1、通信電子線路主講 石松緒論線性電路與非線性電路的概念.1非線性電子線路的作用一、功率放大二、振蕩器三、波形變換，頻率變換調制、解調電路，混頻、倍頻電路等。例：無線通信系統的發射、接收機電路框圖。圖0-1-1無線通信系統的組成方框圖圖0-1-2無線電波傳播方式圖0-1-3采用調幅方式的中波廣播發射機組成方框圖圖0-1-4采用調幅方式的中波廣播接收機組成方框圖0.2非線性器件的基本特點線性電阻：線性電容：線性電感：一、非線性器件特性的參數非線性電阻（電導）為例圖0-2-1和的定義1.直流電導2.交流電導（微變電導、增量電導或時變增量電導）交流電導也可表示為3.平均電導圖0-2-2在大信號作用下的電

2、流波形(1)器件兩端加上的余弦電壓(2)器件中流過電流的傅里葉級數展開式為(3)定義平均電導為跨導也有直流跨導、交流跨導（增量跨導）及平均跨導的概念。二、非線性器件特性的控制變量在電壓與電流的關系中，存在誰控制誰的問題例：隧道二極管的伏安特性曲線（電壓控制電流）圖0-2-3隧道二極管的伏安特性曲線三、不滿足疊加原理若，則當時，不存在例：，當時即0.3本課程的特點一、理解物理含義是根本，不要求過于繁瑣的數學計算；二、掌握基本電路的功能和原理是關鍵，不要被具體的電路所迷惑；三、多思考，勤練習。第一章功率電子線路1.1功率電子線路概述1.1.1功率放大器一、性能要求安全、高效率和不失真（失真?。?。輸

3、出信號功率功率管耗散功率集電極效率電源直流功率二、功率管的運用狀態a.甲類 b.乙類 c.甲乙類 d.丙類圖1-1-1各種運用狀態下的輸出電流波形1、甲類導通角2、乙類導通角3、甲乙類導通角略大于4、丙類導通角小于5、丁類導通角，導通期間管子飽和6、戊類電流導通角小于，導通期間管子飽和集電極耗散功率計算式：1.1.2電源變換電路1.直流-直流變換器（DC-DC Converter）斬波器2.交流-交流變換器（AC-AC Converter）3.直流-交流變換器（DC-AC Converter）逆變器（Inverter）1.1.3功率器件一、功率管散熱和相應的1.熱阻的概念圖1-1-2熱傳導過程

4、的模擬2. 集電結允許最高結溫下的最大值為圖1-1-3與之間的關系式中為周圍空氣溫度。3.加裝散熱器后的熱等效電路（a）,（b） 功率管底座上加裝散熱器 （c） 相應的熱等效電路圖1-1-4 功率管的散熱器及相應熱等效電路j:集電結 s:散熱器c:管殼 a:周圍空氣二、二次擊穿圖1-1-5考慮到二次擊穿后的功率管安全工作區三、功率管(a)結構剖面圖 (b)轉移特性 (c)溫度特性圖1-1-6雙擴散MOS功率管四、絕緣柵雙極型功率管（IGBT）(a)結構 (b)等效電路 (c)電路符號圖1-1-7IGBT1.2功率放大器的電路組成和工作特性1.2.1簡單的共發射極放大器的功率分析圖1-2-1 簡

5、單共發射電路圖解分析一、電路參數計算輸出信號功率：靜態工作點：，三極管瞬間電壓、電流：各功率計算：集電極效率：，式中取中的交流輸出功率部分顯然，最大集電極效率發生在輸出信號振幅為最大值的時候，此時，因此二、結論1.除了有用的輸出功率外，消耗的功率一部分在管子中（），另一部分為中的直流功率（）；2.在恒定的情況下，提高輸出功率的方法只有增大的值，即減小負載的值。但需配合增大激勵的振幅，以確保及的振幅能達到最大；3.改變負載大小時，需要對輸入激勵和靜態工作點作相應的調整：(1)改變負載大小；(2)負載線斜率發生變化；(3)重新調整靜態工作點為新的負載線中點；(4)改變輸入激勵大小，以讓輸出信號振幅

6、在不失真條件下為最大。圖1-2-2充分激勵時變化對功率性能的影響1.2.2甲類、乙類功率放大器的電路組成及其功率性能一、甲類變壓器耦合功率放大器(a)原理電路 (b)直流通路 (c)交流通路圖1-2-3甲類變壓器耦合功率放大器圖1-2-4甲類變壓器耦合功率放大器的圖解分析1.直流負載線方程2.交流負載線方程或在電路輸出功率為最大的情況下，當時，應有，因此有由此可確定電路的靜態工作點。3.功率性能分析三極管瞬間電壓、電流：各功率：顯然輸出功率為最大時，集電極消耗功率最小。此時，因此最大集電極效率為由于負載不損耗直流功率，因此集電極效率相對簡單的共發射極放大器提高了。4.管子安全使用參數(1)(2

