高频复习资料.ppt
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1、绪 论,无线通信系统的基本工作原理 发射设备的基本原理和组成 接收设备的基本原理和组成 无线电波的基本特点,主要内容:,1、无线通信系统的基本工作原理,无线通信系统组成框图,各部分作用 信息源:提供需要传送的信息 变换器:待传送的信息(图像、声音等)与电信号之间的互相转换 发射机:把电信号转换成高频振荡信号并由天线发射出去 传输媒质:信息的传送通道(自由空间) 接收机:把高频振荡信号转换成原始电信号 受信人:信息的最终接受者,1、无线通信系统的基本工作原理,2、发送设备的基本原理和组成,信号在空间直接发送存在的问题 天线尺寸 天线尺寸与被辐射信号的波长相比拟时(波长的1/101),信号才能被天
2、线有效的辐射出去。对于音频范围20Hz20kHz来说,这样的天线不可能实现。 信号选择 如果直接发射,多家电台的发射信号频率范围大致相同,接收机无法区分。,问题的解决调制 什么是调制? 把待传送信号“装载”到高频振荡信号上的过程。 三种信号 调制信号、载波信号和已调信号 三种方式 调幅(AM)、调频(FM)和调相(PM),2、发送设备的基本原理和组成,典型发送设备的组成框图,2、发送设备的基本原理和组成,3、接收设备的基本原理和组成,信号的“卸载”解调 什么是解调? 从高频已调波信号中“取出”调制信号的过程。 解调的三种方式 对调幅波的解调检波 对调频波的解调鉴频 对调相波的解调鉴相,典型接收
3、设备的组成框图,3、接收设备的基本原理和组成,4、无线电波的基本特点,无线电波是一种电磁波,其传播速度与光速相同,且有=c/f。 无线电波具有直射、绕射、反射与折射等现象。 无线电波的三种传播途径(如图):,无线电波的波段划分表:,4、无线电波的基本特点,小 结,高频电子线路的典型应用是无线通信系统; 无线通信系统由发射设备、接收设备和传输媒介三部分组成; 无线电信号的发射与接收的关键是调制与解调; 高放、混频、本振、调制、解调等相关知识是本课程要解决的问题; 了解无线电信号所具有的基本特点是必备的基本知识。,第1章 高频小信号放大器,小信号谐振放大器 集中选频放大器,主要内容:,1. 小信号
4、谐振放大器,1、什么是谐振放大器? 采用调谐回路作为负载的放大器。选频或滤波是其基本特点。 2、分类,1. 小信号谐振放大器,3、主要性能指标 谐振电压增益Au0放大器在谐振频率上的增益,衡量对有用信号的放大能力。 通频带BW0.7放大器电压增益下降到谐振电压增益的0.707倍时所对应的频率范围。 选择性 抑制比: d=20lgAu0/Au(dB) 矩形系数: K0.1=BW0.1/BW0.7,4、单级单调谐放大器,1. 小信号谐振放大器, 集电极负载为LC并联谐振回路 采用了部分接入方式,单级单调谐放大器的性能分析:,谐振频率:,通频带:,矩形系数:,其中:C为等效的回路总电容。,其中:可见
5、其矩形系数远大于1,选择性较差。,其中:Qe为回路的有载品质因数。有:,5、多级单调谐放大器的性能指标,1.小信号谐振放大器, 电压增益:如果有n级且各级增益相同,则:,Au,=,Au1 Au2 Au3 Aun,(Au1)n,=, 通频带:, 选择性:,N级的矩形系数为,2、集中选频滤波器,1,2 集中选频放大器,(1) 陶瓷滤波器,1) 陶瓷片的“压电效应”与“反压电效应”,2) 两端陶瓷滤波器(外形及符号),两个谐振频率:,3)三端陶瓷滤波器,集中选频放大器,实物图:,2、集中选频滤波器,集中选频放大器,(2)声表面波滤波器(SAWF),实物图:,声表面波滤波器应用实例:,V1是预中放部分
