《高频电路》教案.docx

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1、XX工业职业技术学院教案序号1周次1授课形式讲授授课章节名称绪论教 学 目 的掌握无线通信系统的基本工作原理； 了解发射、接收设备的基本原理和组成教 学 重 点无线通信系统的基本工作原理教 学 难 点发射、接收设备的基本原理和组成使 用 教 具课 外 作 业P5 1, 2课 后 体 会授课主要内容课程引入电子电路可分为模拟电路与数字电路。模拟电路又可分为低频电路与高频电路。高频 电子线路是电子工程技术专业的一门重要的专业基础课程。在科学技术和生产实践中开展 起来的，也只有通过实践才能得到深入的了解。因此，在学习本课程时必须要高度重视实 验环节，坚持理论联系实际，在实践中积累丰富的经验。新课讲授

2、绪论研究对象：主要是无线电发送与接收设备中有关电路的原理、组成与功能。1、无线通信系统的基本工作原理(1)无线通信系统组成：发射设备、传输媒质、接收设备XBP1（2）翻开开关，观察并比照输入与输出波形，估算此电路的电压增益。（3）合上开关，观察并比照输入与输出波形，估算此电路的电压增益。用波特仪观察幅频特性，比照反应加入前后的通频带变化。XX工业职业技术学院教案序号5周次3授课形式讲授授课章节名称1. 3小信号谐振放大器教 学 目 的掌握小信号谐振放大器的性能指标； 掌握单调谐放大器的工作原理教 学 重 点单调谐放大器的工作原理教 学 难 点单调谐放大器的工作原理使 用 教 具课 外 作 业P

3、27 1.4课 后 体 会授课主要内容课程导入采用谐振回路作为负载的放大器称为谐振放大器，又称调谐放大器。高频小信号谐振 放大器的功用是放大各种无线电设备中的高频小信号，以便作进一步的变换和处理。“小 信号”主要是强调输入信号电平较低，放大器工作在它的线性范围。新课讲授1.3小信号谐振放大器1.3. 1小信号谐振放大器的分类及主要性能指标1、谐振电压增益2、通频带3、选择性(1)抑制比。抑制比为谐振电压增益与通频带以外某一特定频率上的电压增益之比 值，用d表示。d值越大，放大器的选择性越好。(2)矩形系数。4、稳定性5、噪声系数1.3. 2单级单调谐放大器单级单调谐放大器由晶体管和并联谐振回路

4、组成。1、电路组成及特点(a)电路(b)交流电路图1.16单调谐放大器 并联谐振回路作为晶体管的集电极负载，其谐振频率应调谐在输入有用信号的中心频 率上。当输入信号频率等于LC谐振频率时，其增益最高；当两者不相等，即失调时一,放 大器的增益将下降。图L17谐振放大器的幅频特性曲线谐振频率f =!_式中Cx为三极管输出电容和负毂 和。可见,改变L和小都可改变谐振 来改变电感量L,到达调谐的目的。 2、主要性能指标(1)单调谐放大器的通频带B = 2。式中，Ql为LC回路的有载品质因素Ql =gz式中，gx为LC谐振回路的总电抗。T 之改变。在(2)单调谐放大器的矩形系数*/().2汽,1-1A

5、九二B可见，单调谐放大器的选择性较差。1.3. 3多级单调谐放大器多级放大器中的每一级都调谐在正 1、多级单调谐放大器的电压增益An=AuAu2 Au2、通频带n级放大器通频带BW2、o.广力短一1111宁电容折合到LC贿赂两段的等效电容与回路电容C之 频率，即进行调谐。实际电路中，常采用中周的磁心L = _l_可见，改变gx的值，Ql就会发生变化，通频带也将随- 1 = % 95司一频率上，那么称为多级单调谐放大器。n2 n23卸几7A。10.707:0E3、选择性1. 18级联放大器谐振曲线对于n级相同的单调谐放大器级联后的矩形系数，可以求得.Hq.7B 月由上述公式可知，n级相同的单调谐