7、) 二、乙類推挽功率放大器1.變壓器耦合推挽功率放大器(a)變壓器耦合 (b)互補推挽圖1-2-5乙類推挽功率放大器原理電路2.互補推挽功率放大器圖1-2-6乙類互補推挽功率放大器的圖解分析3.互補推挽電路的功率性能計算若輸入信號在不考慮失真的情況下，有當時，（導通，截止）當時，（截止，導通）負載上的電流、電壓為（，）其中(1)求單電源在一個信號周期內的電流平均值為所以有(2)其余功率性能參數的計算，顯然當達到最大值時，集電極效率也達到最大(3)求最大管耗令，稱為電源電壓利用系數，則單管管耗為求極值，得當時，、最大，為圖1-2-7、隨變化的特性4.安全工作條件(1)(2) 1.3乙類推挽功率放

8、大電路1.3.1乙類互補推挽功率放大電路一、交越失真和偏置電路1.交越失真(a)電路 (b)轉移特性 (c)傳輸特性圖1-3-1射極跟隨器圖1-3-2交越失真圖1-3-3加偏置的互補推挽電路及其傳輸特性2.二極管偏置電路（克服交越失真）圖1-3-4二極管偏置電路3.倍增偏置電路（克服交越失真）圖1-3-5倍增電路二、單電源供電的互補推挽電路圖1-3-6單電源供電的互補推挽電路需要使用隔直流輸出電容，此電容相當于第二個電源的作用，其電壓值為。三、準互補推挽電路圖1-3-7準互補推挽電路利用復合管，使得電路參數更容易做到對稱。復合管中第二個管子的發射結通常并接一個幾百的電阻，目的是為了讓第一個管子

9、的導通更充分，以更好地工作在線性區，同時起到減小穿透電流的作用。四、保護電路圖1-3-8限流保護電路五、輸入激勵電路圖1-3-9自舉電路1.3.2集成功率放大器一、功率運算放大器圖1-3-11功率運算放大器二、橋式功率放大器圖1-3-12橋式功率放大器1.4功率合成技術1.4.1功率合成電路的作用圖1-4-2 用四個25W輸出的放大器合成100W輸出的組成方框圖1-4-1功率合成電路的作用示意圖1.、端輸入等值同相功率，獲得合成功率，無功率輸出。2.、端輸入等值反相功率，無功率輸出，獲得合成功率。3.與滿足一定比例（滿足隔離條件）時，、兩輸入端彼此隔離，互不影響。4.將、作為功率輸入端，、作為

10、功率輸出端，將實現功率分配。1.4.2傳輸線變壓器一、變壓器和傳輸線的工作頻帶1.變壓器依靠互感來耦合信號(1)上限頻率受分布電容和繞組電感的限制(2)下限頻率受初級繞組電感量（有限激磁）的限制2.傳輸線依賴于傳輸線理論圖1-4-3 傳輸線(1)上限頻率受傳輸線長度的限制*傳輸線是指連接信號源和負載的兩條平行等長導線。：上限頻率的波長：傳輸線長度(2)下限頻率為零二、傳輸線變壓器的工作原理圖1-4-4 1:1倒相傳輸線變壓器1. 2、4輸出端的電壓等于1、3輸入端的電壓2. 兩導線上的電流大小相等，傳輸方向相反3. 上限頻率受傳輸線長度限制*高頻時，傳輸線變壓器趨向于傳輸線工作方式*由于在傳輸

11、線工作方式下，分布電容是傳輸線參數的一部分，故上限頻率可以很高4. 下限頻率受變壓器繞組電感量（有限激磁電感量）的限制*在受傳輸線長度限制的情況下，提高繞組電感量的方法是將傳輸線繞在磁環上*低頻時，趨向于變壓器工作方式圖1-4-5 變壓器工作對信號傳輸的影響三、傳輸線變壓器的功能1.功率合成與分配2.阻抗變換(a)對稱-不對稱 (b)不對稱-對稱圖1-4-6 對稱與不對稱變換器圖1-4-7 4:1和1:4阻抗變換器 分析(a)圖電路：分析(b)圖電路：， ， 1.4.3用傳輸線變壓器構成的魔混合網絡圖1-4-8 功率合成電路一、功率合成，1.， 等值反相功率輸入單個功放的負載等效為：2.， 等

12、值同相功率輸入單個功放的負載等效為：3.，時 一般情況，進一步整理，得當時（隔離條件），有即端口的電壓電流與端口的電壓電流無關，它們之間相互隔離由上式可知，在隔離條件下即單個功放的負載均等效為或二、功率分配(a)同相 (b)反相圖1-4-9 功率分配電路1.同相功率分配（功放接到端）解之，得當時，必有，上無輸出功率。此時由于，所以，功放等效負載為2.反相功率分配（功放接到端）當時，端無輸出功率，此時*注意書上電路圖中和的參考方向。功放等效負載為三、另一種混合網絡圖1-4-10 另一種混合網絡四、功率合成電路實例圖1-4-11 四個功率放大器組成的功率合成電路圖1-4-12 寬帶功率合成電路1.

