通信电子线路第二章一节精品PPT课件

制和解调。
物联网
物联网设备中，通信电 子线路用于设备间的信
息传输。
通信电子线路的发展历程
1 2 3
早期阶段
早期的通信电子线路主要采用模拟信号传输方式 ，电路结构简单，但信号质量不稳定。
中期阶段
随着数字信号处理技术的发展，通信电子线路开 始采用数字信号传输方式，提高了信号的传输质 量和稳定性。
现代阶段
串行通信协议
如RS-232、RS-485等，实现设备之间的串行数据传输。
并行通信协议
如IEEE 488等，实现设备之间的并行数据传输。
通信网络的架构与组网技术
通信网络的架构与组网技术
构建和管理复杂的通信网络，实现高效的数据传输和资源共享。
网络拓扑结构
如星型、总线型、环型和网状等，根据实际需求选择合适的网络拓 扑结构。
信号的调制解调原理
调制方式
信号的调制方式有多种，如调频、调相和调幅等，每种方式都有 其特点和应用场景。
解调方法
解调是将已调信号还原为原始信号的过程，常用的解调方法有相干 解调和非相干解调。
调制解调器的原理
调制解调器是实现信号调制和解调的设备，其工作原理涉及到信号 的频谱搬移和滤波等技术。
信号的放大与滤波原理
。
模拟信号处理技术
模拟信号处理技术
采用模拟电路和电子器件对信号进行放大、滤波、调制和解调等 处理。
放大器设计
设计高性能的放大器，实现对微弱信号的放大和增强。
滤波器设计
设计不同类型和性能的滤波器，实现对信号的频域选择和处理。
通信协议与接口技术
通信协议与接口技术
实现不同设备之间的通信和数据交换，保证数据传输的可靠性和稳 定性。
《通信电子线路》PPT课件

第二章 基础知识
通信电子线路
一个电阻R的高频等效电路：
CR LR R
其中CR为分布电容，LR为引线电感，R为电阻。 分布电容和引线电感越小，电阻器越 接近纯电阻特性，高频特性就越好。 金属膜电阻比碳膜电阻的高频特性好， 碳膜电阻比线绕电阻的高频特性好，贴片电 阻比引线电阻的高频特性好，
第二章 基础知识
第二章 基础知识
通信电子线路
PIN二极管：
是一种以P型，N型和本征(I)型三种半导体构 成的，它具有较强的正向电荷储存能力。它的高 频等效电阻受正向直流电流的控制，是一种可调 电阻。它在高频及微波电路中可以用做电可控开 关、限幅器、电调衰减器或电调移相器。
第二章 基础知识
通信电子线路
2)晶体管与场效应管 在高频中应用的晶体管仍然是双极型晶体管 和各种场效应管，在外形结构方面有所不同。 高频晶体管有两大类型:一类是作小信号放 大的高频小功率管,对它们的主要要求是高增益 和低噪声;另一类为高频功率管,其在高频工作时 允许有较大管耗，且能输出较大功率。
通信电子线路
2)电容器 一个实际的电容器除表现电容特性外，也具 有损耗电阻和分布电感。在分析一般超短波以下 频段的谐振回路时，常常只考虑电容和损耗。
RC LC RC
C
C
电容器的高频等效电路
第二章 基础知识
通信电子线路
容抗与频率的关系：
阻抗
0
频率
f
电容器的阻抗特性
第二章 基础知识
通信电子线路
为了说明电容器损耗的大小，引入电容器的 品质因数Q，它等于等效电阻与容抗之比。
第二章 基础知识
通信电子线路
3)集成电路 用于高频的集成电路的类型和品种要比用 于低频的集成电路少得多，主要分为通用型和 专用型两种。 目前通用型的宽带集成放大器，工作频率 可达一、二百兆赫兹，增益可达五、六十分 贝，甚至更高。用于高频的晶体管模拟乘法

