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文檔簡介
通信電子線路*通信電子線路*1
介紹信號傳輸和處理的基本電路,基本原理和基本分析方法。介紹和分析無線通信系統中發送設備和接收設備的回路、高頻小信號放大器、高頻功率放大器、正弦波振蕩器、混頻器以及調制、解調、干擾和噪聲、整機電路等。課程內容及要求*課程內容及要求*2Chapter1
通信系統導論§1.1通信系統的組成§1.2無線通信系統中的信道§1.4數字通信系統§1.5現代通信系統§1.3通信系統信號的頻譜表示法*Chapter1通信系統導論§1.1通信系統的組成§3
無線電發射機方框圖*無線電發射機方框圖*41.1-4無線電信號的接收最簡單的接收機原理框圖*1.1-4無線電信號的接收最簡單的接收機原理框圖*5超外差式接收機方框圖選擇性電路*超外差式接收機方框圖選擇性電路*6消息信號源放大器調制器高頻振蕩器諧振放大器或倍頻器已調波放大器發射天線接收天線高頻放大器本地振蕩器混頻器中頻放大器解調器放大器視頻顯示器揚聲器等等無線電發射機和接收機原理框圖選擇電路*消息放大器調制器高頻諧振放大器已調波發射接收高頻本地混頻器中7數字通信的主要優點:
(1)有較強的抗干擾能力,通過再生中繼技術可以消除噪聲的積累,并能對信號傳輸中因干擾而產生的差錯及時發現和糾正。
(2)數字信號便于保密處理,易于實現保密通信。
(3)數字信號便于計算機進行處理,使通信系統更加通用和靈活。
(4)數字電路易于大規模集成,便于設備的微型化缺點:數字信號占據頻帶較寬,頻帶利用率低。*數字通信的主要優點:缺點:數字信號占據頻帶較寬,頻帶利用率低8§1.5現代通信系統
70年代以前,通信系統主要是模擬體制,接收機如前介紹的超外差接收機,70—80年代無線電通信實現了模擬數字的大轉變,從系統控制(選臺調諧、音量控制,均衡控制等)到信源編碼、信道編碼,以及硬件實現技術都無一例外地實現了數字化。現代超外差接收機可用下圖來表示,它是一個模擬與數字的混合系統。§1.5.1模擬與數字的混合系統*§1.5現代通信系統70年代以前,通信系統主要是模擬體制92.2非線性電路分析基礎Chapter2
通信電子線路分析基礎2.1選頻網絡*2.2非線性電路分析基礎Chapter2
通信電子102.1
選頻網絡§2.1.1串聯諧振回路§2.1.2并聯諧振回路§2.1.3串、并聯阻抗等效互換與回路抽頭時的阻抗變換§2.1.4耦合回路§2.1.5選擇性濾波器*2.1選頻網絡§2.1.1串聯諧振回路*11
串聯諧振回路并聯諧振回路阻抗或導納
諧振頻率
品質因數Q
通頻帶B相頻特性曲線
失諧時阻抗特性
>0,x>0回路呈感性
<0,x<0回路呈容性
>p,B>0回路呈容性
<p,B<0回路呈感性
諧振電阻最小=R最大有載Q值z=R+jx=R+j(L-
)=廣義失諧系數:諧振曲線:L
>>R*
串聯諧振回路并聯諧振回路阻抗或導納諧振頻率品質因數Q通12例題1:
如圖,設給定串聯諧振回路的f0=1MHz,Q0=50,若輸出電流超前信號源電壓相位45°,試求:1)此時信號源頻率f是多少?輸出電流相對于諧振時衰減了多少分貝?
2)現要在回路中的再串聯一個元件,使回路處于諧振狀態,應該加入何種元件,并定性分析元件參數的求法。本題主要考查的是串聯諧振回路基本參數與特性,及其在失諧情況下的特性。該題應該從“輸出電流超前信號源電壓45°”入手,針對失諧時的回路阻抗,具體分析輸出電壓與信號源的角度關系。同時,由于題目給出的是諧振時的條件,解題時應將失諧的情形與諧振時相參照,以便充分利用已知條件求解。分析:*例題1:如圖,設給定串聯諧振回路的f0=1MHz13因而,從而可得:1)串聯諧振回路中,輸出電流為:因此有,則,解:由通頻帶的定義可知當回路處于諧振狀態時,由已知條件f0=1MHz,Q=50,得
L<1/C,故<0,即f<f0,又由已知條件知回路失諧狀態時,輸出電流超前信號源電壓相位45°
所以正好是定義通頻帶B的即信號源頻率處于回路通頻帶邊緣,*因而,從而可得:1)串聯諧振回路中,輸出電流為:解:由通頻帶142)由上一問可知<0,回路呈現容性,根據題設,為使回路達到諧振狀態,只須回路中增加一個電感元件即可。根據諧振條件,假設加入的電感為L',則有,因為,根據分貝定義,即輸出電流相當于諧振時衰減了3dB。*2)由上一問可知<0,回路呈現容性,根據題設,為使回路達15例題2:有一并聯諧振回路如圖,并聯回路的無載Q值
Qp=80,諧振電阻Rp=25k,諧振頻率fo=30MHz,信號源電流幅度Is=0.1mA(1)若信號源內阻Rs=10k,當負載電阻RL不接時,問通頻帶B和諧振時輸出電壓幅度Vo是多少?(2)若Rs=6k,RL=2k,求此時的通頻帶B和Vo
是多少?解:(1)∵
Rs=10k,而(2)
故并聯電阻愈小,即QL越低,通帶愈寬。*例題2:有一并聯諧振回路如圖,并聯回路的無載Q值解:(1)16例題:有一雙電感復雜并聯回路如圖所示,巳知L1+L2=500,C=500PF,為了使電源中的二次諧振能被回路濾除,應如何分配L1和L2?CR2L1L2R1uH*例題:有一雙電感復雜并聯回路如圖所示,巳知L1+L2=50017§2.1.3串、并聯阻抗等效互換與抽頭變換1.串并聯阻抗的等效互換
所謂等效就是指電路工作在某一頻率時,不管其內部的電路形式如何,從端口看過去其阻抗或者導納是相等的。故:
由于串聯電路的有載品質因數與并聯電路的有載品質因數相等所以等效互換的變換關系為:當品質因數很高(大于10或者更大)時則有*§2.1.3串、并聯阻抗等效互換與抽頭變換1.串并聯阻18
2.