13、5.3開關型穩壓器一、直流-直流變換器（斬波器）1.降壓型變換器開關周期 脈沖占寬比(1)導通期內*(2)截止期內在一個周期內，應有由此可求出2.升壓型變換器(1)導通期內(2)截止期內在一個周期內，應有由此可求出3.降壓-升壓型變換器(1)導通期內(2)截止期內在一個周期內，應有由此可求出附錄選頻網絡增益函數：選擇性：單一信號時延：群時延：附圖1 典型頻率特性曲線*從時域中看，假設信號送入傳輸函數為的系統，那么系統的輸出為其中為群時延（包絡時延），為相位時延。附圖2 理想矩形幅頻特性曲線一、串聯諧振回路（電壓諧振）附圖3 串聯諧振回路的基本形式其中當時電路諧振，諧振角頻率定義為有載品質因子。

14、是諧振時，回路中的感抗模值（或容抗模值）與電阻值的比值，也是它們上面電壓的比值。定義為固有品質因子。(1)諧振時電感、電容上的電壓(2)通頻帶(3)越大，帶寬越窄，對帶外信號的抑制能力越強。附圖4 串聯諧振回路的幅頻(a)和相頻(b)特性曲線二、并聯諧振回路（電流諧振）附圖5 并聯諧振回路其中諧振時，并聯諧振回路兩端等效為諧振電阻。定義為并聯諧振回路的有載品質因子?？衫斫鉃殡姼校ɑ螂娙荩┲冯娏髋c諧振電阻支路電流的比值。定義為回路的固有品質因子。在高（）條件下，下列電路等效附圖6 實際并聯諧振回路自然諧振角頻率并聯諧振角頻率附圖5 并聯諧振回路三、阻抗變換網絡1.理想變壓器的阻抗變換網絡附圖7

15、 變壓器阻抗變換網絡2.電感分壓電路附圖8 電感分壓器3.電容分壓電路附圖9 電容分壓器折算依據電阻：折算前后消耗的功率相等電源：折算前后輸出的功率相等4.舉例附圖10 部分接入的并聯諧振回路第二章諧振功率放大器2.1 諧振功率放大器的工作原理2.11 丙類諧振功率放大器圖2-1-1 諧振功率放大器原理電路一、諧振網絡諧振在輸入信號的頻率上二、諧振電阻約為（高條件下，見附錄）*為與串聯值三、工作過程圖2-1-2 丙類諧振功率放大器集電極電流和電壓波形1.在和的作用下，三極管發射結周期性導通，導通角小于；2.產生周期集電極電流脈沖；3.集電極電流脈沖的基波分量在諧振網絡上產生諧振電壓，其它分量不

16、產生電壓；4.諧振電阻上獲得的功率即為三極管輸出的信號功率。四、管子導通時間越短，集電極效率越高圖2-1-3 集電極電流脈沖寬度隨和變化的示意圖2.1.2 丁類和戊類諧振功率放大器圖2-1-4 丁類諧振功率放大器的原理電路及其波形圖2-1-5 戊類放大器的波形2.1.3 倍頻器2.2 諧振功率放大器的性能特點2.2.1 近似分析方法一、假設1.集電極諧振回路只產生基波電壓（或某諧波信號電壓），發射結施加的是正弦電壓信號。2.忽略管子的高頻效應，可以使用靜態輸入輸出特性曲線進行分析。二、分析步驟圖2-2-1 諧振功率放大器的近似分析方法1.確定、和四個電量的數值大小。2.根據波形曲線及波形曲線，

17、確定相同角度下及的值。通常在范圍內等間距取數個樣點。3.根據相同角度的、的值在坐標平面上確定對應的動態點，把所有動態點用平滑曲線連接即得到動態線。4.由動態線繪制波形。5.分析波形，計算直流分量和基波分量。6.計算各參數，2.2.2 欠壓、臨界和過壓狀態圖2-2-2 改變對脈沖波形的影響在、一定時，脈沖寬度也一定，但高度會隨著的增加而減小，最后會出現凹陷。三極管脈沖不出現凹陷的狀態稱為欠壓狀態，出現凹陷的狀態稱為過壓狀態，介于欠壓與過壓之間的狀態稱為臨界狀態。隨著三極管從欠壓狀態過渡到過壓狀態，的高度也隨之降低直至出現凹陷，、的數值也呈減小的趨勢。2.2.3 四個電壓量對性能影響的定性討論一、

