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高频复习资料汇总

第一章绪论

1．1无线电信号的基本概念：

当信号利用无线电波的空间传播进行传输时，称为无线通信。

无线电通信中的信号主要有三种：

消息信号、高频载波信号及已调信号。

消息信号就是表示消息的电信号。

高频载波信号是指没有受消息信号调制的单一频率的正弦波信号。

要通过载波传递消息，就必须使载波信号的某一参数（振幅、频率、相位）随消息信号的规律发生变化，这一过程称为调制，调制后的信号称为已调信号。

对应的基本调制方法有：

振幅调制（AM）、频率调制（FM）、相位调制（PM）。

1．2调制的必要性：

根据天线理论，要将无线电信号有效的发射出去，天线的尺寸必须和要传输的电信号波长为同一数量级。

由原始非电信号经转换后的信号一般为低频信号，波长很长，如语音信号的波长为10km以上。

要制造出如此巨大的天线是不现实的，因此，消息信号需要调制到频率较高的载波上才能有效的发射。

2．1频率、波长和电波传播速度的关系。

2．2波段的划分。

2．3电波传播方式：

电磁波围绕地球表面传输信号的传播方式称为地波传播。

电磁波到达电离层后，一部分能量被吸收，一部分能量则被反射回地球表面，这种传播方式称为电离层反射传播，又称天波传播。

视线传播就是在看得见的距离内传播，即直线传播，其最远距离约为50km。

利用对流层对电磁波的散射可以完成信号的传输即对流层散射传播

3．1通信系统的组成

发射机

接收机

3．2通信系统中各基本单元所处的位置及作用

第二章高频谐振放大器

1．1串联谐振回路

当回路电抗等于零，电流I与激励源电压US同相时，

称电路发生串联谐振。

这时的频率称为串联谐振频率。

1．2并联谐振回路

当回路电抗等于零，电流I与激励源电压US同相时，

称电路发生并联谐振。

这时的频率称为并联谐振频率。

1．3抽头谐振回路

激励源或负载与回路电感或电容部分联结的谐振回路，称为抽头并联谐振回路。

抽头系数：

2．1高频小信号谐振放大器工作原理

放大器特点：

通常被放大的信号是一个频带较窄的信号，因此高频小信号的基本类型是频带放大器

主要要求是：

（1）增益要高、

（2）频率选择性要好、（3）工作稳定可靠

工作原理：

与低频小信号放大器的工作原理完全相同，只是用抽头并联谐振回路作为晶体管放大器负载，完成阻抗匹配和选频滤波功能。

主要参数：

电压放大倍数：

输入导纳：

输出导纳：

2．2高频小信号谐振放大器的稳定性

由于晶体管集基间电容Cbc的反馈，也就是通过等效电路中反向传输导纳yre反馈，使放大器存在着工作不稳定的问题。

通常从两个方面来提高稳定性：

一：

选择管子时尽可能选Cbc小的管子。

二：

从电路上消除晶体管的反向作用，具体有失配法和中和法：

1．失配法：

适当降低放大器的电压增益是一种提高稳定性的有效的方法。

以牺牲增益来换取电路的稳定

2．中和法：

在晶体管的输出端与输入端之间引入一个附加的外部反馈电路来抵消晶体管内部参数yre的反馈作用，具体就是用一个中和电容CN来抵消反馈电容Cbc的影响，达到中和的目的

3．1高频功率放大器原理

主要特点：

工作在

（1）高频状态、

（2）大信号非线性状态

丙类功放：

通角θ<900，效率高于甲类和乙类。

3．2高频功率放大器的动特性

如图，谐振功率放大器的工作状态是根据uBE=uBEmax、uCE=uCEmin时瞬时工作点C在静特性曲线上所处位置确定的。

当C点落在输出特性（对应uBEmax的那条）的放大区时，为欠压状态；当C点正好落在临界点上时，为临界状态；当C点落在饱和区时，为过压状态。

C点坐标由下式决定：

uBE增大对应C点上移，uCE增大对应C点右移。

而C点上移由欠压逐渐进入过压，右移则为过压逐渐进入欠压；下移和左移则相反。

总的来说：

EB或Ubm增大则逐渐由欠压进入过压，EC增大则从过压进入欠压，Ucm增大从欠压进入过压，RL增大由欠压进入过压。

3．3高频功率放大器的功率、效率的计算

在集电极电路中，LC振荡回路得到的高频功率为

集电极电源EC供给的直流输入功率为

直流输入功率PE与集电极输出高频功率Po之差为集电极耗散功率PC，即

集电极效率ηC为输出高频功率Po与直流输入功率PE之比，即

4．1高频功率放大器的负载特性

负载特性是指当保持EC、EB、Ubm不变而改变RL时，谐振功率放大器的电流IC0、Ic1m，电压Ucm，输出功率Po，集电极损耗功率PC，电源功率PE及集电极效率ηC随之变化的曲线。

