,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),*,*,內(nèi)容安排,第一講 基礎(chǔ)知識(shí),第二講 高頻放大器及設(shè)計(jì),第三講 振蕩器及設(shè)計(jì),第四講 調(diào)幅與調(diào)頻通信及系統(tǒng)設(shè)計(jì),第五講 設(shè)計(jì)舉例,參考資料,1.,謝自美 主編,.,電子線(xiàn)路綜合設(shè)計(jì),.,武漢：華中科技大學(xué)出版社，,2006,2.,高吉祥 主編,.,高頻電子線(xiàn)路設(shè)計(jì),.,北京：電子工業(yè)出版社，,2007,3.,謝自美 主編,.,電子線(xiàn)路設(shè)計(jì),實(shí)驗(yàn),測(cè)試,（第二版）,.,武漢：華中科技大學(xué)出版社，,2000,4.,李晉炬 編著,.,通信電路與系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教程,.,北京：北京理工大學(xué)出版社，,2006,5.,于海勛,鄭長(zhǎng)明,.,高頻電路實(shí)驗(yàn)與仿真,.,北京：科學(xué)出版社,2005.,第一講 基礎(chǔ)知識(shí),一、理論基礎(chǔ),二、測(cè)量基礎(chǔ),三、設(shè)計(jì)與布線(xiàn)基礎(chǔ),一、理論基礎(chǔ),1.,通信系統(tǒng)（以調(diào)幅為例）,2.,高頻小信號(hào)放大器,3.,高頻功率放大器,4.,高頻振蕩器,5.,頻譜變換,6.,反饋控制電路,1.,調(diào)幅通信系統(tǒng),包括,發(fā)射機(jī)和接收機(jī)。,發(fā)射機(jī)組成框圖：,圖,1-1,調(diào)幅發(fā)射系統(tǒng)框圖,產(chǎn)生載波,聲電轉(zhuǎn)換,載波放大,振幅調(diào)制,調(diào)幅接收機(jī),接收機(jī)框圖,圖,1-2,超外差式調(diào)幅接收機(jī)框圖,混頻器：,對(duì)本振信號(hào)和高頻輸入信號(hào)相乘運(yùn)算，輸出固定的差拍頻率（中頻），,有利于后級(jí)中頻放大器設(shè)計(jì)。,本振：,頻率穩(wěn)定度很高的高頻振蕩器，振蕩頻率隨輸入信號(hào)頻率改變而改變。,高質(zhì)量接收機(jī)用,頻率合成,方式產(chǎn)生本振頻率。,2.,高頻小信號(hào)放大器,技術(shù)指標(biāo),高頻小信號(hào)放大器的技術(shù)指標(biāo)有中心頻率,f,0,、增益,A,V,、帶寬,BW,0.7,和矩形系數(shù),K,r0.1,和噪聲系數(shù),NF,。,（,1,）中心頻率,中心頻率是指調(diào)諧放大器的工作頻率，在此頻率上，調(diào)諧放大器增益最大。它是調(diào)諧放大器的重要性能指標(biāo)，同時(shí)也是選擇有源放大器和計(jì)算調(diào)諧回路設(shè)計(jì)參數(shù)的重要依據(jù)。,（,2,）增益,Av:,電壓和功率增益,帶寬和矩形系數(shù),（,3,）帶寬和矩形系數(shù),圖,1-3,帶寬和矩形系數(shù),矩形系數(shù),矩形系數(shù)大于,1,，越小放大器性能越接近理想。,噪聲系數(shù),（,4,）噪聲系數(shù)：噪聲系數(shù)用輸入信號(hào)噪聲功率比,(S/N)i,與輸出噪聲功率比,(S/N)o,定義。通常用,dB,表示。,噪聲系數(shù)反映了信號(hào)從電路輸入端傳到輸出端時(shí)，信噪比的惡化程度。,N,F,=0dB,時(shí)，說(shuō)明放大器時(shí)理想的，沒(méi)有引入噪聲。,通信系統(tǒng)是由多級(jí)級(jí)聯(lián)而成，而系統(tǒng)的噪聲系數(shù)主要由第一級(jí)決定。越往后級(jí)，對(duì)系統(tǒng)噪聲系數(shù)影響越小。因此，接收機(jī)前端放大器必須采用低噪聲放大器。