期末总复习1-3省名师优质课赛课获奖课件市赛课一等奖课件.ppt

*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考，不能作为科学依据。感谢,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考，不能作为科学依据。感谢,期末总复习,1/54,第1章 绪论,考评知识点,1.了解通信系统中信号变换过程，,无线电波传输方式和频段划分,。,2.掌握通信系统基本原理及信号传输框图。,2/54,1、通信和通信系统,通信系统：,完成信息传输系统。,通信系统基本模型,信源,发送设备,信道,接收设备,收信者,变换器,变换器,噪声,3/54,2、通信系统中信号三种形式,(1)基带信号：,也称消息信号或调制信号，表示信息电信号。比如：话音、图象信号。,(2)高频载波信号：,确知单一频率正弦波信号。,(3)已调波信号：,已载有基带信号高频载波信号。,调制,调制信号,(话音或图象),高频载波信号,已调波,4/54,调制,：,用需要传输,基带信号,去控制高频载波信号某一参数,振幅、,角频率或相位,，使其随,基带信号改变而改变，这一过程称为调制。,通俗地说，就是用高频振荡信号作为运载工具，将携带信息低频信号,“装载”,到高频振荡信号上。,解调,：从已调信号中还原出基带信号过程。,调制概念,5/54,3、无线电广播发射与接收,低频,放大器,高频,振荡器,高频谐振,放大器,振幅,调制器,高频,功放,换能器,消息信号,（1）发送设备,6/54,（2）接收设备,混频器,高频谐振,放大器,f,s,f,s,当地,振荡器,f,o,f,o,-f,s,=f,i,中频,放大器,f,i,检波器,(解调),F,低频,放大器,F,7/54,（2）视距传输（直射波）,特点：收、发信高架（高度比波长大多）。主要用于超短波、微波波段通信和电视广播。比如，卫星通信采取视距传输。,（1）地波传输（绕射波）,特点：波长愈长，传输损耗愈小。主要用于中、长波无线电通信和导航。比如，收音机接收广播电台中波信号。,4、无线电波传输方式和频段划分,8/54,（3）天波传输，也称电离层传输（反射波）,特点：损耗小，传输距离远；因电离层状态不停改变使天波传输不稳定；因要满足从电离层返回地面条件，工作频率受到限制。主要用于短波、中波远距离通信和广播。比如，收音机接收广播电台短波信号或军用短波电台。,9/54,三种传输方式示意图以下,地波传输（绕射波）,反射方式,直射方式,大地,大地,大地,电离层,10/54,无线电波波段划分,波段名称,波长范围,频率范围,应用举例,长波波段,1000,10000m,30,300kHz,低频LF,航海设备；无线电信标,中波波段,100,1000m,300,3000kHz,中频MF,调幅广播；业余无线电台,短波波段,10,100m,3,30MHz,高频HF,短波广播；移动通信；军用通信；业余无线电台,超短波波段,1,10m,30,300MHz,甚高频VHF,电视；调频广播；空中交通管制；业余无线电台,分米波波段,10,100cm,300,3000MHz,特高频UHF,电视；遥测；雷达；业余无线电台,厘米波波段,1,10cm,3,30GHz,超高频SHF,雷达；卫星和空间通信；业余无线电台,毫米波波段,0.1,1cm,30,300GHz,极高频EHF,雷达；着陆设备；业余无线电台,11/54,第2章 通信电子线路基础,1.掌握BJT高频小信号模型,2.掌握串联与并联谐振回路主要性能：谐振条件与谐振曲线，通频带，Q值意义；,2.掌握两种谐振回路阻抗交换与抽头阻抗变换。,3.熟悉石英晶体滤波器特征，其它形式滤波器作普通了解。,12/54,2.,1 BJT高频小信号模型,一、混合,等效电路,混合,型等效电路,13/54,二、三极管Y参数等效电路,三极管处于小信号线性放大状态时，能够近似为线性器件。所以，我们避开三极管内部结构，将其看成一个线性二端口网络，以下列图所表示，从而能够用网络参数等效电路来等效三极管。