新高频电子线路 教学课件 黄亚平 高频电子线路7

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10
1.3 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 Maxwell 理论
第一章 绪 论
1.1 电子线路的分类 1.2 线性与非线性电子线路 1.3 通信发展简史 1.4 无线电信号的传输理论
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1
1.1 电子线路的分类
包含有源器件的网络统称为电子线路。
一、电子线路按照工作频率可分成： 低频电子线路、高频电子线路和微波 电子线路。
低频通常指频率低于300kHz的范围，
语音的电信号、生物电信号、地震电
信号、机械振动的电信号等都属于这
个范围。
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2
高频通常指频率在300kHz~300MHz的 范围，广播、电视、短波通信、移动通 信等无线电设备都工作在这个频率范围 之内。
微波泛指频率高于300MHz以上的范围， 卫星电视、微波中继通信、雷达、导航 等设备都工作在这个频率范围。
非线性电路是用非线性代数方程、 非线性微分方程、非线性差分方程 来描述的。
本课程主要研究高频、模拟、非线 性、时变电子线路。
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5
1.2 线性与非线性电子线路
线性电路与非线性电路的特点： 第一，非线性电子线路不具有叠加性和均 匀性，不适用叠加定理。 第二，在稳定状态之下，非线性电子线路 输出变量中包含有输入变量中不具有的频 率成分。（下图） 第三，处于非线性状态工作的有源器件， 它们的输出响应与器件工作点的选取和输 入信号的大小有关。（下一页）

还原
所传送信息
3. 传输信道（无线信道、有线信道）
下面主要介绍无线信道
电磁波谱
无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线都是电 磁波，按波长或频率的不同顺序排列起来，称做电磁波谱． 可见光 无线电波 微波 红外线 X射线 紫外线 射线 f/HZ /m
104 106 108 1010 1012 1014 1016 1018 -4 10-6 10-8 10-10 104 102 100 10-2 10
本书涉及的频率范围：几百kHz ~ 几百MHz 例：300KHz～300MHz 对应波长 1000m ～1m
无线电频谱
课程性质：
电子、通信类专业的重要专业基础课。 与相关课程之间的关系：
先修课程：电路分析、模拟电子线路、信号与系统。 电路（是基础） 模拟电子线路（低频电路） 信号与系统（分析工具）
100～1000m
300～3000KHz
中频 (MF)
高频 (HF)
地波，天波
广播，通信， 导航
广播， 中距离通信 移动通信，电视广播， 调频广播，雷达导，航 等 通信，中继通信，卫星 通信，电视广播，雷达 中继通信，雷达，卫星 通信 微波通信，雷达
10～100m
3～30MHz
天波，地波
1～10m
30～300MHz
信 道 解 码
同 步
保 密 解 码
压 缩 解 码
信 宿
信源编码
噪 声
信源解码
发送端
接收端
数字通信系统模型
（3）按传输媒介（信道）的物理特征可分为： 有线通信系统和无线通信系统
有线(包括光纤)通信系统——利用导线(光导 纤维) 传送信息； 无线通信系统——利用电磁波传送信息； 在无线模拟通信系统中，信道便是指自由空间。

第三十页，共三十二页。
图7-27 MC1596同步(tóngbù)检波电 路
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内容(nèiróng)总结
振幅调制与解调。调幅获得的已调波称为调幅波。调相获得的已调波称为调相波。解调 〔demodulation〕是在接收端将已调波信号从高频段变换到低频段，恢复原调制信号。调幅播送 在实际传送信息时，平均调幅系数为30%。调幅信号的解调就是从调幅信号中取出低频调制信号， 它是调幅的逆过程。振幅解调方法可分为(fēn wéi)包络检波和同步检波两大类
第三十二页，共三十二页。
第五页，共三十二页。
振幅 调制原理 (ห้องสมุดไป่ตู้hènfú)
振幅调制可分为普通调幅、双边带调幅、单 边带调幅与残留边带调幅等几种方式。
普通调幅简称调幅〔AM : amplitude modulation〕
普通调幅〔AM〕信号数学表达式与波形
普通调幅〔AM〕是用低频调制信号去控制(kòngzhì)高
频载波的振幅，使其随调制信号波形的变化而呈线
调幅播送(bō sònɡ)在实际传送信息时，平均 调幅系数为30%。因此，在普通调幅 〔AM〕信号总功率中，不含信息的载波 功率占９５％，而携带信息的边频功率 仅占５％。从能量利用率来看，普通振 幅调制是很不经济的，但因接收机较简 单而且价廉，所以应用还是很广泛。
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图7-5 低电平AM调制实现的电 路 模型 (diànlù)
第二页，共三十二页。
调幅 〔AM (diàofú) : amplitude modulation〕
高频载波(zàibō)通常是一个正弦波振荡信号，有振 幅、频率和相位三个参数可以改变。用基带信号 对载波(zàibō)进行调制就有调幅、调频和调相三种 方式。

