通信电子线路总复习

通信电子线路介绍信号传输和处理的基本电路，基本原理和基本分析方法。介绍和分析无线通信系统中发送设备和接收设备的回路、高频小信号放大器、高频功率放大器、正弦波振荡器、混频器以及调制、解调、干扰和噪声、整机电路等。课程内容及要求Chapter1通信系统导论§1.1通信系统的组成§1.2无线通信系统中的信道§1.4数字通信系统§1.5现代通信系统§1.3通信系统信号的频谱表示法无线电发射机方框图音频放大高频振荡倍频高频放大调制缓冲传输线话筒声音（直流电源未画）1.1-4无线电信号的接收•最简单的接收机原理框图检波选择性电路1MHz870kHz640kHz超外差式接收机方框图高频放大fsfs本地振荡fo混频fo–fs=fifi低频放大检波中频放大FF选择性电路消息信号源放大器调制器高频振荡器谐振放大器或倍频器已调波放大器发射天线接收天线高频放大器本地振荡器混频器中频放大器解调器放大器视频显示器扬声器等等无线电发射机和接收机原理框图选择电路•数字通信的主要优点：(1)有较强的抗干扰能力，通过再生中继技术可以消除噪声的积累，并能对信号传输中因干扰而产生的差错及时发现和纠正。(2)数字信号便于保密处理，易于实现保密通信。(3)数字信号便于计算机进行处理，使通信系统更加通用和灵活。(4)数字电路易于大规模集成，便于设备的微型化缺点：数字信号占据频带较宽，频带利用率低。§1.5现代通信系统–70年代以前，通信系统主要是模拟体制，接收机如前介绍的超外差接收机，70—80年代无线电通信实现了模拟数字的大转变，从系统控制（选台调谐、音量控制，均衡控制等）到信源编码、信道编码，以及硬件实现技术都无一例外地实现了数字化。现代超外差接收机可用下图来表示，它是一个模拟与数字的混合系统。IF放大解调DSPDACADC混频本振（数字频率合成可控振荡源）宽带RF放大器§1.5.1模拟与数字的混合系统2.2非线性电路分析基础Chapter2通信电子线路分析基础2.1选频网络2.1选频网络§2.1.1串联谐振回路§2.1.2并联谐振回路§2.1.3串、并联阻抗等效互换与回路抽头时的阻抗变换§2.1.4耦合回路§2.1.5选择性滤波器c1zjezjBGLCjLCRzY11LCf,LC211ooLCf,LC211ppCLRRRRLQ11ooLCRRLRRLQPpppppooo21)(ffQRLRCLRXoo失谐时的抗ooop21((ffQGCGLCGBp谐振时的电导)失谐时的电纳)N(f)(f)0(f0)Q1Q2Q1Q2N(f)=0II1221'1'2N(f)(f)0(f0)Q1Q2Q1Q2N(f)=0VV1221'1'2007.0Qff2pp7.02Qffi022Q1Q2n022Q1Q2LsoLRRRLQLpspp1RRRRQQL串联谐振回路并联谐振回路阻抗或导纳谐振频率品质因数Q通频带B相频特性曲线失谐时阻抗特性0，x0回路呈感性0，x0回路呈容性p，B0回路呈容性p，B0回路呈感性谐振电阻最小=R最大有载Q值z=R+jx=R+j(L-)=广义失谐系数：谐振曲线：sVR+–CLIIsCLIsCL+–RVoGRp1RCLRpLR例题1: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)此时信号源频率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。CRLVS本题主要考查的是串联谐振回路基本参数与特性，及其在失谐情况下的特性。该题应该从“输出电流超前信号源电压45°”入手，针对失谐时的回路阻抗，具体分析输出电压与信号源的角度关系。同时，由于题目给出的是谐振时的条件，解题时应将失谐的情形与谐振时相参照，以便充分利用已知条件求解。分析：因而，CLjRVIS1RCL1arctan4511RCLRVIS0MHzQfB02.05010MHzBf01.021kHzMHzfff99099.00210II从而可得：1）串联谐振回路中，输出电流为：因此有，则，解：由通频带的定义可知当回路处于谐振状态时，由已知条件f0=1MHz，Q=50，得L1/C,故0,即ff0，又由已知条件知回路失谐状态时，输出电流超前信号源电压相位45°21)1(11)1(11220RCLIIBf21所以正好是定义通频带B的即信号源频率处于回路通频带边缘，2）由上一问可知0，回路呈现容性，根据题设，为使回路达到谐振状态，只须回路中增加一个电感元件即可。根据谐振条件，假设加入的电感为L'，则有，CLL001)'(因为，根据分贝定义，210IIdBII321log20log200即输出电流相当于谐振时衰减了3dB。例题2：有一并联谐振回路如图，并联回路的无载Q值Qp=80，谐振电阻Rp=25k，谐振频率fo=30MHz，信号源电流幅度Is=0.1mA(1)若信号源内阻Rs=10k，当负载电阻RL不接时，问通频带B和谐振时输出电压幅度Vo是多少？(2)若Rs=6k，RL=2k，求此时的通频带B和Vo是多少？IsCLRsRpRL解：(1)∵Rs=10k，V720kΩ25102510mA10pspsso..RRRRIv而2310251801spoLRRQQMHz3.12330LoQfB(2)KΩ2KΩ6LsRRV14021612511101111cspso..RRRIV5.42256251801LpspoLRRkRQQMHz7.65.430LoQfB故并联电阻愈小，即QL越低，通带愈宽。