通信电子线路于洪珍版-前七章

1第一章一个完整的通信系统应包括信息源、发送设备、信道、接收设备和收信装置五部分。无线电的传播方式主要有绕射（地波）传播，折射和反射（天波）传播以及散射传播，直线传播等，决定传播方式和传播特性的关键因素是无线电信号的频率。绕射：频率越高，损耗越严重，传播的距离越短，因此频率较高的电磁波不宜采用绕射方式传播，通常只有中长波范围的信号才采用绕射方式传播。电离层能反射电波，也能吸收电波，但对频率较高的电波吸收的很少，短波，无线电波是利用电离层反射的最佳波段。只有当天线的尺寸大到可以与信号波长相比拟时，天线才具有较高的辐射效率。这也是为什么把低频的调制信号调制到较高的载频上的原因之一。调制使幅度变化的称调幅，是频率变化的称调频，使相位变化的称调相。解调就是在接收信号的一方，从收到的已调信号中把调制信号恢复出来。调幅波的解调称检波，调频波的解调叫鉴频。第二章小信号调谐放大器是一种最常见的选频放大器，即有选择地对某一频率的信号进行放大的放大器。它是构成无线电通信设备的主要电路，其作用是放大信道中的高频小信号。所谓调谐，主要是指放大器的集电极负载为调谐回路。调谐放大器主要由放大器和调谐回路两部分组成。因此，调谐放大器不仅有放大作用，还有选频作用。其选频性能通常用通频带和选择性两个指标衡量。小信号调谐放大器的主要指标要求是：有足够的增益，满足通频带和选择性要求，工作稳定等。并联谐振回路001LCLLCCC（LC称为谐振回路的特性阻抗）并联谐振回路的品质因数是由回路谐振电阻与特性阻抗的比值定义的，即00000RRQRCLLC回路的0R越大，Q值越大，阻抗特性曲线越尖锐；反之，0R越小，Q值越2小，阻抗特性曲线越平坦。在谐振点0处，电压幅值最大，当0时，回路呈现感性，电压超前电流一个相角，电压幅值减小。当0时，回路呈现容性，电压滞后电流一个相角，电压幅值也减小。谐振回路的谐振曲线分析mUU=20)f211fQ（对于同样频偏f，Q越大，mUU值越小，谐振曲线越尖锐一个无线电信号占有一定的频带宽度，无线电信号通过谐振回路不失真的条件是：谐振回路的幅频特性是一常数，相频特性正比于角频率。在无线电技术中，常把mUU从1下降到12（以dB表示，从0下降到-3dB）处的两个频率1f和2f的范围叫做通频带，以符号B或27.0f表示。即回路的通频带为021fBffQ选择性是谐振回路的另一个重要指标，它表示回路对通频带以外干扰信号的抑制能力。Q越高选择性越好，但通频带越窄。负载和信号源内阻对谐振回路的影响把没有接信号源内阻和负载时回路本身的Q值叫做无载或者空载Q值，以0Q表示。把计入信号源内阻和负载时的Q值叫做有载Q值，以LQ表示。0001LSLQQRRRR回路并联接入的SR,LR越小，LQ较0Q下降的越多。LQ下降，通频带加宽，选择性变差接入系数的概念接入系数21NnN阻抗'2LLRRn'2LLCnC'2SSRRn'SSInI3晶体管高频等效电路及频率参数按照晶体管实际使用时工作频率的高低分为高频管和低频管，晶体管在高频工作时，频率越高，电流放大系数越小。高频晶体管的分析常用到两种等效电路：混合Ⅱ型等效电路与Y参数等效电路。晶体管高频放大能力及频率参数晶体管在高频情况下的放大能力随频率的增高而下降。β截止频率f，f是β下降到0.7070时的频率；特征频率f,f是β下降到1时的频率。ɑ截止频率f，f是ɑ下降到0.7070时的频率；Tfff021()ff随f变化的特点如下：1）当f《f时（实际上3ff即可），此时=0，这时不随f变化，即相当于低频的情况。2）当ff的附近，开始随f增加而下降，当ff时，降到0的70.7％.3）当f》f时（实际上3ff即可）：00Tffffff或Tff式中0Tff.晶体管内部反馈的有害影响1）放大器调试困难；2）放大器工作不稳定解决办法：1）从晶体管本身想办法，使反向传输导纳减小；2）在电路上想办法，把rey的作用抵消或减小。