高频电子线路(第一章)
白天靠地波,晚上天波和 地波均可传播 主要靠天波,但近距离靠 地波 空间波
通讯、远 洋导航及 广播等。
通讯、电视、 调频雷达及 导航
微 波
10~1cm
10~1mm
空间波、对流层传播
通讯、电 视、雷达、 导航、天 文等
表1 无线电波段的划分表
高频电子线路
本课程高频(射频)频率范围: 几百KHz~几百MHz 例:300KHz~300MHz:对应波长1000m ~1m (低)音频电磁波:20Hz ~20KHz, 对应电磁波长15 000 Km ~15Km 中波(调幅)广播段:531KHz ~1602KHz 调频广播段:30 MHz ~300 MHz
“高频电子线路”课程主要讨论模拟消息(调制)信号和正 弦载波的模拟调制。
高频电子线路
无线电发射机框图及信号变化波形
缓冲 高频振荡 倍频 高频放大 调制 传输线 声音 话筒 音频放大
高频电子线路
无线电发射机
将音频信号“装载”到高频振荡
中的方法有好几种,如调频、调幅、 调相等。电视中图象是调幅,伴音 是调频。广播电台中常用的方法是 调幅与调频。
高频电子线路
脉冲信号的频谱
f1表示脉冲重复频率,也就是基波频率。
f3、 f5 、f7…分别表示三、五、七次谐波, 在f轴的0点,表示直流分量,这条谱线 的长度表示脉冲直流分量(即平衡值) 的大小。高次谐波的谱线可以分布到很 高的频率,但其幅度已相当小。
i
0
f1 f3 f5 f7 f9
f
无线电信号的特性(续7)高频 Nhomakorabea子线路发射天线
将高频电信号 变成电磁场发射 Antenna
接收天线
将电磁场变成 高频电信号
换能器:
将声音变成 电信号
Microphone
发射机:
将电信号变 成特定频率 和足够强度 的高频信号 Transmitter
接收机:
将高频信号还 原成携带有声 音的电信号 Receiver
换能器:
将携带有声 音的电信号 恢复成声音 Speaker Earphone
BW 2f0.7 f0 QL
式中,QL为谐振回路的有载品质因数。
分析表明,放大器的谐振电压放大倍数与通频带BW的关系为
AV 0 BW
y fe 2C
(1-15)
高频小信号放大器
高频电子线路
通频带BW的测量方法:是通过测量放大器的谐振曲线来求通频带。测量方法可以是扫 频法,也可以是逐点法。逐点法的测量步骤是:先调谐放大器的谐振回路使其谐振,记下 此时的谐振频率及电压放大倍数然后改变高频信号发生器的频率(保持其输出电压uS不 变),并测出对应的电压放大倍数。由于回路失谐后电压放大倍数下降,所以放大器的谐 振曲线如图1-3所示。
为了更直观地了解信号的频率组成和特点,我们通常采用
频谱特性有幅频特性和相频特性两部分,分别反映信号中
无线电信号的特性(续5)
高频电子线路
脉冲信号的分解
i (a) I0 t i (b) 三次谐波 i1 (d) t i i (c) 五次谐波 i1
一次谐波 i1
t 七次谐波 i7
t
无线电信号的特性(续6)
BW f H f L 2f 0.7
通频带越宽放大器的电压放大倍数越小。 要想得到一定宽度的通频宽,同时又能 提高放大器的电压增益,由式(1-15) 可知,除了选用yfe较大的晶体管外, 还应尽量减小调谐回路的总电容量CΣ。 如果放大器只用来放大来自接收天线的 某一固定频率的微弱信号,则可减小通 频带,尽量提高放大器的增益。
-
1、沿直线传播
2、f >30MHz; λ<10m 3、超短波段、微波 4、中继通讯、调频广播、电视、雷达
沿视距传播
大地
无线电信号的特性(续15)
高频电子线路
5. 调制特性
要通过载波传送消息,就必须使载波信号的某一个或几个 参数(振幅、频率或相位)随消息信号改变,这一过程就称为 调制( Modulation) 。 三种基本调制方式是振幅调制(调幅AM)、频率调制 (调频FM)和相位调制(调相PM),还可以有组合调制方式。 一般情况下,高频载波为单一频率的正弦波,对应的调 制为正弦调制。若载波为一脉冲信号,则称这种调制为脉冲调 制。
高频电子线路
第一章 非线性电子 ( 线路
主要内容:
说明 无线通信系统
无线通信系统的组成
无线电信号的特性 无线电接收机框图 无线电发射机框图 高频小信号放大器 高频功率放大器 正弦波振荡器
高频电子线路
集电极调幅与大信号检波
变容二极管调频 锁相环
作业
非线性电子电路
高频电子线路
f0
1 2 LC
式中,L为调谐回路电感线圈的电感量;
高频小信号放大器
高频电子线路