18、負載特性圖2-2-3 變化時的波形、和一定，隨著增大，也增大，脈沖高度下降直至出現凹陷。圖2-2-4 負載特性使功放管工作在臨界區的值稱為匹配負載，記作，可近似計算為二、調制特性1.集電極調制特性圖2-2-5 集電極調制特性、和一定時，隨著的減小，功放管將由欠壓狀態進入過壓狀態，脈沖高度逐漸減小最后進入凹陷狀態。2.基極調制特性圖2-2-6 基極調制特性、和一定時，隨著的增大，功放管將由欠壓狀態進入過壓狀態，脈沖高度逐漸升高，但最后會出現凹陷狀態。3.調幅電路圖2-2-7 集電極調幅電路圖2-2-8 基極調幅電路三、放大特性圖2-2-9 放大特性、和一定時，在欠壓區，將隨的增大而增大。在過壓區

19、，基本不隨的變化而變化。*用于線性放大信號時，功放管應工作在乙類推挽方式。圖2-2-10 線性功率放大器和振幅限幅器的作用四、四個特性在調試中的應用2.3諧振功率放大器電路2.3.1直流饋電電路一、集電極直流饋電電路1.串饋2.并饋圖2-3-1 集電極直流饋電電路二、基極直流偏置電路圖2-3-2 基極偏置電路2.3.2濾波匹配網絡圖2-3-3 交流通路一、性能要求1.阻抗變換（匹配）將負載變換為功放管要求的負載2.抑制不需要的其它頻率成份（選頻）對次諧波的諧波抑制度定義為3.有較高的傳輸效率*傳輸效率與諧波抑制度是一對矛盾圖2-3-4 LC諧振回路a.b.二、濾波匹配網絡圖2-3-5 濾波匹配

20、網絡三、串并聯阻抗變換圖2-3-6 串并聯阻抗轉換設兩電路等效，則有整理后，由等式左右實部、虛部分別相等，可建立方程組，求解后，得串轉并： 式中并轉串： 式中四、匹配網絡分析例1：型濾波網絡已知、和。設，則串轉并后，有，令與并聯諧振，則有設，則并轉串后，有，令與、串聯諧振，則有由阻抗匹配要求，應有故有整理，得，要求*根據設計需要通常取值，為已知量。此后，根據以上各式，求出各未知量，最后求出、和例2：型濾波網絡*常用濾波匹配網絡2.3.3諧振功率放大器電路圖2-3-9 50MHz諧振功率放大電路圖2-3-10 150MHz諧振功率放大電路圖2-3-11 場效應管諧振功率放大電路2.4高頻功率放大

21、器2.4.1高頻功率管及其大信號輸入和輸出阻抗一、高頻功率管結構圖2-4-1 高頻功率管的內部結構圖2-4-2 高頻功率管的外形結構二、大信號輸入、輸出阻抗圖2-4-3 大信號輸入和輸出阻抗的測試電路2.4.2高頻功率放大器設計舉例圖2-4-4 組成方案圖2-4-5 多級功率放大器電路圖2-4-6 末級功放的輸出濾波匹配網絡圖2-4-7 調試電路圖2-4-8 MHW914功率模塊第三章 正弦波振蕩器3.1 反饋振蕩器的工作原理圖3-1-1 反饋振蕩器的組成方框及相應電路3.1.1 平衡和起振條件一、平衡條件二、起振條件圖3-1-2 滿足起振和平衡條件時的環路增益特性3.1.2 穩定條件一、振幅

22、穩定條件圖3-1-3 硬激勵工作的環路增益特性二、相位（頻率）穩定條件圖3-1-4 滿足相位穩定條件的特性并聯諧振回路 相頻特性曲線圖3-1-5 諧振回路的相頻特性曲線3.1.3 基本組成及其分析方法3.2 LC正弦波振蕩電路3.2.1 三點式振蕩電路一、電路組成法則 電容三點式電路 電感三點式電路一般化三點式電路圖3-2-1 三點式振蕩器的原理電路1.當與符號相同，為同一電抗性質的組件時，電路滿足相位條件。2.為另一電抗性質的組件。組成法則：與發射極相接的為同性電抗，與基極和集電極相接的為異性電抗。二、三點式振蕩器電路1.電容三點式 圖3-2-2 電容三點式振蕩器電路(1)直流饋電通路(2)