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不用调幅的系统
不用调幅，直接发射：Audio Frequency(AF)：音频无线传输方 式，直接发射的是音频信号(20Hz-20KHz)。常用于校园广播。教学 楼外围几条电线，当作发射系统，产生交变的电磁场，接收装置用 一个小线圈，交变电场在线圈上产生交变电压，经过AF耳机接收放 大后收听。
• “太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早……”
与甲乙丙类放大器的对比
甲乙丙类放大器：不断减小电流导通角以提高效率。但θc太小时，效率 虽然很高，但输出功率下降。就必须加大激励电压而易引起管子的击穿。
丁类放大器：晶体管工作于开关状态；导通时，管子进入饱和区，器件 内阻接近于零，即导通；截止时，电流为零，即断开。集电极功耗大为减小。 理想情况下，丁类放大器的效率可达100%。
矛盾的关键点在于信号传输过程中传输距离与传输质量两者不可得
兼，具体就是频率的选择问题。信号调制是为解决这个问题服务的.(手机用高
频信号保证质量和速率，距离就用基站弥补;收音机对质量要求低，广播就用
低频信号。短波通信保底通信，建立方便，传播距离远，可以在战争年代其
他通信方式(卫星，手机基站)被摧毁后迅速建立新一轮的简易通信。)
丁类放大器的特点
效率高、体积小（功率高达1000W的丁类放大器，体积只不过像VHS录像带
那么大）低失真，频率响应曲线好，外
两只晶体管相当于两只开关。通 过变压器耦合令两只管轮流饱和导通 和截止。 当基极未被信号激励时，三极管的工 作点在伏安特性曲线的截止区； 当基极有信号激励时，三极管则从截 止状态进入饱和导通状态，工作点移 到饱和区。
—丁类放大器、调幅与解调
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1
PART.1

U
0
与谐振时输出电压 U P
之比来表示， 越小，说
U0 UP
明谐振回路抑制无用信号的能力越强，选择性越好。
通信电子线路
第二章 小信号调谐放大器
25
2.2.2并联谐振回路的通频带和选择性
1) 20dB选择性 BW0.1
在实际应用中，选择 性常

用谐振回路输出信号 U 0 下降到
输出电压

第二章小信号调谐放大器
19
2.2.2并联谐振回路的通频带和选择性
1、电压谐振曲线
当维持信号源

I
S
的幅值不变时，只改变其频率，并联
回路两端电压U O 变化规律与回路阻抗频率特性相同。
则:



U0
1
IS RP jQ2
0
U IS

P
2f
1 jQ
f
0
(2-13)
通信电子线路
第二章 小信号调谐放大器
3)电压谐振曲线
(a)幅频特性
(b) 相频特性
图2-4 并联谐振回路输出电压调谐曲线
通信电子线路
第二章 小信号调谐放大器
22
2.2.2并联谐振回路的通频带和选择性
2、通频带
1)通频带的定义
当占有一定频带宽度的信号在并联回路中传输时，
由于幅频特性曲线的不均匀性，输出电压便不可避免产
生频率失真，为了限制谐振回路频率失真的大小而规定
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

