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绪 论n通信系统的分类、组成及各部分的功能n重点:通信系统的组成(5大组成)n通信系统分类:有线通信和无线通信n通信系统的组成:信号源、发射机、传输媒 介、接收机、终端设备五部分组成n超外差接收机高频复习无线电信号与系统特性的测试n掌握常用周期信号的数学表达式及其三要素( 周期、振幅、相位)n掌握信号频谱的概念(P13)、周期信号(非 正弦)频谱的特点 (P29)n关于系统的频域特性-重点:低通滤波器(电 压传输函数、幅频特性曲线、作用)(P41)正弦信号的时域特性n正弦信号时域波形如图1.2所示。该信号的数学表达式:nUm 振幅, 单位: V(伏特);n =2f 角频率单位: rad/s(弧度/秒);nf=1/T 频率, 单位: Hz(赫兹);nT=t1t0 周期, 单位: s(秒);n 0=t0 初相位, 单位: rad(弧度)。n掌握常用周期信号的数学表达式及其三要素(周期、振幅、相位)v频谱: 是指信号所包含的频率成分及其幅度大小的 分布。即幅度等某些特征量随频率变化的关系。v频谱图: 是频谱的图形表示 。振幅频谱图相位频谱图v周期信号的频谱: 是指周期信号中各次谐波的幅值 、相位随频率的变化关系。信号频谱的概念n掌握信号频谱的概念(P13)、周期信号(非正弦)频谱的特点 (P29)周期信号的频谱特点 离散性频谱是离散的而不是连续的,每根谱线代表一个谐波分量。这种频谱称为离散频谱; 谐波性谱线只能出现在基波角频率1的整数倍上;收敛性幅度谱的谱线幅度随着谐波次数增高而逐vc渐衰减小到零。n上述三个特点,分别称为周期信号的离散性、谐波性和收敛性。RC一阶低通网络n关于系统的频域特性-重点:低通滤波器(电压传输函数、幅频特 性曲线、作用)(P41)截止频率n用来说明电路频率特性指标的特殊频率。当保持电路输入 信号的幅度不变,改变频率使输出信号降至最大值的0.707 倍,或某一特殊额定值时该频率称为截止频率。关于高频放大器n低噪声调谐放大器、串、并联谐振回路的相关知识:n低噪声调谐放大器电路结构,谐振回路的品质因数、谐振 频率 ( P67 )n尤其是并联谐振回路作为高频放大电路的负载时的作用; 回路的品质因数、中心频率、3dB带宽以及三者之间的关 系 ( P72 )n谐振回路的选择性:Q值、矩形系数等相关概念 ( P63 )n放大电路噪声系数的概念 ( P63 ) n关于高频谐振功率放大器n甲、乙、丙类功放(概念、静态工作点、导通角、效率 等的比较)( P79起)n丙类功放的电路结构、各级电流电压波形 ( P81 )n关于丙类功率放大器的相关计算(集电极电源提供的直 流功率PD、谐振功放输出交流功率PO、集电极效率、 谐振电阻、输出电压振幅Vcm、基波电流最大值(振幅 值)Ic1m等)( P63 )在电路某一指定点处的信号功率Ps与噪声功率Pn之比, 称为信号噪声比,简称信噪比(signal-noise ratio),以 Ps/Pn(或S/N)表示。放大器噪声系数(noise figure)Fn是指放大器输入端信 噪比Psi/Pni与输出端信噪比Pso/Pno的比值,即用分贝数表示:放大电路噪声系数的概念 ( P63 )谐振回路谐振回路n在含有电感和电容的交流电路中,电路两 端的电压和输入电流一般是不同相的;n当调节电路的参数或信号的频率为某一数 值时,电压和电流同相,这种状态称为谐 振;n谐振回路是最常用的选频网络;n它由电感和电容组成;n单谐振回路有串联谐振回路和并联谐振回 路。一一. .