23、交流通路 圖3-2-3 對應圖3-2-2電路的交流通路(3)自給偏置效應對環路增益的影響 圖3-2-4 自給偏置效應圖3-2-5 自給偏置效應對環路增益的影響2.電感三點式 圖3-2-6 電感三點式振蕩器電路三、電容三點式振蕩電路的起振條件共基型與共射型簡化混合模型 共基型簡化混合模型 共射型簡化混合模型 推導與關系的電路圖圖3-2-7 推導的等效電路令，則式中，由相位起振條件應有即，因此此時振幅起振條件為1.振蕩角頻率由相位起振條件可解得式中為諧振回路總電容，為諧振回路固有角頻率?？梢?，近似認為2.振幅起振條件令（電容分壓比），振幅起振條件表達為取合適若，則，振幅起振條件可表達為 適當提高靜

24、態電流可使振幅起振條件得到滿足。圖3-2-8 在基極處開斷的等效電路四、用工程估算法求起振條件1.將閉合環路開斷，畫出推導的開環等效電路；2.求出諧振回路的固有諧振角頻率，并令；3.將接在諧振回路各部分的電導（或電阻）折算到集電極上，分別求出放大器回路諧振時的增益和反饋系數，便可得到振幅起振條件。3.2.2差分對管振蕩電路 (a)原理電路 (b)差模傳輸特性曲線 (c)交流通路圖3-2-9 差分對管振蕩電路圖3-2-10 差分對管振蕩器的開環等效電路(a)內部電路 (b)外接電路圖3-2-11 E1648集成振蕩器3.2.3舉例例1 試判斷圖3-2-12(a)所示交流通路能否滿足相位平衡條件。

25、圖3-2-12 例1電路(a)及其開環電路(b)例2 試求上例電路的振幅起振條件。例3 圖3-2-13(a)所示為三回路振蕩器的交流通路，圖中，、分別為三個回路的固有諧振頻率，試寫出它們之間能否滿足相位平衡條件的兩種關系式，并指出兩種情況下振蕩頻率處在什么范圍內。 圖3-2-13 例3電路(a)及串聯和并聯諧振回路的電抗特性曲線(b)(c)例4 試判斷圖3-2-14(a)所示場效應管振蕩電路能否滿足相位平衡條件，如果不能，試改正。 圖3-2-14 例4電路3.3 LC振蕩器的頻率穩定度定義為頻率穩定度，其中 為第個時間間隔內實測的絕對頻差 為絕對頻差的平均值，稱為絕對頻率準確度。3.3.1提高

26、頻率穩定度的基本措施一、頻率穩定度的定性分析 相位平衡條件其中1.變化引起的2.變化引起的3.變化引起的(a) (b) (c)圖3-3-1 由相位平衡條件說明振蕩頻率不穩定的原因二、提高頻穩度的基本措施1.減小外界因素的變化 恒溫、磁屏蔽、穩定電源電壓等。2.提高振蕩回路的標準性即3.3.2克拉潑振蕩電路 圖3-3-2 克拉潑振蕩電路3.4晶體振蕩器3.4.1石英諧振器的電特性(a)正方形 (b)圓形 (c)長方形圖3-4-1 石英諧振器的內部結構(a)電路符號 (b)完整等效電路 (c)基頻等效電路圖3-4-2 石英諧振器的等效電路圖3-4-3 晶體的阻抗曲線與的間隔很小圖3-4-4 并聯后

27、晶體的等效電路標稱頻率：并聯或電容后的并聯諧振頻率。3.4.2晶體振蕩電路一、并聯型晶體振蕩電路(a)實際電路 (b)交流電路圖3-4-5 皮爾斯振蕩電路圖3-4-6 采用微調電容的晶體振蕩電路圖3-4-7 溫度補償晶體振蕩器實用電路圖3-4-8 泛音晶體振蕩器的交流通路二、串聯型晶體振蕩電路圖3-4-9 XK76集成晶體振蕩器的內部電路圖3-4-10 串聯型晶體振蕩器電路3.5 RC正弦波振蕩器*下表中圖3-5-1 RC移相電路圖3-5-2 RC相移振蕩電路當時，滿足相位起振條件，此時振幅起振條件要求，即串并聯選頻網絡構成的振蕩電路（文氏電橋振蕩器）(a)集成運放構成的電路 (b)改畫成文氏

28、電橋形式的電路圖3-5-3 外穩幅文氏電橋振蕩器3.7寄生振蕩、間歇振蕩和頻率占據3.7.1寄生振蕩3.7.2間歇振蕩圖3-7-1 偏置電路圖3-7-2 間歇振蕩波形3.7.3頻率占據 圖3-7-3 接入外加信號的電容三點式振蕩器電路(a)及其交流通路(b)圖3-7-4 頻率牽引特性 圖3-7-5 當時產生頻率占據的矢量圖常用的三角函數公式積化和差：和差化積：兩角和與差：倍角公式：其他：第四章 振幅調制、解調與混頻電路4.1頻譜搬移電路的組成模型4.1.1振幅調制電路的組成模型普通調幅（AM）雙邊帶調制（DSB）單邊帶調制（SSB）一、普通調幅信號及其電路組成模型1.組成模型圖4-1-1 調幅

