高频电子技术.ppt

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1、高频电子技术高频电子技术前前 言言 为了适应现代电子技术飞速发展的需要，适应高职高专教为了适应现代电子技术飞速发展的需要，适应高职高专教育教学的要求，更好地培养应用型、技能型高级电子技术人育教学的要求，更好地培养应用型、技能型高级电子技术人才，编者在多年教学改革与实践的基础上，以培养学生综合才，编者在多年教学改革与实践的基础上，以培养学生综合应用能力为出发点编写了本教材。本书可作为高职高专电子应用能力为出发点编写了本教材。本书可作为高职高专电子类、通信类、无线电技术类专业的类、通信类、无线电技术类专业的“高频电子技术高频电子技术”课程的课程的教材，也可供从事电子技术工作的技术人员参考。教材，也

2、可供从事电子技术工作的技术人员参考。下一页返回前前 言言 高频电子技术的研究对象是产生、发射、接收和处理高频高频电子技术的研究对象是产生、发射、接收和处理高频信号的有关电路，主要解决无线电广播、电视和通信中发射信号的有关电路，主要解决无线电广播、电视和通信中发射与接收高频信号的有关技术问题。与接收高频信号的有关技术问题。“高频电子技术高频电子技术”课程是课程是高职高专电子信息类专业的一门主干专业课程，它涵盖了通高职高专电子信息类专业的一门主干专业课程，它涵盖了通信和电子电路的主要内容，在电子信息类专业中占有基础性信和电子电路的主要内容，在电子信息类专业中占有基础性的地位。随着现代通信技术和无线

3、电技术的发展，的地位。随着现代通信技术和无线电技术的发展，“高频电高频电子技术子技术”的教学内容不断允实、教学体系不断更新，目前高的教学内容不断允实、教学体系不断更新，目前高频电子技术理论仍在不断允实与发展，越来越多地应用到其频电子技术理论仍在不断允实与发展，越来越多地应用到其他学科领域。他学科领域。 返回上一页 下一页前前 言言 高频电子技术也是一门应用性很强的技术基础课程，主要高频电子技术也是一门应用性很强的技术基础课程，主要任务是在讲授有关高频电子技术基本知识的基础上，培养学任务是在讲授有关高频电子技术基本知识的基础上，培养学生分析和应用高频电路的能力。本教材根据高职高专学生的生分析和应

4、用高频电路的能力。本教材根据高职高专学生的学习规律，在内容的编写上力求通俗易懂，在内容的处理上学习规律，在内容的编写上力求通俗易懂，在内容的处理上符合高职高专教学符合高职高专教学“以应用为目的，以必需、够用为度以应用为目的，以必需、够用为度”的的原则。原则。返回上一页目目 录录第第1章章 绪论绪论第第2章章 高频小信号放大器高频小信号放大器第第3章章 高频功率放大器高频功率放大器第第4章章 正弦波振荡器正弦波振荡器第第5章章 振幅调制、解调及混频振幅调制、解调及混频第第6章章 角度调制和解调电路角度调制和解调电路第第7章章 反馈控制电路反馈控制电路返回第第1章章 绪论绪论1.1 通信与通信系统

5、概述通信与通信系统概述1.2 无线电波的传播方式和频段划分无线电波的传播方式和频段划分1.3 本课程的特点本课程的特点1.4 实训实训1：函数信号发生实验：函数信号发生实验1.1 通信与通信系统概述通信与通信系统概述 高频电路是通信系统，特别是无线通信系统的基础，是无高频电路是通信系统，特别是无线通信系统的基础，是无线通信设备的重要组成部分。线通信设备的重要组成部分。 通信的主要任务是传递信息，即将经过处理的信息从一个通信的主要任务是传递信息，即将经过处理的信息从一个地方传递到另一个地方。对信息传输的要求主要是提高可靠地方传递到另一个地方。对信息传输的要求主要是提高可靠性和有效性。通信的目的是

6、为了更有效、更可靠地传递信息，性和有效性。通信的目的是为了更有效、更可靠地传递信息，所以实用通信系统的实现需依靠三个方面的技术支持所以实用通信系统的实现需依靠三个方面的技术支持:第一，第一，能将声音、文字、图像和数据等含有信息的具体表现形式与能将声音、文字、图像和数据等含有信息的具体表现形式与电信号进行相互转换的传感技术电信号进行相互转换的传感技术;第二，能对电信号进行加密、第二，能对电信号进行加密、交换等的电信号处理技术交换等的电信号处理技术;第三，能对电信号第三，能对电信号(或光信号或光信号)进行进行有效变换并切实传输的信息传送技术。有效变换并切实传输的信息传送技术。下一页返回1.1 通信

7、与通信系统概述通信与通信系统概述1.1.1通信系统的基本组成通信系统的基本组成 通信系统的基本组成框图如通信系统的基本组成框图如图图1一一1所示。它由输入所示。它由输入/输出变输出变换器、发送换器、发送/接收设备及信道组成。输入变换器将要传递的声接收设备及信道组成。输入变换器将要传递的声音或图像消息变换为电信号，该电信号包含了原始消息的全音或图像消息变换为电信号，该电信号包含了原始消息的全部信息部信息(允许存在一定的误差，也即信息损失允许存在一定的误差，也即信息损失)，称为基带信，称为基带信号。输入变换器的输出作为通信系统的信号源。号。输入变换器的输出作为通信系统的信号源。下一页返回上一页1.