,高頻小信號(hào)放大器特點(diǎn)和電路,（,1,）頻帶放大器,:,帶寬問(wèn)題,（,2,）有窄帶和寬帶放大器之分：負(fù)載有調(diào)諧回路的為窄帶放大器,（,3,）增益不是很大：,30dB,（,4,）工作穩(wěn)定性問(wèn)題：采用負(fù)反饋，犧牲增益增加穩(wěn)定性；采用結(jié)電容小的管子,圖,1-4,單調(diào)諧放大器電路圖,最高頻率：功率放大倍數(shù)為,1,2.,高頻諧振功率放大器,1.,特點(diǎn)：靜態(tài)時(shí)管子截止，大信號(hào)輸入管子導(dǎo)通，工作在,C,類(lèi)。,導(dǎo)通角,C,3,，,C,2,C,3,，則,C,C,3,，,5.,頻譜變換與電路,頻,譜,變,換,頻譜搬移,頻譜非線(xiàn)性變換,幅度調(diào)制和解調(diào),混頻,倍頻,調(diào)頻,鑒頻,限幅,AM,、,DSB,、,SSB,包絡(luò)檢波和同步檢波,直接調(diào)頻,間接調(diào)頻,變?nèi)荻O管調(diào)頻,晶體管振蕩器直接調(diào)頻,電容話(huà)筒調(diào)頻,斜率鑒頻、相位鑒頻、比例鑒頻,鎖相鑒頻,鎖相調(diào)頻,振幅調(diào)制與解調(diào)原理,振幅調(diào)制數(shù)學(xué)原理,調(diào)制信號(hào),載波信號(hào),振幅解調(diào)原理,大信號(hào)二極管包絡(luò)檢波：二極管和,RC,低通濾波電路,同步檢波：輸入振幅調(diào)制信號(hào)和恢復(fù)載波,振幅調(diào)制電路,高電平調(diào)幅,高頻功率放大和振幅調(diào)制同時(shí)進(jìn)行，用高頻諧振功放實(shí)現(xiàn)。工作在過(guò)壓狀態(tài)。電路略。,低電平調(diào)幅,先調(diào)幅再功率放大。可用模擬相乘器實(shí)現(xiàn)。,圖,1-8 MC1496,構(gòu)成的振幅調(diào)制電路,載波輸入,調(diào)制信號(hào)輸入,振幅調(diào)制波形與測(cè)量,振幅調(diào)制波形,圖,1-9,振幅調(diào)制波形與測(cè)量方法,(a)AM,波形峰谷法測(cè)量,(b)AM,波形梯形法測(cè)量,(c)DSB,波形,調(diào)幅度,梯形法：將,AM,信號(hào)送到示波器垂直通道，調(diào)制信號(hào)送到水平通道，示波器,上顯示波形，用上式可以計(jì)算調(diào)制系數(shù),m,。通過(guò)觀(guān)察,A,、,B,間的連線(xiàn)是否為直,線(xiàn)可以判斷調(diào)制過(guò)程中有無(wú)明顯的非線(xiàn)性失真。,頻率調(diào)制原理,調(diào)頻信號(hào)的數(shù)學(xué)表達(dá)式：,調(diào)頻信號(hào)帶寬：,調(diào)頻信號(hào)波形：,載波頻率隨調(diào)制信號(hào)幅度而改變的疏密波，,載波幅度不變,調(diào)頻信號(hào)指標(biāo)：,最大頻偏,f,m,頻率調(diào)制電路,變?nèi)荻O管調(diào)頻電路,圖,1-10,變?nèi)荻O管調(diào)頻電路,本質(zhì)上是一個(gè)壓控振蕩器,VCO,鑒頻電路通常調(diào)試比較復(fù)雜，故設(shè)計(jì)時(shí)一般用集成電路實(shí)現(xiàn)，如,MC3362,內(nèi)部,就集成有乘積型相位鑒頻器。,混頻原理和電路,數(shù)學(xué)原理,圖,1-11,混頻電路模型,混頻器的主要技術(shù)指標(biāo)有,混頻增益、,1dB,壓縮點(diǎn)、,三階互調(diào)阻斷點(diǎn)、噪聲系數(shù)和隔離度,。,混頻器在產(chǎn)生中頻信號(hào)的同時(shí)，會(huì)產(chǎn)生很多的,混頻失真，接收機(jī)中絕大多數(shù)失真來(lái)自混頻器。,常見(jiàn)的,混頻干擾和失真有鏡頻干擾，交叉調(diào)制,失真和互調(diào)干擾。,圖,1-12,混頻電路,6.,反饋控制電路,自動(dòng)增益控制電路（,AGC,）,作用：當(dāng)輸入小信號(hào)時(shí)，系統(tǒng)高增益，當(dāng)輸入大信號(hào)時(shí)，系統(tǒng)低增益。輸入信號(hào)幅度變換范圍較大時(shí)，輸出幅度基本不變。