4．2高频功率放大器的振幅特性

是指当保持EC、EB、Re不变，而改变Ubm时，功率放大器电流IC0、Ic1m，电压Ucm以及功率、效率的变化曲线。

4．3高频功率放大器的集电极调制特性

集电极调制特性是指当保持EB、Ubm、Re不变而改变EC时，功率放大器电流IC0、Ic1m，电压Ucm以及功率、效率随之变化的曲线。

4．4高频功率放大器的基极调制特性

基极调制特性是指当EC、Ubm、Re保持不变而改变EB时，功放电流IC0、Ic1m，电压Ucm以及功率、效率的变化曲线。

5．1直流馈电电路

集电极馈电线路

集电极馈电可分为两种形式，一种为串联馈电，另一种为并联馈电。

（1）串联馈电。

集电极串联馈电是一种在电路形式上直流电源EC，集电极谐振回路负载，晶体管c,e三者为串联连接的馈电方式

（2）并联馈电。

与串馈相对应，集电极并馈线路是指直流电源EC，集电极谐振回路负载，晶体管c,e三者在电路形式上为并联连接的一种馈电方式

集电极馈电线路

（a）串联馈电形式；（b）并联馈电形式

基极馈电线路

基极馈电线路原则上和集电极馈电相同，也有串馈与并馈之分。

基极串联馈电是指偏置电压EB，输入信号源ub及管子b,e三者在电路形式上为串联连接的一种馈电方式，而在电路形式上为并联连接的则称为并联馈电。

基极馈电线路

（a）串馈电路；（b）并馈电路

5．2高频功率放大器的输出电路

输出匹配网络：

将输出功率传输至负载的双端口网络称为输出匹配网络。

其任务是

（1）使负载阻抗与放大器所需的最佳阻抗相匹配，即具有阻抗变换功能；

（2）抑制工作频率范围以外的不需要的频率，即有良好的选频滤波作用；

（3）改变工作频率时调谐要方便。

常用的输出匹配网络有：

LC匹配网络和耦合回路

第三章正弦波振荡器

右图为正反馈振荡器原理框图

A为放大器开环增益

F为反馈系数

1．1起振条件

A·F>1

1．2平衡条件

振幅平衡条件

相位平衡条件

φA+φF=2nπ，说明反馈电压UF与输入电压Ui同相，即正反馈。

1．3稳定条件

曲线①为软激励方式，工作在甲类；

曲线②为硬激励方式，工作在丙类。

1．4互感耦合振荡器

变压器耦合反馈振荡器采用LC谐振回路作为选频网络，并利用变压器耦合电路作为反馈网络。

变压器耦合振荡器的相位平衡条件是依靠变压器的初、次级绕组具有合适的同名端来保证的。

互感耦合振荡器

判断同名端时，先看三极管哪个极接地，则该管是共该极的组态，再用瞬时极性法判断输入输出极性，然后确定同名端的位置。

2．1三端式振荡器的组成原则

着重注意判断能否起振，即是否满足“射同余异”原则：

与晶体管发射极相连的两个电抗元件必须是同性质的，而不与发射极相连的另一电抗与它们的性质相反。

三端指与三极管三个极各有一个电抗元件相连，若两个为电容，一个为电感为电容三端式反馈振荡器；若两个为电感，一个为电容则为电感三端式反馈振荡器

2．2电容反馈振荡器电路组成、振荡频率计算

反馈系数：

振荡频率：

起振条件：

A·F>1

2．3电感反馈式振荡器电路组成、振荡频率计算

反馈系数：

振荡频率：

起振条件：

A·F>1

2．4克拉泼振荡电路组成、振荡频率计算

为了减小晶体管极间

电容对回路的影响，可

以采取减弱晶体管与

回路之间的耦合的

方法，由此得到

两种改进型电容

反馈振荡器，克

拉泼振荡和西勒

振荡器。

克拉拨振荡器与电容回授三点式电路的主要区别是在电感支路内串入了一个小电容C3，且C3<

因此，回路的总电容C≈C3。

振荡器的工作频率

2．5西勒振荡电路组成、振荡频率计算

西勒电路是在克拉拨电路基础上，在回路电感L两端并入一个电容C4（其参数值应满足C4>>C3）。

选频回路的谐振频率

克拉泼振荡器和西勒振荡器比较：

克拉泼振荡器主要用于固定频率或波段范围较窄场合，因为调频率时如变动过大时有可能因环路增益不足而停振。

西勒振荡器的频率覆盖系数较大，适用于较宽波段工作。