8、1 通信与通信系统概述通信与通信系统概述 图图1一一1中的发送设备和接收设备是直接为远距离信号流动中的发送设备和接收设备是直接为远距离信号流动提供技术支持的设备，基带信号是需要传送的信息信号，信提供技术支持的设备，基带信号是需要传送的信息信号，信道是信号流动的物理通路。基带信号本身可以是通过电话机、道是信号流动的物理通路。基带信号本身可以是通过电话机、电报机、话筒或摄像机等物体前端的电报机、话筒或摄像机等物体前端的“输入变换器输入变换器”得到的得到的输出电信号，也可以是数字终端或其他电子设备输出的电信输出电信号，也可以是数字终端或其他电子设备输出的电信号。号。下一页返回上一页1.1 通信与通信

9、系统概述通信与通信系统概述 通信系统中的信道是信号传输的通道，也就是传输媒介，通信系统中的信道是信号传输的通道，也就是传输媒介，不同的信道有不同的传输特性。为了适应信道对要传输信号不同的信道有不同的传输特性。为了适应信道对要传输信号的要求，就必须将已获取的基带信号再做变换，这就是发送的要求，就必须将已获取的基带信号再做变换，这就是发送变换设备的作用。发送设备将基带信号经过调制等处理，并变换设备的作用。发送设备将基带信号经过调制等处理，并使其具有足够的发射功率，再送入信道，实现信号的有效传使其具有足够的发射功率，再送入信道，实现信号的有效传输。常见的信道通常有光信道和电磁信道两类。人们通常将输。

10、常见的信道通常有光信道和电磁信道两类。人们通常将电磁信道分为无线信道和有线信道两类电磁信道分为无线信道和有线信道两类:无线信道是指无明显无线信道是指无明显边界的电波传播空间，如无线通信的空间信号通路边界的电波传播空间，如无线通信的空间信号通路;有线信道有线信道是针对边界明显、空间范围相对较窄的信号传播通路，如有是针对边界明显、空间范围相对较窄的信号传播通路，如有线通信用的架空明线、同轴电缆、视频电缆和波导管等。线通信用的架空明线、同轴电缆、视频电缆和波导管等。下一页返回上一页1.1 通信与通信系统概述通信与通信系统概述1. 1. 2无线电的发送设备与接收设备无线电的发送设备与接收设备 通信系统

11、的核心部分是发送设备和接收设备。不同的通信通信系统的核心部分是发送设备和接收设备。不同的通信系统的发送设备和接收设备的组成也不完全相同，但基本结系统的发送设备和接收设备的组成也不完全相同，但基本结构有相似之处。常见的通信系统有广播通信系统与移动通信构有相似之处。常见的通信系统有广播通信系统与移动通信系统，它们都是无线通信系统。从发送设备到接收设备之间系统，它们都是无线通信系统。从发送设备到接收设备之间的无线电波的传播属于模拟通信系统，因此发送设备和接收的无线电波的传播属于模拟通信系统，因此发送设备和接收设备的组成结构基本相同。下面以无线广播系统为例来说明设备的组成结构基本相同。下面以无线广播系

12、统为例来说明发送设备和接收设备的基本组成和工作原理。发送设备和接收设备的基本组成和工作原理。下一页返回上一页1.1 通信与通信系统概述通信与通信系统概述 1.无线电广播发送设备无线电广播发送设备 图图1 -2所示为无线电调幅广播发送设备组成框图，图中画出所示为无线电调幅广播发送设备组成框图，图中画出了各部分输出电压的波形。了各部分输出电压的波形。 振荡器产生等幅的高频正弦信号，经过倍频器后，将振荡振荡器产生等幅的高频正弦信号，经过倍频器后，将振荡器产生的高频信号频率成整数倍升高，即称为高频载波频率器产生的高频信号频率成整数倍升高，即称为高频载波频率信号信号;调制放大器由低频电压和功率放大级组成

13、，用来放大话调制放大器由低频电压和功率放大级组成，用来放大话筒所产生的微弱信号，即基带信号，并将其送入振幅调制器。筒所产生的微弱信号，即基带信号，并将其送入振幅调制器。然后，振幅调制器将输入的高频载波信号和低频调制信号变然后，振幅调制器将输入的高频载波信号和低频调制信号变换成高频已调信号，即高频载波频率信号被基带信号调制。换成高频已调信号，即高频载波频率信号被基带信号调制。最后再经功率放大器放大，获得足够的发射功率，作为射频最后再经功率放大器放大，获得足够的发射功率，作为射频信号发送到空间。载波频率处在适合无线信道传播的频率范信号发送到空间。载波频率处在适合无线信道传播的频率范围内。围内。下一