調(diào)幅接收機(jī)中可明顯改善輸入信號(hào)動(dòng)態(tài)范圍，通常從檢波輸出反饋到高放和中放電路，自動(dòng)調(diào)節(jié)高放和中放增益。,自動(dòng)頻率控制電路（,AFC,）,作用：通過(guò)頻率負(fù)反饋，自動(dòng)調(diào)節(jié)本振頻率穩(wěn)定在預(yù)期頻率上。調(diào)頻接收機(jī)中使用較多，通常從鑒頻器輸出反饋到本振端，本振一般采用,VCO,。,自動(dòng)相位控制電路（鎖相環(huán)路,PLL,）,通信系統(tǒng)中用途最廣泛，大都采用集成,PLL,電路實(shí)現(xiàn)，環(huán)路鎖定后，輸出頻率鎖定在輸入頻率上，無(wú)頻率差，可用來(lái)產(chǎn)生高穩(wěn)定的本振信號(hào)。也可用于頻率調(diào)制和鑒頻。以后將詳細(xì)介紹具體應(yīng)用。,AGC,和,AFC,原理電路,圖,1-13,調(diào)幅接收機(jī)電路,AGC,原理：,信號(hào),|AGC|D1,截止,R2,D1,對(duì),T1,無(wú)負(fù)載作用,T1,負(fù)載電阻,T1,增益,AFC,原理,：,VCO,f,I,+,f,鑒頻輸出電壓,VCO,圖,1-14,帶,AFC,的接收機(jī)電路和,VCO,特性,鎖相環(huán)原理,PLL,原理框圖,圖,1-15 PLL,的組成框圖,環(huán)路鎖定后：,f,0,=,f,i,由于有,VCO,的存在，,PLL,的輸出頻率在一定范圍內(nèi)才可能等于輸入信號(hào)頻率。,理解這一點(diǎn)是理解鎖相環(huán)的關(guān)鍵。,圖,1-16,鎖相環(huán)路的數(shù)學(xué)模型,鎖相環(huán)應(yīng)用,鎖相分頻（倍頻）圖,(a),f,0,=N,f,i,鎖相混頻 圖,(b),鎖相調(diào)頻和鑒頻 圖,(c)(d),鎖相頻率合成 圖,(e),設(shè)晶振頻率為,f,r,，輸出頻率為,f,o,，則,f,r,與,f,o,的關(guān)系為當(dāng)參考頻率,f,r,一定時(shí)，,改變可變程序分頻比可以改變輸出頻,率,f,o,，并且步進(jìn)間隔為,。,圖,1-17 PLL,的應(yīng)用,(a),(b),(c),(d),(e),鎖相調(diào)頻和鑒頻電路,高頻鎖相環(huán),NE564,引腳,功能,引腳,功能,1,正電源輸入,9,VCO,輸出,TTL,2,環(huán)路增益控制,10,正電源輸入,3,從,VCO,到,PD,輸入,11,VCO,輸出,2,4,LF,12,頻率設(shè)置電容,5,LF,13,頻率設(shè)置電容,6,FM/RF,輸入,14,模擬輸出,7,偏置濾波器,15,磁滯設(shè)置,8,地,16,TTL,輸出,圖,1-18 NE564,內(nèi)部結(jié)構(gòu)，鎖相鑒頻和調(diào)頻電路,二、測(cè)量基礎(chǔ),1.,高頻測(cè)量?jī)x器,示波器：,高頻信號(hào)測(cè)量需要高阻抗探頭,。,高頻信號(hào)源：,輸出幅度,Vrms,，單位,dBuV,uV,mV,dBm,，注意換算關(guān)系。,儀器連接與接地,儀器連接與接地,頻譜分析儀,可以測(cè)量微弱射頻信號(hào),頻率、電平幅度、諧波,和噪聲分布。,-110dBm,+13dBm,三、設(shè)計(jì)與布線(xiàn)基礎(chǔ),1.,元器件布局,基本原則：,高頻元件的放置要盡量緊湊，從而可以縮短布線(xiàn)長(zhǎng)度，降低信號(hào)線(xiàn)的交叉干擾。,2.,布線(xiàn)設(shè)計(jì),基本原則：,盡量減小分布電容和分布電感。,元器件引腳盡量短、強(qiáng)、若信號(hào)線(xiàn)分開(kāi)、布線(xiàn)走向能直勿彎、需要轉(zhuǎn)折時(shí)不要,90,轉(zhuǎn)向，可,45,折線(xiàn)或圓弧曲線(xiàn)轉(zhuǎn)折、盡量縮小環(huán)路面積、布線(xiàn)時(shí)應(yīng)考慮盡量減小分布電容。,3.,接地和抗干擾,信號(hào)接地：,電流返回源的低阻抗路徑。,高頻多點(diǎn)接地，低頻一點(diǎn)接地。,抗干擾措施：,屏蔽、隔離和濾波。,