高頻電子線路

1、 高頻電子線路無線電調(diào)幅廣播發(fā)送設(shè)備組成框圖本質(zhì)載波信號(hào)和調(diào)制信號(hào)經(jīng)處理產(chǎn)生已調(diào)信號(hào)話筒調(diào)制放大器振幅調(diào)制器高頻功率放大倍頻震蕩器 載波送已調(diào)波到天線調(diào)制信號(hào)振蕩器用來產(chǎn)生高頻信號(hào)，倍頻器，用來將振蕩器產(chǎn)生的高頻信號(hào)頻率整倍數(shù)升高到所需值，其輸出為載波頻率信號(hào)。 經(jīng)高頻功率放大后推動(dòng)末級(jí)調(diào)制器。調(diào)制放大器是低頻放大器，用來將低頻語音信號(hào)進(jìn)行電壓和功率放大后送入調(diào)制器。振蕩器：LC正選波振蕩器，石英晶體振蕩器，RC正弦波振蕩器，負(fù)阻正弦波振蕩器 LC正選波振蕩器：電容式，電感式（接在發(fā)射極與集電極、基極與發(fā)射極的為同性電抗，接在基極和集電極的為異性電抗）電容三點(diǎn)式震蕩電路頻率調(diào)節(jié)不便而電感三點(diǎn)式

2、通過調(diào)節(jié)電容可方便改變震蕩頻率 石英晶體振蕩器：內(nèi)部存在并聯(lián)諧振和串聯(lián)諧振低頻時(shí)對外顯示容性，當(dāng)F增大到一定值使得jwl=jwc(串聯(lián)支路上的電感電容)時(shí)產(chǎn)生串聯(lián)諧振，當(dāng)頻率繼續(xù)升高時(shí)lc串聯(lián)部分呈現(xiàn)感性，繼續(xù)增加使得jwl=jwc0時(shí)產(chǎn)生并聯(lián)諧振，回路電抗無窮大，繼續(xù)增大右呈現(xiàn)容性石英晶體使用注意事項(xiàng)： 石英晶體規(guī)定要接一定量的電容，稱為負(fù)載電容，標(biāo)在晶體外殼上的震蕩頻率是接有規(guī)定負(fù)載電容后晶片的并聯(lián)諧振頻率對于高頻晶體CL為30Pf（晶振手冊上標(biāo)準(zhǔn)的負(fù)載電容）必須有合適的激勵(lì)電平（激勵(lì)電平是表示石 英諧振器耗損功率的程度）石英晶體作為高Q電感原件與回路其他原件構(gòu)成并聯(lián)諧振稱并聯(lián)型晶體振蕩器

3、，另一類石英晶體工作在串聯(lián)諧振狀態(tài)作為高選擇性短路原件，稱串聯(lián)型晶體振蕩器RC正弦波振蕩器：適用于低頻震蕩（1HZ-1MHZ）當(dāng)w=w0時(shí)傳遞參數(shù)最大，輸出電壓振幅等于輸入電壓振幅的1/3,所以RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)具有選頻作用F=1/(3+J(w*r*c-1/w*r*c) 負(fù)阻正弦波振蕩器：電壓控制負(fù)阻型器件，電流控制負(fù)阻型器件，電阻為負(fù)值。根據(jù)LC自由震蕩原理，當(dāng)負(fù)阻器件所呈現(xiàn)的負(fù)阻與LC震蕩回路的等效損耗電阻相等時(shí)，即負(fù)阻器件向震蕩回路所提供的能量恰好補(bǔ)償回路能量損耗時(shí)，電路就能維持穩(wěn)定的等幅震蕩。LC振蕩電路運(yùn)用了電容跟電感的儲(chǔ)能特性，讓電磁兩種能量交替轉(zhuǎn)化，也就是說電能跟磁能都會(huì)有一個(gè)最大最