6、放大器的总增益比单级放大器的增益提高了，而 通频带比单级放大器的通频带缩小了，且级数越多，频带越窄。双调谐放大器(a)电路图(b)交流通路设初、次级回路元件的参数相同，为说明回路间的耦合程度，常用耦合系数K表示。M77初、次级回路的谐振频率和有载品质因数为Z _11力 =7Qt = Q 1 = Qi 2 27rTLC Wl W1J WL2 .L耦合因数为V = KQln Ucm、“C、P。、Pd、Pc与Rc的关系(晶体管一定，且Ubm、 Ec、Eb一定)(5)三种工作状态比拟欠压状态：P。、r|c均低，Pc较大，1为尖顶余弦脉冲。临界状态：P。最大，C较高，ic为尖顶余弦脉冲最正确状态。条件：

7、Ec Ucm UcES Icmax=gcr UcES过压状态：弱过压时TIC最高，但P。逐步减小，ic为有凹陷的余弦脉冲。Ucm随Re变化 不大，即Ucm较为稳定。B、丙类放大器的电压特性(调制特性和放大特性)(1)放大特性是指Re、民、Eb 一定时，放大器的输出功率、电压、效率随输入信号的电压振幅Ubm的变 化情况。Ubm增加，将使iBmax增加、Lmax增加且通角9增加，放大器从欠压工作状态进入过压状态。 (2)调制特性集电极调制特性当Re、Ubm、Eb 一定时，放大器性能随Ec变化的特性。当Ec变化时，Q点将移动，动态线将平移。即Ec减小，负载线向左平移，放大器从 欠压工作状态进入过压工

8、作状态。基极调制特性当Re、Ubm、Ec 一定时，放大器性能随Eb变化的特性。当Ubm一定，Eb由负值逐渐增大到正值时会使通角。增大，放大器的工作状态由欠压 区进入过压区。XX工业职业技术学院教案序号10周次5授课形式讲授授课章节名称2. 2.3丙类谐振功放电路教 学 目 的掌握谐振功率放大器的电路结构教 学 重 点谐振功率放大器的电路结构教 学 难 点滤波匹配网络的作用使 用 教 具课 外 作 业P50 2. 7课 后 体 会新课导入前面两次课主要通过对丙类谐振功率放大器的原理和性能做了分析，这次主要要来学 习如何用电路的形式来实现丙类的谐振功率放大器。2. 2.3谐振功率放大器电路谐振功率

9、放大器电路包括集电极馈电电路、基极馈电电路和匹配网络。1、基极馈电电路外加基极偏压时，基极馈电电路可分为串联和并联两种。见书图2.10。一般晶体管基极的反向偏压常采用自给偏置的方法获得。书中图2.11所示为几种常见的自 给偏置电路。它们都是利用基极脉冲电流的直流成分或发射极脉冲电流的直流成分流经电 阻或晶体管基区体电阻来产生反向偏压的。2、集电极馈电电路集电极馈电电路也分为串联和并联两种。见书中图2.12所示。就电压关系而言，无论 是串联还是并联，交流电压和直流电压总是串联叠加在一起的，即Uce=Vcc-Ucmcos3t3、滤波匹配网络滤波匹配网络是为了与前级放大器和实际负载相匹配，而在谐振功

10、率放大器输入和输出端 所接入的耦合电路，具有滤涉及阻抗匹配的作用。根据它的电路结构可分为L形滤波匹配 网络、口形滤波匹配网络和T形滤波匹配网络。1) L形匹配网络由电感和电容元件组成。图2.14 (A)为低阻抗变高阻抗的匹配网络；图2.15 (B) 为高阻抗变低阻抗的匹配网络。2)刀形和T形匹配网络由三个电抗元件组成。图2.16 (A)为刀形匹配网络，图2.17 (A)为T形匹配网络。（1）信号的“卸载”一一解调1）什么是解调？从高频已调波信号中“取出”调制信号的过程。2）解调的三种方式对调幅波的解调一一检波对调频波的解调一一鉴频对调相波的解调一一鉴相2、接收设备的组成以超外差调幅收音机为例，

