
Rs C L RL
b 其中：C C1C2
C1 C2
b
L
L1
L1 L2
L2 2M
RX
X2
R2
R1
B
X1 :电抗元件（纯电感或纯电容）; RX : X的1 损耗电阻； R1 :与 X串1 联的外接电阻；
X 2:转B 换后的电抗元件; R2:转换后的电阻;
1.串并联阻抗等效互换
（2） 等效互换原理分析 等效互换的原则：
A
A
X1
等效前后阻抗和品质因数相等。
RX X 2
R2
(R1
RX
is
回路处于谐振或失谐不大的状态；
+ L2 C2
+ c uab d +
Rs ucb L1
C1 udb RL
-
-
-
b
外电路电流可以忽略不计。
①电感抽头的回路
②电容分压的回路
当线圈抽头两部分之间的互感可忽略时
1
p ucb L1 uab L1 L2
p udb uab
C1
1
当线圈抽头两部分之间的互感为M时 p ucb L1 M uab L1 L2 2M
感或电容采用部分接入的并联谐振回路。常用的部分接入方式有： 电感抽头部分接入和电容分压部分接入。
高频电子线路张肃文版全ch优秀课件
通信的传输媒质
图 1.3.1 电磁波传播的几种方式
《
1.3 高
频 电
通信的传输媒质
子 线
高频电子线路的工作频段
路
》
（
第
四
版பைடு நூலகம்
）
张 肃 文
音频
射频
微波
主
编
高
等
教
育 出
300KHz
300MHz
版
社
End
高频电子线路张肃文版全ch优 秀课件
1.3 《
高 频
通信的传输媒质
电
子
线 发送设备
传输媒质
接收设备
路
》
（
图 1.2.3 通信系统框图
第
四
版 有线通信传输媒质有：
）
张 肃
双线对电缆
文
主 编
同轴电缆
高
等 教
光纤（光缆）
育 出
无线通信的传输媒质是自由空间。
版
社
《
1.3 高
频 电 子 线 路 》 （ 第 四 版 ） 张 肃 文 主 编 高 等 教 育 出 版 社
[高频电子电路(第4版)][王卫东 等][电子课件] (25)[3页]
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第5章 振幅调制、解调及混频
5.1 概述 5.2 振幅调制原理及特性 5.3 振幅调制电路 5.4 调幅信号的解调 5.5 混频器原理及电路 5.6 AM发射机与接收机
5.1 概述
振幅调制 解调（检波）
属于
频谱线性搬移电路
混频（变频）
1.调制的定义
（1）调制 指用低频信号去控制高频信号的某个特性参数的过程。
调制信号
载波
已调信号
调制信号：又称原始信号或基带信号，指需要传输的信号，如 话音、图像、文字、数据等。
载波：如正弦波、方波、矩形波、三角波等。 已调信号：经过调制后的信号。
（2）解调 指调制的逆过程，指从已调信号中恢复出原调制信号的过程。
2.调制的分类 按调制信号形式分
按载波信号形式分
➢模拟调制
➢正弦波调制
即已调信号的相位随调制信号成线性变化。
➢脉冲调制
幅度调制的分类
鉴相
脉冲幅度调制（PAM） 脉冲宽度调制（PWM） 脉冲位置调制（PPM）
➢标准振幅调制（AM） ➢双边带调制（DSB） ➢单边带调制（SSB）
➢数字调制
➢脉冲调制
按所调制的参数分 uc Ucm cos(ct 0 )
➢正弦波调制
幅度调制：用调制信号去控制正弦载波的幅度，
即已调信号的振幅随调制信号成线性变化。
检波
频率调制：用调制信号去控制正弦载波的频率， 即已调信号的频率随调制信号成线性变化。
ห้องสมุดไป่ตู้
鉴频
相位调制 ：用调制信号去控制正弦载波的相位，
5.1 概述 5.2 振幅调制原理及特性 5.3 振幅调制电路 5.4 调幅信号的解调 5.5 混频器原理及电路 5.6 AM发射机与接收机
