新高频电子技术 第2版 教学课件 黄亚平 主编 高频电子技术7

CR LR R
图 2-1 电阻的高频等效电路
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2、电容
由介质隔开的两导体即构成电容。 一个电容器的等 效电路却如图2-2（a）所示。 理想电容器的阻抗1/(jωC), 如图2-2（b）虚线所示, 其中, f为工作频率, ω=2πf。 高频电路中常常使用片状电容和表面贴装电容，因
为其高频特性较好。

L Qr C
（2-5）
4）谐振电阻：回路在谐振时的阻抗最大, 为一纯电阻R0：
L Q R0 Q0 L Cr 0C
（2-6）
由前面分析可知，若电感的耗损电阻越小，回路的Q值越 高，其谐振电阻R0越大。
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5）阻抗特性
高Q时，由式(2-1)可得： Z p
并联回路通常用于窄带系统, 此时ω与ω0 相差不大, 式 （2-13）可进一步简化为
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2.2 高频电路中的基本电路
本节将介绍高频电路中常用的基本（无源）电路，
也称无源组件或无源网络，这些无源组件或无源网络主要 包括：高频振荡（谐振）回路、高频变压器、谐振器与滤 波器等, 它们完成信号的传输、 频率选择及阻抗变换等功 能。
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一、高频振荡回路 高频振荡回路是高频电路中应用最广的无源网络, 也是 构成高频放大器、 振荡器以及各种滤波器的主要部件, 在电 路中完成阻抗变换、 信号选择等任务, 并可直接作为负载使 用。
SRF
感性区
相角
容性区
阻抗与相角
阻抗
0
频率 f
图 2-3 高频电感器的自身谐振频率SRF
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二、高频电路中的有源器件
用于低频或其它电子线路的器件没有什么根本不同。 1、二极管 二极管的作用：半导体二极管在高频中主要用于检波、 调制、 解调及混频等非线性变换电路中, 工作在低电平。

EXIT
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4.1 反馈振荡器的工作原理
（3）爱祖国的灿烂文化
• 文化传统作为一个民族群体意识的载体，常常被称为 国家和民族的“胎记”，是一个民族得以延续的“精神 基因”，是培养民族心理、民族个性、民族精神的“摇 篮”，是民族凝聚力的重要基础。人们在现实生活中， 或许会背井离乡，或许会彼此隔绝，但对祖国灿烂文化 和历史传统的认同总会把人们的心连在一起。
4.1 反馈振荡器的工作原理
振荡条件讨论与小结
振荡条件：同时满足起振条件和平衡条件
引入正反馈是构成振荡器的关键。
同时T必须具有随振荡电压Ui 增大而下降的特性
平衡点
为获得这样的
环路增益特性，反 馈环路中要有非线 性环节。
为获得正弦波，振荡电 路中要有选频环节。振荡频 率通常就由选频环节确定。
O
UiA
EXIT
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4.1 反馈振荡器的工作原理
4.1.3 振荡的稳定条件
干扰破坏原平衡状态后， 振荡器自动回到原平衡状态所需条件
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4.1 反馈振荡器的工作原理
4.1.3 振荡的稳定条件
一、 振幅稳定条件
T
T
0
U i U i U iA
B 1
A 当反馈网络为线性网络时，
O UiB
Uf
Fu
.
.
要满足 Uf Ui

Uo 起始信号来自电扰动
.
.
起振时要满足 Uf Ui
输出信号大小满足要求
放大器 Ui Ui Au
时，要能自动稳定输出电压，
.
.
Uo
实现 Uf Ui ，使电路进入
稳定状态，输出幅度和频率

4.3 振荡器的频率和振幅稳定度
三、提高频率稳定度的主要措施
1. 减小外界因素变化的影响
将决定振荡频率的主要元件或整个振荡器置于恒温槽 采用高稳定度直流稳压电源 采用金属屏蔽罩
采用减震器 采用密封工艺减小大气压力和湿度的影响
在振荡器和负载之间加缓冲器
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4.3 振荡器的频率和振幅稳定度
主要由于器件老化。
短期频率稳定度 一天之内振荡频率的相对变化量 主要由于温度、电源电压等外界因素变化
瞬时频率稳定度 秒或毫秒内振荡频率的相对变化量
由电路内部噪声或突发性干扰引起。
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4.3 振荡器的频率和振幅稳定度
4.3.1 频率稳定度
一、频率稳定度的概念
中波广播电台发射机的频率稳定度为 105
三、提高频率稳定度的主要措施
1. 减小外界因素变化的影响 2. 提高谐振回路的标准性
谐振回路在外界因素变化时，保持其谐振频率不变 的能力，称为谐振回路的标准性。
回路标准性越高，频率稳定度越好。
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4.3 振荡器的频率和振幅稳定度
三、提高频率稳定度的主要措施
1. 减小外界因素变化的影响
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4.3 振荡器的频率和振幅稳定度
二、导致频率不稳定的因素
外因： 温度、电源电压和负载等外界因素的影响
主要利用谐振回路的相频特性实现。振荡频率 处相频特性曲线越陡，稳频效果越好。
内因： 振荡电路的稳频能力 1. 提高回路Q值；2. 使振荡频率接近回路谐振频率。
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高频电子线路
4.3 振荡器的频率和振幅稳定度