14、页返回上一页1.1 通信与通信系统概述通信与通信系统概述 2.无线电调幅广播接收设备无线电调幅广播接收设备 图图1 -3所示为超外差式调幅接收机组成框图，图中画出了各所示为超外差式调幅接收机组成框图，图中画出了各部分输出电压的波形。部分输出电压的波形。 超外差式调幅接收机的第一级是高频放大器。由于由发送超外差式调幅接收机的第一级是高频放大器。由于由发送设备发出的信号经过长距离的传播，产生很大的衰减，能量设备发出的信号经过长距离的传播，产生很大的衰减，能量受到很大的损失，同时在传输过程中还受到来自各方面的干受到很大的损失，同时在传输过程中还受到来自各方面的干扰和噪声，因此当到达接收设备时，信号是

15、很微弱的，因而扰和噪声，因此当到达接收设备时，信号是很微弱的，因而需要经过放大器的放大。需要经过放大器的放大。下一页返回上一页1.1 通信与通信系统概述通信与通信系统概述 并且，高频放大器的窄带特性同时能够滤除一部分带外的并且，高频放大器的窄带特性同时能够滤除一部分带外的噪声和干扰。高频放大器的输出是载频为噪声和干扰。高频放大器的输出是载频为fC的已调信号，经的已调信号，经过混频器，与本地振荡器提供的频率为过混频器，与本地振荡器提供的频率为fL的信号混频，产生的信号混频，产生频率为频率为fI的中频信号。中频信号经中频放大器放大，送到解调的中频信号。中频信号经中频放大器放大，送到解调器，恢复原基

16、带信号，再经低频放大器放大后输出。器，恢复原基带信号，再经低频放大器放大后输出。 高频放大器、中频放大器都是小信号谐振放大器，功率放高频放大器、中频放大器都是小信号谐振放大器，功率放大器是谐振功率放大器，调制器和解调器进行幅度调制、角大器是谐振功率放大器，调制器和解调器进行幅度调制、角度调制及其解调。上述电路以及振荡器、混频器都是本课程度调制及其解调。上述电路以及振荡器、混频器都是本课程所讨论的重点。所讨论的重点。返回上一页1.2 无线电波的传播方式和频段划无线电波的传播方式和频段划分分 无线通信系统使用的频率范围很宽无线通信系统使用的频率范围很宽:从几十千赫兹到几十兆从几十千赫兹到几十兆赫兹

17、。习惯上按频率范围将电磁波划分为若干个区段，称为赫兹。习惯上按频率范围将电磁波划分为若干个区段，称为频段频段(或波段或波段)。无线电波在空间传播的速度。无线电波在空间传播的速度c=3 108m/s,则高则高频信号的频率频信号的频率f与其波长与其波长的关系为的关系为式中，式中，f单位为单位为Hz , 单位为单位为m。下一页返回1.2 无线电波的传播方式和频段划无线电波的传播方式和频段划分分1. 2. 1无线电波的传播方式无线电波的传播方式 传播特性指的是无线电信号的传播方式、传播距离、传播传播特性指的是无线电信号的传播方式、传播距离、传播特点等。无线电信号的传播特性主要根据其所处的频段或波特点等

18、。无线电信号的传播特性主要根据其所处的频段或波段来区分。段来区分。下一页返回上一页1.2 无线电波的传播方式和频段划无线电波的传播方式和频段划分分 电磁波从发射天线辐射出去后，不仅电波的能量会扩散，电磁波从发射天线辐射出去后，不仅电波的能量会扩散，接收机只能收到其中极小的一部分，而且在传播过程中，电接收机只能收到其中极小的一部分，而且在传播过程中，电波的能量会被地面、建筑物或高空的电离层吸收或反射，或波的能量会被地面、建筑物或高空的电离层吸收或反射，或者在大气层中产生折射或散射等现象，从而造成到达接收机者在大气层中产生折射或散射等现象，从而造成到达接收机时的强度大大衰减。根据无线电波在传播过程

19、所发生的现象，时的强度大大衰减。根据无线电波在传播过程所发生的现象，电波的传播方式主要有直射电波的传播方式主要有直射(视距视距)传播、绕射传播、绕射(地波地波)传播、折传播、折射和反射射和反射(大波大波)传播及散射传播等，如传播及散射传播等，如图图1 -4所示。决定传播所示。决定传播方式和传播特点的关键因素是无线电信号的频率。方式和传播特点的关键因素是无线电信号的频率。下一页返回上一页1.2 无线电波的传播方式和频段划无线电波的传播方式和频段划分分 1.地波传播地波传播(绕射波绕射波) 特点特点:波长越长，传播损耗越小。主要用于中、长波无线电波长越长，传播损耗越小。主要用于中、长波无线电通信和