应用：高频小信号谐振放大器、高频谐振功率放大器、 LC正弦波振荡器及各种滤波器件等。
串联谐振回路
分类
并联谐振回路
并联谐振回路由于阻抗较大，且有阻抗变换功能， 在电路中除用作选频和滤波网络外，常直接作为放大器 的负载使用。
第二章 通信电子线路基础
并联谐振回路即其等效电路如图(a)（b）所示。
（ａ）并联谐振回路 （b）等效电路
在高频大功率晶体管方面，在几百兆赫兹以下频率， 双极型晶体管的输出功率可达十几瓦至上百瓦。而金属氧 化物场效应管（ＭＯＳＦＥＴ），甚至在几ＧＨｚ的频率 上还能输出几瓦功率。
第二章 通信电子线路基础
3 .集成电路
用于高频的集成电路主要分为通用型和专 用型两种。
通用型的宽带集成放大器，工作频率可达一、 二百兆赫兹，增益可达五六十分贝，甚至更高。 用于高频的晶体管模拟乘法器，工作频率也可达 一百兆赫兹以上。
第二章 通信电子线路基础
X
CR
RC
LC
O
(a)
f
(b)
(a)电容器的等效电路 （b）电容器的阻抗特性
图2.2电容器的高频等效电路
在分析一般米波以下频段的谐振回路时，常常只考 虑电容和损耗。
第二章 通信电子线路基础
3．电感
理想电感器L的感抗为jω L,其中ω 为工作角频率。 实际电感线圈在高频频段除表现出电感Ｌ 的
第二章 通信电子线路基础
2.1 通信电子线路中的元器件 2.2 LC并联振荡回路 2.3 谐振回路的接入方式 2.4 高频晶体管的y参数等效电路
第二章 通信电子线路基础
本讲导航
教学内容
2.1 通信电子线路中的元器件 2.2 LC并联振荡回路
教学目的

三个里程碑：①1907 Lee de forest发明电子三极管
②1948 W.Shockley发明晶体三极管
③60年代 集成电路、数字电路的出现
.
4
1.1通信系统的概念
通信系统——传输信息的系统
信号源
发送设备 信道 接收设备 收信装置 噪声源
.
5
信号源
在实际的通信电子电路中传输的是各种电信号,为此就 需要将各种形式的信息转变成电信号。
.
9
1.2无线电波波段的划分
不同频率电波产生、放大和接收方法不太一样，传播特 点更不相同。
无线电波按波长的不同划分为超长波、长波、中波、短 波、超短波（米波）和微波（包括分米波、厘米波、毫 米波）等。 如按频率的不同，可划分为甚低频、低频、中频、高频、 甚高频、特高频、超高频和极高频等频段。
.
.
11
1.4调制的通信系统
1.什么是调制? 任何一个正弦波都有三个参数：幅度、频率和相位。调 制，就是使这三个参数中的某一个随调制信号大小而线性变 化的过程，分别称为幅度调制、频率调制或相位调制。
u(t)co st
uc(t)cost
u A( M t) (A c ot)c so t s
.
12
2.无线电如何将声音传送到远方？
.
2
第1章 绪论
1.1 通信系统的概念 1.2 无线电波的传播特性 1.3 无线电波的频段划分 1.4 调制的通信系统 1.5 本课程的主要内容
.
3
无线电通信发展简史
原始手段
烽火、旗语
有线通信
电报（1837 Morse） 电话（1876 Bell）
无线通信
电磁波的存在
1864 Maxwell（理论） 1887 Hertz（实践）

• 串联谐振回路的通用谐振曲线
图2-5 串联谐振回路的通用谐振曲线
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通信电子线路
• 通用相频特性曲线
图2-6 串联谐振回路的通用相频特性曲线
11
通信电子线路
• 矩形系数K0.1
输出信号下降20dB的带宽B0.1与-3dB带宽BW之比
串联谐振回路
矩形系数为9.95 矩形系数K0.1越小(最小值为1)，选频网络的选频特性越 接近矩形，因而选频特性越好。
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通信电子线路
• 全耦合自耦变压器圈数比n和接入系数p的关系
(2-32)
图2-16 全耦合自耦变压器
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通信电子线路
【例2-2】如图2-17(a)所示电路，已知L1=150H，L2=30H，
图2-3 串联谐振时电压电 流矢量图
称为广义失谐
(2-6)
7
通信电子线路
• 串联谐振回路的谐振曲线
通频带
图2-4 串联谐振回路的谐振曲线
串联谐振回路的通频带和Q值成 反比，Q值越高通频带越窄，因 而谐振曲线越尖锐。
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通信电子线路
• 当ω在ω0附近时
ω=ω-ω0称为失谐。
(2-7)
9
通信电子线路
(2) 由于电抗值不仅与电容量或电感量有关，而且和工作频 率有关，故QL与工作频率有关，严格来说这种等效适用于 一个频率点。频率变化后互换后的元件值要重新计算。
• 串并联变换前后电抗性质不变，由于两电路Q值相同，因 而R1越小，则R2越大。
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通信电子线路
• 【例2-1】图2-11中的并联谐振电路(a)的元件值C=100pF，
图2-14 电流源的等效变换
(2-31)
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通信电子线路