,U,ce,+,b,e,c,e,I,b,I,c,U,be,+,_,_,（a）,_,y,oe,y,fe,U,be,（b）,I,b,I,c,+,_,U,be,U,ce,+,y,ie,y,re,U,ce,Y参数等效电路,三极管二端口模型,14/54,2.2,无源谐振网络,任务：信号传输、频率选择和阻抗变换等。,一、LC,串联谐振回路,：,r是L和C损耗之和,C,L,r,Z,S,（1）,串联谐振频率：,（2）,品质因数：,回路谐振时无功功率,与损耗功率之比,15/54,（3）,特征阻抗,：,谐振时容抗或感抗值,（4）广义失谐,：能够清楚反应失谐大小,通信电路中用到谐振电路多为窄带电路，即与,0,很靠近，则有,16/54,a、并联谐振频率,b、品质因数,c、广义失谐,二、并联谐振回路,C,L,r,I,y,+,U,-,C,L,g,o,I,y,+,U,-,1、基本概念：,LC理想，g,0,是L和C损耗之和。,17/54,2、并联谐振回路幅频特征和相频特征,d、通频带,e、矩形系数,幅频特征,U,0,U,0,0.707U,0,BW,0.7,0.7,曲线越窄，选频特征越好，定义当U下降到U,0,时，对应频率范围为通频带BW,0.7,z,/2,-/2,相频特征,0,18/54,例：已知并联谐振回路 f,o,=465KHz，C=200pF，BW,0.707,=8kHz，求:,(1)回路电感L和品质因数Q,L,；,(2)如将通频带加宽为10kHz，应在回路两端并,接一个多大电阻？,解,:（1）,谐振时阻抗：,R,o,=Q,L,o,L,98.4K,（2）设要并接电阻为R,L,，由题意知,19/54,例：对于收音机中频放大器，其中心频率f,0,=465kHz，BW,0.707,=8kHz，回路电容C=200 PF，,（1）试计算回路电感和 Q,L,值。（2）若电感线圈 Q,O,=100，问在回路上应并联多大电阻才能满足要求。,解(1)：,20/54,答：回路电感为0.586mH,有载品质因数为58.125,这时需要并联237.66k电阻。,(2),电感,等效损耗电阻,解得,电路总,等效损耗电阻,21/54,例：,图示为波段内调谐用并联振荡回路，可变电容 C改变范围为 12260 pF，C,t,为微调电容，要求此回路调谐范围为 5351605 kHz，求回路电感L和C,t,值，并要求C最大和最小值与波段最低和最高频率对应。,解：,答：电容C,t,为19pF，电感L为0.3175mH.,解得,C,t,=19pF,L=0.3175mH,22/54,3、部分接入并联谐振回路（抽头并联谐振回路）,目标：,实现阻抗匹配；减小负载对谐振回路影响,信号源阻抗匹配,R,s,=R,i,负载阻抗匹配,R,L,=R,0,阻抗匹配,C,L,r,R,L,R,s,R,i,R,o,23/54,a、自耦变压器部分接入电路,1、电感抽头接入回路L,1,与L,2,间无互感,2、电感抽头接入回路L,1,与L,2,间有互感M,3、电感抽头接入回路L,1,与L,2,间完全耦合,接入系数：,接入系数：,接入系数：,24/54,接入系数：,信号源匹配:,R,s,=R,0,能够经过改变电感抽头位置来实现信号源阻抗匹配。,从功率相等关系看：,25/54,b、电容抽头部分接入电路,能够经过改变电容分压比来实现信号源阻抗匹配。,接入系数:,信号源匹配:,26/54,负载部分接入电路实现阻抗变换,接入系数：,接入系数：,27/54,例：图示电路是一电容抽头并联振荡回路，信号角频率,=10,10,6,rad/s。试计算谐振时,回路电感L和有载Q,L,值（设线圈Q,o,值为100）。,解,：,由题意知,28/54,2.2.2 无源固体组件(固体滤波器),一、石英晶体谐振器,1、电器特征,利用石英晶体,压电效应,和,逆压电效应,能够将其制成晶体谐振器。通常把基频谐振称为,基音谐振,，把高次谐波上谐振称为,泛音谐振。,普通用图示,LC谐振回路来模拟石英晶体电特征,。,C,q,L,q,r,q,C,0,JT,X,f,f,s,0,f,p,容性,感性,2、应用：振荡器,高频窄带滤波器,Z,1,Z,2,R,L,1,1,2,2,差接桥式带通滤波器,含有高Q，通带极窄,29/54,二、陶瓷滤波器和声表面波滤波器,1、陶瓷滤波器,（带通滤波器）,3,2,1,工艺：,由,压电陶瓷,制成。但,Q值低于石英晶体，约为几百，高于LC谐振电路,。