5.1 概述
振幅调制 解调（检波）
属于
频谱线性搬移电路
混频（变频）
1.调制的定义
（1）调制 指用低频信号去控制高频信号的某个特性参数的过程。
调制信号
载波
已调信号
调制信号：又称原始信号或基带信号，指需要传输的信号，如 话音、图像、文字、数据等。
载波：如正弦波、方波、矩形波、三角波等。 已调信号：经过调制后的信号。
（2）解调 指调制的逆过程，指从已调信号中恢复出原调制信号的过程。
2.调制的分类 按调制信号形式分
按载波信号形式分
➢模拟调制
➢正弦波调制
即已调信号的相位随调制信号成线性变化。
➢脉冲调制
幅度调制的分类
鉴相
脉冲幅度调制（PAM） 脉冲宽度调制（PWM） 脉冲位置调制（PPM）
➢标准振幅调制（AM） ➢双边带调制（DSB） ➢单边带调制（SSB）
➢数字调制
➢脉冲调制
按所调制的参数分 uc Ucm cos(ct 0 )
➢正弦波调制
幅度调制：用调制信号去控制正弦载波的幅度，
即已调信号的振幅随调制信号成线性变化。
检波
频率调制：用调制信号去控制正弦载波的频率， 即已调信号的频率随调制信号成线性变化。
ห้องสมุดไป่ตู้
鉴频
相位调制 ：用调制信号去控制正弦载波的相位，
高频电子线路课件(谢嘉奎第四版)1-5
当 VS = VREF 时 误差放大器输出静态电压，经电压比较器使 T1 管的 导通时间为 ton 或占空系数为 d0，稳压器的输出电压
VO = VREF
R1 R2 = f T
调解过程如下： VO VS ton d VO 反之亦然。
1.5.3 开关型稳压器
开关型稳压器的调整管工作在开关状态，通过控制开 关的启闭时间来调整输出电压。
一、直流–直流变换器 1．降压型变换器
如图 1–5–15(a)所示，电路由开关 S、续流二极管 D 和低通滤波器 L1、C2 组成。 S 闭合：vA = VI，D 截止， 电感 L1 充电。
S 断开：vA = 0，D 导通 (设VD(on) = 0)，电感 L1 放电。
稳压二极管构成的基准电压源电路如图 1–5–13(a)所示。
基准电压 VREF
VREF = VZ - 2V(on)
VZ - 3V(on) R2VZ ( R1 - 2 R2 )V(on) R1 = R1 R2 R1 R2
VZ(6 ~ 8 V)具有正温度系数，V(on) 具有负温度系数。
满足 R1 - 2 R2 = - VZ / T 时，基准电压 VREF 的温 R2 V(on) / T 度系数
1.5.2 串联型稳压器
一、工作原理 1．组成
串联型稳压器的组成 如图 1-5-12(a)所示。 串联型稳压器组成： 调整管、取样电路、 基准电压源和比较放大器。
图 1-5-12(a)
串联稳压电路的组成方框图
串联型稳压器组成： 调整管 —— 功率管或 复合管与负载串联。 比较放大器 —— 单管 放大器、差分放大器、集 成运放等。 基 准 电 压 源 —— 温 度 系数很小的电压源电路。
高频电子线路课件(谢嘉奎第四版)2-3
(3)高效 将功率管给出的信号功率Po 高效地传送到外接负载上， 即要求网络的传输效率 K = PL/ Po 接近 1。
3．讨论 (1)谐波抑制度 Hn 和 K 间的矛盾 在实际滤波匹配网络中，提高 Hn ， 就会牺牲传输效率 K，反之亦然。 (2)说明
图 2–3–4 LC 谐振回路
如图 2–3–4 所示，L 和 C 为滤波网络(简称 L 型网络)， rL 为 L 中的固有损耗电阻，RL 为外接负载电阻。令 0 L Q0 rL 为回路固有品质因数，在高 Q 条件下，它的有载品质因数
1 ③ 电容： XＣ C
