高频电路电子教案精选文档.ppt
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1、高频电路电子教案本讲稿第一页,共七十七页 本章内容本章内容7.1 7.1 概述概述7.27.2 变频器的基本原理变频器的基本原理7.3 7.3 变频器的主要技术指标变频器的主要技术指标7.4 7.4 晶体三极管混频电路晶体三极管混频电路7.5 7.5 超外差接收机的统调与跟踪超外差接收机的统调与跟踪7.6 7.6 用模拟乘法用模拟乘法器器构成的混频电路构成的混频电路7.7 7.7 变频干扰变频干扰返回总目录返回总目录本讲稿第二页,共七十七页7.1 7.1 概述概述一、什么是变频器一、什么是变频器二、为什么要进行变频二、为什么要进行变频三、三、信号载波频率变换成中频频率波形图信号载波频率变换成中
2、频频率波形图四、四、变频器变频器的组成的组成本讲稿第四页,共七十七页 一、什么是变频器一、什么是变频器频率变换电路频率变换电路 变频变频:把一个已调的高频信号变成另一个较把一个已调的高频信号变成另一个较低频率的同类已调信号。完成这种频率变换的低频率的同类已调信号。完成这种频率变换的电路称电路称变频器。变频器。由于设计和制作工作频率较原载频低的固由于设计和制作工作频率较原载频低的固定中频放大器比较定中频放大器比较容易,增益高,选择性好容易,增益高,选择性好,所以所以采用变频器后,接收机的性能将得到提高。采用变频器后,接收机的性能将得到提高。本讲稿第五页,共七十七页lAM制制:将载频位于将载频位于
3、535 kHz1605kHz中波波段各电中波波段各电台的普通调幅信号台的普通调幅信号lFM制制:把载频位于把载频位于88 MHz108MHz的各调频台的各调频台信号信号465kHz的中频信号的中频信号;又如又如:超外差电视接收机超外差电视接收机l把载频位于把载频位于四十几兆赫至近千兆赫频段四十几兆赫至近千兆赫频段内各电视台信内各电视台信号号中频为中频为10.7MHz的调频信号的调频信号;中频为中频为38MHz的视频信号。的视频信号。例如例如:超外差广播接收机超外差广播接收机本讲稿第六页,共七十七页超外差收音机接收系统及各点波形超外差收音机接收系统及各点波形本讲稿第七页,共七十七页二、为什么要进
4、行变频二、为什么要进行变频1.变频器将信号频率变换成中频,在中频上变频器将信号频率变换成中频,在中频上放大信号,放大信号,放大器的增益可做得很高而不放大器的增益可做得很高而不自激,电路工作稳定自激,电路工作稳定(有利于放大);(有利于放大);2.接收机在频率很宽的范围内选择性好有困接收机在频率很宽的范围内选择性好有困难,难,而对于某一固定频率选择性可以做得而对于某一固定频率选择性可以做得很好很好(有利于选频)(有利于选频);3.由于变频后所得的由于变频后所得的中频频率是固定的,中频频率是固定的,这样这样可以可以使电路结构简化使电路结构简化。本讲稿第八页,共七十七页三、信号载波频率变换成中频频率
5、波形图三、信号载波频率变换成中频频率波形图 与与 载波振幅的包络形状完全相同,惟一载波振幅的包络形状完全相同,惟一的差别是的差别是 信号载波频率信号载波频率 变换成中频频率变换成中频频率 ,混频器输入输出波形图如图示。混频器输入输出波形图如图示。本讲稿第九页,共七十七页本讲稿第十页,共七十七页本讲稿第十一页,共七十七页l 与与 载波振幅的包络形状完全相同载波振幅的包络形状完全相同,惟一的差别是惟一的差别是信号载波频率信号载波频率 变换成中变换成中频频率频频率 。l本地振荡器本地振荡器本振信号本振信号-下标为下标为L Ll输入调幅信号输入调幅信号-下标为下标为S Sl中频调幅信号中频调幅信号-下
6、标为下标为I I本讲稿第十二页,共七十七页四、变频器的组成四、变频器的组成 1.1.变频电路框图变频电路框图 它是将输入调幅信号与本振信号(高频等幅信号),它是将输入调幅信号与本振信号(高频等幅信号),同时加到同时加到混频器混频器,经频率变换后通过滤波器,经频率变换后通过滤波器,输出中频调幅输出中频调幅信号信号。本讲稿第十三页,共七十七页2.2.变频电路的组成变频电路的组成 1)1)非线性元件,非线性元件,如二极管、三极管和场效应管和如二极管、三极管和场效应管和 模拟乘法器等;模拟乘法器等;2 2)中频滤波器;中频滤波器;3 3)产生产生uL的振荡器的振荡器。通常称为。通常称为本地振荡器本地振