20、导航，如收音机接收的广播电台中波信号。通信和导航，如收音机接收的广播电台中波信号。 2.视距传播视距传播(直射波直射波) 特点特点:收信、发信高架收信、发信高架(高度比波长大得多高度比波长大得多)。主要用于超短。主要用于超短波、微波波段的通信和电视广播，如卫星通信采用视距传播。波、微波波段的通信和电视广播，如卫星通信采用视距传播。下一页返回上一页1.2 无线电波的传播方式和频段划无线电波的传播方式和频段划分分 3.天波传播，也称电离层传播天波传播，也称电离层传播(反射波反射波) 特点特点:损耗小，传播距离远损耗小，传播距离远;因电离层状态不断变化使大波因电离层状态不断变化使大波传播不稳定传播不

21、稳定;还要满足从电离层返回地面的条件，工作频率受还要满足从电离层返回地面的条件，工作频率受到限制。主要用于短波、中波的远距离通信和广播，如收音到限制。主要用于短波、中波的远距离通信和广播，如收音机接收的广播电台短波信号或军用短波电台。机接收的广播电台短波信号或军用短波电台。下一页返回上一页1.2 无线电波的传播方式和频段划无线电波的传播方式和频段划分分 4.散射传播散射传播 利用对流层折射指数随机不均匀体对入射无线电波的再辐利用对流层折射指数随机不均匀体对入射无线电波的再辐射，将无线电波传送到视线距离以外的一种传播方式。射，将无线电波传送到视线距离以外的一种传播方式。 特点特点:可以实现超视距

22、传输可以实现超视距传输;同时具有适中的传输容量、传同时具有适中的传输容量、传输性能和可靠度，以及特别强的抗核爆能力。在特殊地区通输性能和可靠度，以及特别强的抗核爆能力。在特殊地区通信、干扰协调距离计算、对流层介质遥感、远距离侦察接收信、干扰协调距离计算、对流层介质遥感、远距离侦察接收和超视距雷达等方面，仍有广泛的应用前景。和超视距雷达等方面，仍有广泛的应用前景。下一页返回上一页1.2 无线电波的传播方式和频段划无线电波的传播方式和频段划分分1.2.2频段划分频段划分 无线电波段可以按频率划分，也可以按波长划分。无线电波段可以按频率划分，也可以按波长划分。表表1一一1列出按波长划分的波段名称、相

23、应的波长范围及相应的频段列出按波长划分的波段名称、相应的波长范围及相应的频段名称。不过，波段的划分是粗糙的，各波段之间并没有明显名称。不过，波段的划分是粗糙的，各波段之间并没有明显的分界线，所以在各波段之间的衔接处，无线电波的特性也的分界线，所以在各波段之间的衔接处，无线电波的特性也无明显差异。无明显差异。下一页返回上一页1.2 无线电波的传播方式和频段划无线电波的传播方式和频段划分分1.2.3调制特性调制特性 无线电传播一般都要采用高频无线电传播一般都要采用高频(射频射频)的另一个原因就是高的另一个原因就是高频适于天线辐射和无线传播。只有当天线的尺寸可以与信号频适于天线辐射和无线传播。只有当

24、天线的尺寸可以与信号波长相比拟时，天线的辐射效率才会较高，从而以较小的信波长相比拟时，天线的辐射效率才会较高，从而以较小的信号功率传播较远的距离，接收天线也才能有效地接收信号。号功率传播较远的距离，接收天线也才能有效地接收信号。下一页返回上一页1.2 无线电波的传播方式和频段划无线电波的传播方式和频段划分分 所谓调制，就是用调制信号去控制高频载波的参数，使载所谓调制，就是用调制信号去控制高频载波的参数，使载波信号的某一个或几个参数波信号的某一个或几个参数(振幅、频率或相位振幅、频率或相位)按照调制信按照调制信号的规律变化。号的规律变化。 根据载波受调制参数的不同，调制分为三种基本方式根据载波受

25、调制参数的不同，调制分为三种基本方式:振幅振幅调制调制(调幅调幅)、频率调制、频率调制(调频调频)、相位调制、相位调制(调相调相)，分别用，分别用AM、FM、PM表示，还可以有组合调制方式。表示，还可以有组合调制方式。返回上一页1.3 本课程的特点本课程的特点 1.本课程的特点本课程的特点 高频电子线路是低频电子线路的后续课程。从它处理的信高频电子线路是低频电子线路的后续课程。从它处理的信号频率的角度来说，发送和接收的信号都是高频信号。这是号频率的角度来说，发送和接收的信号都是高频信号。这是相对于需要传送信息的音频信号和视频信号而言的。通常称相对于需要传送信息的音频信号和视频信号而言的。通常称