4、小值，也就有了振蕩振蕩電流是一種交變電流,是一種頻率很高的交變電流，它無法用線圈在磁場中轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生，只能是由振蕩電路產(chǎn)生。充電完畢（放電開始）：電場能達(dá)到最大，磁場能為零，回路中感應(yīng)電流i=0。放電完畢（充電開始）：電場能為零，磁場能達(dá)到最大，回路中感應(yīng)電流達(dá)到最大。充電過程：電場能在增加，磁場能在減小，回路中電流在減小，電容器上電量在增加。從能量看：磁場能在向電場能轉(zhuǎn)化。放電過程：電場能在減少，磁場能在增加，回路中電流在增加，電容器上的電量在減少。從能量看：電場能在向磁場能轉(zhuǎn)化。倍頻器：晶體管倍頻器（靜態(tài)工作在截止區(qū)加點(diǎn)后產(chǎn)生脈沖電流，傅里葉級(jí)數(shù)展開出現(xiàn)多次諧波分量，利用諧振產(chǎn)生需要頻率），變

5、容二極管倍頻器（利用變?nèi)荻O管的非線性特點(diǎn)二極管的端電壓含有基頻和多次諧波頻率，在輸出端由于高Q帶通濾波器作用選出所需頻率）F.=nf高頻功率放大器：欠壓、過壓、臨界（由于UbeMAX和UceMIN 出現(xiàn)在同一時(shí)刻，如果UbeMAX<Ucemin則晶體管不可能進(jìn)入飽和狀態(tài)，即為欠壓，UbeMAX=Ucemin為臨界，UbeMAXUcemin為過壓，進(jìn)入飽和狀態(tài)）工作在臨界狀態(tài)時(shí)輸出功率最大 ，工作在過壓狀態(tài)時(shí)電路效率最高，工作在欠壓時(shí)管耗最大、總PD=VCC*Ico 輸出P0=Ic1m*Uc1m 損耗pc=pd-p0 bc eUce=VCC-Ic*Rc Ic=Ib Ube正比于Ib 電感

6、電容串聯(lián)等效阻抗Z=Jwl+1/jwc 并聯(lián)時(shí)Z=L/c*(r +j(wl-1/wc)而頻率F0是在jwl=1/jwc時(shí)得到的w=2f 所以并聯(lián)中當(dāng)F>f0時(shí)整體顯容性，F(xiàn)<f0時(shí)顯感性，串聯(lián)中與此相反自動(dòng)增益控制（automatic gain control）使放大電路的增益自動(dòng)地隨信號(hào)強(qiáng)度而調(diào)整的自動(dòng)控制方法。自動(dòng)增益控制是限幅輸出的一種,它利用線性放大和壓縮放大的有效組合對助昕器的輸出信號(hào)進(jìn)行調(diào)整。當(dāng)弱信號(hào)輸入時(shí),線性放大電路工作,保證輸出信號(hào)的強(qiáng)度;當(dāng)輸入信號(hào)達(dá)到一定強(qiáng)度時(shí),啟動(dòng)壓縮放大電路,使輸出幅度降低。也就是說,AGC功能可以通過改變輸入輸出壓縮比例自動(dòng)控制增益的幅度

7、。AGC細(xì)分為AGCi(輸入自動(dòng)增益控制)和AGCo(輸出自動(dòng)增益控制)。調(diào)制放大器：對話筒送來的低頻小信號(hào)進(jìn)行放大，主要有電壓和功率放大器組成振幅調(diào)制器： 將載波信號(hào)Uc=Ucm*cos(wc*t) 與調(diào)制信號(hào)U=Um*cos(*t) 經(jīng)模擬相乘器后產(chǎn)生已調(diào)信號(hào)UAM=（Ucm+ka*Um*cos(*t)）*cos(wc*t) =Ucm(1+ma*cos(*t)*cose(wc*t) ma=ka*Um/Ucm（調(diào)幅系數(shù)） =Ucm+(ma*ucm/2)*cos(wc+)+(ma*ucm/2)*cos(wc-) 載波 上邊帶 下邊帶已調(diào)波頻帶寬度為調(diào)制信號(hào)帶寬的2倍頻譜即頻率幅度譜，調(diào)幅波的上

