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高频电子线路

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High Frequency Circuit

目 录 第 1章 绪论第 3章 选频网络第 4章 高频小信号放大器第 5章 非线性电路、时变参量电路和变频器第 6章 高频功率放大器第 7章 正弦波振荡器第 9章 振幅调制与解调第 10章 角度调制与解调第 12章 反馈控制电路第 13章 频率合成电路

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第 1 章 绪论1.1 通信系统的组成 1.2 收发设备的组成

1.3 无线电通信波段 1.4 收音机电路实例

1.5 本课程研究对象 1.6 本课程特点

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高频电子线路High Frequency Circuit

参考书思考题与习题

   * 注：现代电子设备多为交叉运用。

电的传递路径方式

与主要分析研究方

法 高频电路—— 广播、电视、通讯等频率较高 , 电参数集中的高频（射频）应用。 显著特点：工作频率界于低频电路和微波 电路之间，内“路”外“场”。微波电路——通信、雷达、导航与电子对抗等

频率高于高频电路、集总参数应用

低频电路——仪器、仪表、自动化控制、医疗 电子、电话线等频率较低的一般性应用。特点：能量直接在线路上 传递。

电磁场 ——完全非“电路”传输，能量以“场”的形式传递和接收

频率由低到高

强电——电力电子技术，发供电设备，电力拖动，大功率电器等。特点： 能量以线路（电缆）形式传递，频率 50Hz （某些国家 60Hz ）

弱电

数字电路——自动化控制、计算机、数据通讯等

模拟电路

课程说明 理论体系

1.1 通信系统的组成 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。

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Regardless of the particular application, all communication systems involve three main subsystems: the transmitter, the channel, and the receiver.

基于 “高频电子技术”实现通信的共同特点：利用高频（射频）无线电波来传递信息。因此，设备中产生和接收、检测高频信号的基本功能电路大都是相同的。

已调信号

通信系统基本组成框图

发 送设 备

信 道

信 宿

基带信号

已调信号基带信号

信 源

输 入变换器

接 收设 备

输 出变换器

发送端 接收端

噪声源

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发送端各模块功能

信源（ information source ）：需要传送的原始信号，一般为 非电物理量。

输入变换器 (input converter) ：将非电信号转换为电信号，其输出称为“基带信号” (baseband signal) 。

发送设备 (transmitter) ：将基带信号变成适合于信道传输的“ 频带信号” (frequency band signal) 。

电信号，且直接表示了原始信息。基带信号实质：

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信道及其分类

信道（ channel ）：即传输媒介。

无线信道

有线信道

海水 (seawater)地球表面 (surface of Earth)自由空间 (free air)

同轴电缆 (coaxial cable)波导 (waveguide)光纤 (fiber or fibre)

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Channels may be classified into two categories: wire channnels and wireless channnels

接收端各模块功能

接收设备 (receiver) ：完成发送设备功能的反变换 ——解调，其输出为基带信号。

输出变换器 (output converter) ：将接收设备输出的基带信号变换成原来形式的信号。

信宿 (information sink) ：原始信号的接收者。

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通信过程的叙述

原始非电信号经输入变换器变换成电信号后，送入发送设备，将其变换成适合于信道传输的信号，然后送入信道传输。接收设备则从众多信号（包括噪声）中选出有用信号并将其解调，还原出原基带信号，再经输出变换器恢复出原始非电信号。

原始信号 电信号 变换 信道解调原始信号

1.2 收 /发设备的组成

高频功放主振

低频功放

1.2.1 调幅发射机组成框图

缓冲 调制倍频 高频放大

电 源低频放大

高 频 部 分

低频部分

倍频 (double frequency) ：降低主振器频率，以利于稳频。

主振 (oscillator) ：产生频率稳定的载波信号。

缓冲 (buffer) ：减弱后级对主振器的影响。

发射机框图中各模块功能

频率： 20Hz ~~~20kHz

波长： 15km ~~~15000km

可见，这样的天线是不可能制作的。

②实现多路通信。因为基带信号为低频信号，相互之间不易区分，接收设备无法选 择所需接收的信号。

调制的目的：

①便于制作天线。由天线理论可知：要将 天线电信号有效地发射出，天线的几何尺寸必须和电信号的波长处于同一数量级。如声音信号

低频电信号称为调制信号 (modulating signal) 。未经调制的高频振 荡信号称为载波信号。 (carrier signal)

