单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,内容安排,第一讲 基础知识,第二讲 高频放大器及设计,第三讲 振荡器及设计,第四讲 调幅与调频通信及系统设计,第五讲 设计举例,参考资料,1.,谢自美 主编,.,电子线路综合设计,.,武汉：华中科技大学出版社，,2006,2.,高吉祥 主编,.,高频电子线路设计,.,北京：电子工业出版社，,2007,3.,谢自美 主编,.,电子线路设计,实验,测试,（第二版）,.,武汉：华中科技大学出版社，,2000,4.,李晋炬 编著,.,通信电路与系统实验教程,.,北京：北京理工大学出版社，,2006,5.,于海勋,郑长明,.,高频电路实验与仿真,.,北京：科学出版社,2005.,第一讲 基础知识,一、理论基础,二、测量基础,三、设计与布线基础,一、理论基础,1.,通信系统（以调幅为例）,2.,高频小信号放大器,3.,高频功率放大器,4.,高频振荡器,5.,频谱变换,6.,反馈控制电路,1.,调幅通信系统,包括,发射机和接收机发射机组成框图：,图,1-1,调幅发射系统框图,产生载波,声电转换,载波放大,振幅调制,调幅接收机,接收机框图,图,1-2,超外差式调幅接收机框图,混频器：,对本振信号和高频输入信号相乘运算，输出固定的差拍频率（中频），,有利于后级中频放大器设计。
本振：,频率稳定度很高的高频振荡器，振荡频率随输入信号频率改变而改变高质量接收机用,频率合成,方式产生本振频率2.,高频小信号放大器,技术指标,高频小信号放大器的技术指标有中心频率,f,0,、增益,A,V,、带宽,BW,0.7,和矩形系数,K,r0.1,和噪声系数,NF,1,）中心频率,中心频率是指调谐放大器的工作频率，在此频率上，调谐放大器增益最大它是调谐放大器的重要性能指标，同时也是选择有源放大器和计算调谐回路设计参数的重要依据2,）增益,Av:,电压和功率增益,带宽和矩形系数,（,3,）带宽和矩形系数,图,1-3,带宽和矩形系数,矩形系数,矩形系数大于,1,，越小放大器性能越接近理想噪声系数,（,4,）噪声系数：噪声系数用输入信号噪声功率比,(S/N)i,与输出噪声功率比,(S/N)o,定义通常用,dB,表示噪声系数反映了信号从电路输入端传到输出端时，信噪比的恶化程度N,F,=0dB,时，说明放大器时理想的，没有引入噪声通信系统是由多级级联而成，而系统的噪声系数主要由第一级决定越往后级，对系统噪声系数影响越小因此，接收机前端放大器必须采用低噪声放大器高频小信号放大器特点和电路,（,1,）频带放大器,:,带宽问题,（,2,）有窄带和宽带放大器之分：负载有调谐回路的为窄带放大器,（,3,）增益不是很大：,30dB,（,4,）工作稳定性问题：采用负反馈，牺牲增益增加稳定性；采用结电容小的管子,图,1-4,单调谐放大器电路图,最高频率：功率放大倍数为,1,2.,高频谐振功率放大器,1.,特点：静态时管子截止，大信号输入管子导通，工作在,C,类。
导通角,C,3,，,C,2,C,3,，则,C,C,3,，,5.,频谱变换与电路,频,谱,变,换,频谱搬移,频谱非线性变换,幅度调制和解调,混频,倍频,调频,鉴频,限幅,AM,、,DSB,、,SSB,包络检波和同步检波,直接调频,间接调频,变容二极管调频,晶体管振荡器直接调频,电容话筒调频,斜率鉴频、相位鉴频、比例鉴频,锁相鉴频,锁相调频,振幅调制与解调原理,振幅调制数学原理,调制信号,载波信号,振幅解调原理,大信号二极管包络检波：二极管和,RC,低通滤波电路,同步检波：输入振幅调制信号和恢复载波,振幅调制电路,高电平调幅,高频功率放大和振幅调制同时进行，用高频谐振功放实现工作在过压状态低电平调幅,先调幅再功率放大可用模拟相乘器实现图,1-8 MC1496,构成的振幅调制电路,载波输入,调制信号输入,振幅调制波形与测量,振幅调制波形,图,1-9,振幅调制波形与测量方法,(a)AM,波形峰谷法测量,(b)AM,波形梯形法测量,(c)DSB,波形,调幅度,梯形法：,将,AM,信号送到示波器垂直通道，调制信号送到水平通道，示波器,上显示波形，用上式可以计算调制系数,m,通过观察,A,、,B,间的连线是否为直,线可以判断调制过程中有无明显的非线性失真。