8、邊帶和下邊帶頻譜分量的相對大小和相互間的距離均與調(diào)制信號(hào)的頻譜相同，下邊帶頻譜與調(diào)制信號(hào)頻譜倒置關(guān)系，這說明調(diào)幅的作用是吧調(diào)制信號(hào)的頻譜不失真的搬移到載頻兩邊，所以調(diào)幅電路屬于頻譜搬移電路模擬相乘器：二極管雙平衡相乘器（利用二極管非線性特性如果載波信號(hào)為振幅極大的信號(hào)則二極管將處于開關(guān)狀態(tài)，利用變壓器中心抽頭將調(diào)制信號(hào)經(jīng)變壓器加到載波信號(hào)所控制是開關(guān)電路中，再經(jīng)變壓器轉(zhuǎn)到負(fù)載）用于振幅調(diào)制、解調(diào)、相位檢波 主要缺點(diǎn)無增益，且各端口間隔離度比較低環(huán)形混頻器組件由精密配對的肖特基表面勢壘二極管（砷化鎵）和傳輸線變壓器組裝而成雙差分對模擬相乘器（）I=I0*th(u1/2*UT)*th(u2/2*U

9、T)Uo=Io*Rc*th(u1/2*UT)*th(u2/2*UT)當(dāng)|U1|<=UT |U2|<=UT時(shí)th(u1/2*UT)=U/2UTUo=Io*Rc*(u1/2*UT)*(u2/2*UT)MC1496廣泛應(yīng)用于調(diào)幅解調(diào)和混頻電路無線電廣播結(jié)束設(shè)備為了提高接收機(jī)性能目前廣泛使用超外差式接收機(jī)，其特點(diǎn)就是含有混頻器，高頻放大器用來對天線收到的有用頻率信號(hào)進(jìn)行初步的選擇放大，以便抑制其他頻率的無用信號(hào)。高頻放大器輸出的載頻為fc的已調(diào)信號(hào)和本機(jī)振蕩器所提供的頻率為Fl的高頻等幅信號(hào)同時(shí)輸入混頻器，使其在輸出端就獲得載頻頻率較低的中頻已調(diào)信號(hào)，通常取中頻頻率為f=fc-FL,中頻放

10、大器為中心頻率固定在f上的選頻放大器，它可以進(jìn)一步濾除無用信號(hào)，并將有用信號(hào)放大到足夠值，然后經(jīng)檢波器解調(diào)可恢復(fù)原基帶信號(hào)，經(jīng)低頻放大后輸出至揚(yáng)聲器轉(zhuǎn)變?yōu)槁曇??；祛l電路：混頻電路又稱變頻電路，它廣泛應(yīng)用于通信及其他電子設(shè)備中，器其作用是將已調(diào)信號(hào)的載頻變化為另一載頻，變換后新載頻已調(diào)波的調(diào)制類型（調(diào)頻、調(diào)幅）和調(diào)制參數(shù)（調(diào)制頻率、調(diào)頻系數(shù)）均不變。常見的混頻器：二極管環(huán)形混頻器和雙差分對混頻器、晶體管混頻器 、雙柵MOS場效應(yīng)管振幅檢波調(diào)制和解調(diào)過程相反，從高頻調(diào)幅信號(hào)中取出原調(diào)制信號(hào)的過程稱振幅解調(diào)又稱檢波。振幅檢波分兩類：包絡(luò)檢波、同步檢波同步檢波：Ur為一等幅余弦電壓，要求其與被解調(diào)的調(diào)

11、幅波的載頻同頻同相，設(shè)輸入的調(diào)幅波信號(hào)Us(t)為一單邊帶調(diào)幅信號(hào)，載頻為Wc,Ur(t)和Us(t)經(jīng)相乘器后Us(t)被搬移到Wc的兩邊，一邊搬到2Wc上，構(gòu)成載波角頻率為2Wc的單邊帶調(diào)幅信號(hào)，它是無用寄生分量，另一邊搬到零頻率上，即為原調(diào)制信號(hào)。UAM=（Ucm+ka*Um*cos(*t)）*cos(wc*t) =Ucm(1+ma*cos(*t)*cose(wc*t) ma=ka*Um/Ucm（調(diào)幅系數(shù)） =Ucm+(ma*ucm/2)*cos(wc+)+(ma*ucm/2)*cos(wc-) 載波 上邊帶 下邊帶內(nèi)部Wc=包絡(luò)檢波：設(shè)檢波器未加輸入電壓時(shí)電容C上沒有儲(chǔ)存電荷，當(dāng)輸入信