11、由接收天线、高频放大器，变频器，中频放大器，检波器4、无线电波的基本特点（1）无线电波是一种电磁波，其传播速度与光速相同，且有人=c/（2）无线电波具有直射、绕射、反射与折射等现象。（3）无线电波的三种传播途径：1）地波2）天波3）直线波小结：1、高频电子线路的典型应用是无线通信系统；2、无线通信系统由发射设备、接收设备和传输媒介三局部组成；3、无线电信号的发射与接收的关键是调制与解调；4、高放、混频、本振、调制、解调等相关知识是本课程要解决的问题。作业P5 1, 2XX工业职业技术学院教案4、谐振功率放大器电路50Q Ci17pFL、znr16nHC2745pFj人 280nH卜 0 oip

12、FLi ，397nHLc280nH C46 + 28VT型输入匹配网络；基极自给偏压；集电极并联馈电；L型输出匹配网络2. 3丙类倍频器1、倍频器输出信号的频率比输入信号的频率高n倍的电路。2、分类丙类倍频器一工作频率为几十兆赫参量倍频器一工作频率高于100兆赫（采用非PN结电容的非线性，变容二极管）3、原理利用器件的非线性对输入信号进行非线性变换，再利用谐振系统从各次谐波中取出所 需的n次谐波分量，从而实现n倍频。n越大，Pon和n cn越小且Vn的谐波难滤除，所以一般n取23级。4、应用可降低主振器的频率，有利于稳频。在不扩展主振器波段的情况下，扩展发射机的波段。XX工业职业技术学院教案序

13、号11周次6授课形式实验授课章节名称实验四：高频谐振功率放大器教 学 目 的学会利用仿真仪器测量高频功率放大器的电路参 数、性能指标；熟悉谐振功率放大器的三种工作状态及调整方法教 学 重 点熟悉谐振功率放大器的三种工作状态及调整方法教 学 难 点使 用 教 具计算机课 外 作 业实验报告课 后 体 会实验高频谐振功率放大器1 .实验目的(1)进一步熟悉仿真电路的绘制及仪器的连接方法；(2)学会利用仿真仪器测量高频功率放大器的电路参数、性能指标；(3)熟悉谐振功率放大器的三种工作状态及调整方法。2 .实验内容及步骤(1)利用EWB软件绘制高频谐振功率放大器如附图L4所示的实验电路。(2)(4)(

14、5)Vbb0.2 VVcc12 VR12 QR210kf附图1.4高频谐振功率放大器实验电路对交流输入信号进行设置正弦交流电有效值300mV；工作频率2MHz;相位0 O对变压器进行设置N设定为0.99；LE=le-05H；LM=0.0005H其它元件参数编号和参数按附图1.4所示设置。按下仿真电源开关，双击示波器，按附图L5所示的示波器参数设置，即可观察到图示的高频功率放大器集电极电流波形和负载上的电压波形。由波形可说明电路的工作 特点。 OscilloscopeTime base |0.2班厮|Y B|A A/BChannel A10 V/DivY position | 0.80AC 0|

15、 DC|ExpandGroundTrigger Edge Level0.00A B ExtChannel B5 mVIDWY position 1.40 AC 0 DCnon附图L5高频功率放大器集电极电流波形和负载上的电压波形（6）将输入信号设定为400mV,观察到的集电流电流波形和负载上的电压波形如图 L6所示。说明高频功率放大器工作在过压状态的特点。附图L6工作于过压状态时的集电极电流波形和负载上的电压波形附图1.3高频小信号谐振放大器的幅频特性曲线XX工业职业技术学院教案序号12周次6授课形式讲授授课章节名称习题课一教学目 的巩固前两章知识教学重 点教学难 点使用教 具课外作 业课后体

