通信电子线路-《通信电子线路》gnpy.docx

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1、通信电子线路课程建设文件 教案（第二章第二次课）- 14 -通信电电子线路路典型教案案二、第第二章第第二次课课一、主要要教学内内容 本次课课主要讨讨论并联联谐振回回路的接接入特性性及单调调谐放大大器的工工作原理理，主要要内容有有：2.2 谐振回回路的基基本特性性2.2.3 谐振振回路的的接入方方式分析实例例2.3 单调谐谐放大器器工作原理理重重点小结思考题作业二、教学学重点1、谐振振回路的的接入方方式2、单调调谐放大大器的工工作原理理三、教学学难点谐振回路路的接入入方式及及阻抗变变换四、教学学内容2.2.3 谐振振回路的的接入方方式 信号源源和负载载直接并并在L、C元件上上会存在在以下三三个问

2、题题： （1）RS和RL影响品质因数QL，RS和RL越小，谐振回路Q值下降越多，一般不能满足实际要求； （2）信信号源和和负载电电阻常常常是不相相等的，即即阻抗不不匹配。当当相差较较多时，负负载上得得到的功功率可能能很小； （3）信信号源输输出电容容和负载载电容影影响回路路的谐振振频率，CS和CL相对于C越大，影响越大。在实际问题中，RS、RL、CS、CL给定后，不能任意改动。 解决这这些问题题的途径径是采用用“阻抗抗变换”的的方法，使使信号源源或负载载不直接接并入回回路的两两端，而而是经过过一些简简单的变变换电路路，把它它们折算算到回路路两端。通通过改变变电路的的参数，达达到要求求的回路路特

3、性。 常见的的阻抗变变换电路路形式有有： 互感变压压器接入入方式 自耦变压压器接入入方式图2-10 电容抽头头接入方方式 下面分分别介绍绍这几种种阻抗变变换电路路。 1、互互感变压压器接入入方式 互感变变压器接接入电路路如图22-100所示。变压器的的原边线线圈就是是回路的的电感线线圈，副副边线圈圈接负载载RL。设原原边线圈圈匝数为为N1，副边边线圈匝匝数为NN2，且原原、副边边耦合很很紧，损损耗很小小。根据据等效前前后负载载上得到到功率相相等的原原则，可可得到等等效后的的负载阻阻抗 RRL。图2-11设1-11 电压压为U1 ，22-2 电压压为U2，等效效前负载载上RL得到功功率为PP1，

4、等效效后负载载上RL得到的的功率为为P2，由P1=P2，即可得到到等效后后的负载载阻抗。又因为，得得 （2-12） 变换后的的等效回回路如图图2-111所示示。此时回路路的品质质因数为为 （22-133） 图2-12式中。 若选，则则，可见见通过互互感变压压器接入入方法可可提高回回路的QQL值。另外，电电路等效效后，谐谐振频率率不变，仍仍为。 2、自自耦变压压器接入入自耦变压压器接入入电路如如图2-12所所示。回路总电电感为LL，电感感抽头接接负载RRL。设电电感线圈圈133端为NN1，抽头头233端为NN1。对于于自耦变变压器来来说，等等效折算算到13端的的RL所得功功率应与与原回路路RL得

5、到的的功率相相等。推推导方法法与上述述互感变变压器接接入方法法一样，可可得到等等效后的的负载阻阻抗RL如下：图2-13 （2-14） 由于，所所以。例例如，则。此此结果表表明，如如果将电电阻直接接接到113端端对回路路影响较较大，若若接到223端端再折算算到13端就就相当于于接入一一个，它它对回路路的影响响减弱了了。折算算后的等等效电路路如图22-133所示。 由图可可知回路路的谐振振频率为为。回路的品品质因数数为 （22-155） 式中，。图2-14 由以上上讨论可可知自耦耦变压器器接入，也也起到了了阻抗变变换作用用。这种种方法的的优点是是绕制简简单。缺缺点是回回路与负负载有直直流回路路。需

