第三章 无线电基础.docx

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第三章无线电基础

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RF

无线电通信电路测试与设计

第三章无线电发射机制作与测试

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无线电通信电路测试与设计

通信系统基本组成框图

信息源

发送设备

传输媒质

接收设备

终端装置

图1.1通信系统基本组成框图

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基带信号

基带信号

已调信号

已调信号

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RF调幅发送设备

无线电通信电路测试与设计

振荡器

高频放大器倍频

高频功率放大器及调制

话筒

调制信号放大器

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在无线电发射机中，由于在发射机里的振荡器所产生的高频振荡功率很小，因此在它后面要经过一系列的放大——缓在无线电发射机中，由于在发射机里的振荡器所产生的高频振荡功率很小，因此在它后面要经过一系列的放大——缓——冲级、中间放大级、末级功率放大级，获得足够的高频功率后，才能馈送到天线上辐射出去。

这里所提到的放大级都冲级、中间放大级、末级功率放大级，获得足够的高频功率后才能馈送到天线上辐射出去。

足够的高频功率属于高频功率放大器的范畴。

由此可见，高频功率放大器是发送设备的重要组成部分。

属于高频功率放大器的范畴。

由此可见，高频功率放大器是发送设备的重要组成部分。

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具体调频波发送设备框图

天线

调制信号

调制器模块

缓冲放大模块

功率放大模块

匹配电路

载波产生模块

信号发送出去条件:

信号发送出去条件频率足够高功率足够大

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3.1放大器模块制作与测试放大器模块制作与测试

放大器广泛应用于无线电通信电路中。

放大器广泛应用于无线电通信电路中。

无线通信发射和接收机能正常的工作很大程度上都是放大电路的功劳。

在发射机中，很大程度上都是放大电路的功劳。

在发射机中，为了能将调制过的信号有效的发射出去，必须要将信号的功率进行放大，而接收机接收到的信号都很微弱，发射出去，必须要将信号的功率进行放大，而接收机接收到的信号都很微弱，为了能很好的解调还必须，进行调谐低噪声放大。

为了能很好的解调还必须，进行调谐低噪声放大。

这一节我们将介绍发射机中的两种放大器模块的制作，一种是缓冲放大器，另一种是谐振功率放大器。

的两种放大器模块的制作，一种是缓冲放大器，另一种是谐振功率放大器。

3.1.1缓冲放大器模块制作缓冲放大器模块制作

RF缓冲放大器的主要作用是为后级功放提供足够大的驱动功率,将后级功放与前级隔离缓冲放大器的主要作用是为后级功放提供足够大的驱动功率将后级功放与前级隔离开来,避免相互产生影响，兼有增加抗干扰能力。

开来避免相互产生影响，兼有增加抗干扰能力。

至于是否有放大功能取决于实际需可以将放大缓冲合二为一。

要。

可以将放大缓冲合二为一。

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1.三极管隔离放大器

VCC_FM+CE81L81C82

共集电极放大电路

R84

E

R8112LOtoPRRV813R82C81R83CBEQ813355

B

C

C83

Q823355C84L82L83N1

R85CV81

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VCC_FM

分压式偏置电路

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双栅场效应管隔离放大器

VCC

g1

R52147K

s

11TL507

g2d

1RV501104

2

3

Q6DVCO_OUTL50521T9~50PG2G1SR522100CV5039~50PC521104

L50621T

C522104

3SK122CV502

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3.1.2谐振功率放大器模块的制作与测试谐振功率放大器模块的制作与测试

高频功率放大器是通信系统中发送装置的重要组件用于发射机的末级，高频功率放大器是通信系统中发送装置的重要组件用于发射机的末级，作用发射机的末级是将高频已调波信号进行功率放大，以满足发送功率的要求，是将高频已调波信号进行功率放大，以满足发送功率的要求，然后经过天线将其辐射到空间，保证在一定区域内的接收机可以接收到满意的信号电平，将其辐射到空间，保证在一定区域内的接收机可以接收到满意的信号电平，并且不干扰相邻信道的通信。

并且不干扰相邻信道的通信。

高频功率放大器的分类窄带高频功率放大器：

通常以具有选频滤波作用的谐振电路作为输出回路负载，窄带高频功率放大器：

通常以具有选频滤波作用的谐振电路作为输出回路负载，故又称为调谐功率放大器谐振功率放大器；为了提高效率，调谐功率放大器或故又称为调谐功率放大器或谐振功率放大器；为了提高效率，谐振功率放大器常工

作于乙类或丙类状态。

作于乙类或丙类状态。

宽带高频功率放大器：

宽带高频功率放大器：

宽带高频功率放大器的输出电路负载则是采用传输线变压器或其他宽带匹配电路（非谐振负载），因此又称为非调谐功率放大器。

），因此又称为非调谐功率放大器变压器或其他宽带匹配电路（非谐振负载），因此又称为非调谐功率放大器。

其特点是可以实现功率合成.其特点是可以实现功率合成

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一般来说可以将功率放大器依据工作状态不同分为三种，三种放大器的转移特性如图所示，一般来说可以将功率放大器依据工作状态不同分为三种，三种放大器的转移特性如图3.1.1所示，所示其中Q分别是三种不同功率放大器的静态工作点，的电压坐标为u的门槛电压，其中A、QB、QC分别是三种不同功率放大器的静态工作点，QB的电压坐标为BE的门槛电压，记作Uon。

