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通信电子电路
通信电子电路是指用于传输和处理信息的电路。
这些电路
通常包括信号发生器、调制器、解调器、放大器、滤波器、混频器等多个部分。
通信电子电路可以用于无线通信、有
线通信、广播、电视、电话等各种通信系统。
通信电子电路的设计考虑了信号传输的可靠性、带宽、功
耗等因素。
其中，调制器和解调器用于将信息信号转换为
适合传输的调制信号，并将接收到的调制信号解调回原始
信息信号。
放大器用于增强信号的强度，滤波器用于滤除
干扰信号，混频器用于将不同频率的信号混合。
通信电子电路的发展和应用非常广泛。
现代通信系统使用
了各种高频、微波和光学技术，例如微波天线、光纤通信、卫星通信等。
随着无线通信技术的进步，通信电子电路在
智能手机、无线局域网、蓝牙设备等消费电子产品中得到
了广泛应用。
1。
第一章：通信系统导论1.为什么要有载波？为什么不直接将我们原始信号发射出去？首先，我们想到的是（声信号为例子）将声信号变为电信号，然后传输，因为声信号损耗太快了。
然而，转变为电信号之后发现频率无法和天线匹配。
声信号的频率为，此时的波长是非常大的。
我们不可能做出这么大的天线。
同时，要是广播电台都用相同的频段，就压根不能正确接收我们想要的声信号，因为大家都混在一起了。
此时就需要将电信号加载在一个可调的载波上面，这个载波频率很高，一般都是几百千赫兹。
这样我们的天线就可以匹配了，并且大家可以分开使用不同的频段。
（PS：怪不得我们平时看到的广播电台的天线那么大，之所以不用更高频率的载波，为什么？）我们得明确，广播是由具体的应用场合决定的。
现阶段，调频和调幅都在用（调频能达到左右的频率），主要是受器件性能的限制。
器件性能相同的情况下，两者的效果相同。
但是一般来讲，调频的抗干扰性能会好一点。
频率越高，天线尺寸可以越小。
但是在相同距离下，路径传播损耗越大。
要达到相同的接收点功率，发射功率就要更大。
因此在实际中选择调频和调幅时，是根据具体的应用场合选择的。
因为总会存在一种最优的情形：成本最小，覆盖范围越大，器件易于实现，天线尺寸较小。
2.广播发射机的组成？图中的高频振荡最基本的是LC振荡器。
其产生的高频波一般称为载波，它的频率成为载频。
然而倍频只是将高频振荡产生的载波继续增大，因为一般的高频载波为了维持频率的稳定度，就会低于理想的载波频率的若干分之一。
因此倍频器是将载波频率提高到所需要的数值。
至于高频放大，我们先不说，等学了第三章我们再来解释。
调制方法主要是有三种：调幅，调频和调相。
电视中的图像是调幅，伴音是调频。
3.超外差式接收机选主要特点：把被接收到的高频已调信号的载波频率先变为频率较低的而且是固定不变的中频，再利用中频放大器加以放大，然后进行检波。
由于中频是固定不变的，因此中频的选择性与增益都与接受的载波频率无关。
《通信电子电路》练习题及答案解析1. 必答[单选题]当输入信号本身为电信号时，在通信系统中可省略。
A：输入变换器B：发送设备C：接收设备D：输出变换器正确答案：A2. 必答[单选题]调制应用在通信系统的。
A：输入变换器B：发送设备C：接收设备D：输出变换器正确答案：B3. 必答[单选题]为了有效地发射电磁波，天线尺寸必须与辐射信号的。
A：频率相比拟B：振幅相比拟C：相位相比拟D：波长相比拟正确答案：D4. 必答[单选题]下列表述正确的是。
A：低频信号可直接从天线上有效地辐射B：低频信号必须装载到高频信号上才能有效地辐射C：低频信号和高频信号都不能从天线上有效地辐射D：低频信号和高频信号都能从天线上有效地辐射正确答案：B5. 必答[单选题]下列表述正确的是。
A：高频功率放大器只能位于接收系统中B：高频振荡器只能位于接收系统中C：调制器只能位于发送系统中D：解调器只能位于发送系统中正确答案：C6. 必答[判断题]发送设备和接收设备的末级一般都采用功率放大器。