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1.1 通信与通信系统概述
图1一1中的发送设备和接收设备是直接为远距离信号流动 提供技术支持的设备，基带信号是需要传送的信息信号，信 道是信号流动的物理通路。基带信号本身可以是通过电话机、 电报机、话筒或摄像机等物体前端的“输入变换器”得到的 输出电信号，也可以是数字终端或其他电子设备输出的电信 号。
1.4 实训1：函数信号发生实验
外接电容C可由两个恒流源充电和放电，电压比较器A、B 的阈值分别为总电源电压(指UCC+UEE)的2/3和1/3 。恒流源I2 和I1的大小可通过外接电阻调节，但必须I2 > I1 。当触发器的 输出为低电平时，恒流源I2断开，恒流源I1给C充电，它的两 端电压UC随时间线性上升，当达到电源电压的2/3时，电压比 较器A的输出电压发生跳变，使触发器输出由低电平变为高 电平，恒流源I2接通，由于I2 > I1(设I2 =2 I1 )I2将加到C上进行 反充电，相当于C由一个净电流I放电，C两端的电压UC又转 为直线下降。
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1.2 无线电波的传播方式和频段划 分
4.散射传播 利用对流层折射指数随机不均匀体对入射无线电波的再辐
射，将无线电波传送到视线距离以外的一种传播方式。 特点:可以实现超视距传输;同时具有适中的传输容量、传
输性能和可靠度，以及特别强的抗核爆能力。在特殊地区通 信、干扰协调距离计算、对流层介质遥感、远距离侦察接收 和超视距雷达等方面，仍有广泛的应用前景。
高频放大器、中频放大器都是小信号谐振放大器，功率放 大器是谐振功率放大器，调制器和解调器进行幅度调制、角 度调制及其解调。上述电路以及振荡器、混频器都是本课程 所讨论的重点。
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1.2 无线电波的传播方式和频段划 分

Yie
Ib U b
|U c 0
输出交流短路时的输入
导纳
Y fe
Ic U b
|U c 0
输出交流短路时的正向
传输导纳
Yre
Ib U c
|Ub 0
输入交流短路时的反向
传输导纳
Yoe
Ic U c
|Ub 0
输入交流短路时的输出
导纳
Y参数是任务频率的函数，当任务频率不同时，即使是 同一晶体管，其Y参数也是不一样的。当任务频率比较 低，电容效应的影响可以不思索时，晶体管的Y参数才 可以以为近似不变。假设忽略Y参数的虚部,那么可得到 低频任务的Y参数值。
常用途理方法： 1 、中和法： 晶体管B、C 极之间参与一个电容 2、失配法：使晶体管的负载阻抗与输出阻抗不匹配
图3-9 中和法原理电路
失配法：
图3-10 共射-共基级联放大器交流等效电路
3.4 集中电路高频小信号放大器 由线性集成电路与选频电路相结合方式实现 又称模拟集成电路
3.4.1 线性宽频带集成放大电路 8FZ1 ULN2204
rbb`: 基区体电阻25Ω； rb`e:发射结电阻150Ω； Cb`e: 发射结电容500pF；
Cb`c: 集电结电容5pF ； rb`c:集电结电阻1MΩ ；(反偏， 很大，被Cb`c短接掉)
rce: 集-射极电阻100kΩ； Cce:集电极电容； (很大，被 rce短接掉)
gm: 晶体管跨导，反映放大才干； gm=IEQ/26=β0/rb`e 50ms
噪声 普通指内部噪声，又分自然和人为两类。自 然噪声有热噪声、散粒噪声和闪烁噪声等，人为噪声有 交流噪声、感应噪声等。
干扰 普通指外部干扰，也分自然和人为两类。自 然干扰有天电干扰、宇宙干扰和大地干扰等。人为干扰 有工业干扰和无线电台干扰。