04
高频电子电路的分析方法
交流等效电路分析法
交流等效电路分析法是一种将电路中的元件进行等效化简，以便于分析 高频电子电路的方法。通过将电路中的电容、电感等元件进行等效变换， 将复杂的电路简化为简单的等效电路，从而方便分析。
在交流等效电路分析法中，通常采用交流小信号分析方法，即假设电路 中的电压和电流为小信号交流量，从而忽略高次谐波分量，简化分析过 程。
02 03
工作原理
晶体管的工作原理是通过控制输入电流或电压，实现输出 电流或电压的放大或开关控制。双极型晶体管利用载流子 的扩散和漂移运动实现电流放大，而场效应管则利用电场 效应控制导电沟道的形状和宽度来实现电流控制。
特性与应用
晶体管的主要特性是放大和开关作用。在高频电子电路中 ，晶体管常用于信号放大、振荡、开关等作用，同时还可 以用于数字逻辑电路、模拟电路等不同领域中。
替换法
将疑似故障的元件或电路模块 替换为正常工作的元件或模块 ，以确定故障所在。
分段法
将电路分成若干段，逐一排查 故障，缩小故障范围。
测试设备与仪器
信号发生器
用于产生测试信号，如正弦波、方波等。
万用表
用于测量电压、电流、电阻等参数。
示波器
用于观察信号的波形和参数，如幅度、频率、 相位等。
频谱分析仪
电感
种类与结构
电感也是电子电路中常用的基本元件之一，主要分为线圈 电感和片状电感两类。线圈电感通常由铜线绕在磁芯上制 成，而片状电感则采用薄膜工艺制作。
工作原理
电感的基本工作原理是利用磁场存储磁能。当电流通过电 感时，会产生一个反电动势阻碍电流的变化，从而实现储 能的作用。
特性与应用
电感的主要特性是阻直流通交流。在高频电子电路中，电 感常用于滤波、选频、扼流等作用，同时还可以用于振荡、 调谐等电路中。

以及信道或接收机中的干扰与噪声问题。
25
本书的内容：
（1）信号的放大（第3章） （2）信号的产生（第4章）
（3）信号的频率变换（第5、6、7章）
这些基本单元电路的组成、原理及有关技 术问题，就是本书的研究对象。
26
1.1 无线通信系统概述
二、无线通信系统的类型 可根据不同的方法来划分： (1) 按工作频段或传输手段 有中波通信、短波通信、超短波通信、微波通信 和卫星通信等。 工作频率主要指发射与接收的射频(RF)频率。
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1.1 无线通信系统概述
一、无线通信系统的组成 在接收设备中有相应的两种反变换。 （1）将接收到的已调信号变换为基带信号的过程称 为解调(Demodulating) 。 （2）将基带信号通过输出换能器转换为原始信息形式。
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1.1 无线通信系统概述
一、无线通信系统的组成 分析三种信号： 调制信号、载波、已调波。 （1）调制后的信号称为已调信号(Modulated Signal)；
1.2 无线电信号与调制 不同频段信号的产生、放大和接收的方法 不同，传播的能力和方式也不同，因而它们的 分析方法和应用范围也不同。 表中关于传播方式和用途的划分是相对而 言的，相邻频段间无绝对的分界线。
32
1.2 无线电信号与调制
高频的解释： 频段划分中的“高频”段，其范围为3～30 MHz， 这是“高频”的狭义解释，它指的就是短波频段。
9
振荡器：产生 fosc 的高频振荡信号，几十千赫以上。高 频放大器： 多级小信号谐振放大器，放大振荡信号， 使频率倍增至 fc，并提供足够大的载波功率。调制信 号放大器：多级放大器，前几级为小信号放大器，放 大微音器的电信号；后几级为功放，提供功率足够的 调制信号。振幅调制器：实现调幅功能，将输入的载 波信号和调制信号变换为所需的调幅波信号，并加到 天线上。