7、荡器,振荡,振荡 角频角频率为率为 。本机振荡器本机振荡器可以可以由变频晶体管兼由变频晶体管兼,组成组成变频器变频器(叫(叫自激自激式变频器式变频器)。)。也可以由也可以由另一晶体管组成(称为另一晶体管组成(称为他激式变他激式变频器频器,也叫,也叫混频混频器器)。)。两种电路中,前一种简单,但两种电路中,前一种简单,但统调困难。因此一般统调困难。因此一般工作频率较高的接收机采用混频工作频率较高的接收机采用混频器。器。本讲稿第十四页,共七十七页7.2 7.2 变频器的基本原理变频器的基本原理一、混频前后的频谱图一、混频前后的频谱图二、变频原理的数学分析:二、变频原理的数学分析:幂级数幂级数变频的
8、作用是将信号频率自高频搬移到中频,变频的作用是将信号频率自高频搬移到中频,也是信号频也是信号频率搬移过程。率搬移过程。值得注意的是值得注意的是高频调幅信号的上边频高频调幅信号的上边频 中频调幅信号的下边频,中频调幅信号的下边频,而高频调幅信号的下边频而高频调幅信号的下边频 中频调幅信号的上边频。中频调幅信号的上边频。本讲稿第十五页,共七十七页本讲稿第十六页,共七十七页本讲稿第十七页,共七十七页 一、一、变频前后的频谱图变频前后的频谱图本讲稿第十八页,共七十七页分析:分析:高频调幅信号的高频调幅信号的上边频上边频 中频调幅信号的中频调幅信号的下边频,下边频,高频调幅信号的高频调幅信号的下边频下边
9、频 中频调幅信号的中频调幅信号的上边频上边频 本讲稿第十九页,共七十七页二、变频原理的数学分析:幂级数二、变频原理的数学分析:幂级数l如果在非线性元件上同时加上如果在非线性元件上同时加上输入信号输入信号电压和等电压和等幅的幅的高频信号高频信号电压,则就会产生具有新频率的电压,则就会产生具有新频率的电流成分。电流成分。由于变频管工作于输入特性曲线的弯由于变频管工作于输入特性曲线的弯曲段,其电流可采用幂级数来表示,曲段,其电流可采用幂级数来表示,即即对上式近似取前三项,对上式近似取前三项,本讲稿第二十页,共七十七页其中其中则则对对(7-1)(7-1)式近似取前三项式近似取前三项(7-1)本讲稿第二
10、十一页,共七十七页差频分量差频分量中频成分中频成分 和频分量和频分量谐波分量谐波分量本讲稿第二十二页,共七十七页总结:总结:由于电路元件的伏安特性包含有平方项由于电路元件的伏安特性包含有平方项1.1.在在 uS,uL 同时作用下,电流便产生同时作用下,电流便产生了新的频率成分,了新的频率成分,它包含:它包含:差频分量:差频分量:和频分量:和频分量:谐波分量:谐波分量:其中其中差频分量差频分量 就是我们所要求的就是我们所要求的中频成分中频成分 。本讲稿第二十三页,共七十七页2.2.通过中频滤波器就可将差频分量取出。通过中频滤波器就可将差频分量取出。而将其他频率成分滤除。这种变频器而将其他频率成分
11、滤除。这种变频器称为下称为下变频器变频器。若用选择性电路将若用选择性电路将和频分量和频分量选择出来,则这选择出来,则这种变频器称为种变频器称为上变频器上变频器。本讲稿第二十四页,共七十七页7.3 7.3 变频器的主要技术指标变频器的主要技术指标1 1变频器增益变频器增益要大要大 包括包括电压增益电压增益和和功率增益功率增益;2 2选择性选择性要好要好 要求输出回路具有良好的选择性。可采用品质要求输出回路具有良好的选择性。可采用品质因数因数Q高的选频网络或滤波器;高的选频网络或滤波器;本讲稿第二十五页,共七十七页3 3工作稳定性工作稳定性要好要好 要求本振信号频率稳定度高,则应采用稳要求本振信号
12、频率稳定度高,则应采用稳频等措施;频等措施;4 4非线性失真非线性失真要小;要小;本讲稿第二十六页,共七十七页5 5噪声系数噪声系数要小要小噪声系数的定义为噪声系数的定义为 由于变频器位于接收机的前端,它产生的由于变频器位于接收机的前端,它产生的噪声对整机影响最大,故要求变频器本身噪声对整机影响最大,故要求变频器本身噪声系数越小越好。噪声系数越小越好。本讲稿第二十七页,共七十七页7.4 7.4 晶体三极管混频电路晶体三极管混频电路 一、三极管混频电路的几种形式一、三极管混频电路的几种形式 三极管混频器按本振信号接入的不同,一般有四种三极管混频器按本振信号接入的不同,一般有四种电路形式。电路形式