空载Qp;有载QL
难 点
f B 品质因素Q 广义失谐ξ 相频曲线
空载Q0;有载QL
ξ Φi(f)
ξ Φ v( f )
串联谐振（定义）
• 信号源 (串) 电容 (串) 电感＝串联振荡回路。
电感器＝电感L ＋ 损耗电阻R的串联 电容器＝电容C ＋ 损耗电阻R的并联
R
通常，相对于电感线圈的损耗，电容的损耗很小，可以忽略不计。
B f0 1 0.02 MHz Q 50
又由已知条件知回路失谐状态时，呈容性, 即f<f0，
f f 0 f 0.99 MHz 990kHz
因为，
I I 0
1 2
20 log 根据分贝定义，
I 1 20 log 3dB I 2 0
即输出电流相当于谐振时衰减了3dB。
o
谐振时，电感、电容消失了！
jQV V C0 S
2.1.1 串联谐振--品质因素Q
注意：线圈Q与回路Q的区别 线圈的品质因数 Q
L
R
R
o L 1 1 L Q 回路的品质因数 oCR R C R R
0
1 LC
1 L o L oC C
2.1.1 串联谐振 例题
如图，设给定串联谐振回路的f0=1MHz，Q0=50，若输出电流超前信 号源电压相位45°，试求： (1) 信号源频率f是多少？输出电流相对于谐振时衰减了多少分贝? (2) 现要在回路中的再串联一个元件，使回路处于谐振状态，应该 加入何种元件，并定性分析元件参数的求法。
L VS R C
同理，仅计电感线圈的损耗，忽略电容的损耗
2.1.2
2.1.2 概述
2.1.2-1 回路阻抗 2.1.2-2 谐振频率

可估算出工作频率上的电流放大系数。
晶体管的高频参数
（3）最高振荡频率 fmax ：
晶体管的功率增益 GP 1 时的工作频率称为最高振荡
频率 fmax 。
1
fmax 2
gm 4rb'bCb C 'e b'c
fmax 最高， fT 次之， f 最低。
晶体管的高频参数
（4） 截止频率 f ，f 和 fT 的关系：
b'
小而
fT 高的晶体管。
值h ，应选用Cb'c
（2）. 增大 RL' ，可以增大中频源电压增益 A0 ，但由于D因子
增大，h 将减小，因而 RL' 的选择应兼顾 A0 和 h 的要求。
（3）. 管子选完后，为提高 h 值，信号源内阻 Rs 应尽可能
小，即放大器的输入信号尽量接近恒压源。
直流工作点选定后，晶体管的作用就可以用它的高频等效电路来表示。因 而这些直流偏置元件和直流电源VCC都可以撇开。
对高频小信号放大电路的要求
1、工作频率高。目前广泛使用的GSM数字移动 通信系统的手机中，为900MHz和1800MHz （ 1900MHz ）
2、 负载是谐振回路和声表面波滤波器等。 3、增益够大，多级级联时工作稳定性好 4、通频带够宽。因此，引出增益带宽乘积GBP
作为衡量宽带放大器的质量指标 5、输出信号幅度保持稳定。用自动增益控制
（AGC）电路 6、低噪声
2.3宽频带放大器
共发射极的混合 等效电路
基极体电阻 rbb' 。在共基电路，会引起高频负反馈。 集电结势垒电容 Cb'c ，约为几PF。 rb'c 可以忽略。
发射结扩散电容