回路抽頭時阻抗的變化(折合)關系
接入系數:
接入系數P即為抽頭點電壓與端電壓的比減小信號源內阻和負載對回路的影響。
抽頭的目的:低抽頭向高抽頭轉換時,等效阻抗提高倍,電流源減小P倍。*2.回路抽頭時阻抗的變化(折合)關系接入系數:接入系192.1.4耦合回路1、概述單振蕩回路缺點:1、選頻特性不夠理想2、阻抗變換不靈活、不方便電感耦合回路電容耦合回路*2.1.4耦合回路1、概述單振蕩回路缺點:1、選頻特性不20
(3)全諧振:
調節初級回路的電抗及次級回路的電抗,使兩個回路都單獨的達到與信號源頻率諧振,即x11=0,x22=0,這時稱耦合回路達到全諧振。
在全諧振條件下,兩個回路的阻抗均呈電阻性。
z11=R11,z22=R22,但R11
Rf1,Rf2
R22。
次級電流達到可能達到的最大值
如果改變M,使R11=Rf1,R22=Rf2,滿足匹配條件,則稱為最佳全諧振。此時,此時互感和耦合系數分別為:
*(3)全諧振:次級電流達到可能達到的最大值如果改變M,使21§2.1.5選擇性濾波器一、LC集中選擇性濾波器:1.LC集中選擇性濾波器可分為低通、高通、帶通和帶阻等形式。帶通濾波器在某一指定的頻率范圍f1~f2之中,信號能夠通過,而在此范圍之外,信號不能通過。*§2.1.5選擇性濾波器一、LC集中選擇性濾波器:*22二、石英晶體濾波器
為了擴大感性區加寬濾波器的通帶寬度,通常可串聯一電感或并聯一電感來實現。
可以證明串聯一電感Ls則減小q,并聯一電感Ls則加大p,兩種方法均擴大了石英晶體的感性電抗范圍。*二、石英晶體濾波器為了擴大感性區加寬濾波器的通帶寬23§2.2.2非線性電路的分析方法
非線性電路不具有疊加性與均勻性。在分析非線性電路時,常常用到冪級數分析法、指數函數分析法、折線分析法、時變參量分析法、開關函數分析法等。冪級數分析法折線分析法時變參量分析法開關函數分析法*§2.2.2非線性電路的分析方法非線性電路不具有24Chapter3
高頻小信號放大器3.1概述3.2晶體管高頻小信號等效電路與參數3.3單調諧回路諧振放大器3.4諧振放大器的穩定性3.5調諧放大器的常用電路與集成電路諧振放大器*Chapter3高頻小信號放大器3.1概述*25
●
放大高頻小信號(中心頻率在幾百kHz到幾百MHz,頻譜寬度在幾kHz到幾十MHz的范圍內)的放大器。幾十μV~幾mV1V左右3.1概述1.高頻小信號放大器的特點:●
信號較小故工作在線性范圍內(甲類放大器)*●放大高頻小信號(中心頻率在幾百kHz到幾百MHz,幾十261)增益:(放大系數)
電壓增益: 功率增益:3、高頻小信號放大器的質量指標
2)通頻帶:
放大器的電壓增益下降到最大值的0.707倍時,所對應的頻率范圍稱為放大器的通頻帶,用B=2f0.7表示。
2f0.7也稱為3分貝帶寬。增益和穩定性是一對矛盾通頻帶和選擇性是一對矛盾*1)增益:(放大系數)電壓增益: 功率27單調諧回路放大器諧振電壓增益()oeiefeggy12maxPo4A=此時:功率匹配條件:帶寬增益乘積為一常數*單調諧回路放大器()oeiefeggy12maxPo4A=此283-1設工作頻率f=30MHz,晶體管的正向傳輸導納
yfe=58.3ms,gie=1.2ms,Cie=12PF,goe=400s,Coe=9.5pF,回路電感L=1.4H,接入系數P1=1,P2=0.3空載品質因數Q0=100(假設yre=0)求:1.單級放大器諧振時的電壓增益
2.通頻帶2
f0.7,
3.諧振時回路外接電容C4.若R4=10k,試計算并比較在回路中并上R4前后的通頻帶和增益。例題*3-1設工作頻率f=30MHz,晶體管的正向傳輸導納29分析:根據電壓增益表達式,應先求出總電導g首先將圖中的負載畫出其等效電路如圖所示,*分析:根據電壓增益表達式,應先求出總30
解:因為回路諧振電阻RP=Q00L=1006.28301061.410-626k
因此回路總電導g=Gp+
若下級采用相同晶體管時,即gie1=gie2=1.2ms
則=0.038410-3+0.410-3+(0.3)21.210-3=0.5510-3S
②
回路總電容為
故外加電容C應為
③通頻帶為①電壓增益為*解:因為回路諧振電阻RP=Q00L=1006.231④若R4=10k,則因此并上電阻R4后增益降低,帶寬加寬。故而則*④若R4=10k,則因此并上電阻R4后增益降低,帶寬加324、多級單調諧回路諧振放大器
如果多級放大器是由完全相同的單級放大器組成,則Am=*4、多級單調諧回路諧振放大器如果多級放大器是由完全相同333.4.1自激產生的原因3.4諧振放大器的穩定性⑵失配法使GL或gs的數值增大,因而使輸入或輸出回路與晶體管失去匹配。(增益低)失配法:信號源內阻不與晶體管輸入阻抗匹配;晶體管輸出端負載不與晶體管的輸出阻抗匹配。即以犧牲電壓增益來換取放大器的穩定性單向化的方法有:
⑴中和法消除yre的反饋中和法:外加一個電容抵消正反饋電容的作用.(僅一個頻率)*3.4.1自激產生的原因3.4諧振放大器的穩定性⑵失配法344.1
概述4.2
諧振功率放大器的工作原理4.3
晶體管諧振功率放大器的折線近似分析法4.4
晶體管功率放大器的高頻特性4.5
高頻功率放大器的電路組成4.6晶體管倍頻器Chapter4諧振功率放大器*4.1概述4.2諧振功率放大器的工作原理4.3晶體管諧352、功率信號放大器使用中需要解決的兩個問題:①高效率輸出②高功率輸出聯想對比:諧振功率放大器與高頻小信號諧振放大器;諧振功率放大器與低頻功率放大器;1、使用諧振功率放大器的目的
放大高頻大信號使發射機末級獲得足夠大的發射功率。4.1概述*2、功率信號放大器使用中需要解決的兩個問題:1、使用諧振功率365、工作狀態:
功率放大器一般分為甲類、乙類、甲乙類、丙類等工作方式,為了進一步提高工作效率還提出了丁類與戊類放大器。(a)甲類class-Aamplifier(b)乙類class-Bamplifier(c)甲乙類class-ABamplifier(d)丙類class-Camplifier*5、工作狀態:功率放大器一般分為甲類、乙類、374.2諧振功率放大器的工作原理臨界時*4.2諧振功率放大器的工作原理臨界時*384.2諧振功率放大器的工作原理*4.2諧振功率放大器的工作原理*394.2諧振功率放大器的工作原理臨界時,Po最大,發射機末級過壓區,可集電極調幅欠壓區,可基極調幅例4-1諧振功率放大器輸出功率Po已測出,在電路參數不變時,為提高Po采用提高Vbm的辦法。但效果不明顯,試分析原因,并指出為了達到Po明顯提高的目的,可采用什么措施?答:說明放大器工作在過壓工作狀態,為了達到Po明顯提高的目的可以減小Rp或增加Vcc。