高頻電子電路復(fù)習(xí)要點(diǎn).ppt

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發(fā)射機(jī)的組成框圖 0 2 典型的接收機(jī)框圖 超外差式 0 2 無線電信號(hào)的傳播 1 無線電波的劃分 無線電波劃分為 超長波10km 30km 長波1km 10km 中波100m 1km 短波10m 100m 超短波0 3mm 10m 0 2 2 無線電波的傳播方式 傳播方式有三種 地面波 空間波 天波 地波 并聯(lián)諧振回路 圖1 1 1并聯(lián)諧振回路 1 1 1 諧振頻率 阻抗 諧振電阻 回路的空載品質(zhì)因數(shù) 圖1 1 2并聯(lián)等效電路 阻抗幅頻特性 阻抗相頻特性 圖1 1 3并聯(lián)諧振回路阻抗頻率特性曲線 1 1 1 回路的諧振特性曲線 其中 幅頻特性 相頻特性 1 1 1 1 1 1 通頻帶 1 1 1 矩形系數(shù) 通常理想情況下 串聯(lián)諧振回路 阻抗 1 1 2 諧振頻率 諧振電阻 回路的空載品質(zhì)因數(shù) 回路阻抗的幅頻特性 回路阻抗的相頻特性 1 1 2 由此得到回路的幅頻特性 相頻特性 1 1 2 串聯(lián)諧振回路的諧振特性 回路的空載品質(zhì)因數(shù) 回路的有載品質(zhì)因數(shù) 回路的3dB帶寬為 負(fù)載和信號(hào)源內(nèi)阻對(duì)并聯(lián)諧振回路的影響 例 對(duì)于收音機(jī)的中頻放大器 其中心頻率 465kHz 8kHz 回路電容C 200pF 的值 若電感線圈的 100 問在回路上應(yīng)并聯(lián)多大的電阻 試計(jì)算回路電感L和 才能滿足要求 常見典型濾波器 石英晶體濾波器 1 3 陶瓷濾波器 表面聲波濾波器 高頻小信號(hào)調(diào)諧放大器的主要質(zhì)量指標(biāo) 1 增益 2 1 1 2 通頻帶 3 選擇性 4 工作穩(wěn)定性 5 噪聲系數(shù) 2 2高頻小信號(hào)調(diào)諧放大器 高頻小信號(hào)調(diào)諧放大器的電路組成 晶體管和LC諧振回路 2 2 1晶體管高頻等效電路 參數(shù)等效電路 另一是形式等效電路 等效電路 一是物理模擬 混合 2 2 單管單調(diào)諧放大器 一 電路組成及工作原理 2 2 2 二 電路性能分析 1 放大器的小信號(hào)等效電路及其簡(jiǎn)化 圖2 2 6單管放大器的小信號(hào) a 小信號(hào)等效電路 b 簡(jiǎn)化電路 2 2 2 2 電路性能分析 1 電壓放大倍數(shù) 增益 2 2 2 諧振電壓放大倍數(shù) 增益 2 放大器的頻率特性 圖2 2 7放大器的諧振曲線 2 2 2 3 放大器的通頻帶 4 放大器的增益帶寬積 2 2 2 5 矩形系數(shù) 多級(jí)單調(diào)諧回路諧振放大器 一 電壓增益 2 2 3 二 通頻帶 三 矩形系數(shù) 補(bǔ)充 雙調(diào)諧回路諧振放大器 單調(diào)諧回路放大器的選擇性較差 增益和通頻帶的矛盾比較突出 為此 可采用雙調(diào)諧回路放大器 調(diào)諧放大器的穩(wěn)定性 影響 一 放大器調(diào)試?yán)щy 主要原因 二 放大器工作不穩(wěn)定 圖2 3 1晶體管內(nèi)部負(fù)反饋對(duì)頻率特性的影響 解決的方法 1 從晶體管制造工藝的著手 減小 達(dá)到減小 傳輸導(dǎo)納 的目的 單向化的方法有兩種 即中和法和失配法 2 3 2 反向 分類 按輸出波形分 按選頻回路元件分 按原理 性質(zhì)分 振蕩器的定義 振蕩器是一種能自動(dòng)的將直流電源的能量轉(zhuǎn)變?yōu)樘囟l率和振幅的正弦交變能量的電路 各信號(hào)電壓具有如下關(guān)系 所以 環(huán)路增益 3 1 2 圖3 1 2反饋型振蕩器組成框圖 振蕩原理分析動(dòng)畫 一 振蕩的建立 反饋振蕩的條件 