也就是说，从电路上设法消除晶体管的反向作用，使它变为单向化。单向化的方法有两种，即中和法和失配法。4第三章高频调谐功率放大器是一种能量转换器件，它是将电源供给的直流能量转换为高频交流输出。通信中应用的高频功率放大器，按其工作频带划分为窄带和宽带两种。窄带高频功率放大器通常以谐振电路作为输出回路，故又称调谐功率放大器；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。高频调谐功率放大器是通信系统中发送装置的重要部件，它也是一种谐振电路作负载的放大器。高频调谐功率放大器与小信号调谐放大器的主要区别：小信号调谐放大器1)小信号调谐放大器的输入信号很小，在微伏到毫伏数量级，晶体管工作于线性区域；2)它的功率很小，但通过阻抗匹配，可以获得很大的功率增益（30-40dB)；3)小信号放大器一般工作在甲类状态，效率较低。调谐功率放大器1）调谐功率放大器的输入信号要大得多，为几百毫伏到几伏，晶体管工作延伸到非线性区域---截止和饱和区2）这种放大器的输出功率大，以满足天线发射或其他负载的要求3）一般工作在丙类，效率较高。4、高频功率放大器因工作于非线性区域，用解析法分析较困难，故工程上普遍采用近似的分析方法---折线法来分析其工作原理和工作状态。L，C组成并联谐振回路，作为集电极负载，这个回路叫做槽路。当导通角180时，表明管子整个周期全导通，叫做放大器工作在甲类；当90时，表明管子半个周期导通，叫做放大器工作在乙类；当90时，表明管子导通不到半个周期，叫做放大器工作在丙类。cosjbbmUEU槽路电压幅值：1cmcmcUIR5调谐功率放大器有如下五种功率需要考虑：电源供给的直流功率SP；通过晶体管转换的交流功率，即晶体管集电极输出的交流功率0P；通过槽路送给负载的交流功率，即LR上得到的功率LP；④晶体管在能量转换过程中的损耗功率，即晶体管损耗功率cP；⑤槽路损耗功率TP.cmcUE是集电极基波电压幅值与直流电源电压之比，称为集电极电压利用系数。根据调谐功率放大器在工作时是否进入饱和区，可将放大器分为欠压、过压和临界三种状态。工作状态的判别方法根据管子集电极电压最低点minceU的大小，可判断放大器工作在什么状态当mincecesUU，欠压工作状态；当mincecesUU，临界工作状态；当mincecesUU，过压工作状态。cR、cE、bE和bmU变化对放大器工作状态的影响1）cR变化对放大器工作状态的影响---调谐功放的负载特性在临界状态，输出功率0P最大，集电极效率c也较高。这时候的放大器工作在最佳状态。因此，放大器工作在临界状态的等效电阻，就是放大器阻抗匹配的最佳电阻。欠压状态时，电流1cmI基本不随cR变化，放大器可视为恒流源；临界状态时，放大器输出功率最大，效率也较高，这时候放大器工作在最佳状态；过压状态时，当在弱过压状态，输出电压基本不随cR变化，放大器可视为恒压源。62）cE变化对放大器工作状态的影响---集电极调制特性只有在过压状态cE对cmU才能有较大的控制作用，所以集电极调幅应工作在过压状态。3）bE变化对放大器工作状态的影响---基极调制特性在欠压区，高频振幅cmU基本随bE呈线性变化，bE对cmU有较强的控制作用，这就是基极调幅的工作原理。4）bmU变化对放大器工作状态的影响---振幅特性（输入匹配电路）的作用是实现信号源输出阻抗与放大器输入阻抗之间的匹配，以期获得最大的激励功率。（输出匹配电路）的作用是将负载LR变换为放大器所需的最佳负载电阻，以保证放大器输出功率最大。由调谐功率放大器的负载特性知道，放大器工作在（临压状态）输出功率最大，功率也较高。因此，放大器工作在临界状态的等效电阻，就是放大器阻抗匹配所需的最佳负载电阻，以cpR表示。