上述各式表明，Qe 取定后，Rp 和 Rs，Xp 和 Xs 之间可 以相互转换。转换前后的电抗性质不变( Xs 和 Xp 有相同的 正负号)。
5．滤波匹配网络的设计 在谐振功率放大器中，为了提高传输效率，回路的有 载品质因数都较小，一般在 10 以下。考虑到谐波抑制度， 常用的滤波匹配网络除了上述最简单的 L 型外，更多的是 由三个电抗元件组成的 、T 型以及由它们组成的多级混 合网络。下面就介绍滤波匹配网络的阻抗变换特性。
(3) 自给偏置电路的作用 ① 用于载波功放，可以在输入信号振幅变化时起到自 动稳定输出电压振幅的作用。 ② 用于正弦波振荡器，可以稳定振荡幅度。 ③ 若用于线性功率放大器，会使放大器偏离乙类工作， 造成输出信号失真，应当避免。
2.3.2 滤波匹配网络
1．位置 对 交 流 通 路 而 言 ， 滤 波 匹 配 网 络 (Filter-Matched Network)介于功率管 T 和外接负载 RL 之间。 2．对滤波匹配网络的要求( 2 + 1 条) (1)变换 将外接负载 RL 变换为放大管所要求的负载 Re，以保 证放大器高效率地输出所需功率。 (2)滤波 充分滤除不需要的高次谐波 分量，以保证在外接负载上输出 所需基波功率 ( 在倍频器中为所 图 2–3–3 交流通路 需的倍频功率)。
3．讨论 (1)谐波抑制度 Hn 和 K 间的矛盾 在实际滤波匹配网络中，提高 Hn ， 就会牺牲传输效率 K，反之亦然。 (2)说明
图 2–3–4 LC 谐振回路
如图 2–3–4 所示，L 和 C 为滤波网络(简称 L 型网络)， rL 为 L 中的固有损耗电阻，RL 为外接负载电阻。令 0 L Q0 rL 为回路固有品质因数，在高 Q 条件下，它的有载品质因数
1 ③ 电容： XＣ C
上述各式表明，Qe 取定后，Rp 和 Rs，Xp 和 Xs 之间可 以相互转换。转换前后的电抗性质不变( Xs 和 Xp 有相同的 正负号)。
5．滤波匹配网络的设计 在谐振功率放大器中，为了提高传输效率，回路的有 载品质因数都较小，一般在 10 以下。考虑到谐波抑制度， 常用的滤波匹配网络除了上述最简单的 L 型外，更多的是 由三个电抗元件组成的 、T 型以及由它们组成的多级混 合网络。下面就介绍滤波匹配网络的阻抗变换特性。
(3) 自给偏置电路的作用 ① 用于载波功放，可以在输入信号振幅变化时起到自 动稳定输出电压振幅的作用。 ② 用于正弦波振荡器，可以稳定振荡幅度。 ③ 若用于线性功率放大器，会使放大器偏离乙类工作， 造成输出信号失真，应当避免。
2.3.2 滤波匹配网络
1．位置 对 交 流 通 路 而 言 ， 滤 波 匹 配 网 络 (Filter-Matched Network)介于功率管 T 和外接负载 RL 之间。 2．对滤波匹配网络的要求( 2 + 1 条) (1)变换 将外接负载 RL 变换为放大管所要求的负载 Re，以保 证放大器高效率地输出所需功率。 (2)滤波 充分滤除不需要的高次谐波 分量，以保证在外接负载上输出 所需基波功率 ( 在倍频器中为所 图 2–3–3 交流通路 需的倍频功率)。
[高频电子电路(第4版)][王卫东 等][电子课件] (14)[10页]
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特性曲线的交点位于放大区再到饱和区 状态由欠压到过压变化
iC
•
iC
放大区•
饱和区
•
截止区
U •BB
• 0
uBE U BZ
u u BE max3 BE
u uBE max 2 BE max1
0
c3 c1 c 2
t
Ucm1
Icm1
Ico
t
0 欠压
