《高频复习资料》PPT课件.ppt
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1、绪 论,无线通信系统的基本工作原理发射设备的基本原理和组成接收设备的基本原理和组成无线电波的基本特点,主要内容:,1、无线通信系统的基本工作原理,无线通信系统组成框图,各部分作用信息源:提供需要传送的信息变换器:待传送的信息(图像、声音等)与电信号之间的互相转换发射机:把电信号转换成高频振荡信号并由天线发射出去传输媒质:信息的传送通道(自由空间)接收机:把高频振荡信号转换成原始电信号受信人:信息的最终接受者,1、无线通信系统的基本工作原理,2、发送设备的基本原理和组成,信号在空间直接发送存在的问题天线尺寸 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
2、于音频范围20Hz20kHz来说,这样的天线不可能实现。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。,问题的解决调制什么是调制?把待传送信号“装载”到高频振荡信号上的过程。三种信号 调制信号、载波信号和已调信号三种方式 调幅(AM)、调频(FM)和调相(PM),2、发送设备的基本原理和组成,典型发送设备的组成框图,2、发送设备的基本原理和组成,3、接收设备的基本原理和组成,信号的“卸载”解调什么是解调?从高频已调波信号中“取出”调制信号的过程。解调的三种方式 对调幅波的解调检波 对调频波的解调鉴频 对调相波的解调鉴相,典型接收设备的组成框图,3、接收设备的基本原
3、理和组成,4、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:,4、无线电波的基本特点,小 结,高频电子线路的典型应用是无线通信系统;无线通信系统由发射设备、接收设备和传输媒介三部分组成;无线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。,第1章 高频小信号放大器,小信号谐振放大器集中选频放大器,主要内容:,1.小信号谐振放大器,1、什么是谐振放大器?采用调谐回路作为负
4、载的放大器。选频或滤波是其基本特点。2、分类,1.小信号谐振放大器,3、主要性能指标 谐振电压增益Au0放大器在谐振频率上的增益,衡量对有用信号的放大能力。通频带BW0.7放大器电压增益下降到谐振电压增益的0.707倍时所对应的频率范围。选择性 抑制比:d=20lgAu0/Au(dB)矩形系数:K0.1=BW0.1/BW0.7,4、单级单调谐放大器,1.小信号谐振放大器,集电极负载为LC并联谐振回路 采用了部分接入方式,单级单调谐放大器的性能分析:,谐振频率:,通频带:,矩形系数:,其中:C为等效的回路总电容。,其中:可见其矩形系数远大于1,选择性较差。,其中:Qe为回路的有载品质因数。有:,
5、5、多级单调谐放大器的性能指标,1.小信号谐振放大器,电压增益:如果有n级且各级增益相同,则:,Au,=,Au1 Au2 Au3 Aun,(Au1)n,=,通频带:,选择性:,N级的矩形系数为,2、集中选频滤波器,1,2 集中选频放大器,(1)陶瓷滤波器,1)陶瓷片的“压电效应”与“反压电效应”,2)两端陶瓷滤波器(外形及符号),两个谐振频率:,3)三端陶瓷滤波器,集中选频放大器,实物图:,2、集中选频滤波器,集中选频放大器,(2)声表面波滤波器(SAWF),实物图:,声表面波滤波器应用实例:,V1是预中放部分,起前置放大作用;Z1为SAWF起集中选频作用;TA7680AP为彩电图像中频放大器
6、IC。,本章小结,高频小信号放大器分为宽带和窄带两类。扩展频带的方法有负反馈法、组合电路法和补偿法。小信号谐振放大器是一种窄带放大器,由放大器和谐振负载组成,具有选频或滤波功能。按谐振负载的不同,可分为单调谐放大器、双调谐放大器等。集中选频放大器是由集中选频滤波器和宽带放大器组成。常用的集中选频滤波器有陶瓷滤波器、声表面波滤波器等。,第2章 高频功率放大器,丙类谐振功放的特点 丙类谐振功放的工作原理 丙类谐振功放的性能分析 丙类谐振功放的电路宽带高频功率放大器简介,主要内容:,2.1 丙类谐振功放的特点,1.与低频功放相比较,工作频率和相对频带不同负载性质不同工作状态不同,对放大信号的要求不同
7、谐振网络的作用不同工作状态不同,2.与小信号谐振放大器比较,2.2 丙类谐振功放的工作原理,1.电路原理,三极管V在工作时应处于丙类工作状态,只有小部分时间导通。LC谐振回路起到滤波和匹配作用。基极电源VBB应小于死区电压以保证晶体管工作于丙类状态,一般VBB略小于0。集电极电压VCC是功率放大器的能量来源。,2.工作原理,2.2 丙类谐振功放的工作原理,因而:,设输入ui为一余弦信号:,则三极管的发射结电压:,因为管子只在小半周期内导通,因而iB为脉冲电流。放大后的iC也为脉冲电流。根据傅氏级数展开得:,考虑LC谐振回路对各次谐波的作用不同得:,波形分析:,三极管输入特性基极脉冲电流及谐波分
8、量集电极脉冲电流及谐波分量LC谐振回路两端电压波形晶体管集电极和发射极之间的瞬时电压波形,3.功率与效率,2.2 丙类谐振功放的工作原理,电源提供功率:,输出功率:,集电极功耗:,效率:,其中:,为集电极电压利用系数。,为集电极电流利用系数(波形系数)。,2.3 丙类谐振功放的性能分析,1.动态线,可见,动态线和VCC,VBB,Uim,Ucm相关。,在以UBE作为参变量的三极管输出特性曲线上作出的交流负载线(如图)。,AB为动态线,且有:,2.三种工作状态,2.3 丙类谐振功放的性能分析,改变UBE、UCE将使动态点移动,使谐振功放工作于不同的三种状态:,欠压状态:临界状态:过压状态:,3.负
9、载特性指VCC、VBB、Uim不变时,谐振负载RP变化对放大器性能的影响。,2.3 丙类谐振功放的性能分析,观察集电极余弦脉冲变化,RP变化对集电极余弦脉冲的影响,4.调制特性集电极调制特性,2.3 丙类谐振功放的性能分析,特点:随着VCC增大,先后经历:过压临界欠压且不变。,指VBB、Uim、RP固定,VCC变化对放大器性能的影响。,作为集电极调制时应工作于过压区,4.调制特性基极调制特性,2.3 丙类谐振功放的性能分析,指 VCC、Uim、RP固定,VBB 变化对放大器性能的影响。,特点:随着VBB 增大,先后经历:欠压临界过压且 增大。,作为基极调制时应工作于欠压区。,5.放大特性,2.
