电子设计—高频部分培训讲学.ppt

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1、电子设计—高频部分第一讲基础知识一、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、。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f0、增益AV、带宽BW0.7和矩形系数Kr0.1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

3、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。NF=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12.高频谐振功率放大器1.特点：静态时管子

4、截止，大信号输入管子导通，工作在C类。导通角<90º，效率较高。2.与高频小信号放大器区别：高频谐振功放工作在大信号状态，输入信号几百毫伏到几伏，晶体管工作在非线性状态，工作在C类，输出功率大，效率较高。小信号谐振放大器工作在小信号状态，输入信号微伏到毫伏级，晶体管工作在线性区域，工作在A类，输出功率小，效率不高（最高50%）。电路和工作状态原理电路如图1-5.工作状态：欠压、临界、过压。欠压：基极调幅用。由于效率低，功率管容易烧坏，一般不用。临界：输出功率最大，发射机末端用。过压：效率可达最大，管子耗散功率小，工作比较安全，功放中间级用、集电极

5、调幅用。图1-5高频谐振功放电路与负载特性设计方法简介具体设计方法和计算步骤如下：（1）利用公式计算出导通角。VBE为管子起始导通电压，Vbm为基极输入电压峰值。（2）查余弦脉冲分解系数表得出α1、α0和γ。（3）一般给定输出功率Po，由公式可以计算出Ic1m。（4）由公式，计算出Ic0。（5）由公式PD=VCCIc0计算出电源提供功率。（6）由公式PT=PD-PO计算出管子消耗功率。（7）最后由公式计算出效率。以上只是理论计算结果，实际设计高频谐振功率放大器时，需要耐心调试与测试，才能使设计电路符合要求。4.高频振荡器范围应用：载波源、本振电路

6、组成：基本放大电路、选频网络和反馈网络起振、平衡、稳定条件：振幅条件和相位条件实际电路：三点式、晶振（基音、泛音）、VCO、PLL频率合成性能指标：频率稳定度、输出电平稳定度和波形失真原理电路三点式振荡电路：电容、电感三点式图1-6三点式振荡器原理图电容三点式振荡器的反馈元件为电容，因此谐波失真小，波形好，频率调节不方便且频率覆盖系数小。电感三点式振荡器反馈元件为电感，谐波失真大，波形差，振荡频率最大几十MHz，容易起振，频率覆盖系数大是其优点。实际设计中，高频率稳定度的电容三点式振荡器用的比较多，比较典型的有克拉泼振荡器和西勒振荡器。克拉泼与西

7、勒振荡器电容三点式振荡器共基极克拉泼：特点：振荡频率与C3有关，与晶体管结电容无关，频稳度高。但频率覆盖系数小。西勒：特点：接入系数小，频率稳定度高，频率覆盖系数大，应用广泛。图1-7克拉泼与西勒振荡原理电路C1>>C3，C2>>C3，则CΣ≈C3，5.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

8、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