26、这些音频信号和视频信号为基带信号。基带信号的基本特点这些音频信号和视频信号为基带信号。基带信号的基本特点是其信号频谱是宽带的，即该信号频谱范围的上限频率和下是其信号频谱是宽带的，即该信号频谱范围的上限频率和下限频率的差限频率的差(即信号带宽即信号带宽)与其下限频率的比远大于与其下限频率的比远大于1。宽带信。宽带信号包含大量低频信号的能量。号包含大量低频信号的能量。下一页返回1.3 本课程的特点本课程的特点 为了能够远距离地传送信号和接收信号，就需要调制，这为了能够远距离地传送信号和接收信号，就需要调制，这是一种变换。无线电波的发送设备和接收设备就是进行这种是一种变换。无线电波的发送设备和接收设

27、备就是进行这种变换的设备。因此，在这些设备中，必定包含非线性的器件。变换的设备。因此，在这些设备中，必定包含非线性的器件。在本教材中，阐述的各部分高频电子线路，除高频小信号谐在本教材中，阐述的各部分高频电子线路，除高频小信号谐振放大器外，其他都是非线性电路。相对于线性电子线路的振放大器外，其他都是非线性电路。相对于线性电子线路的分析方法来说，非线性电子线路的分析方法更加复杂，求解分析方法来说，非线性电子线路的分析方法更加复杂，求解也困难得多。也困难得多。下一页返回上一页1.3 本课程的特点本课程的特点 2.学习本课程的方法学习本课程的方法 (1)在学习本课程时，要抓住各种电路之间的共性，洞悉各

28、在学习本课程时，要抓住各种电路之间的共性，洞悉各种功能之间的内在联系，而不要仅局限于掌握某个具体的电种功能之间的内在联系，而不要仅局限于掌握某个具体的电路及其工作原理。路及其工作原理。 (2)学习时要注意学习时要注意“分立为基础，集成为重点，分立为集成分立为基础，集成为重点，分立为集成服务服务”的原则。的原则。 (3)重视实验环节，坚持理论联系实际，在实践中积累丰富重视实验环节，坚持理论联系实际，在实践中积累丰富的经验。的经验。返回上一页1.4 实训实训1：函数信号发生实验：函数信号发生实验 1.实验目的实验目的 (1)了解单片集成函数信号发生器了解单片集成函数信号发生器ICL8038的功能及

29、特点。的功能及特点。 (2)掌握掌握ICL8038的应用方法。的应用方法。 2.实验内容实验内容 (1)高频实验箱的正确使用。高频实验箱的正确使用。 (2)输出正弦波的调整。输出正弦波的调整。 (3)输出三角波的观察。输出三角波的观察。 (4)输出方波的观察。输出方波的观察。 (5) 3种波段参数的比较。种波段参数的比较。下一页返回1.4 实训实训1：函数信号发生实验：函数信号发生实验 3.实验预习要求实验预习要求 参阅相关资料中有关参阅相关资料中有关IC L8038的内容介绍。的内容介绍。 4.实验原理实验原理 ICL8038是单片集成函数信号发生器，其内部框图如是单片集成函数信号发生器，其

30、内部框图如图图1一一5所示。它由恒流源所示。它由恒流源I2和和I1、电压比较器、电压比较器A和和B、触发器、缓冲、触发器、缓冲器和三角波变正弦波电路等组成。器和三角波变正弦波电路等组成。下一页返回上一页1.4 实训实训1：函数信号发生实验：函数信号发生实验 外接电容外接电容C可由两个恒流源充电和放电，电压比较器可由两个恒流源充电和放电，电压比较器A、B的阈值分别为总电源电压的阈值分别为总电源电压(指指UCC+UEE)的的2/3和和1/3 。恒流源。恒流源I2和和I1的大小可通过外接电阻调节，但必须的大小可通过外接电阻调节，但必须I2 I1 。当触发器的。当触发器的输出为低电平时，恒流源输出为低

31、电平时，恒流源I2断开，恒流源断开，恒流源I1给给C充电，它的两充电，它的两端电压端电压UC随时间线性上升，当达到电源电压的随时间线性上升，当达到电源电压的2/3时，电压比时，电压比较器较器A的输出电压发生跳变，使触发器输出由低电平变为高的输出电压发生跳变，使触发器输出由低电平变为高电平，恒流源电平，恒流源I2接通，由于接通，由于I2 I1(设设I2 =2 I1 )I2将加到将加到C上进行上进行反充电，相当于反充电，相当于C由一个净电流由一个净电流I放电，放电，C两端的电压两端的电压UC又转又转为直线下降。为直线下降。下一页返回上一页1.4 实训实训1：函数信号发生实验：函数信号发生实验 当它