*4.2諧振功率放大器的工作原理臨界時,Po最大,發射機末級404.4.1直流饋電電路4.4.2輸出回路和級間耦合回路集電極饋電電路基極饋電電路級間耦合網絡輸出匹配網絡4.4諧振功率放大器的電路組成*4.4.1直流饋電電路4.4.2輸出回路和級間耦合回路集41優點:在并饋電路中,信號回路兩端均處于直流地電位,即零電位。對高頻而言,回路的一端又直接接地,因此回路安裝比較方便,調諧電容C上無高壓,安全可靠;缺點:在并饋電路中,LC處于高頻高電位上,它對地的分布電容較大,將會直接影響回路諧振頻率的穩定性;串聯電路的特點正好與并饋電路相反。1.集電極饋電電路*優點:在并饋電路中,信號回路兩端均處于直流地電位,即零電位。42在功放級輸出功率大于1W時,基極偏置常采用自給偏置方法。自偏置方法具有在輸入信號幅度變化時自動穩定輸出電壓的作用。基極擴散電阻當激勵加大時,IE0(IB0)增大,使偏壓加大,因而又使IE0的相對增加量減小;反之,當激勵減小時,IE0減小,偏壓也減小,因而IE0的相對減小量也減小。2.基極饋電電路*在功放級輸出功率大于1W時,基極偏置常采用自給偏置方法。431.級間耦合網絡4.4.2輸出回路和級間耦合回路2)降低級間耦合回路的效率,這樣下級輸入阻抗的變化相對于回路本身的損耗而言就不顯得重要了。1)使中間級放大器工作于過壓狀態,使它近似為一個恒壓源。其輸出電壓幾乎不隨負載變化。2.輸出匹配網絡①使負載阻抗與放大器所需要的最佳阻抗相匹配,以保證放大器傳輸到負載的功率最大。②抑制工作頻率范圍以外的頻率,即它應有良好的濾波作用。③有效地傳送功率到負載,但同時又應盡可能地使這幾個電子器件彼此隔離,互不影響。*1.級間耦合網絡4.4.2輸出回路和級間耦合回路2)降442)復合輸出回路MPA在微欠壓時獲得最大輸出功率*2)復合輸出回路MPA在微欠壓時獲得最大輸出功率*45
例4-4某功率放大器如圖所示,設中介回路與負載回路均以調諧好,放大器處于臨界工作狀態。1.當﹑﹑不變時,增大時放大器的工作狀態如何變化?為什么?后,為了維護放大器仍工作于臨界狀態﹑仍不變),應如何變化?為什么?2.在增大(此時3.若電路均已調諧好,工作在臨界工作狀態,已知晶體管的轉移特性的斜率,,,,,電壓利用系數,中介回路,,求出集電極輸出功率與天線功率。
分析 本例是一綜合應用題,將復合輸出回路的調整與各級電壓變化對諧振功率放大器工作狀態的變化聯系起來,同時根據已知參量利用轉移特性方程可求出相應的功率參數。*例4-4某功率放大器如圖所示,設中介回路與負載回路均以調46﹑﹑不變時,增大時放大器的工作狀態如何變化?為什么?1.當解:根據復合輸出回路中等效負載電阻與的關系式可知當增大時反射電阻增大,中介回路的等效負載電阻根據負載特性可知當減小時其工作狀態由臨界進入欠壓工作狀態。減小,*﹑﹑不變時,增大時放大器的工作狀態如何變化?為什么?1.當解47后,為了維護放大器仍工作于臨界狀態﹑仍不變),應如何變化?為什么?2.在增大(此時當增大后,為了維持放大器仍工作于臨界狀態,同時﹑又不能變,此時只能增加。因為當增大時輸入到管子的電壓也增加,當增加時功效管的工作狀態由欠壓進入臨界。解:*后,為了維護放大器仍工作于臨界狀態﹑仍不變),應如何變化?為483.若電路均已調諧好,工作在臨界工作狀態,已知晶體管的轉移特性的斜率,,,,,電壓利用系數,中介回路,,求出集電極輸出功率與天線功率。
已知,所以聯立解式①、②可知
天線功率 ①②根據轉移特性,有故*3.若電路均已調諧好,工作在臨界工作狀態,已知晶體管的轉移特494.6晶體管倍頻器
負載回路中的吸收電路(1)提高回路的品質因數Qo。(2)在輸出回路旁并接吸收回路。(3)采用選擇性好的帶通濾波器作負載。(4)用推挽倍頻電路。怎樣提高輸出回路的濾波作用呢?晶體管倍頻器與諧振功放的線路基本相同,唯一不同之處是它的集電極回路對輸入信號的某次諧波頻率nf調諧。*4.6晶體管倍頻器負載回路中的吸收電路(1)提505.1概述5.2反饋型振蕩器基本工作原理5.3反饋型LC振蕩器線路5.4振蕩器的頻率穩定問題5.5石英晶體振蕩器5.6其他形式的振蕩器Chapter5正弦波振蕩器*5.1概述Chapter5正弦波振蕩器*51起振條件:振幅穩定:平衡條件:靠有源器件工作在非線性區來完成相位穩定:靠并聯諧振回路來完成。平衡穩定條件:*起振條件:振幅穩定:平衡條件:靠有源器件工作在非線性區來完成52
(a)共發電感反饋三端式振蕩器電路(b)等效電路電感反饋三端式振蕩器(哈特萊電路)ⅰ優點:1)L1、L2之間有互感,反饋較強,容易起振;2)振蕩頻率調節方便,只要調整電容C的大小即可。3)C的改變基本上不影響電路的反饋系數。1)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;2)電感反饋三端電路的振蕩頻率不能做得太高,這是因為頻率太高,L太小且分布參數的影響太大。缺點:*(a)共發電感反饋三端式振蕩器電路(b)等效電53電容反饋三端振蕩器(考畢茲電路)ⅰ1)電容反饋三端電路的優點是振蕩波形好。2)電路的頻率穩定度較高,適當加大回路的電容量,就可以減小不穩定因素對振蕩頻率的影響。3)電容三端電路的工作頻率可以做得較高,可直接利用振蕩管的輸出、輸入電容作為回路的振蕩電容。它的工作頻率可做到幾十MHz到幾百MHz的甚高頻波段范圍。調C1或C2來改變振蕩頻率時,反饋系數也將改變。但只要在L兩端并上一個可變電容器,并令C1與C2為固定電容,則在調整頻率時,基本上不會影響反饋系數。優點:缺點:*電容反饋三端振蕩器(考畢茲電路)ⅰ1)電容反饋三端電路的優點54串聯型改進電容三端式振蕩器(克拉潑電路)Pce≈C3/C1
Pbe≈C3/C2C3<<C1,C3<<C2(1)由于Cce、Cbe的接入系數減小,晶體管與諧振回路是松耦合。(2)調整C1C2的值可以改變反饋系數,但對諧振頻率的影響很小。(3)調整C3值可以改變系統的諧振頻率,對反饋系數無影響。優點:缺點:(1)克拉潑電路的波段覆蓋的范圍窄。(2)工作波段內輸出波形隨著頻率的變化大。*串聯型改進電容三端式振蕩器(克拉潑電路)Pce≈C3/C55并聯型改進電容三端式振蕩器(西勒(Seiler)電路)(1)波段覆蓋率寬。(2)工作波段內,輸出波形不隨頻率變化。西勒(Seiler)電路特點:*并聯型改進電容三端式振蕩器(西勒(Seiler)電路)(1)56為簡便起見,我們假定諧振回路三個元件都是純電抗,即振蕩器的振蕩頻率等于回路的固有諧振頻率,即因為AF=1,F=1/A>0,所以F=xbe/xce>0,xeb與xce性質相同Xeb與Xce同性質,它們與Xcb相異;結論:xce和xbe、xcb不一定是單一電抗元件,而是可以由不同符號的電抗元件組成。在頻率一定時,可以等效為一個電感或電容。*為簡便起見,我們假定諧振回路三個元件都是純電57例5-1振蕩電路如圖(a)所示,試畫出交流等效電路,并判斷電路在什么條件下起振,屬于什么形式的振蕩電路?