两者均较一般三端式振荡器频率稳定度高。

3．1频率稳定度的定义

振荡器的频率稳定度是指由于外界条件的变化，引起振荡器的实际工作频率偏离标称频率的程度，分为绝对稳定度和相对稳定度，又可分为长期稳定度、短期稳定度和瞬时稳定度

3．2稳频的措施

1．提高振荡回路的标准性2．减少晶体管的影响3．提高回路的品质因数4．减少电源、负载等的影响。

4．1石英晶体振荡器

与一般谐振回路相比，具有以下几个明显特点

（1）回路的标准性高

（2）接入系数很小（3）有非常高的Q值

4．2晶体振荡器电路

1．并联型晶体振荡器

有皮尔斯振荡器和密勒振荡器两种

并联型石英晶体振荡器是把

石英晶体当做电感元件使用。

振荡器的工作频率ωg与晶体

的串、并联谐振角频率ωs、

ωp之间一定满足ωs<ωg<ωp

的关系

2．串联型晶体振荡器

串联型石英晶体振荡器是把石英谐振器做一根短路线用。

当振荡器的工作频率ωg等于晶体的串联谐振频率ωs时，晶体谐振器的阻抗近似为零；当频率偏离ωs时，晶体的阻抗骤然增加，近乎开路。

第四章振幅调制与解调

振幅调制指的是用调制信号控制载波的振幅，使其随调制信号的规律变化，而其他参数不变的调制方式。

1．1调幅波信号表达式、波形、频谱、带宽、功率

假设调制信号是一个单一频率的余弦信号uΩ=UΩmcosΩt。

载波uC=UCmcosωCt，载波的角频率Ωc>>Ω。

普通调幅波的表示式为

uAM=Um0（1+macosΩt）·cosωCt

把普通调幅波的表示式展开，可以得到普通调幅波的各个频谱分量。

上式中包含有三个频率成分，即载波频率ωC、载波与调制信号的和频ωC+Ω、差频ωC-Ω。

调制信号uΩ、载波uC和已调波uAM的频谱如下图所示。

载波、调制信号和已调波的波形

（a）载波；（b）调制信号；（c）已调波

边带功率

平均功率

总边频功率：

2

载波功率

带宽为2Ω

1．2DSB信号表达式、波形、频谱、带宽

双边带调制是仅传送上、下边带而抑制载波的一种调制方式。

双边带信号可以直接通过调制信号与载波信号相乘的方法得到

双边带信号的表示式为

uDSB=KuΩuC

频谱如下图

UDSB

带宽为2Ω

1.3SSB信号表达式、波形、频谱、带宽

单边带调制是仅传送一个边带的调制方法。

只传送上边带信号叫上边带调制，只传送下边带信号叫下边带调制。

若调制信号为单一频率信号时，上边带调制信号表达式为

uSSB（t）=Um0cos（ωC+Ω）t

下边带调制信号表达式为

uSSB（t）=Um0cos（ωC-Ω）t

原理框图如下

单频调制SSB信号波形图

2．1二极管平衡调制器

为了减小失真，采用了平衡对消技术，将两个完全相同的单个二极管调制器电路组成平衡式二极管调制器

2．2二极管环形调制器

VD1电流

VD2电流

总的输出电压

6．1二极管峰值包络检波器

电压传输系数

其中

输入阻抗

不产生惰性失真的条件

不产生负峰切割失真的条件为

即

7．1乘积型同步检波器

若信源是一个双边带信号

us=UsmcosΩt·cosωCt

本地振荡信号是一个与载波同频同相的信号

u1=U1mcosωCt

两个信号相乘

检波的输出

其中，kd=kM·kF，kM是乘法器的增益，kF是低通滤波器的增益。

7．2叠加型同步检波器

信源电压若是一个双边带信号，它与本振相加的和信号

在Usm≤U1m条件下，和信号就是一个AM调幅波，所以通过包络检波就可取出调制信号。

第五章混频器

1．1混频的概念

混频（或变频）是将信号的频率由一个数值变换成另一个数值的过程。

完成这种功能的电路叫混频器（或变频器）。

混频器电路是由信号相乘电路，本地振荡器和带通滤波器组成，如下图所示。

信号相乘电路的输入一个是外来的已调波us，另一个是由本地振荡器产生的等幅正弦波u1。

us与u1相乘产生和、差频信号，再经过带通滤波器取出差频（或和频）信号ui。

用来衡量混频器性能的参数主要有以下几个：