29、電路的組成模型為載波信號為調制信號為調幅信號。式中，。圖4-1-2 調幅信號的波形 圖4-1-3 過調幅失真要求，防止過調失真。2.單音調制當時式中稱為調幅系數（調幅度）若則會產生過調幅失真將調幅信號展開后，得圖4-1-4 單音調制時調幅信號的頻譜3.復雜音調制當時式中，(a)調制信號 (b)普通調幅信號圖4-1-5 復雜信號調制時的調幅波調幅信號的頻譜寬度（帶寬）為4.功率單音調制的調幅信號在載頻信號一個周期內消耗在單位電阻上的平均功率為式中，為載頻電壓分量產生的平均功率。調制信號單周期內的平均功率為式中為兩個邊頻電壓分量產生的平均功率。邊頻電壓振幅為，平均功率為已知，求其在單位電阻上產生的

30、平均功率。單位電阻上獲得的瞬時功率為令則總的平均功率可看成是功率源、和各自提供的平均功率的總和，易知和提供的平均功率為0，故知總的平均功率僅由、提供，這即是和單獨激勵時產生的平均功率。可以推廣為，多個正弦電壓信號疊加后在單位電阻上產生的平均功率，等于它們單獨作用在單位電阻上的平均功率之總和。二、雙邊帶和單邊帶調制電路組成模型1.雙邊帶調制信號式中 (a)波形 (b)頻譜 (c)組成模型圖4-1-6 雙邊帶調制信號2.單邊帶調制信號將雙邊帶調制信號通過一帶通濾波器，取出某一邊帶信號即得單邊帶調制信號。(a)組成模型 (b)的頻譜圖4-1-7 采用濾波法的單邊帶調制電路組成模型圖4-1-8 采用相

31、移法的單邊帶調制電路組成模型設，則有圖4-1-9 相移法組成模型中各點信號的頻譜4.1.2振幅解調和混頻電路的組成模型一、振幅解調電路（檢波電路）圖4-1-10 振幅檢波電路的作用1.包絡檢波電路2.同步檢波電路 (a)組成模型 (b)頻譜搬移圖解圖4-1-11 振幅解調電路雙邊帶調制信號的解調：要求同步信號與輸入載波信號同頻同相二、混頻電路圖4-1-12 混頻電路的作用已調信號本振信號與相乘后產生兩個頻率的信號：或稱為中頻頻率。上混頻：下混頻：(a)組成模型 (b)輸入信號頻譜 (c)相乘器輸出電壓頻譜圖4-1-13 混頻電路的實現模型4.2相乘器電路4.2.1非線性器件的相乘作用及其特性一

32、、非線性器件相乘作用的一般分析設非線性器件的伏安特性為式中，則在處的泰勒級數展開式為其中設，代入上式，從結果中易知電流包括有以下角頻率的信號分量為實現相乘，減少無用的高階乘積項，應采取以下措施1.選擇具有平方律伏安特性的場效應管，或讓非線性器件工作在平方律區。2.利用平衡、負反饋技術實現直接相乘運算。3.考慮輸入電壓大小，讓電路工作在線性時變狀態，實現頻譜搬移功能。二、線性時變狀態將在處展開成泰勒級數若足夠小，則忽略高階無窮小后，有式中 時變靜態電流 時變增量電導當時，是角頻率為的周期函數，有式中當時，只包括以下角頻率分量 由產生和 由產生在應用中，由于有用分量與無用分量的頻率間隔大，很容易通

33、過濾波器取出有用分量。1.二極管開關等效電路圖4-2-1 作用下和的波形設，且足夠大，控制著二極管的導通和截止；足夠小。對于二極管，有由于足夠小，所以引入單向開關函數圖4-2-2 單向開關函數則圖4-2-3 二極管開關等效電路2.差分電路的線性時變狀態圖4-2-4 受控制的差分對管設，則由差分對管集電極差值電流方程，有當時，趨近于周期性方波，可用雙向開關函數表示，即。(a)時的波形 (b)雙向開關函數圖4-2-5，4.2.2雙差分對平衡調制器和模擬相乘器一、雙差分對平衡調制器1.電路組成原理圖4-2-6 雙差分對平衡調制器原理電路(1)，(2)，為任意值由于的傅里葉級數展開式中僅含奇次諧波分量