16、 会L5图I 16 (a)所示的单调谐放大器中,假设谐振频率(=10. 7MHz, CS=50pF, BWo,7=15OKHz,求回路的电感L和Qe。如将通频带展宽为300KH力应在回路两端并接一个多大的电阻？1. 6调谐在中心频率为% =10. 7MHz的三级单调谐放大器，要求BW0.7100KHz,试确定每个 谐振回路的有载品质因数Qe。1.7中心频率都是6. 5MHz的单调谐放大器和临界耦合的双调谐放大器，假设Qe均为30,试 问这两个放大器的通频带各为多少？2. 1谐振功率放大器输出功率4=4肌 人=60%, %c=20V,试求R和乙)。假设保持A不变，将c提高到80%,试问兄和Ao减

17、小多少？2. 2谐振功率放大器6=20V, A=250mA, A=4W,窝=0. 9出,试求该放大器的外、Pc、C和Aim为多少？2.3谐振功率放大器/=30V, 7；o= 100mA,禽=28V, 。=60,g（。）=1.8,试求P。、心和人为多少？【练习】1、小信号谐振放大器与谐振功率放大器的主要区别是什么？2、为什么高频功率放大器一般要工作于丙类状态？为什么采用谐振回路作负载？谐振回 路为什么要调谐在工作频率？3、试设计用于收音机中频放大器中的简单并联谐振回路。中心频率fO=465kHZ,回路 电容为200pF,要求3dB带宽BWO. 7=8kHZo试计算回路电感和有载Qe的值。4、三级

18、相同的单调谐中频放大器级联，工作频率fO=465kHz,总电压增益为60dB,总带 宽为8kHz,求每一级的增益，3dB带宽和有载品质因数Qe值。5.某一晶体管谐振功率放大器，设Vcc=24V,Ico=250mA,Po=5W,电压利用系数1二0.95。 试求放大器的PDC、n c Rp、IclmoXX工业职业技术学院教案序号13周次7授课形式讲授授课章节名称反应式振荡器工作原理教学目 的掌握振荡的平衡条件、起振条件和稳定条件教学重 点振荡器产生振荡的基本原理教学难 点振荡的稳定条件使用教 具课外作 业复习课后体 会旧课复习在无线通信系统中，哪些地方会用到振荡器，它们的主要功能是什么？答：振荡器

19、主要提供高频正弦波，在接收机混频处的本地振荡器以及发射机调制所需要的 高频载波均由振荡器产生。一、反应式振荡器的工作原理1、组成和分类反应型振荡器的原理框图如下图。由图1可见，反应型振荡器是由放大器和反应网 络组成的一个闭合环路，放大器通常是以某种选频网络（如振荡回路）作负载，是一调谐 放大器，反应网络一般是由无源器件组成的线性网络。另外，振荡器还应包含有稳幅环节。图1反应式振荡器的原理方框图根据选频网络组成元件的不同，反应式正弦波振荡器可分为LC振荡器、RC振荡器和 石英晶体振荡器。2、平衡条件和起振条件平衡条件二I I 初=1包括振幅平衡条件和相位平衡条件两个方而。(1)振幅平衡条件i =

20、 1(2)相位平衡条件外+物=2nr(n = 0,1,2,)起振条件振幅起振条件1大了“ 1 1(2)相位起振条件外+物=2nr(n = 0,1,2,)3、主要性能指标(1)振荡器的平衡稳定条件当振荡器受到外部因素的扰动，破坏了原来的平衡状态时，振荡器能自动恢复到原平 衡状态，那么称振荡器处于稳定的平衡状态。A、振幅平衡稳定条件振幅平衡稳定条件可用图解法进行分析。见图3.2所示。振荡特性是指放大器的输出 电压与输入电压的关系曲线；反应特性是反应网络的输出电压与放大器输出电压的关系曲 线。可见，振荡平衡的稳定条件是在平衡点A附近，放大器增益A随振荡幅度的变化率 为负值，其绝对值越大，振幅稳定性越