一 起振條件 3 1 3 二 平衡條件 三 振蕩器平衡狀態(tài)的穩(wěn)定條件 1 振幅穩(wěn)定條件 2 相位 頻率 穩(wěn)定條件 電路基本組成 3 1 4 LC正弦波振蕩器分類 LC振蕩器可用來產(chǎn)生幾十千赫到幾百兆赫的正弦波信號(hào) 三點(diǎn)式振蕩電路 一 電路組成法則 相位條件 3 2 2 射同基反 二 電容三點(diǎn)式電路 三 電感三點(diǎn)式電路 三點(diǎn)式電路的特點(diǎn) 3 2 2 1 減小外界因素變化的影響 2 提高電路抗外界因素變化影響的能力 A 提高回路的標(biāo)準(zhǔn)性 B 選取合理的電路形式 3 3 3 提高頻率穩(wěn)定度的措施 振蕩器頻率穩(wěn)定度 3 減少晶體管的影響 4 提高回路的品質(zhì)因數(shù) 一 克拉潑 Clapp 電路 改進(jìn)型電容反饋振蕩器 二 西勒 Selier 電路 晶體振蕩電路 RC正弦波振蕩器 這些電路的共同特點(diǎn)是 將輸入信號(hào)進(jìn)行頻譜變換 以獲得所需要的頻譜輸出信號(hào) 故稱之為頻率 頻譜 變換電路 4 1 頻譜搬移電路包括 振幅調(diào)制的原理及電路組成模型 調(diào)制的定義 在發(fā)射端將調(diào)制信號(hào)從低頻端搬移到高頻端 便于天線發(fā)送或?qū)崿F(xiàn)不同信號(hào)源 不同系統(tǒng)的頻分復(fù)用 4 1 1 一 普通調(diào)幅信號(hào) 1 普通調(diào)幅信號(hào)表達(dá)式 4 1 1 調(diào)幅指數(shù) 2 波形圖 4 1 1 3 頻譜圖 結(jié)論 將 的頻譜搬移到了載頻的左右兩邊 形成了 4 頻譜寬度 上 下邊頻 AM信號(hào)頻譜動(dòng)畫 4 1 1 5 功率譜 載頻功率為 兩個(gè)邊頻分量產(chǎn)生的平均功率相同 均為 邊頻總功率為 調(diào)幅信號(hào)的總平均功率為 4 1 1 二 雙邊帶調(diào)幅信號(hào)基本特性及其組成模型 1 DSB信號(hào)數(shù)學(xué)表達(dá)式為 其中為由調(diào)制電路決定的比例系數(shù) 4 1 1 圖4 1 5單頻調(diào)制的DSB信號(hào)的波形圖和頻譜圖 a DSB波形圖 b DSB頻譜圖 2 波形圖和頻譜圖 4 1 1 3 雙邊帶調(diào)幅信號(hào)的產(chǎn)生 4 1 1 帶通濾波器的中心頻率為 帶寬為 三 單邊帶調(diào)幅信號(hào)的基本特性及實(shí)現(xiàn)模型 1 單邊帶信號(hào)的數(shù)學(xué)表達(dá)式 取下邊帶時(shí) 圖4 1 8單頻調(diào)制時(shí)單邊帶信號(hào)的波形圖與頻譜圖 4 1 1 2 產(chǎn)生單邊帶調(diào)幅信號(hào)的方法 1 濾波法 圖中 帶通濾波器應(yīng)該采用單邊帶濾波器 中心頻率為 帶寬為 圖4 1 9單邊帶信號(hào)的實(shí)現(xiàn)模型 4 1 1 圖4 1 10頻譜多次搬移產(chǎn)生單邊帶信號(hào) 4 1 1 相移法是基于單邊帶調(diào)幅信號(hào)的時(shí)域表達(dá)式實(shí)現(xiàn)的 如 2 相移法 圖4 1 11相移法產(chǎn)生單邊帶調(diào)幅信號(hào) 4 1 1 例 已知調(diào)幅波表達(dá)式 試求出調(diào)幅系數(shù)及頻帶寬度 畫出調(diào)幅波波形和頻譜圖 V 從高頻已調(diào)信號(hào)中恢復(fù)出原調(diào)制信號(hào) 的過程稱為解調(diào) 又稱為檢波 實(shí)現(xiàn)檢波的電路稱為檢波電路 簡(jiǎn)稱為檢波器 的過程 振幅解調(diào)的原理及電路組成模型 4 1 2 4 1 2 圖4 1 15振幅解調(diào)電路的頻譜搬移過程 4 1 2 一 混頻器的功能 4 1 3 混頻的原理及電路組成模型 二 