C 为调谐回路的总电容,C 的表达式为
2 2 C C P C P 1 oe 2 Cie
式中, Coe为晶体管的输出电容;Cie为晶体管的输入电容。
谐振频率的测量方法是:
用扫频仪作为测量仪器,用扫频仪测出电路的幅频特性曲线,调变压器T的磁 芯,使电压谐振曲线的峰值出现在规定的谐振频率点
检波 F
低频放大 F
本地振荡
超外差接收机各处波形示意图
高频电子线路
AM接收机
高频电子线路
高频小信号放大器
1、原理
高频电子线路
图1-1所示电路为共发射极接法的晶体管高频小信号调谐放大器。它不仅要 放大高频信号,而且还要有一定的选频作用,因此晶体管的集电极负载为LC 并联谐振回路。在高频情况下,晶体管本身的极间电容及连接导线的分布参 数等会影响放大器输出信号的频率和相位。晶体管的静态工作点由电阻RB1, RB2及RE决定,其计算方法与低频单管放大器相同 。
*注:现代电子设备多为交叉运用。
电磁场 ——完全非“电路”传输,能量以“场”的形式传递和 接收
说明(续)
高频电子线路
本课程的性质 是一门专业基础课;相关知识要求较高,难度超过《模
拟电子技术基础》
特点 非纯理论性课程 实践性很强 以工程实践的观点来处理电路中的一些问题
无线通信系统
无线通信系统的构成
一、线性电子电路与非线性电子电路
线性电路:尽量使用器件特性的线性部分。电路基本 是线性的,但存在不希望有的失真。 非线性电路:利用器件特性的非线性特性,完成振荡、 频率变换、放大等功能。 器件特性与使用条件密切相关。
1
模拟电子线路:输入、输出均为模拟量
高频电子线路
电路由D、BJT(双极结晶体管 )、MOS 、R、L、C 组成
高频电子线路
例如:下面所示为一般语音信号的频谱示意图
电 压
f/Hz 300 3400
可以看到语音信号的频谱是连续的,其主要 能量集中在1000Hz左右。
无线电信号的特性(续8)
高频电子线路
3. 频率特性
指无线电信号的频率或波长。对频率或波长进行分段,称为 频段或波段。不同频段信号的产生、放大和接收 的方法不 同,传播的方式也不同,因而它们的应用范围也不同。
/m
3× 10 3 3× 10 -2 3× 10 -7 3× 10 -1 2
3× 10 -1 7
-7 (3.8 ~ 7.8)× 10
图1 电磁波波谱图
无线电信号的特性(续10)
电波 名称 极低频 ELF 甚低频 VLF
高频电子线路
传播方式 主要用途
波段名称
波长范围
频率范围 <3000Hz 3~30KHz 30~300KHz 300~3000K Hz 3~30MHZ 30~300 MHz 0.3~3GHz 3~30GHz 30~300GHz
无线电信号的特性(续11)
高频电子线路
4. 传播特性
指无线电信号的传播方式、传播距离、传播特点等。 不同频段的无线电信号,其传播特性不同。决定传播 方式和传播特点的关键因素是无线电信号的频率。
无线电信号的特性(续12)
无线电波传播方式
地面波
高频电子线路
- 1、绕着地球表面传播 - 2、f <1500KHz; λ>200m - 3、中、长波段
本书涉及的频段是从中频(MF)到超高频(UHF)的频率范 围。 电磁波辐射的波谱很宽, 如下图 1所示。 无线电波的频段划分、主要传播方式和用途表如下表1所示
无线电信号的特性(续9)
高频电子线路
无线电波 105
红外线 101 0 可见光
紫外线 101 5
X射线 102 0
宇宙射线 102 5 f/Hz
弱 电
模 拟 电 路
低频电路——仪器、仪表、自动化控制、医疗 电子、电话线等频率较低的一般性应用。 特点:能量直接在线路上 传递。
频 率 由 低 到 高
高频电路 —— 广播、电视、通讯等频率较 高,电参数集中的高频(射频)应用。 显著特点:工作频率界于低频电路和微波 电路之间,内“路”外“场”。
微波电路——通信、雷达、导航与电子对抗等 频率高于高频电路、集总参数应用
图1-1 小信号调谐放大器
高频小信号放大器
高频电子线路
图1-2 放大器的高频等效回路
高频小信号放大器
高频电子线路
2、调谐放大器的性能指标及测量方法
表征高频小信号调谐放大器的主要性能指标有谐振频率,谐振电 压放大倍数,放大器的通频带BW及选择性(通常用矩形系数来表示) 等。 放大器各项性能指标及测量方法如下: (1)谐振频率 放大器的调谐回路谐振时所对应的频率称为放大器的谐振频率, 对于图1-1所示电路(也是以下各项指标所对应电路),的表达式为
沿地面传播
大地
无线电信号的特性(续13)
无线电波传播方式