串联谐振回路串联谐振回路n由电感L和电容C以及角频率为的正弦 信号源串联组成的电路,称为串联谐振 电路;nr为L和C的总损耗电阻;n但由于电容的损耗很小,因此r可看成是 电感线圈的损耗电阻;i串联谐振产生的条件n回路总阻抗为:当回路的感抗和容抗相等时,回路的总阻抗最小,且为 纯电阻,此时回路电流最大,即:Io=Us/r同时,电压和电流同相,回路发生串联谐振;由此可知,串联谐振的条件为:i则串联谐振频率为:串联谐振条件n可见,o仅由L和C决定,与r无关,它 反映了电路的一种固有性质,所以又称 为固有频率;n谐振时,回路的感抗和容抗相等,称为 特性阻抗,用表示,即:定义:品质因素Q为特性阻抗与回路电阻之比,即:谐振特性n当o回路产生谐振时,电抗X=0, 阻抗Z=r为最小且呈纯阻性;n当o时,感抗大于容抗,回路呈感性;n因此,可画出阻抗频率特性曲线,如下:谐振特性n谐振时回路电流最大,且电流与外加电压同相 ;n谐振时回路中电感和电容两端电压为:用向量表示见左图;电感和电容两端电压大小相等,方向相 反,且为信号源电压的Q倍;电感电压超前电流90度;电容电压滞后电流90度.低噪声调谐放大器、串、并联谐振回路的相关 知识:n(1)并联谐振回路 n1)电路结构 n并联谐振回路的并联阻抗为: n谐振频率:定义使感抗与容抗相等的频率为并联谐振频率0。 n回路的品质因数 n谐振电阻:回路在谐振时的阻抗最大, 为一纯电阻R0: n若电感的耗损电阻越小,回路的Q值越高,其谐振电阻R0 越大。 n通频带 n回路的品质因素Q越高,谐振曲线 越尖锐,回路的通频带越狭窄, 关于高频谐振功率放大器n甲、乙、丙类功放(概念、静态工作点、导通角 、效率等的比较)( P79起)n丙类功放的电路结构、各级电流电压波形 ( P81 )n关于丙类功率放大器的相关计算(集电极电源提 供的直流功率PD、谐振功放输出交流功率PO、集 电极效率、谐振电阻、输出电压振幅Vcm、基波 电流最大值(振幅值)Ic1m等)( P63 )甲、乙、丙类功放(概念、静态工作点、导通角、 效率等的比较)( P79起)关于高频谐振功率放大器分为甲、乙、丙三类工作状态。 甲类放大器电流的流通角为360,适用于小信号低功率放大; 乙类放大器电流的流通角约等于180; 丙类放大器电流的流通角则小于180。按放大器可以按照电流通角(放大器在一个正弦周期内导 通的角度)的不同划分:1、谐振功率放大器的电路组成与工作原理电路中VBB为放大器提供一反 向偏置电压VBB,从而使放大 器静态时为截止状态L1与C1、L2与C3均调谐在fi= fc=30MHz ,起滤波和谐振负载作用。设输入电压ub=Ubmcosct,则BJT发射结上电压uBE =VBB + ub = VBB + Ubmcosct对于如图2.24所示电路的NPN型管来说,只有在激励信号 uBE为正值的一段时间(+ 至 )内才有集电极电流产生, 如图2.29所示。由图可知,2 是在一周期内的集电极电流 流通角,因此, 可称为半流通角或截止角为方便起见,以 后将简称为通角。由图2.29可以看出丙类放大器的通角则小于90。iB为一周期性 余弦电流脉冲uBE =VBB + ub = VBB + Ubmcosct图2.30 谐振功率放大器的电压和电流波形 2、谐振功率放大器的功率关系 输出功率直流电源提供功率直流输入功率PV与回路交流功率Po之差就是晶体管的集电 极耗散功率,即 Pc =PVPo放大器的集电极效率为PV = IC0 VCC称为集电极电压利用系数; 越大(即Ucm越大), 越小,则效率c 越高。称为波形系数。它是通角 的函数; 越小,则越大, 等与 的关系见图2.31。图2.31 余弦脉冲的分解系数 =120时 最大 , 输出功率最大, 但 较小,所以效率 较低 最佳通角=70可以 兼顾功率和效率的矛盾 =60和=40 时 、 分别最大,可以 设计 丙类倍频器 动态线与波形 :这样,就得到了图2.36(a)的、Ic1m随RP而变化的曲线 。再由Ucm = RPIc1m的关系式看出,在欠压区由于Ic1m变化 很小,因此Ucm随RP的增加而直线上升。