1：对2：错正确答案：对1. [填空题]选频网络的通频带指归一化幅频特性由1下降到（）时的两边界频率之间的宽度。
第1空：1/√2正确答案：(1)；0.7；0.7072. [填空题]理想选频网络的矩形系数为（）。
第1空：1正确答案：(1)13. [单选题]实际选频电路的矩形系数均（）。
A：大于1B：小于1C：等于1D：不能确定正确答案：A4. [单选题]越接近1，选频特性越（）。
A：好B：差正确答案：A1. [单选题]LC组成的并联谐振回路，谐振时，谐振回路的端电压值。
A：最大B：最小C：等于零D：不能确定、正确答案：A2. [单选题]LC并联谐振回路中，当工作频率等于谐振频率时，回路呈（）。
A：感性B：容性C：阻性D：感性或容性正确答案：C3. [单选题]LC并联谐振回路中，当工作频率小于谐振频率时，回路呈（）。
A：感性B：容性C：阻性D：感性或容性正确答案：A4. [单选题]下列描述LC串联回路的表达式中，不正确的。
《通信电子电路》实验报告课程名称通信电子电路专业班级指导老师学号姓名2013 年7 月6日摘要高频功率放大器是发送设备的重要组成部分之一，通信电路中，为了弥补信号在无线传输过程中的衰耗要求发射机具有较大的功率输出，通信距离越远，要求输出功率越大。
在高频范围内，为了获得足够大的高频输出功率，就要采用高频功率放大器。
由于高频功率放大器的工作频率高，相对频带窄，所以一般采用选频网络作为负载回路。
本次课设报告先是对高频功率放大器有关理论知识作介绍，在性能指标分析基础上进行单元电路设计最后设计出整体电路图，在软件中仿真验证是否达到技术要求，对仿真结果进行分析，最后总结课程设计体会。
目录一高频功率放大器的简介 (4)二课程设计的题目及其设计目的 (5)2.1 高频功率放大器设计（题） (5)2.2 设计目的 (5)三丙类功率谐振放大器的理论设计 (5)3.1 丙类功率放大器原理 (5)3.2 丙类原理图 (6)3.3 主要技术指标 (7)V提供的直流功率 (7)(1)直流电源CC(2)集电极输出的基波功率 (7)(3)放大器的效率 (8)四丙类性能分析及工作状态的确定 (8)4.3.1 输出特性上的动态线近似作法 (10)4.3.2 负载特性 (11)4.3.3 放大特性 (12)4.3.4 调制特性 (13)五丙类谐振功率放大器的偏置电路 (14)5.1 功率参数计算 (14)5.2 谐振回路的参数计算 (15)5.3 基极偏置电路计算 (16)六仿真结果 (17)6.1 理论上的电流、电压波形 (17)6.2 高频功率放大器的输入电压和输出电压的仿真图 (18)七调试与改进 (19)7.1 调试 (19)7.2 改进 (20)八总结与体会 (20)一高频功率放大器的简介在通信电路中，为了弥补信号在无线传输过程中的衰耗要求发射机具有较大的功率输出，通信距离越远，要求输出功率越大。
为了获得足够大的高频输出功率，必须采用高频功率放大器。
高频功率放大器是无线电发射没备的重要组成部分。
在无线电信号发射过程中，发射机的振荡器产生的高频振荡信号功率很小，因此在它后面要经过一系列的放大，如缓冲级、中间放大级、末级功率放大级等，获得足够的高频功率后，才能输送到天线上辐射出去。
这里提到的放大级都属于高频功率放大器的范畴。
实际上高频功率放大器不仅仅应用于各种类型的发射机中，而且高频加热装置、高频换流器、微波炉等许多电子设备中都得到了广泛的应用。
高频功率放大器按其工作频带的宽窄划分为窄带高频功率放大器和宽带高频功率放大器两种，窄带高频功率放大器通常以具有选频滤波作用的选频电路作为输出回路，故又称为调谐功率放大器或谐振功率放大器；宽带高频功率放大器的输出电路则是传输线变压器或其他宽带匹配电路，因此又称为非调谐功率放大器。
高频功率放大器是一种能量转换器件，它将电源供给的直流能量转换成为高频交流输出。
谐振功率放大器的特点：①放大管是高频大功率晶体管，能承受高电压和大电流。