将低频基带信号装载到高频振 荡信号上的过程称为调制 (modulating) 。将低频信号从被调制过的高频振 荡信号上卸取下来的过程称为 解调 (demodulating) 。

经过调制的高频振 荡信号称为已调波信号。 ( modulating signal )

调制的思 想

载波 ＋ 调制信号 ＝ 已调波信号 飞机 ＋ 人 ＝ 载人飞机

相

关

概

念

调制后的效果

②实现了信道复用。由于 不同的发射 台采用不同频率的高频振 荡信号作为载波，这样在频谱上就可以互相分开了。

①天线的尺寸大大降低。由于调制后传送的是 携带有低频电信号的高频振 荡信号。

“ 调制” 的专业术语

对于正弦波振荡信号，其主要参数是 A， f， φ，因而出现了振幅调制，频率调制和相位调制。

调制：用原始低频信号去控制高频振荡信号的某一参数，使之随原始电信号的变化 规律而变化。

1.2.2 直接放大式接收 机组成框图

1.2 收 / 发设备的组成

输入回路

高频放大

低频放大解调器

1.2.2 超外差接收机组成框图 (superheterodyne receiver)

1.2 收 / 发设备的组成

AGC

输入回路

本地振荡器

混频器 中频放大 解调器高频

放大低频放大

超外差接收机组成特点

超外差式与直接式接收机 相比，增加了混频器 (mixer) 、本地振荡器 (Local Oscillator--LO) 和中频放大器 (Intemidiate Frequency Amplifier--IFA)三种功能电路。Mixer 的作用是将接收到的 不同频率的载波信号变换为固定频率的中频 (Intemidiate Frequency-- IF) 信号。这样做的目的是可 提高接收机的选择性和灵敏度。

另外， AGC,AFC,PLL 是通信系统中必不可少的辅助部分， 若无，甚至无法工作。

一个完整的通信设备组成框图

1 发射机部分

2 接收机部分

天线开关

3共用设备 4天线

信源

音频放大器 调制器

载波振荡器

激励放大器

功率放大器

信宿

高频放大器

混频器中频放大器

检波器低功放

本地振荡器

无线电波具有直射、绕射、反射与折射等现象。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。

电波的传播方式

（ a ） 地面波 ; （ b ） 天波 ; （ c ） 空间波

沿大地与空气的分界面传播的电波叫地表面波，简称地波。绕射传播。超长波、长波、中波无线电信号，都是利用地波传播的。 短波近距离通信也利用地波传播。

天波：利用天空的电 离层折射和反射而传播的电波， 也叫天空波。电离层只对短波波段的电磁波产生反射作用，因此天波传播主要用于短波远距离通信。

空间波又称为直射波，是由发射点从空间直线传播到接收点的无线电波。直射波传播 距离一般限于视距范围。超短波和微波通信就是利用直射波传播的。

1.3 无线电通信波段波段名称 波长范围 频率范围 频段名称 用途

长波 (LW) 10km～1km

30～ 300kHz

低频 (LF) 远距离通信

中波 (MW) 1km～ 100m 0.3～ 3MHz 中频 (MF) AM 广播短波 (SW) 100m～ 10m 3～ 30MHz 高频 (HF) AM 广播超短波 (VSW) 10m～ 1m 30～ 300MH

z 甚高频 (VHF)

FM 广播 电视

微

波

分米波 (USW)

100～ 10cm 0.3～ 3GHz 超高频 (UHF)

电视 移动通信

厘米波 (SSW)

10～ 1cm 3～ 30GHz 特高频 SHF) 微波 /卫星通信

毫米波 (ESW)