混頻器的實(shí)現(xiàn)模型及簡(jiǎn)單的工作原理 設(shè) 4 1 3 則相乘器的輸出為 若帶通濾波器的中心頻率為 帶寬 式中 為中頻輸出電壓的振幅 4 1 3 混頻器的頻譜搬移過程如圖所示 則輸出的中頻信號(hào)為 振幅調(diào)制電路 調(diào)制的方法有兩種 如圖4 3 1所示 4 3 圖4 3 1振幅調(diào)制方法 a 高電平調(diào)制 b 低電平調(diào)制 4 4 1 一 二極管峰值包絡(luò)檢波器 動(dòng)畫 調(diào)幅信號(hào)的解調(diào)電路 2 性能指標(biāo) 1 檢波效率 2 等效輸入電阻 4 4 4 4 4 1 1 惰性失真 對(duì)角線切割失真 惰性失真如圖4 4 6所示 產(chǎn)生的原因 它是在調(diào)幅波包絡(luò)下降時(shí) 由于時(shí)間常數(shù)太大 圖中時(shí)間 內(nèi) 電容C的放電速度跟不上 3 二極管包絡(luò)檢波器中的失真 圖4 4 6惰性失真 動(dòng)畫 輸入電壓包絡(luò)的下降速度 這種非線性失真是由于C的惰性太大引起的 所以稱為惰性失真 避免惰性失真的條件 對(duì)于含有多個(gè)頻率的調(diào)制信號(hào) 4 4 1 2 底部切割失真 負(fù)峰切割失真 負(fù)峰切割失真產(chǎn)生的原因 檢波器的直流負(fù)載阻抗 與交流 音頻 負(fù)載阻抗 4 4 1 避免產(chǎn)生負(fù)峰切割失真的條件 或 4 4 7 4 4 1 圖4 4 8負(fù)峰切割失真 同步檢波 SynchronousDetector 又稱為相干檢波 主要用于解調(diào)DSB和SSB信號(hào) 有乘積型和疊加型兩種方式 其組成框圖分別為圖4 4 14所示 4 4 2 同步檢波器 圖4 4 14兩種方式同步檢波器的組成框圖 a 乘積型 b 疊加型 混頻電路 混頻是將載波為高頻的已調(diào)信號(hào) 不失真地變換為載波為中間的已調(diào)信號(hào) 必須保持 頻譜結(jié)構(gòu)不變 各頻率分量的相位大小 相互間隔不變 調(diào)制類型 調(diào)制參數(shù)不變 即原調(diào)制規(guī)律不變 4 5 一 混頻增益 4 5 1 混頻器的主要性能指標(biāo) 二 噪聲系數(shù) 三 1dB壓縮電平 四 選擇性 五 混頻失真 六 隔離度 二極管環(huán)形混頻器 4 5 2 圖4 5 2二極管雙平衡環(huán)形相乘器 動(dòng)畫 集成混頻器 圖4 5 4采用MC1596雙差分對(duì)模擬相乘器構(gòu)成的混頻器 4 5 3 三極管混頻器 4 5 4 圖4 5 9晶體管中波調(diào)幅收音機(jī)中的混頻器 4 5 4 三極管混頻器 圖4 5 10電視接收機(jī)混頻器 4 5 4 混頻器的干擾和非線性失真 4 5 5 一 干擾哨聲 CombinedFrequencyInterference 有用信號(hào)和本振產(chǎn)生的組合頻率干擾 二 寄生通道干擾 外來干擾與本振的組合頻率干擾 最強(qiáng)的兩個(gè)干擾是 中頻干擾 IntermediateFrequencyInterference 中頻直通 鏡像干擾 ImageFrequencyInterference 三 非線性失真 角度調(diào)制信號(hào)的基本特性 角度調(diào)制信號(hào)的數(shù)學(xué)表達(dá)式 1 調(diào)頻 調(diào)相 統(tǒng)稱調(diào)角 調(diào)頻 FM 用調(diào)制信號(hào)去控制高頻振蕩頻率 使高頻振蕩的瞬時(shí)頻率隨調(diào)制信號(hào)規(guī)律作線性變化的過程 調(diào)相 PM 用調(diào)制信號(hào)去控制高頻振蕩相位 使高頻振蕩的瞬時(shí)相位隨調(diào)制信號(hào)規(guī)律作線性變化的過程 2 調(diào)頻波 調(diào)相波的一般表達(dá)式 一 