10、3 丙类谐振功放的性能分析,特点:随着Uim的增大,先后经历:欠压临界过压且增大。,指VCC、VBB、RP固定,Uim变化对放大器性能的影响。,欠压时用于放大,过压时用于限幅。,2.4 丙类谐振功放的电路,1.基极馈电电路,2.7 宽带高频功率放大器简介,1.传输线变压器工作原理传输线变压器的工作方式是传输线原理与变压器原理的结合,其主要特点是工作频带极宽。如图1:1传输线变压器:,2.传输线变压器的应用,2.7 宽带高频功率放大器简介,功率合成与分配应用举例:,本章小结:,1.高频功率放大器分为窄带高频功率放大器和宽带高频功率放大器。2.为了提高效率,谐振功放一般工作在丙类状态,其集电极电流
11、是失真严重的脉冲波形。3.谐振功率放大器有欠压、临界、过压三种状态。4.谐振功率放大器电路包括集电极馈电电路、基极馈电电路和匹配网络等。5.传输线变压器是以传输线原理和变压器原理相结合的方式工作,因此具有良好的宽频带传输特性。,练习:1 已知谐振功率放大器输出功率P14W,C60,VCC20V,试求Pc和Ic0。,已知P14W,C60,VCC20V,则PDC=P1/C=4/0.66.67WPc=PDC P1=6.674=3.67WIc0=PDC/VCC=6.67/20(A)333.3mA,第3章 正弦波振荡器,反馈式振荡器的工作原理LC正弦波振荡器石英晶体振荡器RC振荡器负阻正弦波振荡器,主要
12、内容:,3.1 反馈式振荡器的工作原理,1、组成与分类,(1)组成,(2)分类,2、平衡条件与起振条件(1)振荡的建立过程,3.1 反馈式振荡器的工作原理,当接通电源时,回路内的各种电扰动信号经选频网络选频后,将其中某一频率的信号反馈到输入端,再经放大反馈放大反馈的循环,该信号的幅度不断增大,振荡由小到大建立起来。随着信号振幅的增大,放大器将进入非线性状态,增益下降,当反馈电压正好等于输入电压时,振荡幅度不再增大进入平衡状态。,2、平衡条件与起振条件,3.1 反馈式振荡器的工作原理,振幅平衡条件:,(2)平衡条件,为维持等幅振荡所需满足的条件,因为:,所以:,又因为平衡时有:,所以:,因而可得
13、:,AF/A+F1,相位平衡条件:,AF1,A+F2n(n0,1,2,3,),2、平衡条件与起振条件,3.1 反馈式振荡器的工作原理,(3)起振条件,起振条件,为了振荡起来必需满足的条件,由振荡的建立过程可知,为了使振荡器能够起振,起振之初反馈电压Uf与输入电压Ui在相位上应同相(即为正反馈);在幅值上应要求UfUi,即:,A+F2n(n0,1,2,),AF1,3、稳定条件平衡状态有稳定平衡和不稳定平衡,振荡器工作时要处于稳定平衡状态。,3.1 反馈式振荡器的工作原理,振幅稳定条件:AF与Ui的变化方向相反。相位稳定条件:相位与频率的变化方向相反。,振荡频率的稳定度=,3.1 反馈式振荡器的工
14、作原理,4、频率准确度与稳定度,(1)频率准确度,绝对频率准确度:,相对频率准确度:,fff0,(2)频率稳定度,3.2 LC正弦波振荡器,a.判断Uf和Ui是否同相 b.判断是否为正反馈,1、变压器反馈式正弦波振荡器,相位条件:,起振条件:,振荡频率:,优点:结构简单,易起振,输出幅度大,调节方便。,集电极调谐型,电路特点:,缺点:频率稳定性差,适用于中、短波段不是很高的场合。,电路的三种形式,发射极调谐型,基极调谐型,2、三点式振荡器,3.2 LC正弦波振荡器,X1与X2电抗性质相同X3与X1(或X2)电抗性质相反,(1)三点式振荡器一般组成原则,设回路谐振时有电流,在流动,则有:,(jX
15、1+jX2+jX3)=0,即:X1+X2+X3=0,根据:,得三点式的一般组成原则:,一般形式,(2)电容三点式(Colpitts,考毕兹电路),优点:高次谐波成份小,波形好。缺点:调节频率影响反馈系数,受三极管等效输入电容和输出电容影响。,三极管三极分别与电容的三个引出端相连,反馈电压取自C2上。,交流通路的基本形式,振荡频率:,反馈系数:,电路特点:,(3)电感三点式(Hartley,哈特莱电路),优点:易起振,调节频率基本不影响反馈系数。缺点:采用电感反馈,输出波形差,谐波成份多。,交流通路的基本形式:,三极管三个电极分别与电感三个引出端相连,反馈电压取自L2上。,振荡频率:,反馈系数:
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