10～ 1mm 30～ 300GHz

极高频 (EHF)

射电天文f300 (m)

(mm)

(MHz)

(GHz) 如： 99MHz →3 m

无线电 微波 红外线

可见光 紫外线

X 射线 射线(Hz)f 100 102 104 106 108 1010 1012 1014 1016 1018 1020 1022 1024

卫星

地面微波

双绞线同轴电缆

光纤

海事无线电

调频无线电

调幅无线电

电视

移动无线电

电信领域使用的电磁波的频 谱

LF MF HF VHF UHF SHF EHF THF波段

(Hz)f 104 105 106 107 108 109 1010 1011 1012 1013 1014 1015 1016

无线电频率的上限一般为 3000GHz。

我国规定的广播波 段：中 频 （ MF ） 中 波： 535～ 1605kHz ----AM

高 频 （ HF ） 短 波： 1.6～ 26.1MHz----AM

甚高频 （ VHF ）超短波： 88～ 108MHz----FM

射频（ Radio Frequency --RF ）： 10kHz～几百 G

Hz 。在此频率范围内，以电磁形式向空间辐射而形成无线电波。

无线电通信波段相关知识所谓“高频”，广义上讲就是适于无线电传播的无线电频率，通常又称“射频”。

无线电通信波段相关知识

UHF Ⅳ 波段 470～ 566MHz 13～ 24 频道

UHF Ⅴ 波段 606～ 958MHz 25～ 68 频道

我国广播电视频道的划分：四个波段 ， 68 个频道（台），频道间隔为 8MHz

。VHF Ⅰ 波段 48.5～ 92MHz 1～ 5 频道VHF Ⅲ 波段 167～ 223MHz 6～ 12 频道

一般来说，中波广播（ 535 ～ 1605kHz）的服务半径一般 不超过数百公里。短波广播（ 4 ～ 19MHz内的部分频 段）的服务半径大于 1000km。 根据服务范围发射功率数十至数百千瓦不等。

ISM(Industrial Scientific and Medical) 频段为公用频段许可频段。

无线电通信波段相关知识

在 USA ， FCC （ Federal Communications Commission ），规定在 RF范围内，有三个免许可频段：

900MHz （ 902～ 928MHz ）2.4GHz （ 2.4～ 2.4835GHz ）5.8GHz （ 5.725～ 5.850GHz ）

• 收音机的工作原理特 别体现了无线通信技术方面的内 容，几乎囊括了高频接收技术的大部分内 容。

1.4 收音机电路实例

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16

ANTC1

20p

C50p

C239p

L260nH

15 14 13 12

1

2

11

T109IF S

5

1 2

CF110.7M

10

T219IF

S5

4 3 C***68p

9 8 7

CF2103

6

CF3

5

T3

1

2 3

4

5C3015p

FM DEM10.7M

(´úCF3)