临界
U
过压
bm
高频功放放大特性的应用
ui
ui
线性功放
uo uo
Zp Rp
可用 Ic或o I的cm1最小值， 或用 的最Uc大m1值来指 示调谐
0
o
0
设谐振时功放工作于弱过压状态，失谐后：
Icgd
功放进入临界或欠压状态 Icmax
Ico、Icm1
PD
Po
1 2
Icm1Ucm1 cos p
Pc
管子因过热而损坏，
【结论】高频功放必须常保持在谐振状态。 所以调谐动作要快
Ec Q点向右平移 进入欠压状态 Icmax几乎不变，略增加
Ico、Icm1几乎不变，略增加 Ucm1几乎不变，略增加
Ucm1 Icm1
iC
uBE max
Ico
0
过压
临界 欠压 Ec
0
（3）Ec 进入过压状态
Ec Q点向左平移
Ico、Icm1
Ucm1
进入过压状态
Ec Ec Ec uCE
QQ Q
ic 顶部下凹，I c max
U cm1
0
t
0
t
0
U bm
ui
振幅限幅器
uo
高频电子线路4
–VBB
理想化
+c
o VBZ
eb
o
–c
vc
t +c o –c
Vbm
然是脉冲状，但由于谐振回路的
Vbm
t
这种滤波作用，仍然能得到正弦 谐振功率放大器转移特性曲线 波形的输出。
谐振功率放大器各部分的电压与电 流的波形图如下页的图所示
eb vb
ib
ic
V BZ t
–VBB t
t ec
V cm
V cm
V CC
功率、效率等随Rp而变 化的特性，就叫做放大
器的负载特性。
t 0 180°
半导通角
＜90°
BA
eb=eb max
1
2
C3
Rp 负载增大
D
VCC
Q
Vcm
1.欠压状态
ec min
Vcm
2.临界状态
Vcm
电压、电流随负载变化波形
3.过压状态
1) vc、ic随负载变化的波形vc、ic随负载变化的波形如图所 示，放大器的输入电压是一定的，其最大值为Vbemax，在 负载电阻RP由小至大变化时，负载线的斜率由小变大， 如图中123。不同的负载，放大器的工作状态是不同 的,所得的ic波形、输出交流电压幅值、功率、效率也是 不一样的。
消去cost可得， eb=
–VBB+Vbm
VCC Vcm
ec
另一方面，晶体管的折线化方程为 ic = gc(eb–VBZ)
得出在ic–ec坐标平面上的动态特性曲线(负载线或工作路) 方程： icgcV BB V bm (V C V cC m ec)V BZ
gc V V b cm m ecV bV m C CV B V b V Z c m m V BV B cm
[高频电子电路(第4版)][王卫东 等][电子课件] (20)[14页]
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fq fp
f
（3） p q 时，则X q 0 【呈容性】
（4） q时，则 X q 0 【呈短路线或小电阻】
3.6.1 石英晶体谐振器概述 6.石英晶体谐振器的特点
与LC谐振回路相比，晶体谐振器有以下四个特点： （1）Q值高；
（2）晶体的谐振频率fq 、f p 稳定； （3）晶体在 fq f f p 内有很高的并联谐振阻抗，且呈电感性； （4）晶体的接入系数很小，一般在103 数量级，因此外电路对晶 体性能的影响很小。
3.6 晶体振荡器 （Crystal Oscillator）
3.6.1 石英晶体谐振器概述 3.6.2 晶体振荡器电路
并联型晶体振荡电路 皮尔斯（Pierce）振荡电路 密勒（Miller）振荡电路
串联型晶体振荡电路 泛音晶振电路（自学） 高稳定度石英晶振电路（自学）
3.6 晶体振荡器
影响振荡器稳定度的关键因素： 回路标准性 品质因数Q值 Q 稳定度
fq