2)根據交流等效電路可知,因為xeb為容性電抗,為了滿足三端電路相位平衡判斷準則,xce也必須呈容性。同理,xcb應該呈感性。(b)(a)解1)根據畫交流等效電路原則,將所有偏置視為開路,將耦合電容、交流旁路電容視為短路,則該電路的交流等效電路如圖(b)所示。*例5-1振蕩電路如圖(a)所示,試畫出交流等效電路,并判581.減小外因變化,根除“病因”減小溫度的變化:●可將振蕩器放在恒溫槽內;
●振蕩器遠離熱源,
●采用正、負溫度系數不同的L、C,抵消L、C。減小電源的變化:●采用二次穩壓電源供電;
●振蕩器采取單獨供電。3)減小濕度和大氣壓力的影響:通常將振蕩器密封起來。4)減小磁場感應對頻率的影響:對振蕩器進行屏蔽。5.4.3振蕩器穩定頻率的方法*1.減小外因變化,根除“病因”減小溫度的變化:減小電源的595)消除機械振動的影響;
通常可加橡皮墊圈作減振器。減小負載的影響:
●在振蕩器和下級電路之間加緩沖器,提高回路Q值;
●本級采用低阻抗輸出;
●本級輸出與下一級采取松耦合;
●采取克拉潑或西勒電路,減弱晶體管與振蕩回路之間耦合,提高回路標準性。
2.采用石英晶體
3.用射級跟隨器進行隔離*5)消除機械振動的影響;通常可加橡皮墊圈作減振器。60
1)畫出振蕩器的高頻等效電路,并指出電路的振蕩形式;
2)若把晶體換為1MHz,該電路能否起振,為什么?
3)求振蕩器的振蕩頻率;
4)指出該電路采用的穩頻措施。例5-4已知石英晶體振蕩電路如圖所示,試求:*1)畫出振蕩器的高頻等效電路,并指出電路的振蕩形61Chapter6調幅、檢波與混頻
----頻譜搬移電路6.1頻譜搬移電路的特性6.2振幅調制原理6.3振幅調制方法與電路6.4振幅解調(檢波)原理與電路6.5混頻器原理與電路通信電子線路-3*Chapter6調幅、檢波與混頻
----頻譜搬移電62(a)調幅原理(c)檢波原理(b)混頻原理頻譜搬移電路的特性通信電子線路-3*(a)調幅原理(c)檢波原理(b)混頻原理頻譜搬移63將要傳送的信息裝載到某一高頻載頻信號上去的過程。6.2振幅調制原理通信電子線路-3調制的原因切實可行的天線;便于不同電臺相同頻段基帶信號的同時接收;可實現的回路帶寬;10k1000k*將要傳送的信息裝載到某一高頻載頻信號上去的過程。6.2振幅64電壓表達式普通調幅波載波被抑制雙邊帶調幅波單邊帶信號波形圖頻譜圖信號帶寬表6-1三種振幅調制信號通信電子線路-3*電壓普通調幅波載波被抑制雙邊帶調幅波單邊帶信號波形圖頻譜圖信65(a)普通調幅波實現框圖(b)抑制載波的雙邊帶調幅波(c)單邊帶調幅波實現框圖6.3振幅調制方法與電路通信電子線路-3(1)平方律調幅(3)平衡調幅(2)開關調幅(4)平衡開關調幅(有偏置)(無偏置)直流分量、載波分量以及載波的各次諧波分量,在平衡調制器里都被抑制掉了*(a)普通調幅波實現框圖(b)抑制載波的雙邊帶調幅波(66單邊帶調制此外,乘法器實現DSB。高電平調幅(+功放):基極調幅(欠壓)、集電極調幅(過壓)*單邊帶調制此外,乘法器實現DSB。*676.4振幅解調(檢波)——包絡檢波通信電子線路-3C++vWRL++充電放電iDvi–––---電流通角R---檢波器負載電阻Rd---檢波器二極管內阻等效輸入電阻①惰性失真;②負峰切割失真;③非線性失真;④頻率失真。工程上maxRC≤1.5*6.4振幅解調(檢波)——包絡檢波通信電子線路-3C++v686.4振幅解調(檢波)——同步檢波通信電子線路-3除本地振蕩與輸入信號載波的角頻率必須相等外,希望二者的相位也相同。此時,乘積檢波稱為“同步檢波”。產生本地振蕩信號的方法:(1)由發送端發出導頻信號,控制本地振蕩器,使本地振蕩器的頻率和相位與發送端一致。(2)對于雙邊帶調制來說,可以從雙邊帶調制信號中提取所需的同頻同相的載波信號作本地振蕩信號。對于單邊帶調制信號來說,無法直接從單邊帶信號中提取載波信號。——只有用方法(1)(3)采用鎖相方法從抑制載波的信號中提取載波。*6.4振幅解調(檢波)——同步檢波通信電子線路-3除本地振696.5混頻器原理與電路——干擾通信電子線路-3有用信號諧波和本振信號諧波產生的干擾--組合頻率干擾(干擾哨聲)p,q為任意正整數,分別代表本振頻率和信號頻率的諧波次數。即當時會產生干擾哨叫。
減小這種干擾的措施:
1.輸入信號vs,本振電壓vo都不易過大。2.適當選擇晶體管的靜態工作點,使混頻器既能產生有用頻率變換,而又不致產生無用的組合頻率干擾。3.選擇合適的中頻,將接收機的中頻選在接收機頻段外*6.5混頻器原理與電路——干擾通信電子線路-3有用信號諧波70例如,設加給混頻器輸入端的有用信號頻率fs=931kHz,本振頻率fo=1396kHz。經過混頻器的頻率變換產生出眾多組合頻率分量,其中的fi=fo-fs=465kHz是有用的中頻信號。而其它分量是無用或有害的。如當q=2,p=-1時,fi=2fs–fo=2931-1396=466kHz=fi+F(此處F=1kHz)。若中頻放大器的通頻帶2f0.7=4kHz,則頻率fi=466kHz的分量落在中放通帶內,與465KHz的中頻信號一起被中頻放大并加給檢波器。因為檢波器由非線性元器件組成,也有頻率變換作用,則會產生fi–fi=466-465=1kHz的差拍信號送到接收機終端,形成被人耳聽到的哨叫。
通信電子線路-3*例如,設加給混頻器輸入端的有用信號頻率fs=931kHz,本712、外來干擾信號和本振產生的干擾(1)組合副波道干擾