32、下降到电源电压的当它下降到电源电压的1/3时，电压比较器时，电压比较器B的输出电压便的输出电压便发生跳变，使触发器的输出由高电平跳变为原来的低电平，发生跳变，使触发器的输出由高电平跳变为原来的低电平，恒流源恒流源I2断开，断开， I1再给再给C充电，充电，如此周而复始，产生振，如此周而复始，产生振荡。若调整电路，使荡。若调整电路，使I2 = 2 I1 ，则触发器输出为方波，经反相，则触发器输出为方波，经反相缓冲器由引脚缓冲器由引脚9输出方波信号。输出方波信号。C上的电压上的电压UC上升与下降时间上升与下降时间相等相等(呈三角形呈三角形)，经电压跟随器从引脚，经电压跟随器从引脚3输出三角波信号。

33、将输出三角波信号。将三角波变为正弦波是经过一个非线性网络三角波变为正弦波是经过一个非线性网络(正弦波变换器正弦波变换器)而而得以实现，在这个非线性网络中，当三角波电位向两端顶点得以实现，在这个非线性网络中，当三角波电位向两端顶点摆动时，网络提供的交流通路阻抗会减小，这样就使三角波摆动时，网络提供的交流通路阻抗会减小，这样就使三角波的两端变为平滑的正弦波，从引脚的两端变为平滑的正弦波，从引脚2输出。输出。下一页返回上一页1.4 实训实训1：函数信号发生实验：函数信号发生实验 ICL8038引脚功能排列，如引脚功能排列，如图图1一一6所示。所示。 供电电压为单电源或双电源供电电压为单电源或双电源:

34、单电源单电源1030 V 双电源双电源5 V15 V ICL8038实验电路原理如实验电路原理如图图1 -7所示。所示。 图中，图中，K1为输出频段选择波段开关，为输出频段选择波段开关，K2为输出信号选择开为输出信号选择开关，电位器关，电位器W1为输出频率细调电位器，电位器为输出频率细调电位器，电位器W2调节方波调节方波占空比，电位器占空比，电位器W3 、W4调节正弦波的非线性失真。调节正弦波的非线性失真。下一页返回上一页1.4 实训实训1：函数信号发生实验：函数信号发生实验 实际线路分析。实际线路分析。ICL8038的实际线路与的实际线路与图图1 -7所示基本相所示基本相同，只是在输出端增加

35、了一块同，只是在输出端增加了一块LF353双运放，作为波形放大双运放，作为波形放大与阻抗变换。如与阻抗变换。如图图1一一8所示。根据所选的电路元器件值，本所示。根据所选的电路元器件值，本电路的输出频率范围为电路的输出频率范围为10 Hz11 kHz;幅度调节范围幅度调节范围:正弦波正弦波为为012V，三角波为，三角波为020 V，方波为，方波为022 V。若要得到更高。若要得到更高的频率，可适当改变三挡电容的值。的频率，可适当改变三挡电容的值。下一页返回上一页1.4 实训实训1：函数信号发生实验：函数信号发生实验 5.实验仪器与设备实验仪器与设备 TKGPZ-1型高频电子线路综合实验箱。型高频

36、电子线路综合实验箱。 双踪示波器。双踪示波器。 频率计。频率计。 交流毫伏表。交流毫伏表。下一页返回上一页1.4 实训实训1：函数信号发生实验：函数信号发生实验 6.实验内容与步骤实验内容与步骤 在实验箱上找到本次实验所用的单元电路，并与电路原理在实验箱上找到本次实验所用的单元电路，并与电路原理图相对照，了解各个切换开关的功能与使用，然后按前述的图相对照，了解各个切换开关的功能与使用，然后按前述的实验步骤开启相应的电源开关。实验步骤开启相应的电源开关。 (1)输出正弦波的调整与测量输出正弦波的调整与测量 取某一频段的正弦波输出，用示波器观测输出端取某一频段的正弦波输出，用示波器观测输出端(TP

37、701)的波形。通过反复调节电位器的波形。通过反复调节电位器W2、W3、W4，使输出正弦波，使输出正弦波的失真度为最小。的失真度为最小。下一页返回上一页1.4 实训实训1：函数信号发生实验：函数信号发生实验 用频率计和交流毫伏表分别测量三个频段的频率调节范用频率计和交流毫伏表分别测量三个频段的频率调节范围和各频段的输出频响特性围和各频段的输出频响特性U=f(f)。 第第1步步:从最低频段开始，调节频率细调电位器从最低频段开始，调节频率细调电位器W1，测定本，测定本频段的频率调节范围和输出电压频段的频率调节范围和输出电压(在最高与最低频率之间选取在最高与最低频率之间选取若干点若干点)。下一页返回

38、上一页1.4 实训实训1：函数信号发生实验：函数信号发生实验 第第2步步:切换到中间频段，重复第切换到中间频段，重复第1步。步。 第第3步步:切换到最高频段，重复第切换到最高频段，重复第1步。步。 (2)输出三角波的观察输出三角波的观察 通过调节频率和幅度，观测输出的波形。通过调节频率和幅度，观测输出的波形。 (3)观察输出的方波信号观察输出的方波信号 通过调节频率和幅度，观测输出的波形。通过调节频率和幅度，观测输出的波形。 通过调节通过调节W2，可以改变输出方波的占空比。，可以改变输出方波的占空比。下一页返回上一页1.4 实训实训1：函数信号发生实验：函数信号发生实验 7.实验注意事项实验注