②输出端负载回路为调谐回路，既能完成调谐选频功能，又能实现放大器输出端负载的匹配。
③基极偏置电路为晶体管发射结提供负偏压，使电路工作在丙类状态。
④输入余弦波时，经过放大，集电极输出电压是余弦脉冲波形。
二 课程设计的题目及其设计目的2.1 高频功率放大器设计（题）(1)设计要求：用晶体管设计一高频功率放大电路，要求三极管工作在丙类状态。
(2)主要技术指标：工作频率：6.5MHz ，输出功率：≥100Mw ，负载50Ω，效率≥80%2.2 设计目的通过本实验设计，熟悉丙类高频功率放大器的工作原理，学习丙类高频谐振功率放大器的电路调谐及测试技术。
研究丙类高频谐振功率放大器的调谐特性和负载特性。
理解基极偏置电压、集电极电源电压、激励电压对放大器工作状态的影响，了解丙类高频谐振功率放大器的设计方法。
三 丙类功率谐振放大器的理论设计3.1 丙类功率放大器原理利用选频网络作为负载回路的功率放大器称为谐振功率放大器。
如图3-1所示。
它是无线电发射机中的重要组成部分。
根据放大器电流导通角c θ的范围可以分为甲类、乙类、丙类等不同类型的功率放大器。
电流导通角c θ愈小，放大器的效率η愈高。
如甲类功放的︒=180c θ，效率η最高也可达到50%，而丙类功放的︒<90c θ，效率η也可达到80%。
甲类功率放大适合作为中间级或输出功率较小的末级功率放大器。
丙类功率放大器通常作为末级功率功放以获得较大的输出功率和较高的效率。
本实验所使用的电路为丙类谐振功率放大器，实验所研究的是丙类功率放大器的工作原理及基本特性。
图3-1 谐振功率放大器原理电路3.2 丙类原理图如图3-2所示，丙类功率放大器的基极偏置电压BE u 是利用发射极电流的直流分量0E I 在发射极直流负反馈电阻10R 上产生的压降来提供的，故称为自给偏置电路。
当放大器的输入信号i u 为正弦波时，集电极电流c i 为余弦脉冲波。
利用谐振回路L5C5的选频作用可输出基波谐振电压1C u 、电流1C i 。
图3-2 功率放大器电路（丙类）原理图+–u b – i b – + – +– + u c e C – + u c L输出i e i cu be CC U BB U3.3 主要技术指标(1)直流电源CC V 提供的直流功率0C CC V I V P = (2-13)式中，0C I 为集电极电流C i 的直流分量。
电流C i 经傅立叶级数分解，可得峰值cmI 与分解系数)(θαn 的关系式Icm I cnm n /)(=θα (2-14) 故有)(00θαcm C I I = (2-15)分解系数)(θαn与θ的关系如图所示。
图 3-3 尖顶脉冲的分解系数(2)集电极输出的基波功率om c o m c m c m c C R U R I I U P /212121121211=== 式中，m c U 1为集电极基波电压的振幅，m c I 1为集电极基波电流的振幅；o R 为集电θ / ︒α1 /α0 = γ1α0α1α2α3α0 , α1 , α2 , α32.0 1.010 30 50 70 90 110 130 150 1700.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 -0.05极负载电阻，最佳匹配状态下有H o R R =，三者间的关系为o m c m c R I U 11=式中，)(11θαcm m c I I =，即集电极基波电流振幅等于集电极电流振幅与基波电流分解系数之积。
(3)放大器的效率)()(21)()(21 2101011011θαθαξθαθαη⋅⋅=⋅⋅=⋅⋅==CC m c C mc CC m c V C V U I I V U P P式中，CC m c V U /1=ξ称为电压利用系数。
功率放大器的设计原则是在高效率下获得较大的输出功率。
在实际运用中，为兼顾高输出功率和高效率原则，通常取80~6000=θ。