QC的电压坐标为记作。

的电压坐标为-UBB，晶体管的集电极电流波形也如图中所示，分别工作在全导通，，晶体管的集电极电流波形也如图中所示，分别工作在全导通，半导通，和小于半导通的三种情况下。

分别称它们为甲类，乙类和丙类功率放大器。

半导通，和小于半导通的三种情况下。

分别称它们为甲类，乙类和丙类功率放大器。

icQAQCQBOωtOωtOubωtubUbeub360°180°＜180°

0UonUBB

甲类静态有损耗：

效率最低乙类静态无损耗：

效率较高丙类静态无损耗动态时导通角大RF于θ时才有损耗：

效率最高

图2-25Q点不同时的ic导通角

图3.1.1甲类、乙类和丙类放大电路转移特性比较

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为了提高谐振功率放大器的效率，通常都采用丙类功率放大器，为了提高谐振功率放大器的效率，通常都采用丙类功率放大器，因此这里只介绍丙类功放的制作。

在丙类工作状态下，因此这里只介绍丙类功放的制作。

在丙类工作状态下，集电极电流的导通时间小于半个周期，电流的导通时间小于半个周期，集电极电流与输入信号之间存在着严重的非线性失真，为了滤除非线性失真，其负载采用LC在着严重的非线性失真，为了滤除非线性失真，其负载采用谐振网络，谐振负载的作用是：

谐振网络，谐振负载的作用是：

从失真的集电极电流脉冲中选出基波，滤除谐波，从而得到不失真的输出电压。

出基波，滤除谐波，从而得到不失真的输出电压。

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RF简单高频功率放大器

VBB基极负偏置：

丙类工作状态基极负偏置：

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VCC集电极偏置：

提供集电极回路电流集电极偏置：

R1、L1、C1谐振电路选频、匹配、、谐振电路:

选频、对信号源频率谐振

L1C1R1

输入Vb：

输入：

正弦波输出：

输出：

与输入频率相同的正弦波

VBBC2

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VCCVb

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XSC2GABTABXSC1GT

简单高频功率放大器输入输出电压仿真

L1

C1

R1

V1

C2

V3V2

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结论：

结论：

输出电压不失真放大

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XSC2GABT

简单高频功率放大器输出电流仿真

XSC1GABT

0.5uH

L1

C1

50pF

R1

390ohm

R2

1ohm

V1

0.1V

C2

0.01uF

V3V2

0.75V30MHz0Deg12V

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1.高频功率放大器输入输出波形分析

ub,uBE,iB,iC,uCE,uC

iC+uC_

C1R1

设输入电压ub=Ubmcosωct，

L1

uBE=VBB+ub=VBB+Ubmcosωct

iB为一周期性余弦电流脉冲（见转移特性见转移特性）见转移特性

VBB

iB

C2

VCCub

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iB

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通角θ如何计算?

Uon?

VBBcosθ≈Ubm

通角=θ时通角时,iB=0,iC=0

谐振功率放大器的iB

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θ可称为半流通角或截止角（意即ωt=θ时，电流被截止）。

为方便起见，以后将θ简称为通角。

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iB为一周期性余弦电流脉冲iC=βiB，

按傅里叶级数分解为:

可将集电极余弦电流脉冲iC按傅里叶级数分解为:

iC=IC0+ic1+ic2+…=IC0+Ic1mcosωct+Ic2mcos2ωct+…

由于回路对基频谐振，对其他谐波的阻抗很小，且呈容性，因此，由于回路对基频谐振，呈纯电阻RP，对其他谐波的阻抗很小，且呈容性，因此，只有基频电流与基频电压才能产生输出电压，频电流与基频电压才能产生输出电压，

因此

uc=-RPIc1mcosωct=-UcmcosωctuCE=VCC+uc=VCC?

Ucmcosωct

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则

由上述分析可得谐振功率放大器的各极电压与电流波形如图所示。

由上述分析可得谐振功率放大器的各极电压与电流波形如图所示。

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结论：

结论：

输入输出电压不失真电流失真RF

图3.1.4谐振功放各极电压与电流的波形

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2、谐振功率放大器的功率关系

IC0=iCmaxα0（θ）Ic1m=iCmaxα1（θ）Icnm=iCmaxαn（θ）

式中

α0α1Lαn

的函数，称为尖顶余弦脉冲的分解系数，是θ的函数，称为尖顶余弦脉冲的分解系数，

可由傅立叶级数分解得到，可由傅立叶级数分解得到，可以推出

sinθ?

θcosθα0（θ）=π（1?

cosθ）θ?

θcosθsinθα1（θ）=