21、好。B、相位平衡稳定条件相位平衡稳定条件为：相对频率的变化率为负值。对于反应式正弦波振荡器，其相位平衡稳定条件一般都能满足。(2)振荡频率的准确度和稳定度A、荡频率的准确度实际振荡频率f与要求的标称频率fo之间的偏差称为绝对频率准确度Af。A f/fo=(f-fo)/fo f/fo称为相对频率偏差或相对频率准确度。B、振荡频率的稳定度振荡频率的稳定度= f/fo/时间间隔我们通常所讲的频率稳定度，一般是指短期频率稳定度。(3)振荡幅度的大小、振荡波形的非线性失真、振荡器的输出功率和效率等指标。XX工业职业技术学院教案序号14周次7授课形式讲授授课章节名称LC正弦波振荡器教学目的掌握LC振荡器的

22、工作原理；理解各类振荡 电路的特点教学重点LC振荡器相位平衡条件的判别教学难占八、LC振荡器相位平衡条件的判别使用教具课外作业P76 3. 3 3. 4 3. 5 3. 6课后体会新课引入反应式振荡器按照选频网络的不同可分为LC振荡器、晶体振荡器、RC振荡器等。我 们首先介绍有LC选频网络构成的振荡器。3.2 LC正弦波振荡器变压器反应式振荡器（互感耦合振荡器）1、基本电路(a)图2变压器反应式振荡电路电路图序号2周次1授课形式讲授授课章节名称实验一：multisim软件的使用教 学 目 的掌握multisim仿真软件的使用，会绘制原理图教 学 重 点熟multisim仿真软件的使用方法教 学

23、 难 点使 用 教 具计算机课 外 作 业实验报告课 后 体 会授课主要内容1 .实验目的(1) MULTISIM常用菜单的使用；(2)搭接实验电路及各种测量仪器设备；2 .实验内容及步骤(1)软件界面介绍(2)元器件的绘制(3)仪器仪表的绘制(1)利用MULTISIM软件绘制出如下图的放大器实验电路。2、相位平衡条件由互感线圈的同名端来保证满足正反应3、起振条件和振荡频率(1)起振条件 AuFul(2)振荡频率 fol /2n VLC4、主要优缺点优点：易起振、输出幅度大、结构简单、调频方便。缺点：高频损耗大、分布电容影响大、输出波形不好、频率稳定性差。(二)三点式振荡器1、电容三点式振荡电

24、路一一考毕兹振荡器(1)电路组成3)图3考毕兹振荡器电路图(2)相位平衡条件(3)起振条件和振荡频率2、电感三点式振荡电路哈特莱振荡器 (1)电路组成图4哈特莱振荡器电路图(2)相位平衡条件（3）起振条件和振荡频率（4）优缺点 3、三点式振荡电路判别法那么Xce和Xbe电抗性质相同，Xcb和它们电抗性质相反4、改进型电容三点式振荡电路（1） Co、Ci的影响（2）串联改进型电容三点式振荡电路一一克拉泼振荡器(b)振幅稳定且波形好。(b)5、并联改进型电容三点式振荡电路一一西勒振荡器该电路频率稳定度高、外高、频率覆盖宽、XX工业职业技术学院教案序号15周次8授课形式讲授授课章节名称石英晶体振荡器教学目 的掌握石英晶体振荡器的工作原理教学重 点石英晶体振荡器的工作原理教学难 点石英晶体振荡器的串、并联形式使用教 具课外作 业P77 3. 8课后体 会新课导入上次课讨论了 LC正弦波振荡器的工作原理，今天介绍另一种反应式振荡器一一石英 晶体振荡器。3.3石英晶体振荡器一、石英谐振器及其特性1、石英谐振器