四 丙类性能分析及工作状态的确定4.1 确定放大器的工作状态谐振功放的三种工作状态在非线性谐振功率放大器中，常常根据集电极是否进入饱和区，将放大区的工作状态分为三种：①欠压工作状态：集电极最大点电流在临界线的右方 ②过压工作状态：集电极最大点电流进入临界线之左的饱和区 ③临界工作状态：是欠压和过压状态的分界点， 集电极最大点电流正好落在临界线上。
如图4-1为电压、电流随负载变化的波形图。
图4-1 电压、电流随负载变化波形高频放大器的工作状态是由负载阻抗R p 、激励电压V b 、供电电压V CC 、V BB 等4个参量决定的。
为了阐明各种工作状态的特点和正确调节放大器，就应该了解这几个参量的变化会使放大器的工作状态发生怎样的变化。
4.2 基极偏置电路的设计常用的三种电路下图4所示。
其中图(a)是利用基极电流在基区扩展电阻'bb r 上的降压作用为偏置电压。
它的缺点是偏压小，而且随晶体管'bb r 而变，不能保持稳定的偏压。
优点是电路简单，在大功率丙类功放中得到广泛应用。
图(b)是利用基极电流的直流分量在b R 上的降压得到偏置电压，b C 是高频旁路电容。
它的优点是偏置电压随输入信号电压的大小起自动调节作用。
图(c)是利用发射极i c i c321I m 0 180 ︒＜ 90 ︒半导通角ω tBA CD321 负载增大e b =e bmaxmaxV CCQe c minV c1欠压状态2. 临界状态3. 过压状态Rp V cV c电流的直流分量在e R 上建立偏压，e C 是高频旁路电容。
避免e R 上产生交流负反馈，其RC 时间常数应大于03ω至05ω它可以自动维持放大器的稳定工作，当激励信号加大时0e I 加大，负偏压加大，使得0e I 相对增加量减小。
这实质上就是直流负反馈的作用，可以使放大器工作状态变化不大。
缺点是由于e R 上建立了一定大小的直流偏压，减小了电源电压利用率，因此 e R 不宜取得过大，以免影响放大器的输出功率。
而且在高频工作时，发射极很难完全接地，故在频率很高的丙类功放中使用较少。
图4-2 基极偏置电路4.3 功率放大器的理论分析4.3.1 输出特性上的动态线近似作法高频功率放大器因工作于大信号的非线性状态，不能用线性等效电路分析，工程上普遍采用解析近似分析方法——折线法来分析其工作原理和工作状态。
这种分析方法的物理概念清楚，分析工作状态方便，但计算准确度较低。
所谓折线法是将电子器件的特性曲线理想化，用一组折线代替晶体管静态特性曲线后进行分析和计算的方法。
对谐振功率放大器进行分析计算，关键在于求出电流的直流分量I C0和基频分量I cm1。
（a ） 零偏（b ）基极自给偏压 （c ）发射极自给偏压根据理想化原理晶体管的静态转移特性可用交横轴于V BZ 的一条直线来表示(V BZ 为截止偏压)。
如图为晶体管实际特性和理想折线。
图4-3-1 晶体管实际特性和理想折4.3.2 负载特性如果V CC 、V BB 、V b 这几个参变量不变，则放大器的工作状态就由负载电阻R 决定。
此时，放大器的电流、输出电压、功率、效率等随R p 而变化的特性，就叫做放大器的负载特性。
①欠压状态：B 点以右的区域。
在欠压区至临界点的范围内，根据Vc=R* Ic1，放大器的交流输出电压在欠压区内必随负载电阻R 的增大而增大，其输出功率、效率的变化也将如此。
②临界状态：负载线和Eb max 正好相交于临界线的拐点。
放大器工作在临界线状态时，输出功率大，管子损 耗小，放大器的效率也就较大。
所以，高频谐振功率放大器一般工作于这个状态。
③过压状态：放大器的负载较大，在过压区，随着负载Rp 的加大，Ic1要下降，因此放大器的输出功率和效率也要减小理想化折线 （虚线）i cg ce bV BZ临界线过压区欠压区gcr IcEc图4-3-2 谐振放大器的负载特性4.3.3 放大特性放大特性是指V BB 、V CC 和R 一定，放大器性能随V bm 变化的特性，如图4-3-3所示。