調(diào)頻信號(hào) 二 調(diào)相 3 單音頻信號(hào)調(diào)制時(shí)調(diào)頻波 調(diào)相波的數(shù)學(xué)表達(dá)式 調(diào)頻指數(shù) 圖5 1 1單音頻調(diào)制時(shí)調(diào)頻波 調(diào)相波波形 a 調(diào)頻波 b 調(diào)相波 動(dòng)畫 調(diào)頻波 調(diào)相波的時(shí)域波形 調(diào)角信號(hào)的頻譜 理論上 調(diào)角信號(hào)的帶寬為無限寬 但通常規(guī)定 的1 或10 可忽略 保留下來的邊頻分量確定了帶寬 用卡森公式近似表示調(diào)角信號(hào)的有效頻譜寬度 即 上式又可表示為 調(diào)頻信號(hào)的產(chǎn)生 產(chǎn)生調(diào)頻信號(hào)的電路叫做調(diào)頻器 對(duì)它有四個(gè)主要要求 1 已調(diào)波的瞬時(shí)頻率與調(diào)制信號(hào)成比例地變化 這是基本要求 2 未調(diào)制時(shí)的載波頻率 即已調(diào)波的中心頻率具有一定的穩(wěn)定度 視應(yīng)用場(chǎng)合不同而有不同的要求 3 最大頻移與調(diào)制頻率無關(guān) 4 無寄生調(diào)幅或寄生調(diào)幅盡可能小 實(shí)現(xiàn)頻率調(diào)制的方式有兩種 一是直接調(diào)頻 二是間接調(diào)頻 圖5 6 1 a 鑒頻器的功能 圖5 6 1 b 鑒頻特性曲線 調(diào)頻波解調(diào)電路 反饋控制電路概述 各種通信和電子系統(tǒng)中 為了提高其性能指標(biāo) 或?qū)崿F(xiàn)某些特殊的指標(biāo)要求 廣泛采用各類反饋控制電路 分類 自動(dòng)振幅 增益 控制電路AGC自動(dòng)頻率控制電路AFC自控相位控制電路APC 6 1 1 電路的基本組成 圖7 2 1丙類諧振放大器的電路組成 7 2諧振功率放大器的原理與應(yīng)用 7 2 1 其中 量 基波分量 以及各高次諧波分量的振幅 7 2 1 圖7 2 3余弦脈沖分解系數(shù)曲線 二 諧振功率放大器的質(zhì)量指標(biāo) 在保證功放管安全工作的條件下 在允許失真的范圍內(nèi) 高效率地輸出足夠大的信號(hào)功率 因此 高頻功率放大器的主要技術(shù)指標(biāo)有 1 電源電壓提供的直流輸入功率 7 2 1 對(duì)功率放大器的要求是 2 輸出高頻交流功率 3 集電極損耗功率 根據(jù)能量守恒定律 集電極損耗功率應(yīng)為 4 集電極效率 圖7 2 3余弦脈沖分解系數(shù)曲線 丙類諧振功率放大器的工作狀態(tài) 圖7 2 7諧振功率放大器的工作狀態(tài) 7 2 2 臨界線 放大管輸出特性曲線上由放大區(qū)進(jìn)入飽和區(qū)的點(diǎn)稱為臨界點(diǎn) 7 2 2 1 欠壓狀態(tài) 圖7 2 7諧振功率放大器的工作狀態(tài) 2 臨界狀態(tài) 3 過壓狀態(tài) 一 負(fù)載特性 諧振功率放大器的外部特性 圖7 2 8負(fù)載變化對(duì)電流脈沖的影響 圖7 2 9負(fù)載特性 二 放大特性 7 2 3 對(duì)工作狀態(tài)的影響 動(dòng)畫 而增大 放大器的工作狀態(tài)經(jīng)歷從欠壓區(qū) 臨界狀態(tài) 最后到過壓區(qū)的變化過程 導(dǎo)致集電極電流導(dǎo)通角 二 放大特性 放大特性曲線 圖7 2 11放大特性曲線 7 2 3 三 調(diào)制特性 7 2 3 集電極調(diào)制特性 基極調(diào)制特性 諧振功率放大器的實(shí)際線路 諧振功率放大器的管外電路包含有直流饋電電路和濾波匹配網(wǎng)絡(luò)兩部分 它們是保證諧振功率放大器能夠正常工作的必要條件 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