6、,起前置放大作用; Z1为SAWF起集中选频作用; TA7680AP为彩电图像中频放大器IC。,本章小结,高频小信号放大器分为宽带和窄带两类。 扩展频带的方法有负反馈法、组合电路法和补偿法。 小信号谐振放大器是一种窄带放大器,由放大器和谐振负载组成 ,具有选频或滤波功能。按谐振负载的不同,可分为单调谐放大器、双调谐放大器等。 集中选频放大器是由集中选频滤波器和宽带放大器组成。常用的集中选频滤波器有陶瓷滤波器、声表面波滤波器等。,第2章 高频功率放大器,丙类谐振功放的特点 丙类谐振功放的工作原理 丙类谐振功放的性能分析 丙类谐振功放的电路 宽带高频功率放大器简介,主要内容:,2.1 丙类谐振功放
7、的特点,1.与低频功放相比较,工作频率和相对频带不同 负载性质不同 工作状态不同,对放大信号的要求不同 谐振网络的作用不同 工作状态不同,2.与小信号谐振放大器比较,2.2 丙类谐振功放的工作原理,1.电路原理,三极管V在工作时应处于丙类工作状态,只有小部分 时间导通。LC谐振回路起到滤波和匹配作用。基极电 源VBB应小于死区电压以保证晶体管工作于丙类状态, 一般VBB略小于0。集电极电压VCC是功率放大器的能 量来源。,2.工作原理,2.2 丙类谐振功放的工作原理,因而:,设输入ui为一余弦信号:,则三极管的发射结电压:,因为管子只在小半周期内导通,因而iB为脉冲电流。 放大后的iC也为脉冲
8、电流。根据傅氏级数展开得:,考虑LC谐振回路对各次谐波的作用不同得:,波形分析:,三极管输入特性 基极脉冲电流及谐波分量 集电极脉冲电流及谐波分量 LC谐振回路两端电压波形 晶体管集电极和发射极之间的瞬时电压波形,3.功率与效率,2.2 丙类谐振功放的工作原理,电源提供功率:,输出功率:,集电极功耗:,效率:,其中:,为集电极电压利用系数。,为集电极电流利用系数(波形系数)。,2.3 丙类谐振功放的性能分析,1.动态线,可见,动态线和VCC, VBB,Uim,Ucm相关。,在以UBE作为参变量的三极管输出特性曲线上作出的交流负载线(如图)。,AB为动态线,且有:,2.三种工作状态,2.3 丙类
9、谐振功放的性能分析,改变UBE、UCE 将使动态点移 动,使谐振功 放工作于不同 的三种状态:,欠压状态: 临界状态: 过压状态:,3.负载特性 指VCC、VBB、Uim不变时,谐振负载RP变化 对放大器性能的影响。,2.3 丙类谐振功放的性能分析,观察集电极余弦脉冲变化,RP变化对集电极余弦脉冲的影响,4.调制特性集电极调制特性,2.3 丙类谐振功放的性能分析,特点:随着VCC增 大,先后经历: 过压临界欠压 且不变。,指VBB、Uim、 RP固 定,VCC变化对放 大器性能的影响。,作为集电极调制 时应工作于过压区,4.调制特性基极调制特性,2.3 丙类谐振功放的性能分析,指 VCC 、U
10、im、 RP固 定, VBB 变化对放 大器性能的影响。,特点:随着VBB 增 大,先后经历: 欠压临界过压 且 增大。,作为基极调制时 应工作于欠压区。,5.放大特性,2.3 丙类谐振功放的性能分析,特点:随着Uim的增 大,先后经历: 欠压临界过压 且增大。,指VCC 、 VBB 、 RP固 定, Uim变化对放 大器性能的影响。,欠压时用于放大,过 压时用于限幅。,2.4 丙类谐振功放的电路,1.基极馈电电路,2.7 宽带高频功率放大器简介,1.传输线变压器工作原理 传输线变压器的工作方式是传输线原理与变压器 原理的结合,其主要特点是工作频带极宽。 如图1:1传输线变压器:,2.传输线变
11、压器的应用,2.7 宽带高频功率放大器简介,功率合成与分配应用举例:,本章小结:,1.高频功率放大器分为窄带高频功率放大器和宽带高频功率放大器。 2.为了提高效率,谐振功放一般工作在丙类状态,其集电极电流是失真严重的脉冲波形。 3.谐振功率放大器有欠压、临界、过压三种状态。 4.谐振功率放大器电路包括集电极馈电电路、基极馈电电路和匹配网络等。 5. 传输线变压器是以传输线原理和变压器原理相结合的方式工作,因此具有良好的宽频带传输特性。,练习:1 已知谐振功率放大器输出功率P14W,C60,VCC20V, 试求Pc和Ic0。,已知P14W,C60,VCC20V,则 PDC=P1/C =4/0.6