,优点：,体积小、成本低、通带衰耗小和矩形系数小等。,缺点：,一致性差。频率特征离散性大，通频带不够宽。,2、声表面波滤波器,声表面波传输方向,R,s,U,s,R,L,声表面波滤波器结构图,依靠基片变形激起表面超声波实现,选频特征：,当叉指换能器几何参数以及发端换能器距离一定时，它就含有选择某一频率信号输出能力。,特点：,可满足各种频率特征、性能稳定、工作频率高、体积小、可靠性高等。,30/54,2.3 干扰和噪声,通信电子线路处理信号，多数是微弱小信号，因而很轻易受到内部和外界一些不需要电压、电流及电磁骚动影响，这些影响称为干扰（或噪声），当干扰（或噪声）大小能够与有用信号相比较时，有用信号将被它们所“淹没”。为此，研究干扰问题是电子技术一个主要课题。,普通来讲，除了有用信号之外任何电压或电流都叫干扰（或噪声），但习惯上把外部来称为干扰，内部固有称为噪声。,2.3.1 外部干扰,一、外部干扰起源,外部干扰分为自然干扰和人为干扰。自然干扰是大气中各种扰动。人为干扰是各种电器设备和电子设备产生干扰。,31/54,2.3.2 内部噪声,内部噪声分为,人为噪声,和,固有噪声,两类,固有噪声是一个起伏型噪声，它存在于全部电子线路中，其主要起源是电阻热噪声和半导体器件噪声。,一、电阻热噪声,1、电阻热噪声基本概念,当温度大于300K时，作随机运动自由电子，穿越电阻运动过程，会在电阻两端产生随机起伏噪声电压，下列图是电阻起伏噪声电压波形示意图。,t,E,n,0,起伏噪声电压是时间上连续随机过程，依据概率统计理论，起伏电压强度能够用其均方值表示。电阻R两端起伏,噪声电压均方值,和,均方根值,为,32/54,功率谱密度定义是：单位频带内噪声电压（或电流）均方值：,噪声电压功率谱密度,S,U,=4kTR,噪声电流功率谱密度,S,I,=4kTG,S,U,惯用在串联电路中计算噪声，,S,I,惯用在并联电路中计算噪声,2、电路中电阻热噪声计算,（1）单个电阻热噪声强度,（2）多个电阻热噪声强度,R,R,(理想),R,(理想),R,1,R,2,R,1,R,2,R,1,+,R,2,R,1,R,2,R,1,R,2,R,1,/,R,2,33/54,二、半导体器件噪声,1、散粒噪声,2、分配噪声,三、信噪比和噪声系数,1、信噪比,2、噪声系数,3、噪声温度,3、闪烁噪声,34/54,作用：,放大各种无线电设备中高频小信号（微弱），通常是窄带放大器，以各种选频电路作负载（并联、耦合谐振回路等），所以还含有选频或滤波作用。,组成：,放大器件+负载回路（非线性）,要求：,（1）增益要高 （2）选择性要好,（3）工作要稳定可靠 （4）噪声要小,另外，因为小信号谐振放大器放大信号幅度很小，电路中用于放大器件工作在线性范围，因而它们,属于线性放大器,，通常,采取线性模型等效电路分析法,。,3.1.1 概述,3.1 小信号谐振放大器,第3章 小信号放大电路,35/54,3.1.2 单调谐回路谐振放大器电路,1、,采取分压式稳定偏置电路；,2、,输出端采取并联谐振电路，起选频作用，T集电极采取部分接入，以提升谐振回路有载Q值；,3、,信号输入与输出为实现阻抗匹配、满足最大功率传输均采取变压器耦合。,一、电路和工作原理,2,1,3,4,5,C,L,+,_,U,i,+,_,U,o,+,_,U,i,交流通路,36/54,二、主要参数分析计算,1、放大器交流小信号等效等效电路,n,1,y,fe,U,i,+,_,g,C,L,U,o,将12和45分别折算到,13端后等效电路,y,fe,U,i,+,_,y,ie,U,i,C,2,3,1,4,5,C,oe,g,oe,g,L,C,L,+,_,U,o,L,Y参数等效电路,37/54,2、分析计算,（1）电压增益（电压放大倍数）,当输出回路谐振时，,=0，,即为纯电导。所以，谐振时电压增益A,uo,为：,n,1,y,fe,U,i,+,_,g,C,L,U,o,将12和45分别折算到,13端后等效电路,（2）功率增益（谐振时功率放大倍数）,38/54,a、,失配损耗：,假如负载失配造成输出功率减小引发功率损耗。此时，,若谐振回路理想、无损耗，则g,o,=0，当,输出端匹配时n,1,2,g,oe,=n,2,2,g,L,，输出功率最大，功率增益最大，记为A,Pomax,：,功率损耗,。