倍频器是一种将输入信号频率成整数倍增加的电路。主要用于甚高频无线电发射机或其他电子设备的中间级。采用倍频器的原因：1）降低设备的主振频率；2）对于调相或调频发射机，利用倍频器可增加调制度，就可以加大相移或频移；3）利用倍频器扩展发射机输出级的工作波段；倍频器按工作原理分为两大类：（参数倍频器）和（丙类倍频器）最佳导通角与倍频次数n的关系120nn第四章振荡器是指在没有外加信号作用下的一种自动将（直流电源）的能量变换为一定波形的（交流振荡）能量的装置。从采用的分析方法和振荡器的特性来看，可以把振荡器分为（反馈式振荡器)和（负阻式振荡器）两大类；根据所产生的波形，又可以把振荡器分为（正7弦波振荡器）和（非正弦波振荡器）。正弦波振荡器可分为LC振荡器、RC振荡器和晶体振荡器等类型。其中LC振荡器和晶体振荡器用于产生高频正弦波，RC振荡器用于产生低频正弦波。满足振荡的(振幅平衡)条件为：KF=1自激振荡(平衡）条件为：1KF起振条件是指为产生自激振荡所需K、F的乘积最小值，满足KF1对两种三点式振荡器电路电路进行比较：电容三点振荡器反馈电压2C,而电容对高次谐波呈低阻抗，滤除谐波电流能力强，振荡波形更接近于正弦波。电感三点式振荡电路反馈电压取自反馈电感2L,对高次谐波呈现高阻抗，不易滤去高次谐波，输出电压波形不好，振荡频率不是很高。6、三点式电路相位平衡条件的准则是：1）ceX和beX性质相同；2）cbX和ceX，beX性质相反。第五章模拟调制的分类调幅调频调相调制，解调过程就是将低频信号搬移到高频段或从高频段搬移到低频段的过程。完成调制过程的装置叫调制器，解调过程是调制的逆过程，在收信端，实现解调的装置叫解调器。调制器和解调器必须由非线性元器件够成，它们可以是二极管或工作在非线性区域的三极管。调幅波有普通调幅波AM，抑制载波的双边带调幅波DSB/SC-AM，和抑制载波的单边带调幅波SSB/SC-AM。已调拨的表达式UAM=UAM(t)cosct=Ucm(1+macost)cosctma=kacmUUmma称为调幅指数或调幅度，它表示载波振幅受调制信号控制的程度，一般情况下ka=1，由于调幅指数ma与调制电压的振幅成正比，即Um越大，ma越大，调幅波幅度变化越大，ma小于或等于1.如果ma1,调幅波产生失真，这种情况称为过调幅。调幅的过程就是在频谱上将低频调制信号搬移到高频载波分量两侧的过程。8载波频率分量的振幅为Ucm，两个变频分量的振幅为21maUcm调制的过程实质上是频谱搬移的而过程。AMBSBSSB变频器都是频谱的线性搬移过程，角度调制(FMPM)不是频谱的线性搬移。单频调制时，其调幅波的频带宽度为调制信号频谱的两倍。即B=2F.多频调制时，总的频带宽度为最高调制频率的二倍，即B=2FMAX调幅波的功率如果将调幅波电压加于负载电阻RL上，则负载电阻吸收的功率为各项争先分量单独作用时功率之和。包括三个部分：载波分量功率PC=21LRU2cm上边频分量功率下边频分量功率都等于P1=P2=41am2PC因此，调幅波在调制信号一个周期内的平均功率为P=PC+P1+P2=(1+2m2a)PC抑制载波的双边带调幅波DSB/SC-AMUDSB(t)=21AUmUcmttcc)cos()cos(DSB/SC-AM调制信号有如下特点1)DSB/SC-AM信号的幅值仍随调制信号而变化,但与普通调幅波不同,DSB/SC-AM的包络不再反应调制信号的形状,仍保持调幅波频谱搬移的特征.2)在调制信号的正负半周,载波的相位反相,即高频振荡的相位在U(t)=0瞬间有1800的突变.3)对DSB/SC-AM调制,信号仍集中在载频c附近,所占频带为BDSB=2Fmax在通信和广播电视中应用残留边带调制技术.振幅调制的方法按功率电平的高低分为高电平调制电路和低电平调制电路.低电平调制电路可采