1、高频电子线路 高等教育出版社，胡宴如、耿苏燕主编 友情提示：如何学好高频课 课程性质：理论联系实践，突出重点，重应用，强调物理概念，强调工程实践。 每次课程结束附有小练习，望各位同学认真做答，内含各位同学期待的期末考试内容。 期末考试开卷，不背公式，应用结论。 从各个角度消化课堂知识。 第一章 绪 论 通信与通信系统 无线电波的基本特点 非线性电路的基本概念 本课程的主要内容及特点 主要内容： 1.1、通信与通信系统 通信系统： 用电信号（或光信号）传输信号的系统 称为通信系统，也称电信系统。 通信系统的组成： 一般通信系统由输入、输出变换器，发 送、接收设备和信道等组成。 1.1、通信与通信
2、系统 无线通信系统组成框图 各部分作用 1) 信息源 ：提供需要传送的信息； 2) 输入变换器 ：将信息源（图像、声音等）的信息变换成电信号，把该信号称为 基带信号 ； 3) 发射机 ：将基带信号进行某种处理，并以足够的功率送入信道，以实现有效的传送，其中最主要的处理为调制，调制后的信号称为 已调信号 ，或已调波； 1.1、通信与通信系统 4） 信道：信息的传送通道，又称 传输媒介。信道可分为无线信道和有线信道两大类； 5）接收机 ：把由信道传送过来的已调信号取出并进行处理，得到与发送相对应的原基带信号，把这一过程称为解调； 6）输出变换器 ：把基带信号恢复成原来形式的信息。 1.1、通信与通
3、信系统 通信系统按传输的基带信号不同，分为模拟通信系统和数字通信系统两大类。 1）模拟通信系统：直接传输模拟信号（即基带信号为模拟信号）的通信系统 ,称为模拟通信系统。 典型的模拟通信系统的发送设备的组成框图和接收设备的组成框图分别如图 2和图 3所示。 图 2为调幅发射机的组成框图。 图 3为超外差式调幅接收机的组成框图。 2）数字通信系统：传输数字信号（即基带信号为数字信号）的通信系统 ,称为数字通信系统。 1.1、通信与通信系统 典型调幅发送设备的组成框图 1.1、通信与通信系统 1.1、通信与通信系统 调幅发射机各部分的作用 高频振荡器： 产生高频电振荡信号，这种高频电波是用来运载基带
4、信号，称为载波，或载频。 倍频器： 输出信号的频率是输入信号频率整数倍的电路，称为倍频器。作用提高高频振荡频率。 高频放大器： 把振荡器产生的高频振荡放大到一定的幅度。 1.1、通信与通信系统 调幅发射机各部分的作用 高频功率放大器与调幅器： 作用是将输入的高频载波信号和低频调制信号 变换成高频已调信号，并以足够大的功率输送 到天线，然后辐射到空间； 话筒（拾音器）： 输入变换器，它的作用是把声音信源转变成电信号，称为音频信号，即基带信号或调制信号； 低频放大器： 把话筒变换的音频信号放大到一定的幅度，以实现一定的调制度。 调制 1) 什么是调制？ 把待传送基带信号（调制信号） “ 装载 ”
5、到高频 振荡信号上去的过程。 2) 三种信号 调制信号、载波信号和已调信号 3) 三种调制方式 调幅（ AM）、调频（ FM）和调相（ PM） 1.1、通信与通信系统 调幅发射机各部分的作用 1.1、通信与通信系统 为什么要调制 因为信号源直接发送存在的问题，主要有以下两点： 1) 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。 2) 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。 三种调制方式 用待传送基带信号去改变高频振荡信号的某一参量，就可以实现调
6、制。 振幅调制：用基带信号去改变高频振荡信号的振幅，则称为振幅调制，简称调幅； 频率调制：用基带信号去改变高频振荡信号的频率，则称为频率调制，简称调频； 相位调制：用基带信号去改变高频振荡信号的相位，则称为相位调制，简称调相。 1.1、通信与通信系统 调幅发射机各部分的作用 典型超外差调幅接收设备的组成框图 1.1、通信与通信系统 1.1、通信与通信系统 超外差接收机 1) 什么是超外差接收机？ 为了提高接收机的性能，目前广泛采用超外 差接收方式，超外差接收机的结构特点是具 有混频器。接收机将天线接收的高频已调信 号的载波信号经高频放大器进行初步的选择 和放大，并抑制其它无用信号。高频放大器
7、输出的载频为已调信号 和本地振荡器所提 供的频率为 的高频等幅信号同时输入混频 fLfC1.1、通信与通信系统 器，在其输出端就可获得载频频率固定的信 号 ，通常取 ，把此频率称为 中频信号，此中频信号经中频放大器放大到 足够值，然后经解调器解调，可恢复出原基 带信号，经低频放大后输出。 2) 混频器的作用 混频的作用是将接收的已调信号的载频频率 变为一固定中频信号。超外差接收机的结构 特点是具有混频器。 fifi fCfL1.1、通信与通信系统 解调 信号的 “ 卸载 ” 1) 什么是解调？ 从高频已调波信号中 “ 取出 ” 调制信号的过程。 2) 解调的三种方式 对调幅波的解调 检波 对调