例题：有一双电感复杂并联回路如图所示，巳知L1+L2=500，C=500PF，为了使电源中的二次谐振能被回路滤除，应如何分配L1和L2？CR2L1R1uH§2.1.3串、并联阻抗等效互换与抽头变换1.串并联阻抗的等效互换所谓等效就是指电路工作在某一频率时，不管其内部的电路形式如何，从端口看过去其阻抗或者导纳是相等的。2222222222222222221X1XRXRjXRXRjXRjXRjXRR故：2222222X1XRXRRR22222221XRXRX由于串联电路的有载品质因数与并联电路的有载品质因数相等22X111LXRRRXQ所以等效互换的变换关系为：当品质因数很高（大于10或者更大）时则有21LX12QRRR12XX21L12Q11XXX121L2RRQ1R2.回路抽头时阻抗的变化（折合）关系接入系数：IsCRsabdIsRsdbCLVdbVdbdbabVVP接入系数P即为抽头点电压与端电压的比减小信号源内阻和负载对回路的影响。抽头的目的：低抽头向高抽头转换时，等效阻抗提高倍，电流源减小P倍。21P2.1.4耦合回路1、概述单振荡回路缺点：1、选频特性不够理想2、阻抗变换不灵活、不方便电感耦合回路电容耦合回路（3）全谐振：调节初级回路的电抗及次级回路的电抗，使两个回路都单独的达到与信号源频率谐振，即x11=0，x22=0，这时称耦合回路达到全谐振。在全谐振条件下，两个回路的阻抗均呈电阻性。z11=R11，z22=R22，但R11Rf1，Rf2R22。2211211222)()(21RRMRRRMRff或次级电流达到可能达到的最大值22l1smaxmax,22RRVI如果改变M，使R11=Rf1，R22=Rf2，满足匹配条件，则称为最佳全谐振。此时，2211cRRM21221122112211cc1QQLLRRLLMk此时互感和耦合系数分别为：§2.1.5选择性滤波器一、LC集中选择性滤波器：1.LC集中选择性滤波器可分为低通、高通、带通和带阻等形式。带通滤波器在某一指定的频率范围f1~f2之中，信号能够通过，而在此范围之外，信号不能通过。vs+–RsCLCo2CCo2CCo2CCo2CCoCCoL2L2L2L2LRL+–voCo二、石英晶体滤波器C0rqCqLqJTbaqqq1CLCLCCCCLqq0q0qp11为了扩大感性区加宽滤波器的通带宽度，通常可串联一电感或并联一电感来实现。可以证明串联一电感Ls则减小q，并联一电感Ls则加大p，两种方法均扩大了石英晶体的感性电抗范围。LsLs§2.2.2非线性电路的分析方法非线性电路不具有叠加性与均匀性。在分析非线性电路时，常常用到幂级数分析法、指数函数分析法、折线分析法、时变参量分析法、开关函数分析法等。幂级数分析法折线分析法时变参量分析法开关函数分析法Chapter3高频小信号放大器3.1概述3.2晶体管高频小信号等效电路与参数3.3单调谐回路谐振放大器3.4谐振放大器的稳定性3.5调谐放大器的常用电路与集成电路谐振放大器●放大高频小信号(中心频率在几百kHz到几百MHz，频谱宽度在几kHz到几十MHz的范围内)的放大器。高频放大fsfs本地振荡fo混频fo–fs=fifi低频放大检波中频放大FF几十μV～几mV1V左右1.高频小信号放大器的特点：●信号较小故工作在线性范围内(甲类放大器)1)增益：（放大系数）电压增益：功率增益：iVVAoVi0PPPA3、高频小信号放大器的质量指标2)通频带：放大器的电压增益下降到最大值的0.707倍时，所对应的频率范围称为放大器的通频带，用B=2f0.7表示。2f0.7也称为3分贝带宽。增益和稳定性是一对矛盾通频带和选择性是一对矛盾；纳和输出电容分别是放大器的输出导和oeoeCg输入导纳和输入电容。分别是下一级放大器的和ie2ie2Cg2222122221;gieoepieoeCpCpCCggpgp其中)1(A21VLjCjgyppfeie222oe21pfe21Σfe21V0gpgpyppgyppAg单调谐回路放大器谐振电压增益goLCQLC1oCLRQ1o122PoAieieVoggA功率增益：ie222oe121gpgp＝oeiefeggy12maxPo4A此时：功率匹配条件：CyppfAfeV22217.00带宽增益乘积为一常数LQf07.0f2LQff021.011.0123-1设工作频率f=30MHz，晶体管的正向传输导纳yfe=58.3ms，gie=1.2ms,Cie=12PF,goe=400s,Coe=9.5pF，回路电感L=1.4H，接入系数P1=1，P2=0.3空载品质因数Q0=100（假设yre=0）0vA求：1.单级放大器谐振时的电压增益2.通频带2f0.7，3.谐振时回路外接电容C4.若R4=10k，试计算并比较在回路中并上R4前后的通频带和增益。CR3LFCFC1R2R1C2P1P2abL–+R4例题分析：根据电压增益表达式，应先求出总电导g首先将图中的负载画出其等效电路如图所示，CR3LFCFC1R2R1C2P1P2abL–+R4R4RpLCiegp22ieCp22P1Coe2P1goe2gyPPAfevo21解：因为回路谐振电阻RP=Q00L=1006.28301061.410-626kS.RG53pp10843102611因此回路总电导g=Gp+22221ieoegPgP若下级采用相同晶体管时，即gie1=gie2=1.2ms