进入过压区后, 由于Ic1m随RP的增加而显著下降,因此Ucm随RP的增加而 很缓慢地上升。 近似地说,欠压时Ic1m几乎不变,过压时Ucm几乎不变。把欠压状态的放大器当作一个理想电流源;把过压状态的放大器当作一个理想电压源。直流输入功率PV = IC0 VCC。由于VCC 不变,因此PV曲线与IC0曲线的形状相 同。交流输出功率P0 = I c1m Ucm,因此 Po曲线可以从Ucm与Ic1m两条曲线相乘 求出来。在临界状态,Po达到最大。集电极耗散功率Pc =PVPo,故Pc曲 线可由PV与Po曲线相减而得。在欠压 区内,当减小时,Pc上升很快。当时 ,Pc达到最大值,可能使晶体管烧坏 。必须避免发生这种情况。功率与效率曲线在欠压时,PV变化很小,所以随Po的增加而增加;到达临 界状态后,开始时因为Po的下降没有PV下降快,因而继续 增加,但增加很缓慢。随着RP的继续增加,Po因Ic1m的急速 下降而下降,因而略有减小。由此可知,在靠近临界的弱 过压状态出现的最大值。效率欠压、过压、临界三种工作状态的特点:结论:欠压:恒流,Vcm变化,Po较小,c低,Pc较大;过压:恒压,Icm1变化,Po较小,c可达最高;临界:Po最大,c较高;最佳工作状态发射机末级中间放大级图6.3.7 负载特性曲线欠压过压0临 界Rp欠压过压0临 界Rp三种工作状态的优缺点综合如下:临界状态的优点是输出功率最大,也较高,可以说 是最佳工作状态。这种工作状态主要用于发射机末级 。过压状态的优点是,当负载阻抗变化时,输出电压 比较平稳;在弱过压时,效率可达最高,但输出功率 有所下降。它常用于需要维持输出电压比较平稳的场 合,例如发射机的中间放大级。欠压状态的输出功率与效率都比较低,而且集电极 耗散功率大,输出电压又不够稳定,因此一般较少采 用。但在某些场合,例如基极调幅,就是利用改变使 电路工作于欠压状态,这将在下面讨论。例2.1 有一个用硅NPN外延平面型高频功率管:3DAl做成的 谐振功率放大器,设已知Vcc=24V,P0=2W,工作频率=1 MHz。试求它的能量关系。由晶体管手册已知其有关参数为fT70 MHz,Ap(功率增益)13dB,ICmax750 mA,UCE(sat) (集电极饱和压降)1.5 V,PCM=1 W。谐振功率放大器的计算(估算)举例解 由前面的讨论已知,工作状态最好选用临界状态。 作为工程近似估算,可以认为此时集电极最小瞬时电压 uCEmin =UCE(sat) =1.5 V。于是Ucm=VCC uCEmin =24 1.5V=22.5V由式(2.3)得选取 =70,则由图2.31(或附录F)可知则未超过电流安全工作范围。 PV = IC0 VCC=24103103W=2.47 W Pc =PVPo=2.472=0.47(W)PCM由功率增益的定义在本例中求得所需的基极激励功率为n振荡器的概念、电路结构组成及各部分的作用( P114 )n振荡器的起振条件、平衡条件与稳定条件,振荡器的性能 指标( P116 )nLC三点式振荡器的分类、性能比较:电感三点式(哈特莱 电路)与电容三点式(基本型:考毕兹电路, 串联改进型 :克拉泼电路, 并联改进型:西勒电路) 它们优缺点比 较( P121 )nLC三点式振荡器的组成原则(相位平衡条件),反馈系数( P119 )n相关分析计算:等效电路、振荡频率、反馈系数等( P119 )n关于晶体振荡器:性能(与LC振荡器相比较:频率稳定度 高)、对其等效电路及其串并联谐振频率的理解,对其应 用电路:要求掌握并联型与串联型的电路结构以及晶体的 等效作用等( P131 )关于振荡器与频率合成器n由于振荡器的信号一般指电压信号,故振荡条件 也可表示如下: A
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