1 Cq C0 CL
C1
利用二项式展开定理，并忽
C
略高次项有： fq fs f p
Cq
B
C2
C1
fs
fq
1
Cq
2(C0
CL
)
④接入系数
1 CL 1 1 1
C1 C2 C3
负载与晶体之间的接入系数为：
C3
C
Cq
C0
B
Lq A
p uAC
Cq
uAB C0 Cq CL
耦合松
Lq
C0
Cq
rq
A
Lq
R C0 C Cq
B
A
C0
R B
Lq
Cq
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R w0
w0 w
)
1jQ( w1 w0
w0) w
N(w)ej(w)
出
版
社
《
串高频电 联振荡回路的谐振曲线和
子
线 路 》 （ 第 四
. N (w)
I(w) I(w0 )
R
R j(wL
1)
wC
版 ） 张 肃 文
1jQ(
路 》
电阻R的串联；电容器等效为电容C和损耗电阻R 的并
（ 第
联。
四
L
R
版
）
损耗电阻
张
+
肃 文
LR
C
Vs –
主
R
编
高
C
等
教 育
通常，相对于电感线圈的损耗，电容的损耗很小，
出 版
可以忽略不计。
社
《
3.1.1 基本原理 高
频
电
子 线
一、谐振现象
L
R
jωL
路
+
》 （ 第
Vs
–
1/(jωC)
四
版 ） 张
C
《
高 频
3.1 串联谐振回路
电
子
线 路
3.1.1
基本原理
》
（
第 四
3.1.2
串联振荡回路的谐振曲线和通频带
版
）
张
肃 文
3.1.3
串联振荡回路的相位特性曲线
主
编
高 3.1.4
能量关系及电源内阻与
等
教 育
负载电阻的影响
出
版
社
高频电子线路4版课件全
《 高 频
3.1 串联谐振回路
电
子 线
由电感线圈和电容器组成的单个振荡电路，称为
版
） 张
2. 阻抗性质随频率变化的规律：
肃 文
1) w < w0时， X<0呈容性；
主 编
2) w = w0时， X =0呈纯阻性；
高 等
3) w > w0时， X >0呈感性。
教
育 3.串联谐振时，电感和电容两端的电压模值大小相等，且等于
出 版
外加电压的Q倍。
社
《 高 频 电
3.1.1 基本原理
阻抗 ZRjXRj(wL 1 ) Z R2X2
肃
wC
文 主
X
电抗
感性
Z
编
wL
高
等
教
O
X=
w
L－
1 wC
w0
w
育 出
－
1 wC
版
容性
社
R
w0
w
《
高 频 电
3.1.1 基本原理
子
线
电抗
路 》
X
感性
wL
Z
（ 第
X= w L－ 1 wC
四 版
O
w0
w
）
－1
R
张
wC
肃
文
容性
w0 谐振频率 w
主 编
阻抗 Z R jX Z R2 X 2
育 出 版
I0
VS R
，具有带通选频特性。
社
《
高 频 电
3.1.1 基本原理
子
L
R
线
电抗
路X
》
感性
wL
+
（ 第
x = w L－ 1 wC
Vs –
四O 版 ） 张 肃 文
w0 －1 wC
容性
w
C
阻抗 ZRjXRj(wLw1C)
主 编
2. 阻抗性质随频率变化的规律：
高
1) w < w0时，X <0呈容性；
等 教
2) w = w0时，X =0呈纯阻性；
育 出
3) w > w0时，X >0呈感性。
版 社
谐振时，电感、电容消失了！
《
高 频 电
3.1.1 基本原理
子
线 路
实际上，谐振时
》
（ 第 四
VL0
I0 jw0L
Vs R
jw0L
j
w0 L
R
Vs
L
R
版
+
） 张 肃 文 主
VC 0
I0
1
jw0C
Vs R
子 注意：线圈Q与回路Q的区别
线
路
》 （ 第 四
线圈的品质因数 Q wL