34、，所以的各分量的角頻率為(3)，2.擴展的動態范圍圖4-2-7 用擴展動態范圍的電路3.XFC1596集成平衡調制器圖4-2-8 XFC1596的內部電路及由它構成的雙邊帶調制電路圖4-2-9 XFC1596接成同步檢波器的外接電路二、雙差分對模擬相乘器1.電路組成原理（了解）圖4-2-10 模擬相乘器原理電路2.集成模擬相乘器 (a)電路符號 (b)工作象限圖4-2-11 集成模擬相乘器的電路符號和工作象限 (a)內部電路 (b)外接電路圖4-2-12 BG314集成模擬乘法器的內部電路及相應的外接電路4.2.3大動態范圍平衡調制器AD630圖4-2-13 AD630組成方框圖4-2-14

35、AD630內部簡化電路4.2.4二極管雙平衡混頻器一、電路組成原理(a)組成電路 (b)第一路單平衡混頻電路 (c)第二路單平衡混頻電路圖4-2-15 二極管雙平衡混頻器1.正半周期間，、導通，、截止。分別經過、的兩回路方程是兩式相加，可求得考慮的正半周開關作用，有2.負半周期間，、導通，、截止。分別經過、的兩回路方程是兩式相加，可求得考慮的負半周開關作用，有3.綜合以上分析求中所含頻率分量的角頻率為 其中為正整數取中頻分量的角頻率為則中頻電流分量為二極管平衡混頻器的等效電路(a)和構成的單平衡混頻器 (b)和構成的單平衡混頻器圖4-2-16 單平衡混頻器的等效電路二極管平衡混頻器又稱為環形混

36、頻器圖4-2-17 環形混頻器混頻器各端口之間的隔離二、混頻損耗對于，由輸出功率應等于輸入功率的原理，有于是混頻器輸入電阻通常有，所以混頻器輸入信號功率混頻器輸出中頻功率混頻損耗為4.3混頻電路4.3.1通信接收機中的混頻電路一、主要性能指標1.混頻增益 或 2.噪聲系數式中為輸入信號的功率信噪比為輸出中頻信號的功率信噪比3.壓縮電平圖4-3-1 1dB壓縮電平圖中的直線的斜率恒為，即輸入信號的功率增長多少分貝，輸出的中頻信號的功率也增長多少分貝。例如：4.混頻失真5.隔離度二、二極管環形混頻器和雙差分對混頻器1.二極管環形混頻器2.雙差分對平衡混頻器圖4-3-2 AD831的內部組成及構成混

37、頻器的外接電路4.3.2三極管混頻電路一、電路工作原理圖4-3-3 三極管混頻器的原理電路產生中頻電流分量的乘積中頻電流分量為式中稱為混頻跨導為混頻器輸出的中頻電流振幅為輸入混頻器的電壓信號振幅為中頻信號角頻率圖4-3-4 的圖解分析圖4-3-5 隨變化的特性二、應用電路圖4-3-6 晶體三極管混頻電路圖4-3-7 雙柵MOS混頻電路圖4-3-8 雙柵場效應管的等效電路4.3.3混頻失真一、干擾哨聲和寄生通道干擾1.干擾哨聲 中頻信號頻率 （，）式中 本振信號頻率 輸入電臺信號頻率若有其中是可聽音頻頻率，則檢波中頻信號后會有多余的差拍信號產生，出現嘯叫。形成干擾哨聲的可由下式求出：最強干擾哨聲

38、：，時，即輸入有用信號頻率接近中頻頻率時。故要求中頻頻率位于有效接收頻段范圍之外。中波波段中頻頻率：中波波段范圍：2.寄生通道干擾式中 本振信號頻率 干擾信號頻率若有則頻率為的干擾信號便可順利通過中頻放大器到達后端電路。干擾信號頻率與、之間的關系為較強的寄生通道干擾頻率：(1)，稱為中頻干擾。(2)，,，稱為鏡像頻率干擾。圖4-3-9 鏡像頻率干擾示意圖3.克服干擾措施(1)克服干擾哨聲將中頻頻率選在接收頻段之外。(2)克服寄生通道干擾a.將中頻頻率選在接收頻段之外。b.采用高中頻或二次混頻克服鏡像頻率干擾。圖4-3-10 二次混頻接收機組成方框圖二、交調失真和互調失真1.交調失真混頻器電流混

39、頻器輸入信號其中 本振信號 有用信號 干擾信號混頻器輸出電流中會含有項，產生交叉調制失真。特點：有用信號消失時，干擾隨即消失。2.互調失真混頻器電流混頻器輸入信號其中 本振信號 有用信號 干擾信號1 干擾信號2產生的組合頻率分量通式為當，時，如果有則輸入的兩個干擾信號互相調制后會引起中頻信號失真，這種失真稱為互調失真。*最強的失真為，或，的三階互調失真，此時有 或 由四次方項和產生。3.三階互調失真截點中頻功率的延長線與三階互調失真功率線的交點稱為三階互調失真截點。圖4-3-11 和的含義中頻功率線的斜率為1，三階互調失真功率線的斜率為3。通常比高圖4-3-12 例題特性4.4振幅調制與解調電