39、意事项 正弦波的波形调整是一项较细致的实验步骤，往往需要正弦波的波形调整是一项较细致的实验步骤，往往需要反复多次调整相关的电位器，以获得一个失真度最小的正弦反复多次调整相关的电位器，以获得一个失真度最小的正弦波形。波形。 经实验内容与步骤经实验内容与步骤(3)的第的第项步骤后，要想重新恢复正项步骤后，要想重新恢复正弦波输出，则必须重新调整电位器弦波输出，则必须重新调整电位器W2。下一页返回上一页1.4 实训实训1：函数信号发生实验：函数信号发生实验 8.预习思考题预习思考题 如果采用单电源或不对称的双电源供电，对输出有何影如果采用单电源或不对称的双电源供电，对输出有何影响响? 本电路输出的最高

40、频率与最低频率受哪些因素的影响本电路输出的最高频率与最低频率受哪些因素的影响? 要想同时输出三种不同波形的信号，是否可能要想同时输出三种不同波形的信号，是否可能?如何实现如何实现? 在实验的实际电路中后两级的运放有何作用在实验的实际电路中后两级的运放有何作用?去除它行吗去除它行吗? 9.实验报告实验报告 作出各频段的频响特性曲线。作出各频段的频响特性曲线。 回答预习中的思考题。回答预习中的思考题。返回上一页图图1-1 通信系统组成框图通信系统组成框图返回图图1-2 无线电调幅广播发关设备组无线电调幅广播发关设备组成框图成框图返回图图1-3 超外差式调幅接收机组成框超外差式调幅接收机组成框图图返

41、回图图1-4 无线电波的主要传播方式无线电波的主要传播方式返回表表1-1 波段的划分波段的划分返回图图1-5 ICL8038单片集成函数信号单片集成函数信号发生器内部框图发生器内部框图返回图图1-6 ICL8038引脚排列引脚排列返回图图1-7 ICL8038实验电路原理实验电路原理返回图图1-8 函数信号发生实际线路函数信号发生实际线路返回第第2章章 高频小信号放大器高频小信号放大器2.1 概述概述2.2 小信号选频放大器小信号选频放大器2.3 集中选频放大器集中选频放大器2.4 放大器的噪声放大器的噪声2.5 实训实训2：接收与小信号调谐放大：接收与小信号调谐放大2.1 概述概述 在无线通

42、信中，发射与接收的信号应当适合于空间传输。在无线通信中，发射与接收的信号应当适合于空间传输。所以，被通信设备处理和传输的信号是经过调制处理过的高所以，被通信设备处理和传输的信号是经过调制处理过的高频信号，这种信号具有窄带特性。而且，通过长距离的通信频信号，这种信号具有窄带特性。而且，通过长距离的通信传输，信号受到衰减和干扰，到达接收设备的信号是非常弱传输，信号受到衰减和干扰，到达接收设备的信号是非常弱的高频窄带信号，在做进一步处理之前，应当经过放大和限的高频窄带信号，在做进一步处理之前，应当经过放大和限制干扰的处理。这就需要通过高频小信号放大器来完成。这制干扰的处理。这就需要通过高频小信号放大

43、器来完成。这种小信号放大器是一种谐振放大器。混频器输出端也接有这种小信号放大器是一种谐振放大器。混频器输出端也接有这种小信号放大器，作为中频放大器对已调信号进行放大。种小信号放大器，作为中频放大器对已调信号进行放大。下一页返回2.1 概述概述 高频小信号放大器广泛用于广播、电视、通信、测量仪器高频小信号放大器广泛用于广播、电视、通信、测量仪器等设备中。高频小信号放大器可分为两类等设备中。高频小信号放大器可分为两类:一类是以谐振回路一类是以谐振回路为负载的谐振放大器为负载的谐振放大器;另一类是以滤波器为负载的集中选频放另一类是以滤波器为负载的集中选频放大器。它们的主要功能都是从接收的众多电信号中

44、，选出有大器。它们的主要功能都是从接收的众多电信号中，选出有用信号并加以放大，同时对无用信号、干扰信号、噪声信号用信号并加以放大，同时对无用信号、干扰信号、噪声信号进行抑制，以提高接收信号的质量和抗干扰能力。进行抑制，以提高接收信号的质量和抗干扰能力。 下一页返回上一页2.1 概述概述 谐振放大器常由晶体管等放大器件与谐振放大器常由晶体管等放大器件与LC并联谐振回路或藕合并联谐振回路或藕合谐振回路构成。它可分为调谐放大器和频带放大器，前者的谐谐振回路构成。它可分为调谐放大器和频带放大器，前者的谐振回路需调谐于需要放大的外来信号的频率上，后者谐振回路振回路需调谐于需要放大的外来信号的频率上，后者