12、6.67W Pc= PDC P1=6.674=3.67W Ic0= PDC / VCC =6.67/20(A) 333.3mA,第3章 正弦波振荡器,反馈式振荡器的工作原理 LC正弦波振荡器 石英晶体振荡器 RC振荡器 负阻正弦波振荡器,主要内容:,3.1 反馈式振荡器的工作原理,1、组成与分类,(1) 组成,(2) 分类,2、平衡条件与起振条件 (1)振荡的建立过程,3.1 反馈式振荡器的工作原理,当接通电源时,回路内的各种电扰动信号经选频网络选频后, 将其中某一频率的信号反馈到输入端,再经放大反馈放大 反馈的循环,该信号的幅度不断增大,振荡由小到大建立起 来。随着信号振幅的增大,放大器将进
13、入非线性状态,增益下 降,当反馈电压正好等于输入电压时,振荡幅度不再增大进入 平衡状态。,2、平衡条件与起振条件,3.1 反馈式振荡器的工作原理,振幅平衡条件:,(2)平衡条件,为维持等幅振荡所需满足的条件,因为:,所以:,又因为平衡时有:,所以:,因而可得:,AF/A+F1,相位平衡条件:,AF1,A+F2n(n0,1,2,3,),2、平衡条件与起振条件,3.1 反馈式振荡器的工作原理,(3)起振条件,起振条件,为了振荡起来必需满足的条件,由振荡的建立过程可知,为了使振荡器能够起振,起振之初反馈电压Uf与输入电压Ui在相位上应同相(即为正反馈);在幅值上应要求UfUi,即:,A+F2n(n0
14、,1,2,),AF1,3、稳定条件 平衡状态有稳定平衡和不稳定平衡,振荡器工作时要处于稳定平衡状态。,3.1 反馈式振荡器的工作原理,振幅稳定条件:AF与Ui的变化方向相反。 相位稳定条件:相位与频率的变化方向相反。,振荡频率的稳定度=,3.1 反馈式振荡器的工作原理,4、频率准确度与稳定度,(1)频率准确度,绝对频率准确度:,相对频率准确度:,fff0,(2)频率稳定度,3.2 LC正弦波振荡器,a.判断Uf和Ui是否同相 b.判断是否为正反馈,1、变压器反馈式正弦波振荡器,相位条件:,起振条件:,振荡频率:,优点:结构简单,易起振,输出幅度大,调节方便。,集电极调谐型,电路特点:,缺点:频
15、率稳定性差,适用于中、短波段不是很高的场合。,电路的三种形式,发射极调谐型,基极调谐型,2、三点式振荡器,3.2 LC正弦波振荡器,X1与X2电抗性质相同 X3与X1(或X2)电抗性质相反,(1) 三点式振荡器一般组成原则,设回路谐振时有电流,在流动,则有:,(jX1+jX2+jX3)=0,即:X1+X2+X3=0,根据:,得三点式的一般组成原则:,一般形式,(2) 电容三点式( Colpitts,考毕兹电路),优点:高次谐波成份小,波形好。 缺点:调节频率影响反馈系数,受三极管等效输入电容和输出电容影响。,三极管三极分别与电容的三个引出 端相连,反馈电压取自C2上。,交流通路的基本形式,振荡
16、频率:,反馈系数:,电路特点:,(3) 电感三点式(Hartley,哈特莱电路),优点:易起振,调节频率基本不影响反馈系数。 缺点:采用电感反馈,输出波形差,谐波成份多。,交流通路的基本形式:,三极管三个电极分别与电感三个引 出端相连,反馈电压取自L2上。,振荡频率:,反馈系数:,电路特点:,其中:,优点:振荡频率和反馈系数互不影响。 缺点:调节C3改变频率时影响振幅。一般用于固频振荡器。,3.2 LC正弦波振荡器,3、改进型电容三点式振荡器,交流通路的基本形式:,(1) 克拉泼(Clapp)振荡器,电感L支路中串联了小电容C3,振荡频率:,电路特点:,具有克拉泼振荡器频率和反馈系数独立的优点
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