如果混頻器之前的輸入回路和高頻放大器的選擇性不夠好,除了要接收的有用信號外,干擾信號也會進入混頻器。會產生組合副波道干擾。時,通信電子線路-3在組合副波道干擾中,某些特定頻率形成的干擾稱為副波道干擾。這種干擾主要有中頻干擾和鏡像干擾。1)中頻干擾當干擾信號的頻率等于或接近fi時的干擾2)鏡像頻率干擾當外來干擾信號fn=fo+fi=時的干擾*2、外來干擾信號和本振產生的干擾(1)組合副波道干擾72提高前端輸入回路的選擇性,將干擾抑制在通帶外,可在混頻器的輸入端加中頻陷波電路,濾除外來的中頻干擾。如圖所示。(a)串聯LC陷波電路(b)并聯LC陷波電路抑制中頻干擾的主要方法通信電子線路-3*提高前端輸入回路的選擇性,將干擾抑制在通帶外,可在混頻器73如果把fo當作鏡子,則相當于fs的象,所以稱為鏡像干擾頻率,即抑制鏡頻干擾的方法:1.提高混頻器前各級電路的選擇性2.提高接收機的中頻頻率fi,以使鏡像頻率與信號頻率fs的頻率間距(2fi)加大,有利于選頻回路對3.還可采用鏡能抑制混頻電路,將鏡像頻率信號部分抵消。鏡像頻率干擾抑制。通信電子線路-3*如果把fo當作鏡子,則相當于fs的象,所以稱為鏡像干擾頻率,74例:
某超外差收音機,其中頻fi=465kHz。
(1)當收聽fs1=550kHz電臺節目時,還能聽到fn1=1480kHz強電臺的聲音,分析產生干擾的原因。
(2)當收聽fs2=1480kHz電臺節目時,還能聽到fn2=740kHz強電臺的聲音,分析產生干擾原因。通信電子線路-3解(1)因為fn1=fs1+2f1=550+2456=1480kHz;根據上述分析,fn1為鏡頻干擾。(2)因為fs2=1480kHzfi=465kHz所以fo2=fs2+fi=1480+465=1945kHz,而fn2=740kHz,fo2–2fn2=1945–2740=465kHz=fi故這種干擾為組合副波道干擾*例:某超外差收音機,其中頻fi=465kHz。通信電子線路753、其他類型的干擾1)交叉調制(交調)干擾其現象為:當所接收電臺的信號和干擾電臺同時進入接收機時,如果接收機調諧于信號頻率,可清楚地收到干擾信號電臺的聲音,若接收機對接收信號頻率失諧,干擾臺的聲音也消失。通信電子線路-32)互相調制(互調)干擾其現象為:當兩個或兩個以上的干擾進入到混頻器的輸入端時,它們與本振電壓v0一起加到混頻管。若接收機調諧于信號頻率,可以清楚地收到干擾信號電臺的聲音,若接收機對接收信號頻率失諧,干擾臺的聲音仍然存在。條件:兩干擾信號形成的組合頻率與信號頻率fs相近*3、其他類型的干擾1)交叉調制(交調)干擾其現象為:當所76綜上所述,減小各種干擾的措施可歸納為:(1)提高混頻級前端電路(天線回路和高放)的選擇性。(2)合理地選擇中頻,能有效地減小組合頻率干擾。(4)合理地選擇混頻管的靜態工作點。(3)采用各種平衡電路。(5)采用倍頻程濾波器抑制二階互調。通信電子線路-3*綜上所述,減小各種干擾的措施可歸納為:(1)提高混77§7.1概述§7.2調角波的性質§7.3調頻方法及電路§7.4調角信號解調§7.5調頻制的抗干擾(噪聲)性能Chapter7角度調制與解調
—頻譜非線性變換電路通信電子線路-3*§7.1概述Chapter7角度調制與解調
78wo–Dwmwo+DwmAMFM調幅與調頻的波形圖通信電子線路-3*wo–Dwmwo+DwmAMFM調幅與調頻的波形圖通信電子線79FMAMffff調幅與調頻的頻譜f0f0f0f0通信電子線路-3*FMAMffff調幅與調頻的頻譜f0f0f0f0通信電子80
§7.2調角波的性質一、調頻波和調相波的波形和數學表達式1.瞬時頻率、瞬時相位及波形通信電子線路-3vWWt0p2p2pWtwoq(t)Wto(t)o(a)(c)(d)Dwmw*§7.2調角波的性質一、調頻波和調相波的波形和數學81mf=Kfm=Kf通信電子線路-3*mf=Kfm=Kf通信電子線路-3*82§7.3調頻方法及電路1.直接調頻法用調制信號直接控制振蕩器的瞬時頻率變化的方法稱為直接調頻法。優點:原理簡單,頻偏較大。缺點:但中心頻率不易穩定。
若用變容二極管連接于晶體振蕩器中,可以提高頻率穩定度,但頻偏減小。通信電子線路-32.
間接調頻法
先將調制信號進行積分處理,然后用它控制載波的瞬時相位變化,從而實現間接控制載波的瞬時頻率變化的方法。優點:載波中心頻率的穩定性可以做得較高。缺點:可能得到的頻偏較小。(變容二極管直接調頻、晶振直接調頻)(移相調相、可變時延調相、阿姆斯特朗法)
小信號調幅+正交載波*§7.3調頻方法及電路1.直接調頻法用調制信號83間接調頻電路(阿姆斯特朗調頻發射機)圖7-17間接調頻的典型方框圖通信電子線路-3*間接調頻電路(阿姆斯特朗調頻發射機)圖7-17間接調頻的84§7.4調角信號解調通信電子線路-3
(1)利用波形變換進行鑒頻將調頻信號先通過一個線性變換網絡,使調頻波變換成調頻調幅波,再振幅檢波。(2)相移乘法鑒頻將調頻波經過移相電路變成調頻調相波,再與未相移的調頻波進行相位比較,
(3)利用波形變換進行鑒頻這是利用調頻波單位時間內過零信息的不同來實現解調的一種鑒頻器。(相位鑒頻、比例鑒頻)*§7.4調角信號解調通信電子線路-3(1)利用85初級回路輸入電壓與次級回路的失諧電壓進行矢量加、減之差。1、相位鑒頻通信電子線路-3++--2、比例鑒頻初級回路輸入電壓與次級回路的失諧電壓進行矢量加、減之差—之和被鉗定。*初級回路輸入電壓與次級回路的失諧電壓進行矢量加、減之86自限幅特性分析比例鑒頻器不需要前置限幅器,它本身就具有抑制寄生調幅所產生的干擾的能力,在比例鑒頻器中,由于C6的電容量很大,因此電壓Vab基本穩定不變。輸出結果與檢波結果的比值有關,而與其頻偏及寄生調幅都無關.