3. 晶体管高频等效电路，混合 π等效电路，
4. 晶体管Y参数等效电路，晶体管的高频放 大能力及频率参数；
5. 高频单调谐放大器的选频功能和谐振电压 放大倍数计算；
6.多级单调谐回路放大器。
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（二）本章难点
1. 晶体管Y参数等效电路，晶体管的 高频放大能力 2. 高频单管单调谐放大器的选频功能 和谐振电压放大倍数计算.
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2.1 概述
一、调谐放大器分类
• 小信号调谐放大器 小信号：输入信号mV mV 要 求：增益足够大，通频带足够宽，
选择性好，工作在甲类，多用于接收机。
• 调谐功率放大器 大信号：输入信号 mV 以上 要 求：大的功率和效率， 工作在丙类，多用于发射机。
30
图2-20 单调谐放大器
31
二、电路特点
一个完整的通信系统应包括信息源、发送设 备、传输信道、接收设备和收信装置五部分。
• 信息源是指要传送的原始信息，如文字、数据、 语音、音乐、图像等，一般是非电量。对于非 电量信号，经输入变送器变换为电信号（例如 被传输的是声音信息就需先经声—电换能器— 话筒，变换为相应信号的电信号）。如果输入 信息本身就是电信号（如计算机输出的二进制 信号）时，可以直接送到发送设备。
• 发送设备是将电信号变换为适应于信道传输特 性的信号的一种装置。
• 接收设备的功能和发送设备相反，它是将 信道传输接收到的信号恢复成与发送设备 输入信号相一致的一种装置。
• 收信装置是将电信号还原成原来的信息。 例如通过扬声器（喇叭）或耳机还原成原 来的声音信息（语言或音乐）。
• 信道即传输信息的通道，或传输信号的通 道。概括起来有两种，即有线信道和无线 信道。有线信道包括架空明线、电缆、光 缆等，无线信道可以是传输无线电波的自 由空间，如地球表面的大气层、水、地下 及宇宙空间等。

o(t) Sfuc(t)dt
用积分算符表示
o(s)
Sf
.
uc(s) S
33
3.锁相环的相位模型和基本方程
（1）环路相位模型
- i (t ) e (t )
' o
(
t
)
ud (t)
uc (t)
' o
(
t
)
Kdsin
ud(t)f(t)
Sf dt
器﹑直流放大器
♦ 对象：调频振荡器
●工作原理
输出调频信号的中心工作频率产生偏离，调频
信号与晶振输出信号混频并取差频，得到一中心频
率较低，而中心频率的偏移与调频振荡器中心频率
偏移相同的调频波。经鉴频取出加有调制信号的误
差电压，再经低通滤波器滤除调制信号，经放大再
与原调制信号相加控制调频振荡器，使其中心工作
则鉴相器输出 Kd 12KmUiUo ……鉴相灵敏度
ud(t)K dsin e(t)
可见，鉴相特性为正弦特性，其鉴相特性曲线如图
6-11所示。
.
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♦ 鉴相器的鉴相特性曲线
ud 1/2KmUiUO
-л/2
0
л/2
θe(t)
6-11
由鉴相特性曲线可见，当
与 e 之间有单值对应关系。
e (t)
2
时，u d
.
8
♦ 采用PIN二极管
利用PIN二极管对交流信号可等效为一可变电 阻，而且等效电阻随偏置电流的增大而减小的特性
，将其接入放大器的级间耦合回路中，当输出信号
增大时，PIN二极管的等效电阻减小，降低放大器 的总增益。PIN二极管用在并联回路时，随着输出 信号的增大，PIN二极管偏置电流应增大；当用在 串联回路时，随着输出信号的增大，PIN二极管的 偏置电流应减小，才能达到稳定输出电压的目的。