,下降程度，称为,失配,反应了失配时功率增益,，称为,失配系数,其中,2,2,1,2,2,2,max,),1,(,4,),1,(,4,P,P,g,n,g,n,P,P,P,A,A,oe,L,Po,Po,+,=,+,=,39/54,b、,插入损耗：,因为谐振回路接入而引发功率增益下降，称为谐振回路插入损耗（1Q,e,/Q）,2,。这么任意态下功率增益表述为下式：,40/54,（3）选择性和通频带,选择性S：任意频率时放大倍数与谐振时放大倍数之比定义,为放大器选择性。,理想和实际选频曲线,BW,0.7,BW,0.1,0,f,0.707,A,u,A,u0,1,0.1,41/54,（4）矩形系数,矩形系数K：放大器电压增益下降至谐振时增益0.1倍（或0.01倍）时，对应通频带放大器通频带之比，即,K越靠近于1,选频特征越好!,理想和实际选频曲线,BW,0.7,BW,0.1,0,f,0.707,A,u,A,u0,1,0.1,42/54,例31：单调谐回路放大器如图所表示。已知工作频率,f,0,=30MHz，L,13,=,1uH,，Q,0,=80，N,13,20圈，N,23,=5圈，N,45,4圈，R,b1,=15k,，R,b2,=6.2k,，回路并联电阻,R,=4.3k,，负载电阻,R,L,=620,。,BJT参数为：y,ie,=(1.6+j4.0)m,S，,y,re,=0,，,y,fe,=(36.4-j42.4)m,S，y,oe,=(0.072-j0.60)m,S,。,求：（1）画出高频等效电路,（2）计算回路电容,C,（3）计算A,ou,，BW,0.7,，K,0.1,解：（1）画高频等效电路,43/54,（2）计算回路电容 C,（3）计算Aou，BW0.7，K0.1,44/54,45/54,例32：单调谐回路放大器如图所表示。,设负载是与该放大器完全相同下一级放大器,，BJT参数为：g,ie,=1.1,10,3,S，g,oe,=1.110,-4,S，,|,y,fe,|,0.08S，C,ie,=25pF，C,oe,=,6pF，N,12,=16圈，N,13,20圈，N,45,4圈，L,13,=,1.5uH,，C=12pF，Q,0,=100,。,求：f,0,，A,ou,，BW,0.7,46/54,47/54,解：,1、负载是与该放大器完全相同下一级放大器，所以g,L,=g,ie，,C,L=,C,ie,48/54,49/54,3.1.3,单调谐放大器级连,目标,：提升增益（各级增益相乘）；改进频率选择性。,一、同时调谐多级放大器（单级级连组成）,电压放大倍数：,A,u,=A,u1,A,u2,A,un,A,u1,n,（每一级都相同）,级数n,1,2,3,4,B,n,/B,1,1.0,0.64,0.51,0.43,K,0.1,9.95,4.66,3.74,3.18,矩形系数：,选择性和通频带：,频带越窄。,能够看出级数越多，通,，,单级,1,2,),(,),(,1,2,),(,7,.,0,1,1,0,0,-,=,=,=,=,+,S,S,n,BW,BW,A,A,A,A,S,n,n,n,u,u,u,u,x,50/54,多级单调谐放大器部分电路,51/54,二、参差调谐放大器,将若干个单级谐振放大器级连,但,每个谐振放大器调谐频率不一样,，称为参差调谐放大器。,参差调谐放大器能够增加带宽，同时又得到边缘较陡峭频率特征。所以，它用于宽带和高选择性场所。,f,o,f,o1,f,o2,f,|K|,f,s,f,s,双,参差,f,o,f,o1,f,o2,f,|K|,三,参差,合成曲线更靠近于矩形,52/54,3.1.4 双调谐放大器（通频带宽，选择性好）,临界耦合状态(,=1)时最大电压放大倍数为：,级数n,1,2,3,4,B,1,/B,2,1.0,0.8,0.71,0.66,K,0.1,3.15,2.16,1.9,1.8,电路较复杂；调整比较困难。,53/54,3.1.5,集成电路调谐放大器,使用集成宽带放大器或专用高频集成放大器构筑调谐放大器,实现方案为:,1、宽带放大器+集中选频滤波器,2、前置放大器+集中选频滤波器+宽带放大器,宽带放大器,集中滤波器,集 中,滤波器,前 置,放大器,宽 带,放大器,54/54,