另一方面,當輸入信號振幅由于干擾突然變大時,由于電壓Vab基本恒定,就使得檢波管的電流明顯加大,等效直流負載減小,加重了對輸入回路的負載,即回路Q值下降,可迫使信號振幅減小。反之亦然。因而很好地起到了穩幅的作用。通信電子線路-3預加重/去加重:針對噪聲鑒頻后在頻譜上不均勻分布,讓有用信號頻譜部分加重和去重,使得噪聲去重,而有用信號無失真。*自限幅特性分析通信電子線路-3預加重/去加重:針對噪聲鑒87通信電子線路-3多謝大家,有緣再會*通信電子線路-3多謝大家,有緣再會*88通信電子線路*通信電子線路*89
介紹信號傳輸和處理的基本電路,基本原理和基本分析方法。介紹和分析無線通信系統中發送設備和接收設備的回路、高頻小信號放大器、高頻功率放大器、正弦波振蕩器、混頻器以及調制、解調、干擾和噪聲、整機電路等。課程內容及要求*課程內容及要求*90Chapter1
通信系統導論§1.1通信系統的組成§1.2無線通信系統中的信道§1.4數字通信系統§1.5現代通信系統§1.3通信系統信號的頻譜表示法*Chapter1通信系統導論§1.1通信系統的組成§91
無線電發射機方框圖*無線電發射機方框圖*921.1-4無線電信號的接收最簡單的接收機原理框圖*1.1-4無線電信號的接收最簡單的接收機原理框圖*93超外差式接收機方框圖選擇性電路*超外差式接收機方框圖選擇性電路*94消息信號源放大器調制器高頻振蕩器諧振放大器或倍頻器已調波放大器發射天線接收天線高頻放大器本地振蕩器混頻器中頻放大器解調器放大器視頻顯示器揚聲器等等無線電發射機和接收機原理框圖選擇電路*消息放大器調制器高頻諧振放大器已調波發射接收高頻本地混頻器中95數字通信的主要優點:
(1)有較強的抗干擾能力,通過再生中繼技術可以消除噪聲的積累,并能對信號傳輸中因干擾而產生的差錯及時發現和糾正。
(2)數字信號便于保密處理,易于實現保密通信。
(3)數字信號便于計算機進行處理,使通信系統更加通用和靈活。
(4)數字電路易于大規模集成,便于設備的微型化缺點:數字信號占據頻帶較寬,頻帶利用率低。*數字通信的主要優點:缺點:數字信號占據頻帶較寬,頻帶利用率低96§1.5現代通信系統
70年代以前,通信系統主要是模擬體制,接收機如前介紹的超外差接收機,70—80年代無線電通信實現了模擬數字的大轉變,從系統控制(選臺調諧、音量控制,均衡控制等)到信源編碼、信道編碼,以及硬件實現技術都無一例外地實現了數字化。現代超外差接收機可用下圖來表示,它是一個模擬與數字的混合系統。§1.5.1模擬與數字的混合系統*§1.5現代通信系統70年代以前,通信系統主要是模擬體制972.2非線性電路分析基礎Chapter2
通信電子線路分析基礎2.1選頻網絡*2.2非線性電路分析基礎Chapter2
通信電子982.1
選頻網絡§2.1.1串聯諧振回路§2.1.2并聯諧振回路§2.1.3串、并聯阻抗等效互換與回路抽頭時的阻抗變換§2.1.4耦合回路§2.1.5選擇性濾波器*2.1選頻網絡§2.1.1串聯諧振回路*99
串聯諧振回路并聯諧振回路阻抗或導納
諧振頻率
品質因數Q
通頻帶B相頻特性曲線
失諧時阻抗特性
>0,x>0回路呈感性
<0,x<0回路呈容性
>p,B>0回路呈容性
<p,B<0回路呈感性
諧振電阻最小=R最大有載Q值z=R+jx=R+j(L-
)=廣義失諧系數:諧振曲線:L
>>R*
串聯諧振回路并聯諧振回路阻抗或導納諧振頻率品質因數Q通100例題1:
如圖,設給定串聯諧振回路的f0=1MHz,Q0=50,若輸出電流超前信號源電壓相位45°,試求:1)此時信號源頻率f是多少?輸出電流相對于諧振時衰減了多少分貝?
2)現要在回路中的再串聯一個元件,使回路處于諧振狀態,應該加入何種元件,并定性分析元件參數的求法。本題主要考查的是串聯諧振回路基本參數與特性,及其在失諧情況下的特性。該題應該從“輸出電流超前信號源電壓45°”入手,針對失諧時的回路阻抗,具體分析輸出電壓與信號源的角度關系。同時,由于題目給出的是諧振時的條件,解題時應將失諧的情形與諧振時相參照,以便充分利用已知條件求解。分析:*例題1:如圖,設給定串聯諧振回路的f0=1MHz101因而,從而可得:1)串聯諧振回路中,輸出電流為:因此有,則,解:由通頻帶的定義可知當回路處于諧振狀態時,由已知條件f0=1MHz,Q=50,得
L<1/C,故<0,即f<f0,又由已知條件知回路失諧狀態時,輸出電流超前信號源電壓相位45°
所以正好是定義通頻帶B的即信號源頻率處于回路通頻帶邊緣,*因而,從而可得:1)串聯諧振回路中,輸出電流為:解:由通頻帶1022)由上一問可知<0,回路呈現容性,根據題設,為使回路達到諧振狀態,只須回路中增加一個電感元件即可。根據諧振條件,假設加入的電感為L',則有,因為,根據分貝定義,即輸出電流相當于諧振時衰減了3dB。*2)由上一問可知<0,回路呈現容性,根據題設,為使回路達103例題2:有一并聯諧振回路如圖,并聯回路的無載Q值
Qp=80,諧振電阻Rp=25k,諧振頻率fo=30MHz,信號源電流幅度Is=0.1mA(1)若信號源內阻Rs=10k,當負載電阻RL不接時,問通頻帶B和諧振時輸出電壓幅度Vo是多少?(2)若Rs=6k,RL=2k,求此時的通頻帶B和Vo
是多少?解:(1)∵
Rs=10k,而(2)
故并聯電阻愈小,即QL越低,通帶愈寬。*例題2:有一并聯諧振回路如圖,并聯回路的無載Q值解:(1)104例題:有一雙電感復雜并聯回路如圖所示,巳知L1+L2=500,C=500PF,為了使電源中的二次諧振能被回路濾除,應如何分配L1和L2?CR2L1L2R1uH*例題:有一雙電感復雜并聯回路如圖所示,巳知L1+L2=500105§2.1.3串、并聯阻抗等效互換與抽頭變換1.串并聯阻抗的等效互換
所謂等效就是指電路工作在某一頻率時,不管其內部的電路形式如何,從端口看過去其阻抗或者導納是相等的。故:
由于串聯電路的有載品質因數與并聯電路的有載品質因數相等所以等效互換的變換關系為:當品質因數很高(大于10或者更大)時則有*§2.1.3串、并聯阻抗等效互換與抽頭變換1.串并聯阻106
2.