NC

4

C32.2 50V

3 2

103

1

32

1

2.2k

470n

31302928

20n

27

AM330P

MOND

68k

STERED

26

24k

25

U p

22n

C9

24

1

1

23

AM OSC34

5

44¡ä

2221

33¡ä L 3

20

C710

191817

C6100

2

2¡ä

AM RF

C2922p 4.5T FM-OSC 5p

Öв̈ ´Å°ôÌìÏßAM COIL

C818P

PVC 四联AM: 1,1¡ä2,2¡ä

AM: 3, 3¡ä4, 4¡ä

470n

21

IN1 SW NC

3 4

C15403p

C174.7

5

NF1

6

GND1

7

C20403

8

C2310

OUT1P-GND1 RIPPLE

CXA1622M

C510n103

403p

16

IN2 REG

15

10

VOL

14 13 12

NF2 GND2

11 10

OUT2

U p

VCC

100

3V

100

403

220

403

9

4.7

C19100 3

3

10 nC4

P - GND2

ON

OFF

TEA 5711/T

R828AM/FM 收音机电路原理图

FM高放

FM混频

FMIF1

FMIF2

FM检波

相位检波 VCO

分频器

同步检波

立体声解码器

SDS

软静噪

单声道立体声开关

LED驱动器

导频检波

V1变换器

控制开关AM/FM转换

AM/FM指示器

AM检波

AGC

AM-IF

FM本振

稳压器

AM本振

AM混频

AM高放

FM RF I

16 21

FM RFO

FM MIXERFM-IF1

I

1113

FM-IF1O

9

FM-IF2I

7 5

FM DEM

31 27

LPF-M/S VCO/AM-FM

19/19/38kHz

38kHz

3AF R

O

2AF L

O

30ST-LED

MUTE

32

MPX I

294

PILFILAF O

2822

SUBGND

26

IND

AM-AGC/FM-AFC

20

AM-IF2I/O

AM-IF1I

1015

AM MIXER

14

18AM RFI

AM-OSC24

68

121925

23

17RF GND

FM-OSC

U pRIPPLE

VSTABA

VSTABB

IF GND

TEA5711/T

SW1TCH

N.C1

TEA5711/T 电路原理框图

• 该收音机电路由两片集成电路芯片与一些外围辅助电路组成。TEA5711/T芯片：收音机的主要 芯片，它将接收到的无线电高频信号 进行放大、混频、中频放大、检波后送入 CXA1622M芯片。

CXA1622M芯片：对解调出的音频信号进行功率放大，并送给扬声器。

该电路包括 AGC 和 AFC 电路。

1.5 本课程研究对象与任务 本课程将以无线通信系统为主要 研究对 象，即研究

“高频信号的产生、发射、接收和处理” ，包括：

（ 1 ）高频放大器 （ 2 ）高频功率放大器

（ 3 ）高频振荡器 （ 4 ）变频 /混频器 （ 5 ）调制解调器 （ 6 ）反馈控制电路

任务：讨论以集总参数为限的上述高频电子电路的基本组成、工作原理、性能特点、基本工程分析方法。关注各功能电路的输入、输出频 谱的变化 关系，找出合理的实现方法。

1.6 本课程特点及学习本课程的目的

所讨论的电路主要是非线性电子线路，其显著特点是，涉及的基本 概念多、电路形式多、分析方法 更加复杂，求解也困难得多。 要求具有较宽的基 础知识。

学习本课程的目的：为学习电视理论、通信设备维护、电子测量技术、现代通信原理等课程打下基础。为今后考研和从 事高频技术研究工作 打下基础。

重视实践环节。

小 结高频电子线路的典型应用是无线通信系统；无线通信系统由发射设备、接收设备和传输媒介三部分组成 ；无线电信号的发射与接收的 关键是调制与解调；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；了解无线电信号所具有的基本特点是 必备的基本知识。

3. 画出无线通信收发信机的组成框图。

4. 无线通信为什么要进行调制？

思考题与习题

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1. 一个完整的通信系统一般由 、 、 、 、 等部分组成。 2. 人耳能听到的声 音的频率 约在 到 的范围内。

教学安排及考核办法

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平时成绩（ 20% ） +期末成绩（ 80% ）平时成绩包括： 出勤情况 作业情况 实验成绩 课堂小测验情况等

理论（ 54学时） + 实验（ 12学时）

教材：高频电子线路（第四版） 张肃文 高等教育出版社

［ 1］沈伟慈 通信电路 西安电子科技大学出版社 2004

［ 2］王卫东 高频电子电路 电子工业出版社 2006

［ 3］高吉祥 高频电子线路学习辅导及习题评解 电子工业出版社 2005

［ 4］阳昌汉 高频电子线路学习与解题指导 哈尔滨工程大学出版社 2002

［ 5］于洪珍 通信电子线路（名师大课堂） 科学出版社 2007

［ 6］［日］铃木宪次 高频电路设计与制作 科学出版社 2005

张肃文 高频电子线路High Frequency Circuit

参考书王卫东 高频电子电路 电子工业出版社 2006.1

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书山有路勤为径，学海无涯苦作舟！

本章結束