45、谐振回路的谐振频率固定不变。集中选频放大器把放大和选频两种功能的谐振频率固定不变。集中选频放大器把放大和选频两种功能分开，放大作用由多级非谐振宽频带放大器承担，选频作用由分开，放大作用由多级非谐振宽频带放大器承担，选频作用由LC带通滤波器、晶体滤波器、陶瓷滤波器和声表面波滤波器等带通滤波器、晶体滤波器、陶瓷滤波器和声表面波滤波器等承担。目前广泛采用集中宽频带放大器。承担。目前广泛采用集中宽频带放大器。 高频小信号放大器主要性能指标有谐振增益、通频带、选择高频小信号放大器主要性能指标有谐振增益、通频带、选择性及噪声系数等。性及噪声系数等。下一页返回上一页2.1 概述概述 1.谐振增益谐振增益 放

46、大器的谐振增益是指放大器在谐振频率上的电压增益，放大器的谐振增益是指放大器在谐振频率上的电压增益，记为记为Au0，其值可用分贝，其值可用分贝(dB)表示。放大器的增益具有与谐振表示。放大器的增益具有与谐振回路相似的谐振特性，如回路相似的谐振特性，如图图2一一1所示。图中所示。图中f0表示放大器的表示放大器的中心谐振频率，中心谐振频率，Au/Au0表示相对电压增益。当输入信号的表示相对电压增益。当输入信号的频率恰好等于频率恰好等于f0时，放大器的增益最大。时，放大器的增益最大。下一页返回上一页2.1 概述概述 2.通频带通频带 通频带是指信号频率偏离放大器的谐振频率通频带是指信号频率偏离放大器的

47、谐振频率f0时，放大器时，放大器的电压增益的电压增益Au下降到谐振电压增益下降到谐振电压增益Au0的的1/ 0. 707时，所时，所对应的频率范围，一般用对应的频率范围，一般用BW0.7表示，如表示，如图图2一一1所示。所示。 BW0.7=fH - fL (2. 1)下一页返回上一页2.1 概述概述 3.选择性选择性 选择性是指谐振放大器从输入信号中选出有用信号成分并选择性是指谐振放大器从输入信号中选出有用信号成分并加以放大，而将无用的干扰信号加以有效抑制的能力。为了加以放大，而将无用的干扰信号加以有效抑制的能力。为了准确地衡量小信号谐振放大器的选择性，通常选用抑制比和准确地衡量小信号谐振放大

48、器的选择性，通常选用抑制比和矩形系数两个技术指标。矩形系数两个技术指标。 抑制比。抑制比可定义为抑制比。抑制比可定义为:谐振增益谐振增益Au0，与通频带以外，与通频带以外某一特定频率上的电压增益某一特定频率上的电压增益Au的比，用的比，用d( dB)表示，记为表示，记为 (2. 2)下一页返回上一页2.1 概述概述 矩形系数。假设谐振放大器是理想放大器，其特性曲线矩形系数。假设谐振放大器是理想放大器，其特性曲线是如是如图图2一一1所示的理想矩形。该图表明在通频带内放大器的所示的理想矩形。该图表明在通频带内放大器的电压增益保持不变，而在通频带外电压增益为零。若干扰信电压增益保持不变，而在通频带外

49、电压增益为零。若干扰信号频率在放大器的频带之外，那么，它将被全部抑制。实际号频率在放大器的频带之外，那么，它将被全部抑制。实际谐振放大器的特性曲线为如谐振放大器的特性曲线为如图图2一一1所示的钟形曲线。为了评所示的钟形曲线。为了评价实际放大器的谐振曲线与理想曲线的接近程度，引入矩形价实际放大器的谐振曲线与理想曲线的接近程度，引入矩形系数，定义为系数，定义为下一页返回上一页2.1 概述概述 (2. 3)式中式中 BW0.7放大器的通频带放大器的通频带; BW0.1相对电压增益值下降到相对电压增益值下降到0.1时的频带宽度。时的频带宽度。 K0.1值越小越好，在接近值越小越好，在接近1时，说明放大

50、器的谐振特性曲线时，说明放大器的谐振特性曲线就越接近于理想曲线，放大器的选择性就越好。就越接近于理想曲线，放大器的选择性就越好。下一页返回上一页2.1 概述概述 4.噪声系数噪声系数 放大器的噪声系数是指输入端的信噪比放大器的噪声系数是指输入端的信噪比Pi / Pni与输出端的与输出端的信噪比信噪比Po / Pno两者的比值，即两者的比值，即 (2. 4)下一页返回上一页2.1 概述概述式中式中 Pi放大器输入端的信号功率放大器输入端的信号功率; Pni放大器输入端的噪声功率放大器输入端的噪声功率; Po放大器输出端的信号功率放大器输出端的信号功率; Pno放大器输出端的噪声功率放大器输出端的