8、频波的解调 鉴频 对调相波的解调 鉴相 1.2、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： 1.2、无线电波的基本特点 波段名称 波长范围 频段名称 频率范围 主要用途 长波 LW 103104m 低频 (LF) 30300kHz 长距离点与点通信 中波 MW 102103m 中频 (MF) 3003000kHz 广播、船舶、飞行通信 短波 SW 10102m 高频 (HF) 330kHz 短波广播、军事通信 米波 110m 甚高频 (VHF) 30300
9、MHz 电视、调频广播、雷达 分米波 110dm 特高频 (UHF) 3003000MHz 电视、雷达、移动通信 厘米波 110cm 超高频 (SHF) 330GHz 雷达、中继、卫星通信 毫米波 110mm 极高频 (EHF) 30300GHz 射电天文、卫星、雷达 1.3、非线性电路的基本概念 非线性元器件 电子元器件按工作特性分为线性元器件和非线性元器件两种。非线性元器件和线性元器件主要差别在于其工作特性是非线性的，它的参数不是一个常数，它的参数和外加电压或通过的电流大小有关。各种二极管、晶体管等电子器件都是非线性器件，而常见的电阻器、平板电容和空心电感线圈等都是线性器件。图 1.3.1
10、为线性与非线性电阻器件的伏安特性曲线。从图可见线性电阻器件的伏安特性是过坐标原点的一条直线，即流过电阻器的电流 i与加在电阻器两端的电压 u成正比；而非线性电阻器件的伏安特性是非线性的，即流过非线性电阻器的电流 i与加在电阻器两端的电压 u不成正比。 1.3、非线性电路的基本概念 线性电路 全部由线性或处于线性工作状态的元器件组成的电路，称为线性电路。 非线性电路 电路中只要含有一个元器件是非线性的或处于非线性工作状态，称为非线性电路。但是当作用在非线性器件上的信号很小、工作点取得适当时非线性器件近似处于线性工作状态，可当作线性器件。例如在模拟电子技术中的晶体三级管放大器，在小信号作用下，在直
11、流工作点 Q处可近似作为线性器件，微变等效分析法，就是基于这一点为基础的。 1.3、非线性电路的基本概念 非线性电路的基本特点 1）非线性电路能够产生新的频率分量，具有频率 变换作用； 2）非线性电路分析上不适用叠加定理； 3）当作用信号很小、工作点取得适当时，非线性电路可近似按线性电路进行分析。 1.4、本课程的主要内容及特点 本课程主要是研究通信系统中共用的基本单元电路，其内容包括高频小信号放大器、高频功率放大器、正弦波振荡器、调制与解调电路、混频电路、反馈控制电路等。除了高频小信号放大器为线性电路，其余都属于非线性电子线路。因此要注意以下几点： 1）非线性电子线路分析的复杂性； 2）非线
12、性电子线路种类和电路形式的多样性； 3）非线性电子线路具有很强的实践性。 小 结 高频电子线路的典型应用是通信系统； 通信系统由发射设备、接收设备和传输媒介三部分组成； 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。 课堂练习一 1.如果广播电台发射的信号频率为 fcfLfff CLI fff ICL =936KHz, fI接收机中频 =455KHz, 问接收机本振频率 问多少？ 解： 936KHz 455KHz 1391KHz 答：接收机本振频率为 1391KHz。 课堂练习二 2.如果高
13、频载波频率为 150MHZ,问 /4天线应长？ 解： 频率等于光速 C除以波长 ,即 C, 则： C , 3 150 2(米 ), /4 2 4 0.5 (米 ) 答： /4天线应 0.5米长。 108 106课堂练习三 3. 中波广播波段的波长范围为 187560米 ,问其波率范围为 ? 解： 频率 等于光速 C除以波长 ,即 C , 则： 560米时， 3 560536 KHz 187米时， 3 1871604 KHz 答：波率范围为 536 KHz 1604 KHz。 108108第 2章 小信号选频放大器 概述 在高频电路中，调谐放大器是一种最基本、最常见的电路形式。它是高频放大器的一
14、种。 高频小信号调谐放大器是由调谐回路与晶体管相结合而成，其突出优点是增益高，有明显的选频性能，广泛地应用于各类接收设备中。 接收天线所感应的电台的高频信号是很微弱的，一般只有几微伏到几毫伏，而接收 设备内解调器的输入电压，最好能达到 1 伏 左右，这就要求接收机对高频信号的放大能 力要达到几千倍到 10万倍左右。 第 2章 小信号选频放大器 概述 另外 接收机天线所感应的信号，除了有要接 收的电台信号外，还有许多不需要的信号（称干 扰信号）显然如果采用没有选择性的放大器进行 放大，势必使要接收的信号被淹没在其它电台的 干扰中。为了解决这个问题，通常在放大器中接 入选频网络。这样构成调谐放大器，不仅具有放 大作用，而且有选频能力。选频网络可以用 LC 谐振回路组成，也可以由集中选频滤波器构成。 由集中选频滤波器和宽带放大器构成的集中选频 放大器，它具有选择性好、性能稳定、不需调整 等优点，因此在现代通信设备中得到广泛应用。