短波（short wave）的波长较短，地面绕射 能力弱，且地面吸收损耗较大，不宜地面传播， 但短波能被天空的电离层（ionosphere）反射 到远处，因此短波的通信和广播主要以天波方 式传播。
2021
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波长比短波更短的无线电波称为超短波
（ultra short wave）。超短波的波长很
（2）调频（Frequency Modulation，FM）
载波的振幅不变，载波的瞬时频率按基带信号
的变化规律变化。调频获得的已调波称为调频
波。调频广播和电视的高频伴音信号都是调频
波。2021Fra bibliotek21（3）调相（Phase Modulation，PM） 载波振幅不变，载波的瞬时相位按基带 信号的变化规律变化。调相获得的已调 波称为调相波。调频和调相又统称为调 角。
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无线电通信系统
无线电通信在信息传输中的重要作用，下面 对无线电通信系统进行简要介绍。
无线电通信系统由发射装置(transmitting set)、 传输媒质(transmission medium)和接收装置 (receiver)构成，如图1－1所示。
2021
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图1—1 无线电通信系统组成框图
λ= c/f
式中，λ是波长（m）；c是传播速度 （m/s）；f是频率（Hz）
由上式可知，因传播速度固定不变，
频率越高，波长越短；频率越低，波长
越长。
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无线电波的频率相差很大，因而波长变 化很大。不同波长的无线电波传播规律 不同，应用范围也不同，因此通常把无 线电波划分成不同波段。表1-1列出了常 见的波段名称、波长范围、频段名称、 频率范围和主要用途。
短，往往小于地面障碍物（如山峰、建

第1章 绪论
通信与通信系统 无线电波段的划分与无线电波的传播 非线性电子线路的基本概念 思政目标：中国精神是兴国强国之魂 本章小结
1.1通信与通信系统
主要要求：
掌握通信系统的基本组成及各组成部分的作用 了解调幅广播通信系统的基本组成及各组成部 分的作用 了解数字通信系统的基本组成及各组成部分的 作用 理解通信系统中为何要采用调制技术
数字调制：用数字基带信号对高频正弦波进行的调制
用数字基带信号去控制高频信号的振幅，称为振幅键控 ASK 频率，称为频率键控 FSK 相位，称为相位键控 PSK
数字通信系统抗干扰、抗噪声能力强，易利用计算机进 行处理。
六、通信系统的基本单元电路
高频小信号放大电路、高频功率放大电路、振荡电路、
调制电路、解调电路、混频器、倍频器、低频放大电路
模拟通信系统 数字通信系统 广播通信系统 电视通信系统
接收者 如电话 接收者 如广播、电视 接收者 如对讲
一、重精神是中华民族的优秀传统
道德理想，也称人格理想，指人们在做人方面所向往和追求 的目标。道德与信念密切相关，它是靠内在的信念和社会舆 论来维系的，人的良心就是一种道德信念的形式。一个人认 为自己应具有什么样的道德品质，形成什么样的人格形象， 学习什么样的理想人格，这是人们在道德修养方面的理想追 求。追求高尚的理想人格，使自己富有人格的魅力，成为一 个为社会所需要、为他人所喜欢的人，既是事业成功的关键， 又是生活幸福的根本。
一、通信系统的基本组成
通信： 发送者与接收者之间的信息传递 通信系统：利用电信号或光信号实现信息传递的系统
信源
已调信号
调制 (高频信号) 解调
输入 发送 变换器 设备
信道
接收 设备

调制的作用就是用待传送的低频信号去改变高频信号的某一参量，使
其按照低频信号的变化规律变化。如：
用待传送的低频信号信号去控制
——高频信号的振幅，称为调幅
高频信号的频率，称为调频FM来自高频信号的相位，称为调相
PM
AM
待传送的低频信号也称为调制信号；未调制的高频信号称为载波信 号； 经调制后的高频信号称为已调信号。
又如语音频率范围 20Hz ~ 20kHz ， 对应波长15000km~15km，直接进行传输是不现实的。
2. 便于分别接收不同电台发出的相同频率范围的信号。
2. 无线电调幅广播接收设备
小信号选频放大 器
超外差式调幅接收机组成框图
它fI=们f信号L后高同-号，经f频时C中，而高检低放送。频并将频波频大入放将所放器放器混大有需大对大输频器用频器中器出器为信率对频后载。中号的天放输频在心放信线大出f其C频大 号所的器。输率到加接已送出固足以收调来端定够放的信的可在值大信号信获f。。号，号I得上进本进频的行机行率选初振解较频步荡调低放的器，的大选提可中器择供恢频，，频复已它抑率出调进制为原信一无f低号L步的用频，滤高频信通除频率号常无等的，取用幅信然中信频号频，率
• (2) 按照工作频率来分有低频电路，高频 电路和微波电路等，它们分别完成对低 频信号、高频信号和微波信号的处理。
• 低频信号：300kHz以下，如声音信号、 图像信号、生物电信号、机械振动信号 等；
• 高频信号：300kHz~300MHz，如广播、 电视、移动通信等，又称通信电子线路；
• 微波信号：300MHz以上，如卫星、雷达、 导航信号。
现代通信就是通过电信号来实现发送者与接收者之间的信息传递。 实现信息传递所需要的设备总和被称为通信系统。 通信系统包括信号源、发送设备、信道、接收设备、终端设备等。 发送设备的主要功能是实现调制，使高频载波信号的振幅、频率或相位按照调 制信号的变化规律而变化。 接收设备的主要功能是从高频调幅波信号中解调出原来的调制信号。 构成通信系统的基本电路大部分是处理高频信号的电路，本课程的学习就围绕 这些电路来进行。