回路抽頭時阻抗的變化(折合)關系
接入系數:
接入系數P即為抽頭點電壓與端電壓的比減小信號源內阻和負載對回路的影響。
抽頭的目的:低抽頭向高抽頭轉換時,等效阻抗提高倍,電流源減小P倍。*2.回路抽頭時阻抗的變化(折合)關系接入系數:接入系1072.1.4耦合回路1、概述單振蕩回路缺點:1、選頻特性不夠理想2、阻抗變換不靈活、不方便電感耦合回路電容耦合回路*2.1.4耦合回路1、概述單振蕩回路缺點:1、選頻特性不108
(3)全諧振:
調節初級回路的電抗及次級回路的電抗,使兩個回路都單獨的達到與信號源頻率諧振,即x11=0,x22=0,這時稱耦合回路達到全諧振。
在全諧振條件下,兩個回路的阻抗均呈電阻性。
z11=R11,z22=R22,但R11
Rf1,Rf2
R22。
次級電流達到可能達到的最大值
如果改變M,使R11=Rf1,R22=Rf2,滿足匹配條件,則稱為最佳全諧振。此時,此時互感和耦合系數分別為:
*(3)全諧振:次級電流達到可能達到的最大值如果改變M,使109§2.1.5選擇性濾波器一、LC集中選擇性濾波器:1.LC集中選擇性濾波器可分為低通、高通、帶通和帶阻等形式。帶通濾波器在某一指定的頻率范圍f1~f2之中,信號能夠通過,而在此范圍之外,信號不能通過。*§2.1.5選擇性濾波器一、LC集中選擇性濾波器:*110二、石英晶體濾波器
為了擴大感性區加寬濾波器的通帶寬度,通常可串聯一電感或并聯一電感來實現。
可以證明串聯一電感Ls則減小q,并聯一電感Ls則加大p,兩種方法均擴大了石英晶體的感性電抗范圍。*二、石英晶體濾波器為了擴大感性區加寬濾波器的通帶寬111§2.2.2非線性電路的分析方法
非線性電路不具有疊加性與均勻性。在分析非線性電路時,常常用到冪級數分析法、指數函數分析法、折線分析法、時變參量分析法、開關函數分析法等。冪級數分析法折線分析法時變參量分析法開關函數分析法*§2.2.2非線性電路的分析方法非線性電路不具有112Chapter3
高頻小信號放大器3.1概述3.2晶體管高頻小信號等效電路與參數3.3單調諧回路諧振放大器3.4諧振放大器的穩定性3.5調諧放大器的常用電路與集成電路諧振放大器*Chapter3高頻小信號放大器3.1概述*113
●
放大高頻小信號(中心頻率在幾百kHz到幾百MHz,頻譜寬度在幾kHz到幾十MHz的范圍內)的放大器。幾十μV~幾mV1V左右3.1概述1.高頻小信號放大器的特點:●
信號較小故工作在線性范圍內(甲類放大器)*●放大高頻小信號(中心頻率在幾百kHz到幾百MHz,幾十1141)增益:(放大系數)
電壓增益: 功率增益:3、高頻小信號放大器的質量指標
2)通頻帶:
放大器的電壓增益下降到最大值的0.707倍時,所對應的頻率范圍稱為放大器的通頻帶,用B=2f0.7表示。
2f0.7也稱為3分貝帶寬。增益和穩定性是一對矛盾通頻帶和選擇性是一對矛盾*1)增益:(放大系數)電壓增益: 功率115單調諧回路放大器諧振電壓增益()oeiefeggy12maxPo4A=此時:功率匹配條件:帶寬增益乘積為一常數*單調諧回路放大器()oeiefeggy12maxPo4A=此1163-1設工作頻率f=30MHz,晶體管的正向傳輸導納
yfe=58.3ms,gie=1.2ms,Cie=12PF,goe=400s,Coe=9.5pF,回路電感L=1.4H,接入系數P1=1,P2=0.3空載品質因數Q0=100(假設yre=0)求:1.單級放大器諧振時的電壓增益
2.通頻帶2
f0.7,
3.諧振時回路外接電容C4.若R4=10k,試計算并比較在回路中并上R4前后的通頻帶和增益。例題*3-1設工作頻率f=30MHz,晶體管的正向傳輸導納117分析:根據電壓增益表達式,應先求出總電導g首先將圖中的負載畫出其等效電路如圖所示,*分析:根據電壓增益表達式,應先求出總118
解:因為回路諧振電阻RP=Q00L=1006.28301061.410-626k
因此回路總電導g=Gp+
若下級采用相同晶體管時,即gie1=gie2=1.2ms
則=0.038410-3+0.410-3+(0.3)21.210-3=0.5510-3S
②
回路總電容為
故外加電容C應為
③通頻帶為①電壓增益為*解:因為回路諧振電阻RP=Q00L=1006.2119④若R4=10k,則因此并上電阻R4后增益降低,帶寬加寬。故而則*④若R4=10k,則因此并上電阻R4后增益降低,帶寬加1204、多級單調諧回路諧振放大器
如果多級放大器是由完全相同的單級放大器組成,則Am=*4、多級單調諧回路諧振放大器如果多級放大器是由完全相同1213.4.1自激產生的原因3.4諧振放大器的穩定性⑵失配法使GL或gs的數值增大,因而使輸入或輸出回路與晶體管失去匹配。(增益低)失配法:信號源內阻不與晶體管輸入阻抗匹配;晶體管輸出端負載不與晶體管的輸出阻抗匹配。即以犧牲電壓增益來換取放大器的穩定性單向化的方法有:
⑴中和法消除yre的反饋中和法:外加一個電容抵消正反饋電容的作用.(僅一個頻率)*3.4.1自激產生的原因3.4諧振放大器的穩定性⑵失配法1224.1
概述4.2
諧振功率放大器的工作原理4.3
晶體管諧振功率放大器的折線近似分析法4.4
晶體管功率放大器的高頻特性4.5
高頻功率放大器的電路組成4.6晶體管倍頻器Chapter4諧振功率放大器*4.1概述4.2諧振功率放大器的工作原理4.3晶體管諧1232、功率信號放大器使用中需要解決的兩個問題:①高效率輸出②高功率輸出聯想對比:諧振功率放大器與高頻小信號諧振放大器;諧振功率放大器與低頻功率放大器;1、使用諧振功率放大器的目的
放大高頻大信號使發射機末級獲得足夠大的發射功率。4.1概述*2、功率信號放大器使用中需要解決的兩個問題:1、使用諧振功率1245、工作狀態:
功率放大器一般分為甲類、乙類、甲乙類、丙類等工作方式,為了進一步提高工作效率還提出了丁類與戊類放大器。(a)甲類class-Aamplifier(b)乙類class-Bamplifier(c)甲乙類class-ABamplifier(d)丙類class-Camplifier*5、工作狀態:功率放大器一般分為甲類、乙類、1254.2諧振功率放大器的工作原理臨界時*4.2諧振功率放大器的工作原理臨界時*1264.2諧振功率放大器的工作原理*4.2諧振功率放大器的工作原理*1274.2諧振功率放大器的工作原理臨界時,Po最大,發射機末級過壓區,可集電極調幅欠壓區,可基極調幅例4-1諧振功率放大器輸出功率Po已測出,在電路參數不變時,為提高Po采用提高Vbm的辦法。但效果不明顯,試分析原因,并指出為了達到Po明顯提高的目的,可采用什么措施?答:說明放大器工作在過壓工作狀態,為了達到Po明顯提高的目的可以減小Rp或增加Vcc。*4.2諧振功率放大器的工作原理臨界時,Po最大,發射機末級1284.4.1直流饋電電路4.4.2輸出回路和級間耦合回路集電極饋電電路基極饋電電路級間耦合網絡輸出匹配網絡4.4諧振功率放大器的電路組成*4.4.1直流饋電電路4.4.2輸出回路和級間耦合回路集129優點:在并饋電路中,信號回路兩端均處于直流地電位,即零電位。對高頻而言,回路的一端又直接接地,因此回路安裝比較方便,調諧電容C上無高壓,安全可靠;缺點:在并饋電路中,LC處于高頻高電位上,它對地的分布電容較大,將會直接影響回路諧振頻率的穩定性;串聯電路的特點正好與并饋電路相反。1.集電極饋電電路*優點:在并饋電路中,信號回路兩端均處于直流地電位,即零電位。130在功放級輸出功率大于1W時,基極偏置常采用自給偏置方法。自偏置方法具有在輸入信號幅度變化時自動穩定輸出電壓的作用。基極擴散電阻當激勵加大時,IE0(IB0)增大,使偏壓加大,因而又使IE0的相對增加量減小;反之,當激勵減小時,IE0減小,偏壓也減小,因而IE0的相對減小量也減小。2.基極饋電電路*在功放級輸出功率大于1W時,基極偏置常采用自給偏置方法。1311.級間耦合網絡4.4.2輸出回路和級間耦合回路2)降低級間耦合回路的效率,這樣下級輸入阻抗的變化相對于回路本身的損耗而言就不顯得重要了。1)使中間級放大器工作于過壓狀態,使它近似為一個恒壓源。其輸出電壓幾乎不隨負載變化。2.輸出匹配網絡①使負載阻抗與放大器所需要的最佳阻抗相匹配,以保證放大器傳輸到負載的功率最大。②抑制工作頻率范圍以外的頻率,即它應有良好的濾波作用。③有效地傳送功率到負載,但同時又應盡可能地使這幾個電子器件彼此隔離,互不影響。*1.級間耦合網絡4.4.2輸出回路和級間耦合回路2)降1322)復合輸出回路MPA在微欠壓時獲得最大輸出功率*2)復合輸出回路MPA在微欠壓時獲得最大輸出功率*133
例4-4某功率放大器如圖所示,設中介回路與負載回路均以調諧好,放大器處于臨界工作狀態。1.當﹑﹑不變時,增大時放大器的工作狀態如何變化?為什么?后,為了維護放大器仍工作于臨界狀態﹑仍不變),應如何變化?為什么?2.在增大(此時3.若電路均已調諧好,工作在臨界工作狀態,已知晶體管的轉移特性的斜率,,,,,電壓利用系數,中介回路,,求出集電極輸出功率與天線功率。
分析 本例是一綜合應用題,將復合輸出回路的調整與各級電壓變化對諧振功率放大器工作狀態的變化聯系起來,同時根據已知參量利用轉移特性方程可求出相應的功率參數。*例4-4某功率放大器如圖所示,設中介回路與負載回路均以調134﹑﹑不變時,增大時放大器的工作狀態如何變化?為什么?1.當解:根據復合輸出回路中等效負載電阻與的關系式可知當增大時反射電阻增大,中介回路的等效負載電阻根據負載特性可知當減小時其工作狀態由臨界進入欠壓工作狀態。減小,*﹑﹑不變時,增大時放大器的工作狀態如何變化?為什么?1.當解135后,為了維護放大器仍工作于臨界狀態﹑仍不變),應如何變化?為什么?2.在增大(此時當增大后,為了維持放大器仍工作于臨界狀態,同時﹑又不能變,此時只能增加。因為當增大時輸入到管子的電壓也增加,當增加時功效管的工作狀態由欠壓進入臨界。解:*后,為了維護放大器仍工作于臨界狀態﹑仍不變),應如何變化?為1363.若電路均已調諧好,工作在臨界工作狀態,已知晶體管的轉移特性的斜率,,,,,電壓利用系數,中介回路,,求出集電極輸出功率與天線功率。
已知,所以聯立解式①、②可知
天線功率 ①②根據轉移特性,有故*3.若電路均已調諧好,工作在臨界工作狀態,已知晶體管的轉移特1374.6晶體管倍頻器
負載回路中的吸收電路(1)提高回路的品質因數Qo。(2)在輸出回路旁并接吸收回路。(3)采用選擇性好的帶通濾波器作負載。(4)用推挽倍頻電路。怎樣提高輸出回路的濾波作用呢?晶體管倍頻器與諧振功放的線路基本相同,唯一不同之處是它的集電極回路對輸入信號的某次諧波頻率nf調諧。*4.6晶體管倍頻器負載回路中的吸收電路(1)提1385.1概述5.2反饋型振蕩器基本工作原理5.3反饋型LC振蕩器線路5.4振蕩器的頻率穩定問題5.5石英晶體振蕩器5.6其他形式的振蕩器Chapter5正弦波振蕩器*5.1概述Chapter5正弦波振蕩器*139起振條件:振幅穩定:平衡條件:靠有源器件工作在非線性區來完成相位穩定:靠并聯諧振回路來完成。平衡穩定條件:*起振條件:振幅穩定:平衡條件:靠有源器件工作在非線性區來完成140
(a)共發電感反饋三端式振蕩器電路(b)等效電路電感反饋三端式振蕩器(哈特萊電路)ⅰ優點:1)L1、L2之間有互感,反饋較強,容易起振;2)振蕩頻率調節方便,只要調整電容C的大小即可。3)C的改變基本上不影響電路的反饋系數。1)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;2)電感反饋三端電路的振蕩頻率不能做得太高,這是因為頻率太高,L太小且分布參數的影響太大。缺點:*(a)共發電感反饋三端式振蕩器電路(b)等效電141電容反饋三端振蕩器(考畢茲電路)ⅰ1)電容反饋三端電路的優點是振蕩波形好。2)電路的頻率穩定度較高,適當加大回路的電容量,就可以減小不穩定因素對振蕩頻率的影響。3)電容三端電路的工作頻率可以做得較高,可直接利用振蕩管的輸出、輸入電容作為回路的振蕩電容。它的工作頻率可做到幾十MHz到幾百MHz的甚高頻波段范圍。調C1或C2來改變振蕩頻率時,反饋系數也將改變。但只要在L兩端并上一個可變電容器,并令C1與C2為固定電容,則在調整頻率時,基本上不會影響反饋系數。優點:缺點:*電容反饋三端振蕩器(考畢茲電路)ⅰ1)電容反饋三端電路的優點142串聯型改進電容三端式振蕩器(克拉潑電路)Pce≈C3/C1
Pbe≈C3/C2C3<<C1,C3<<C2(1)由于Cce、Cbe的接入系數減小,晶體管與諧振回路是松耦合。(2)調整C1C2的值可以改變反饋系數,但對諧振頻率的影響很小。(3)調整C3值可以改變系統的諧振頻率,對反饋系數無影響。優點:缺點:(1)克拉潑電路的波段覆蓋的范圍窄。(2)工作波段內輸出波形隨著頻率的變化大。*串聯型改進電容三端式振蕩器(克拉潑電路)Pce≈C3/C143并聯型改進電容三端式振蕩器(西勒(Seiler)電路)(1)波段覆蓋率寬。(2)工作波段內,輸出波形不隨頻率變化。西勒(Seiler)電路特點:*并聯型改進電容三端式振蕩器(西勒(Seiler)電路)(1)144為簡便起見,我們假定諧振回路三個元件都是純電抗,即振蕩器的振蕩頻率等于回路的固有諧振頻率,即因為AF=1,F=1/A>0,所以F=xbe/xce>0,xeb與
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