频率调制原理,调频信号的数学表达式：,调频信号带宽：,调频信号波形：,载波频率随调制信号幅度而改变的疏密波，,载波幅度不变,调频信号指标：,最大频偏,f,m,频率调制电路,变容二极管调频电路,图,1-10,变容二极管调频电路,本质上是一个压控振荡器,VCO,鉴频电路通常调试比较复杂，故设计时一般用集成电路实现，如,MC3362,内部,就集成有乘积型相位鉴频器混频原理和电路,数学原理,图,1-11,混频电路模型,混频器的主要技术指标有,混频增益、,1dB,压缩点、,三阶互调阻断点、噪声系数和隔离度,混频器在产生中频信号的同时，会产生很多的,混频失真，接收机中绝大多数失真来自混频器常见的,混频干扰和失真有镜频干扰，交叉调制,失真和互调干扰图,1-12,混频电路,6.,反馈控制电路,自动增益控制电路（,AGC,）,作用：当输入小信号时，系统高增益，当输入大信号时，系统低增益输入信号幅度变换范围较大时，输出幅度基本不变调幅接收机中可明显改善输入信号动态范围，通常从检波输出反馈到高放和中放电路，自动调节高放和中放增益自动频率控制电路（,AFC,）,作用：通过频率负反馈，自动调节本振频率稳定在预期频率上。
调频接收机中使用较多，通常从鉴频器输出反馈到本振端，本振一般采用,VCO,自动相位控制电路（锁相环路,PLL,）,通信系统中用途最广泛，大都采用集成,PLL,电路实现，环路锁定后，输出频率锁定在输入频率上，无频率差，可用来产生高稳定的本振信号也可用于频率调制和鉴频以后将详细介绍具体应用AGC,和,AFC,原理电路,图,1-13,调幅接收机电路,AGC,原理：,信号,|AGC|D1,截止,R2,D1,对,T1,无负载作用,T1,负载电阻,T1,增益,AFC,原理,：,VCO,f,I,+,f,鉴频输出电压,VCO,图,1-14,带,AFC,的接收机电路和,VCO,特性,锁相环原理,PLL,原理框图,图,1-15 PLL,的组成框图,环路锁定后：,f,0,=,f,i,由于有,VCO,的存在，,PLL,的输出频率在一定范围内才可能等于输入信号频率理解这一点是理解锁相环的关键图,1-16,锁相环路的数学模型,锁相环应用,锁相分频（倍频）图,(a),f,0,=N,f,i,锁相混频 图,(b),锁相调频和鉴频 图,(c)(d),锁相频率合成 图,(e),设晶振频率为,f,r,，输出频率为,f,o,，则,f,r,与,f,o,的关系为当参考频率,f,r,一定时，,改变可变程序分频比可以改变输出频,率,f,o,，并且步进间隔为,。
图,1-17 PLL,的应用,(a),(b),(c),(d),(e),锁相调频和鉴频电路,高频锁相环,NE564,引脚,功能,引脚,功能,1,正电源输入,9,VCO,输出,TTL,2,环路增益控制,10,正电源输入,3,从,VCO,到,PD,输入,11,VCO,输出,2,4,LF,12,频率设置电容,5,LF,13,频率设置电容,6,FM/RF,输入,14,模拟输出,7,偏置滤波器,15,磁滞设置,8,地,16,TTL,输出,图,1-18 NE564,内部结构，锁相鉴频和调频电路,二、测量基础,1.,高频测量仪器,示波器：,高频信号测量需要高阻抗探头,高频信号源：,输出幅度,Vrms,，单位,dBuV,uV,mV,dBm,，注意换算关系仪器连接与接地,仪器连接与接地,频谱分析仪,可以测量微弱射频信号,频率、电平幅度、谐波,和噪声分布110dBm,+13dBm,三、设计与布线基础,1.,元器件布局,基本原则：,高频元件的放置要尽量紧凑，从而可以缩短布线长度，降低信号线的交叉干扰2.,布线设计,基本原则：,尽量减小分布电容和分布电感元器件引脚尽量短、强、若信号线分开、布线走向能直勿弯、需要转折时不要,90,转向，可,45,折线或圆弧曲线转折、尽量缩小环路面积、布线时应考虑尽量减小分布电容。
3.,接地和抗干扰,信号接地：,电流返回源的低阻抗路径高频多点接地，低频一点接地抗干扰措施：,屏蔽、隔离和滤波。