6、隔隔直流时时，这种种回路不不能用。 当外接接负载不不是纯电电阻，包包含有电电抗成分分时，上上述等效效变换关关系仍适适用。设设回路如如图2-14所示。这时不仅仅要将RRL从副边边折算到到原边，而而且CL也要折折算到原原边。计计算式为为 （2-16） （22-177） 因为，所所以电容容变小，一一致的规规律是经经折算后后阻抗变变大，对对回路的的影响减减轻。 对谐振回回路的信信号源同同样可采采用部分分接入的的方法，折折算方法法相同。图2-15如图2-15所所示电路路中，信信号源内内阻RS从23端折折算到113端端，电流流源也要要折算到到133端，计计算式为为 （22-188） （2-19） 式（2-

7、19）可可以这样样理解，从从2-33端折算算到1-3端电电压变比比为N1/N2倍，在在保持功功率不变变的条件件下，电电流变比比应为NN2/N1倍。 3.电容容抽头接接入电容抽头头接入回回路如图图2-116(a)所示。图2-16图2-17并联谐振振回路电电感L、电容容C1、C2串联，负负载接在在电容抽抽头23端。为为了计算算这种回回路需要要将负载载RL等效折折算到113端端，变换换为标准准的并联联谐振回回路。为为此，首首先简单单介绍一一下电容容器的串串、并联联变换。如如图2-17所所示。 根据电电路等效效原理，图2-17中1-2端的等效导纳应与1-2的导纳相等，可以推出电容器的串、并联等效变换关

8、系为： （2-20） 式中，QQc为电容容元件的的品质因因数。 对于串串联等效效回路形形式，。对于并并联等效效回路形形式，。 实际中中，Qc1时时，它的的近似式式为 （22-222） 现在可以以利用（22-222）式将将RL与C的并联联变换为为串联，如如图2-16（b）所所示。 （2-23） 再利用用公式将将rLS与C1、 C2串联形形式变换换为并联联形式如如图2-16（c）所所示。 （22-244）其中，将将（2-23）代代入（22-244）得到到 （22-255）图2-18 由于,所以。变换后后的并联联回路如如图2-18所所示。 这是一一个标准准并联谐谐振回路路，其谐谐振频率率为 （22-

9、266）式中。 回路的的品质因因数为 （2-27） 式中 由以上分分析可以以得到以以下结论论：（1）电电容抽头头接入，经经变换后后等效回回路的谐谐振频率率近似为为，这个个近似是是在串、并并联折算算中产生生的。由由于电容容Q值比较较大，误误差很小小，一般般可以不不考虑。 （2）由由于，而，故，回路路有载品品质因数数较直接接接入增增大了。可可根据实实际情况况，选取取适当的的C1和C2值以得得到要求求的QL值。4、接入入系数的的概念 上述三种种回路接接入方式式不同，但但有一个个共同特特点，即即负载不不直接接接入回路路两端，只只是与“回回路”一一部分相相接，因因此叫“部部分接入入”形式式。为了了更好的

10、的说明这这个特点点，引入入“接入入系数”的的概念。接接入系数数表示接接入部分分所占的的比例，为为抽头部部分电压压与回路路总电压压之比。对于电感感抽头接接入方式式来说，它它为 （22-288） 表示全部部线圈NN1中N2所占的的比例。n1,在0到1之间，调节n可改变折算电阻RL数值。n越小，RL与回路接入部分越少，对回路影响越小，RL越大。 引入接接入系数数n以后，折折算后的的阻抗可可以写为为 （22-299） 对于电电容抽头头接入，变变压器接接入方式式的“接接入系数数”基本本概念相相同。同同学们可可自己分分析。 当外接负负载不是是纯电阻阻，包含含有电抗抗成分时时，上述述等效变变换关系系仍适用用

11、。这时时计算式式为（2-330） （2-31） 采用部分分接入的的谐振回回路的信信号源的的折算计计算式为为 （22-322） （2-333） 通过以上上讨论得得知，采采用任何何接入方方式，都都可使回回路的有有载 QQL值提高高，而谐谐振频率率不变。同同时，只只要负载载和信号号源采用用合适的的接入系系数，即即可达到到阻抗匹匹配，输输出较大大的功率率。iu1(t)+-5、讨论论例： 回路如如图。已已知 L=10HH RL=5000 C1=C2=20000pFF 忽略回回路本身身的固有有损耗，求求：谐振振时回路路两端的的电压uu(t)的表示示式及回回路带宽宽。 解：由由公式22-299，可得得等效到