12、號(hào)Us為一角頻率為為Wc的等幅波時(shí)，在Us正半周期內(nèi)，二極管導(dǎo)通，Us通過二極管向電容C充電，因二極管正向?qū)娮铻閞D,所以充電時(shí)間常數(shù)為rDC,在負(fù)半周期內(nèi)二極管截止，C通過電阻R放電，時(shí)間常數(shù)為RC，因r<<R 故充電時(shí)間遠(yuǎn)快于放電時(shí)間，u。將在充放電過程中不斷增加，因二極管導(dǎo)通電壓U=Us-U。，故隨U。的增大，二極管每個(gè)周期的導(dǎo)通時(shí)間逐漸減小，這就使得每個(gè)周期內(nèi)充電的電荷量減小，放電的電荷量增大，最終達(dá)到充放電平衡，這時(shí)輸出電壓U。便穩(wěn)定在平均值上下按角頻率Wc等幅震蕩，當(dāng)輸入信號(hào)Us 的幅度增大或減小時(shí)，檢波器輸出電壓U。也近似比例的升高或降低，這就是包絡(luò)檢波。惰性失真

13、：RC過大使得U。不隨Us變化而變化。尖峰切割失真：RL與RL 相差過大，即產(chǎn)生尖峰失真， 調(diào)頻電路構(gòu)成變?nèi)荻O管直接調(diào)頻電路的關(guān)鍵是如何將變?nèi)荻O管及其控制電路接入LC正選波振蕩器的諧振回路中?；倦娐啡鐖D所示，UQ為變?nèi)荻O管靜態(tài)偏置電壓，它給變?nèi)荻O管提供反向偏壓，以保證變?nèi)荻O管在調(diào)制電壓作用時(shí)，始終工作在反偏狀態(tài)，這樣可以獲得較好的壓控電容特性，U為調(diào)制信號(hào)電壓，它和UQ相疊加后通過線圈L1加到變?nèi)荻O管兩端。為了既能將控制電壓UQ和U有效加到二極管兩端，又能避免震蕩回路與調(diào)制信號(hào)源之間相互影響，圖中需要輔助元件L1、C2、C1，其中L1為高頻扼流圈，它對高頻信號(hào)成開路，對調(diào)制信號(hào)成

14、短路，C2為高頻旁路電容，它對高頻信號(hào)成短路，對調(diào)制信號(hào)成開路，C1為隔直耦合電容，它應(yīng)對高頻信號(hào)成短路，對調(diào)制信號(hào)成開路，并用來防止直流電源UQ通過L短路，這樣對高頻信號(hào)而言，它由電感和電容組成，對直流和低頻而言它由UQ和U及變?nèi)荻O管組成。當(dāng)可忽略變?nèi)荻O管兩端的高頻電壓時(shí)，加在變?nèi)荻O管兩端的電壓為U=-UQ+U,當(dāng)U正弦變化時(shí)，震蕩頻率隨之變化，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)頻。變?nèi)荻O管結(jié)電容Cj與外加電壓U的關(guān)系為Cj關(guān)系為Cj=Cjo/(1-u/Ub)將u=-UQ+U帶入上式得，Cj=CjQ/(1+X)其中CjQ=Cj0/(1+UQ/Ub),x=U/(UQ+Ub)倍頻器可以在保持調(diào)頻信號(hào)的相對角頻偏（Wm/wc=n*Wm/n*wc）不變的條件下成倍擴(kuò)大其最大頻偏，W=Wc+WmCOS(t)倍頻后為n*W=n*Wc+n*WmCOS(t)頻偏即調(diào)頻波頻率擺動(dòng)的幅度.對于混頻器而言，則混頻器輸出調(diào)頻信號(hào)的角頻率變?yōu)閣c-wl+WmCOS(t)，即保持最大角頻偏沒變化，仍為Wm鑒頻電路 調(diào)頻信號(hào)的解調(diào)稱為頻率檢波，也稱鑒頻，其作用是吧包含在調(diào)頻信號(hào)頻率中的原調(diào)制信號(hào)檢出。UFM=Ucm*COS(Wc*t+mf*SIn(t)Mf=kf*Um/=m/=f/F斜率鑒頻器：先將等幅的調(diào)頻信號(hào)送入斜率振幅線性變換網(wǎng)絡(luò)，然后經(jīng)包絡(luò)檢波，還原調(diào)制信號(hào)。相位鑒頻：先將等幅的調(diào)頻信號(hào)送入頻率相位線性變換網(wǎng)絡(luò)，變