R
LR
版 ） 张 肃
回路的品质因数 Qw0L 1 1 • L R w0CR R C R
文
主 编 高
w0
1 LC
woLw1oC
L
C
(回路的特性阻抗)
等 教
二者的区别：回路Q限定于谐振时，线圈Q无此限制。
育 出
二者的相同点：都表示回路或线圈中的损耗。
高 等 教 育 出 版 社
谐振条件:
X
w0
L
1
w0C
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
0
即信号频率 w0
1或
LC
f0
2
1 LC
《
高 频 电
3.1.1 基本原理
子 线
二、谐振特性
路
》
L
R
（
VS
Z
Z
第 四
+
版 ）
Vs –
张
R
肃
文
C
主
选频特性曲线
w 0 谐振频率
w
编
高
1. 谐振时，回路阻抗值最小，即Z=R；
等 教
当信号源为电压源时，回路电流最大，
1 jw0C
j
1 w0CR
Vs
Vs –
编
C
高 又因为
等 教 育 出
w0L
1
w0C
所以
VL0 VC0
版
社
《
高 频 电
3.1.1 基本原理
子 线 路
VL0
I0 jw0L
Vs R
jw0 L
j
w0 L
R
Vs
》
（ 第 四 版
VC 0
I0
1
jw0C
Vs R
1 jw0C
j
1 w0CR
Vs
）
张
为了表征谐振时电感L和电容C两端电压值的大小，
高 等
串联单振荡回路的谐振特性：其阻抗在某一特定
教 育 出
频率上具有最小值（谐振状态），而偏离此频率时将 迅速增大。
版
社
《
高 频 电
3.1.1 基本原理
子
线 路 》
电抗
X
感性
wL
Z
（
X= w L－ 1
第
wC
四
O
版
w0
w
）
－1
R
张
wC
肃 文
容性
w0 谐振频率 w
主 编
阻抗 Z R jX Z R2 X 2
电流和电压的相量图求得。
L
R
第
四 谐振时
版
+
） 张 肃 文
VL0 jQVs
Vs
Vl0mVsm 1Q2
–
QVsm
主
编 高 等 教
O 90oV s VR Vs
I0
C
育
出 版
VC0 jQVs
社
《 高 频 电
3.1.1 基本原理
子 线
总结
路
》 （ 第 四
1时. 谐，振回时路，电回流路最阻大抗，值即最小I0， 即VR，s Z=具R有；带当通信选号频源特为性电。压源
版
社
End
《
串高频电 联振荡回路的谐振曲线和
子
线 路 》
回路中电流幅值与外加电压频率之间的关系曲线 称为谐振曲线。
（
第
因此，表示谐振曲线的函数为
四
版 ） 张 肃 文 主 编
.
N(w)
I(w) I(w0 )
Vs
R j(w L 1 ) wC
Vs
R
R j(wL
1)
R
wC
高 等 教 育
1
j
w0L
1
(w
肃 文
引用电感线圈的品质因数
主
编
wL
高
Q
等
LR
教
R
育
出 版
线圈的Q值常在几十到一、二百左右。
社
《
高 频 电
3.1.1 基本原理
子
L
R
线 路 》 （ 第 四 版
考虑到，谐振时 w0L
Qw0L
R
1
w0C
1
w0CR
+
Vs –
） 张 肃 文 主 编
VVCL0 0I0Ij0wj10wC0LVRsVRsjwj1w0CLjwjwR0L01CVsRVs
jQVs jQVs
C
高 等
3.串联谐振时，电感和电容两端的电压模值大小相等，
教 育
且等于外加电压的Q倍；由于Q值较高，必须预先注意
出 版
回路元件的耐压问题。
社
《 高 频 电
3.1.1 基本原理
子 线 路 》 （
实际上，损耗是包含在线圈中的，所以电感线圈
上的电压 Vl0VL0jQVs。二者的关系可以借助回路中的
路 》
单振荡回路。
（
第 四
L
R
版
）
张 肃