12、到回路两两端的负负载电阻阻RL谐振时回回路两端端电压与与电流源源电流同同相，为为回路谐振振角频率率回路有载载品质因因数为 回路带带宽为2.3 单调调谐放大大器1、概述述： 小信号号调谐放放大器的的工作特特点有： 工作频率率高，即即信号中中心频率率高 信号幅度度小，晶晶体管工工作在线线性范围围，可用用等效电电路分析析 通常用谐谐振回路路作负载载 小信号号调谐放放大器的的种类很很多，按按谐振回回路区分分，有单单调谐放放大器 、双调调谐放大大器和参参差调谐谐放大器器。按晶晶体管连连接方法法区分，有有共基极极、共集集电极、共共发射极极单调谐谐放大器器等等。其主要性性能指标标有： 中心频率率：一般般在几

13、百百千赫至至几百兆兆赫 增益：KK=Uo/Ui 通频带 选择性，常常用指标标参数有有抑制比比和矩形形系数 稳定性：指放大大器的工工作状态态、元件件参数等等发生可可能的变变化时，放放大器的的主要性性能的稳稳定程度度。 噪声系数数：NF=输入入端信噪噪比/输输出端信信噪比=(Si/Ni)/ (So/No) 本节讨讨论共发发射极单单调谐放放大器，其其电路如如图2-19所所示。 图2-192、单调调谐放大大器的工工作原理理(2.3.1)： 图中RR1 、R2 、R3 是工工作点偏偏置环节节，C1为耦合合电容，C2为旁路电容。如果需要，也可加射极负反馈电阻。LC谐振电路起选频作用。它采用抽头接入法，以减

14、轻晶体管输出电阻对谐振电路Q值的影响。RL是放大器的负载，它可能是下一级输入端的等效输入电阻。输入电压为Ui 造成晶体管输入电流Io，通过晶体管放大，有集电极电流bIo，它相当于一个恒流源，供给集电极回路的负载并联谐振电路，如图2-20（a）所示。图2-20图中rcce代表表管子cce间的的电阻，称称为管子子的输出出电阻。考考虑rce和RL的影响响后，LLC电路路相当于于一个等等效的RRLC并并联电路路，如图图2-220（bb）所示示，其并并联阻抗抗为ZAC 。实实际的集集电极负负载则为为变换到到AB部分分的阻抗抗为ZAB。ZAC与ZAB的关关系为 （22-344） 如图2-19，设设负载RR

15、L上的电电压为UUo，输入入电压为为Ui，晶体体管集电电极电压压为UAB，则则单调谐谐放大器器的电压压放大倍倍数K可以按按如下方方法计算算。 （22-355）将式（22-344）代入入得 （2-36） 整理理得单调调谐放大大器的电电压放大大倍数为为 （2-37） 由式（22-377）知，K与ZAC成正比，而对于不同频率的信号，ZAC是不同的，对于f0的信号，ZAC 最高，故K也最高。可见K的频率特性和并联谐振电路的特性相同。 谐振时时，。代入式式（2-36）得得谐振电电压放大大倍数 (22-388) 本次课小小结 并联谐振振回路的的选频特特性在高高频电路路中有非非常重要要的作用用。为了了提高其

16、其选频特特性，增增大回路路的有载载Q值，提提高电压压增益，减减少对回回路频率率特性的的影响，谐谐振回路路与信号号源和负负载的连连接大都都采用部部分接入入方式。 小信号调调谐放大大器是谐谐振放大大器的基基本电路路。主要要由放大大器和谐谐振回路路两部分分组成。思考题（1）给给定并联联谐振回回路的谐谐振频率率f0=5MMHz，C=500pF，通通频带f0.77=1550kHHz，试试求电感感L、品质质因数QQ0以及对对信号源源频率为为5.55MHzz时的衰衰减；又又若把22f0.77加宽至至3000KHzz，应在在回路两两端并一一个多大大的电阻阻。（2）对对于收音音机的中中频放大大器，其其中心频频率为ff0=4665KHHz，BB=8KKHz，回回路电容容C=2000pFF，试计计算回路路电感QQL值。若若电感线线圈的QQ0=1000，问问在回路路上应并并联多大大的电阻阻才能满满足要求求？作业课后相关关习题：P411 22-2，22-4，22-5，22-166温州大学物理与电子信息学院电子信息科学与技术教研室施肖菁