（1）变频增益

（2）噪声系数（3）变频压缩（4）失真与干扰（5）选择性

3．1二极管混频电路

二极管环形混频器电路与二极管环形调制器电路形式相同

带通滤波器应设计为中心

角频率为|ω1±ωS|，带宽为

信号带宽

4．1信号与本振的组合频率干扰

凡是满足下式中频率的信号均会与本振形成组合干扰。

4．2中频干扰与镜像干扰

fM=fI的干扰称为中频干扰

镜像干扰是干扰频率fM＝f1＋fi＝fs＋2fi，如图6.22所示。

由于这种干扰频率fM与本振频率f1的差等于中频fi，处在信号频率fs的镜像位置，所以称其为镜像干扰。

5．1频谱线性搬移的概念

频谱线性搬移是指频谱在搬移过程中，其结构保持不变。

频谱结构不变是指各频率分量的相对振幅及相对位置不变

调幅电路与混频电路都属于频谱线性搬移电路，频率调制与解调、相位调制与解调都属于频谱非线性搬移

涉及混频的计算：

fi＝f1－fSfJ＝f1＋fS

第六章角度调制与解调

1．1角度调制的概念

频率调制又称为调频（FM），它是使高频振荡信号（载波）的频率按调制信号的规律变化。

确切的讲，它是使高频振荡信号的频率与调制信号成线性关系，是振幅恒定的一种调制方式。

相位调制又称为调相（PM），是相位按调制信号的规律变化，振幅保持不变的一种调制方式。

由于频率与相位之间存在内在关系，即频率的变化必然会影响到相位的变化，因此将这两种调制方式统称为角度调制或调角。

1．3调频信号表达式

假设调制信号为单一频率的余弦信号uΩ（t）=UΩmcosΩt

 载波 uC（t）=UCmcosωCt，则时域调频信号的表示可以写成

uFM（t）=Um0cos（ωCt+mfsinΩt）

当调制信号为非正弦波时，可以用一个通用的形式表示uΩ（t）=UΩmf（t），UΩm

为调制信号的幅度，f（t）是它的归一化的通用表示式，|f（t）|≤1。

因此，调制信号为任意函数的调频信号可以写成

1．4调频信号的频谱、带宽、功率

调频波有三个重要参数：

调制灵敏度kf，最大角频偏Δωm=kfUΩm，调频指数

调频信号带宽：

调频波的功率就等于载波功率即

调制器可认为是一个功率分配器，按一定的分配原则（与mf有关），将载波功率分配给调频信号的各个频率分量，但总的功率不变。

1．5调频信号与调相信号的比较

调相信号表达式：

uPM（t）=Um0cos（ωCt+mpcosΩt）

其最大角频偏

调相指数mp=kpUΩm

信号带宽BCR＝2（mP＋1）Ω＝2（Δωm＋Ω）

FM波比AM波抗干扰能力强，但占用带宽比振幅调制大的多

2调频方法

对调频器的要求：

（1）调制特性好。

调制特性指电压——频率变化特性。

（2）调制灵敏度高（kf大）。

（3）载波频率fC稳定。

（4）振荡的幅度恒定，寄生调幅小

直接调频法用调制信号控制振荡器谐振回路元件的参数，使之随uΩ变化，最终达到使振荡器振荡频率随uΩ变化的目的。

这种方法电路简单，可以得到较大的频偏；但不足之处在于其频率稳定度不高。

间接调频法是利用调相的方法来实现调频。

把调制信号通过积分器之后再加到调相器中，调相器的输出就是调频信号。

这种方法频率稳定度高；但最大相偏和最大频偏较小，设备一般比较复杂

3变容二极管直接调频电路

变容二极管工作频率范围宽，固有损耗小，使用方便，构成的调频电路简单，因此变容二极管调频电路是一种应用非常广泛的电路。

它可以得到较大的频偏，但其中心频率的偏移、非线性失真较大，频率稳定度不高。

晶体振荡器具有较高的频率稳定度，但其最大频偏较小。

5．1调频信号的斜率检波

常用的鉴频器有：

（1）振幅鉴频器

（2）相位鉴频器（3）比例鉴频器（4）正交鉴频器

斜率鉴频器属于振幅鉴频器中的一种，它是利用网络幅频特性的线性段进行频率——幅度变换，将FM波变为FM—AM波，再用包络检波器将调制信号恢复出来。

常用的网络为LC谐振回路。

提高回路的Q值，则斜率鉴频器的频带宽度和线性范围减小，鉴频灵敏度提高