40、路4.4.1振幅調制電路一、高電平調幅電路圖4-4-1 集電極調幅電路圖4-4-2 基極調幅電路二、低電平調制電路主要用來調制雙邊帶和單邊帶信號圖4-4-3 采用濾波法的單邊帶發射機組成方框4.4.2二極管包絡檢波電路一、工作原理圖4-4-4 晶體二極管包絡檢波器的原理電路要求、和式中為檢波電壓傳輸系數（檢波效率）圖4-4-5 檢波電路波形二、輸入電阻輸入檢波器的功率負載獲得的功率當時，則有(a)原理電路 (b)等效電路圖4-4-6 中頻放大器和檢波器級聯圖4-4-7 三極管射極包絡檢波電路三、并聯型二極管包絡檢波電路圖4-4-8 并聯型二極管包絡檢波電路忽略二極管導通電壓的情況下，可認為二極

41、管導通時負載上無電流。在一個高頻載波信號周期內，二極管中流過的電流平均值約等于負載中流過的電流平均值。求輸入電阻，設輸入檢波器的功率負載獲得的功率當時，則有四、大信號檢波和小信號檢波1.大信號檢波靜態偏置電壓克服后，高頻電壓振幅大于時為大信號檢波狀態。2.小信號檢波（平方律檢波）在幾十以內，二極管在整個高頻周期內導通。五、二極管包絡檢波電路中的失真1.惰性失真 (a)不產生惰性失真 (b)產生惰性失真圖4-4-9 惰性失真單音調制時，要求多音調制時，和取最大值。2.負峰切割失真其中，若有，則在欲使為負值的時間段內，電容無法正常放電，致使不能繼續下降而產生負峰切割失真，要求檢波效率時，所以不產生

42、負峰切割失真的條件為圖4-4-10 負峰的切割失真減小交、直流負載電阻大小差別可以增大可檢普通調幅信號的大小。圖4-4-11 二極管檢波器的改進電路圖4-4-12 晶體管收音機中的檢波電路4.4.3同步檢波器圖4-4-13 用二極管包絡檢波器構成的同步檢波器要求同步信號與載波信號同頻同相。同步信號的獲取方法：1.雙邊帶調制信號直接從雙邊帶調制信號中獲取。取出高頻分量后二分頻即可。2.單邊帶調制信號發送單邊帶信號時附帶發送載波信號作為導頻信號，接收方用窄帶濾波器取出導頻信號作為同步信號。圖4-4-14 平衡同步檢波電路第五章 角度調制與解調電路5.1角度調制信號的基本特性5.1.1調頻信號和調相

43、信號載波信號一、調制規律1.調幅比例常數無量綱調幅信號：2.調相比例常數的單位：調相信號：稱為瞬時附加相角稱為瞬時附加角頻率3.調頻比例常數的單位：調頻信號：稱為瞬時附加相角稱為瞬時附加角頻率二、單音調制調制信號1.調頻稱為最大角頻偏稱為調頻指數稱為最大頻偏2.調相稱為調相指數稱為最大角頻偏圖5-1-1 單音調制時的調頻信號圖5-1-2 單音調制時的調相信號(a)FM (b)PM圖5-1-3 一定時，和（或）隨變化的曲線5.1.2調角信號的頻譜單音調制的調頻波傅里葉級數展開式為式中是宗數為的階第一類貝塞爾函數，其有以下性質圖5-1-4 隨變化的曲線及相應的調頻信號頻譜圖帕塞瓦爾定理：一個信號所

44、含有的能量（功率）恒等于此信號在完備正交函數集中各分量能量（功率）之和。在單位電阻上，調頻波的平均功率為5.1.3調角信號的頻譜寬度：被忽略的邊頻分量的振幅在中所占的比例最大值：有效的上邊頻或下邊頻的分量數：調制信號頻率卡森帶寬窄帶調角信號帶寬時，寬帶調角信號帶寬時圖5-1-5 隨變化的特性復雜音調制時，上面式子中取，取5.2調頻電路5.2.1調頻電路概述一、直接調頻和間接調頻1.直接調頻2.間接調頻利用調相電路間接進行調頻。調頻信號： 圖5-2-1 間接調頻電路組成方框圖二、調頻電路性能要求1.調頻靈敏度2.非線性失真系數稱為中心頻率偏移量非線性失真系數定義為圖5-2-2 調頻電路的調頻特性5.2.2在正弦振蕩器中實現直接調頻一、工作原理及其性能分析通過改變回路中的或參數，使得振蕩器頻率跟隨呈線性變化。1.變容管作為振蕩回路總電容的直接調頻電路其中為時的結電容為結內建電壓為變容指數 圖5-2-3 變容管作為振蕩回路總電容的原理電路工