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；
高频功率放大器与调幅器：
1
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。
低频放大器：
3
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；
01
04
02
03
无线电波的基本特点
非线性电路的基本概念
通信与通信系统
本课程的主要内容及特点
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、通信与通信系统
无线通信系统组成框图
1.1、通信与通信系统
各部分作用 信息源：提供需要传送的信息； 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； 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；
小 结
5
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。
5
课堂练习一
1.如果广播电台发射的信号频率为
高频电子线路
高等教育出版社，胡宴如、耿苏燕主编
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。

uo(t)
uΩ(t)
Δuc
uo(t)=uΩ(t)+UDC
包含了直流及低频调制分量。
峰值包络检波器的应用型输出电路
+ （a） ui
-
VD
Cd
+
+UDC -
+
C uo R
RL uΩ
-
-
（b）
+ ui
-
VD
Rφ
+
C uo R Cφ
-
t
UDC t
+ UDC -
图(a)：电容Cd的隔直作用，直流分量UDC被隔离，输出信号为解调恢复后 的原调制信号uΩ，一般常作为接收机的检波电路。 图(b)：电容Cφ的旁路作用，交流分量uΩ(t)被电容Cφ旁路，输出信号为直 流分量UDC，一般可作为自动增益控制信号（AGC信号）的检测电路。
rd C R
②对高频载波信号uc来说，电容C的容抗
1 R ，电容C相当于短
cC
路，起到对高频电流的旁路作用，即滤除高频信号。
理想情况下，RC低通滤波网络所呈现的阻抗为分析
+ uD -
当输入信号ui(t)为调幅波时，那么载波正半 +
周时二极管正向导通，输入高频电压通过二 ui
☺调幅解调的分类
振幅调制
AM调 制DSB调制
SSB调制
包络检波 解调
同步检波
峰值包络检波 平均包络检波 叠加型同步检波 乘积型同步检波
☺调幅解调的方法
1. 包络检波
调幅波
t 调幅波频谱
非线形电路
ωc-Ω ωc ωc+Ω ω
低通滤波器
包络检波输出
t 输出信号频谱

《高频电子线路 》PPT课件
目录
• 高频电子线路概述 • 高频电子线路基础知识 • 高频电子线路中的信号传输 • 高频电子线路中的放大器 • 高频电子线路中的滤波器 • 高频电子线路中的混频器与变频
器
01
高频电子线路概述
高频电子线路的定义与特点
总结词
高频电子线路是研究高频信号传输、处理和应用的电子线路。其特点包括信号频率高、频带宽、信号传输速度快 、信号失真小等。
02
高频电子线路基础知识
高频电子线路的基本元件
电阻器
用于限制电流，调节电 压，起到分压、限流的
作用。
电容器
用于存储电荷，实现信 号的滤波、耦合和旁路
。
电感器
用于存储磁场能量，实 现信号的滤波、选频和
延迟。
晶体管
高频电子线路中的核心 元件，用于放大和开关
信号。
高频电子线路的基本电路
01
02
03
04
混频器与变频器的应用实例
混频器的应用实例
在无线通信中，混频器常用于将信号从低频转换为高频，或者将信号从高频转 换为低频。例如，在接收机中，混频器可以将射频信号转换为中频信号，便于 后续的信号处理。
变频器的应用实例
在雷达系统中，变频器可以将发射信号的频率改变，从而实现多普勒测速或者 目标识别。在电子对抗中，变频器可以用于干扰敌方雷达或者通信系统。
传输。
音频系统中的扬声器驱动电路
02
利用音频放大器将音频信号放大后驱动扬声器，实现声音的重
放。
测量仪器中的前置放大器
03
利用电压或电流放大器将微弱信号放大后传输至后续电路，实
现信号的处理和分析。
05
高频电子线路中的滤波器

可知，正向传输导纳越大，放大器的增益越大。负 号表示输入、输出电压相位差为180度。
3.2.2 混合л 等效电路
形式等效电路优点是，没有涉及晶体管内部
的物理过程，因而不仅适用于晶体管，也适 用于任何四端（或三端）器件。 缺点：没有考虑晶体管内部的物理过程。参 数随频率变化；物理含义不明显。 把晶体管内部的复杂关系，用集中元件RLC 表示，则每一元件与晶体管内发生的某种物 理过程具有明显的关系。这种物理模拟的方 法所得到的物理等效电路就是所谓的混合л 等效电路
3.2.3 等效电路参数的互换
V ；输出电压V V ； 输入电压V 1 b 2 c I ；输出电流I I ； 输入电流I
1 b 2 c
3.2.3 等效电路参数的互换
① ②
(V V )(g jC ) V ( g jC ) 对于节点 1: I b ce be bc bc be be be 1 1 y V Vbe ( ybe ybc )V be b c ce 0(2) rbb rbb
ybe ybc ybc V V be ce 1 rbb ( ybe ybc ) 1 rbb ( ybe ybc )
rbb ybc 1 g y y g V 代入式(3)：I V V c m bc be ce bc ce ce 1 rbb ybe ybc 1 rbb ybe ybc g m ybc g y rbb ybc g m ybc V V be bc ce ce 1 rbb ybe ybc 1 rbb ybe ybc
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