13、。共发射极电路多用于频率较低的情况。共发射极电路多用于频率较低的情况。图(图(a a)信号与本振分别信号与本振分别由基极和发射极注入,相互影响小,但本振需要功率大。图由基极和发射极注入,相互影响小,但本振需要功率大。图(b b)信号与本振都由基极注入,相互影响大,但本振需要功率小。)信号与本振都由基极注入,相互影响大,但本振需要功率小。共基极电路多用于频率较高的情况。共基极电路多用于频率较高的情况。当工作频率不高时,变频当工作频率不高时,变频增益比发射极电路低。图(增益比发射极电路低。图(d d)比图(比图(c c)相互影响大相互影响大 。本讲稿第二十八页,共七十七页上图上图:共射极接法共射极
14、接法(图图a)下图下图:共基极接法共基极接法(图图c)本讲稿第二十九页,共七十七页二、三极管变频电路应用举例二、三极管变频电路应用举例下图为广播收音机中使用的变频电路下图为广播收音机中使用的变频电路 他激式他激式 自激式自激式本讲稿第三十页,共七十七页本讲稿第三十一页,共七十七页图图7-6 7-6(a a)晶体管他激式变频器)晶体管他激式变频器本讲稿第三十二页,共七十七页图图7-6 7-6(b b)晶体管自激式变频器)晶体管自激式变频器本讲稿第三十三页,共七十七页本讲稿第三十四页,共七十七页7.5 7.5 超外差接收机的统调与跟踪超外差接收机的统调与跟踪 在超外差接收中,为了调谐方便,希望在超
15、外差接收中,为了调谐方便,希望高频调谐高频调谐回路(输入回路、高放回路)回路(输入回路、高放回路)与与本振回路,本振回路,实行统一实行统一调谐。即通常采用的每波段中最低到最高频率的调谐,调谐。即通常采用的每波段中最低到最高频率的调谐,由由同轴可变电容器同轴可变电容器进行,而进行,而改变波段则采用改变固定改变波段则采用改变固定电感的方法。电感的方法。由于由于高频调谐回路和本振回路的波段系数高频调谐回路和本振回路的波段系数 Kd 不同不同,例如,某分段波的最低频率例如,某分段波的最低频率fmin=535kHz,而最高频率而最高频率fmax=1605 kHz,则高频回路的则高频回路的波段覆盖波段覆盖
16、系数系数为为本讲稿第三十五页,共七十七页 当中频选用当中频选用 时时 ,如用,如用容量相同容量相同的可变的可变电容,则本振波段将从最低频率电容,则本振波段将从最低频率 变化到最高频率变化到最高频率而要求的最高频率应而要求的最高频率应 这说明除最低频率处满足中频这说明除最低频率处满足中频 外,在外,在波段其他频率处均不是波段其他频率处均不是 ,(图(图2+2+)本讲稿第三十六页,共七十七页 也就是只有也就是只有一点跟踪一点跟踪,我们可以用,我们可以用 图图7-97-9电容与频率关系来说明这种情况。电容与频率关系来说明这种情况。为为使统调要求能基本满足,而又不使电使统调要求能基本满足,而又不使电路
17、太复杂,目前都在本振回路上采取措施,路太复杂,目前都在本振回路上采取措施,这种方法称为这种方法称为三点统调或称三点跟踪。三点统调或称三点跟踪。本讲稿第三十七页,共七十七页本讲稿第三十八页,共七十七页图图7-9 7-9 电容与频率关系电容与频率关系本讲稿第三十九页,共七十七页本讲稿第四十页,共七十七页 为了满足三点统为了满足三点统调,调,在本振回路上必须在本振回路上必须附加电容,附加电容,如图示。如图示。通常,通常,本振回路附加串联电容本振回路附加串联电容Cp ,Cp 称为垫整电容,其称为垫整电容,其容量较大容量较大,与,与 Cmax的容量的容量相近,相近,还附加并联电容还附加并联电容Ct ,C
18、t 称为垫补电容,称为垫补电容,其其容量较小容量较小,与,与Cmin的容量相近。的容量相近。本讲稿第四十一页,共七十七页l在本振频率高频端,在本振频率高频端,C=Cmin ,由于,由于Ct 与与Cmin 相相近,近,使总的电容增大,所以使高频本振频率降低。使总的电容增大,所以使高频本振频率降低。l在本振频率低频端,在本振频率低频端,C=Cmax,Ct 的并联作用可的并联作用可忽略。忽略。串联串联 Cp 后,使总的电容减少,所以使低后,使总的电容减少,所以使低端本振频率提高。端本振频率提高。这样就达到了三点统调的目的。这样就达到了三点统调的目的。本讲稿第四十二页,共七十七页本讲稿第四十三页,共七
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