內容簡介
《高頻電子綫路(第2版)》是普通高等教育“十一五”國傢級規劃教材《高頻電子綫路》(陽昌漢主編)的第2版,是根據教育部高等學校電子電氣基礎課程教學指導分委員會新製定的“電子綫路Ⅱ”課程教學基本要求作為編寫教材的依據,遵循“加強基礎,強調功能,優選內容,便於學習”的原則,考慮國內外科技發展的需求,並結閤編者這幾年的教學改革的研究實踐,參考瞭國內外有關教材,在上一版教材基礎上改編而成的。
《高頻電子綫路(第2版)》以通信功能電路的“功能”為基點,從通信功能電路的輸入信號頻譜與輸齣信號頻譜的變換關係齣發,在理論上講清楚各個通信功能電路的基本原理和實現電路的基本方法。《高頻電子綫路(第2版)》的內容以模擬通信功能電路為主,對數字信號的調製與解調功能電路、頻率閤成技術和功率閤成技術也有適當的敘述。
《高頻電子綫路(第2版)》共9章,內容包括緒論、高頻基礎電路、高頻小信號放大器、高頻功率放大器、正弦波振蕩器、振幅調製與解調電路、角度調製與解調電路、變頻電路和反饋控製電路與頻率閤成。各章後附有思考題與習題。
此外,《高頻電子綫路(第2版)》還配有《高頻電子綫路第2版學習指導與習題解答》和《高頻電子綫路實驗、仿真與設計》可供參考。
《高頻電子綫路(第2版)》可作為高等學校通信工程、電子信息工程等相關專業的“高頻電子綫路”、“通信電子綫路”、“電子綫路Ⅱ”等課程的教材,還可供從事電子係統研製與開發的工程技術人員參考。
作者簡介
陽昌漢,男,1939年3月生,湖北省武漢市人。1963年從天津大學無綫電係畢業後分配到哈爾濱軍事工程學院任教。1970年哈爾濱軍事工程學院分建後在哈爾濱船舶工程學院(現哈爾濱工程大學)任教。現為哈爾濱工程大學信息與通信工程學院教授、教學督導委員會副總督學。長期從事高頻通信與電子綫路的教學與科研工作,獲省部級科技進步奬二等奬1項,三等奬2項;獲黑龍江省教學成果奬一等奬1項,二等奬2項;3次獲黑龍江省教師奬;獲國務院政府特殊津貼。主編普通高等教育“十一五”國傢級規劃教材《高頻電子綫路》和《高頻電子綫路學習指導》等教材6本。
內頁插圖
目錄
第1章 緒論
1.1 通信係統的基本組成
1.2 無綫信道及傳播方式
1.3 無綫電發送設備的基本組成
1.4 無綫電接收設備的基本組成
1.5 高頻電子綫路的研究對象
思考題與習題
第2章 高頻基礎電路
2.1 無源集總元件的電路模型及頻率特性
2.1.1 電阻器的電路模型及頻率特性
2.1.2 電容器的電路模型及頻率特性
2.1.3 電感器的電路模型及頻率特性
2.2 LC串並聯諧振迴路
2.2.1 電感、電容元件的高頻等效
2.2.2 LC串聯諧振迴路
2.2.3 LC並聯諧振迴路
2.3 阻抗變換電路
2.3.1 串並聯阻抗的等效互換
2.3.2 並聯諧振迴路的耦閤連接與阻抗變換
2.3.3 迴路耦閤連接的插入損耗
2.4 信號的功率傳輸與匹配網絡
2.4.1 信號源到負載的功率傳輸
2.4.2 無相移的最大功率傳輸
2.4.3 阻抗匹配網絡的要求與分類
2.4.4 L形匹配網絡
2.4.5 π形匹配網絡
2.4.6 T形匹配網絡
2.5 濾波器
2.5.1 濾波器的分類及功能
2.5.2 LC濾波器
2.5.3 陶瓷濾波器與晶體濾波器
2.5.4 聲錶麵波濾波器
思考題與習題
第3章 高頻小信號放大器
3.1 概述
3.1.1 高頻小信號放大器的功能
3.1.2 高頻小信號放大器的分類與用途
3.1.3 高頻小信號放大器的主要技術指標
3.2 晶體管的高頻小信號等效電路
3.2.1 晶體管的y參數等效電路
3.2.2 晶體管的混閤π等效電路
3.2.3 晶體管的高頻參數
3.3 晶體管高頻小信號諧振放大器
3.3.1 單調諧迴路諧振放大器
3.3.2 單調諧迴路諧振放大器的等效電路及分析
3.3.3 單調諧迴路諧振放大器的技術指標
3.3.4 多級單調諧迴路諧振放大器的主要技術指標
3.4 小信號諧振放大器的穩定性
3.4.1 諧振放大器存在不穩定的原因
3.4.2 放大器的穩定係數及穩定增益
3.4.3 提高諧振放大器穩定性的措施
3.5 場效應管高頻放大器
3.5.1 結型場效應管高頻放大器
3.5.2 雙柵場效應管高頻放大器
3.6 綫性寬頻帶集成放大電路
3.6.1 綫性寬頻帶集成放大電路
3.6.2 綫性寬頻帶集成放大器與集中濾波器構成選頻放大器
3.7 放大電路的噪聲與低噪聲放大器
3.7.1 放大電路內部噪聲的來源和特點
3.7.2 噪聲電路的計算
3.7.3 綫性網絡的噪聲係數及計算
3.7.4 接收機的靈敏度與最小可檢測信號
3.7.5 低噪聲放大器
思考題與習題
第4章 高頻功率放大器
4.1 概述
4.1.1 高頻功率放大器的功能
4.1.2 高頻功率放大器的特點、分類與用途
4.1.3 高頻功率放大器的主要技術指標
4.2 丙類(C類)高頻功率放大器的工作原理
4.2.1 基本電路及其特點
4.2.2 工作原理
4.3 丙類(C類)高頻功率放大器的摺綫分析法
4.3.1 晶體管特性麯綫的理想化及其解析式
4.3.2 丙類功率放大器的集電極餘弦電流脈衝及各次諧波電流
4.3.3 丙類功率放大器的功率與效率
4.3.4 丙類功率放大器的動態特性及三種工作狀態
4.3.5 丙類功率放大器的負載特性
4.3.6 各級電壓變化對工作狀態的影響
4.4 丙類高頻功率放大電路
4.4.1 直流饋電電路
4.4.2 阻抗匹配網絡原理與計算
4.4.3 實際電路舉例
4.5 丁類(D類)和戊類(E類)高頻功率放大器
4.5.1 丁類(D類)高頻功率放太器
4.5.2 戊類(E類)高頻功率放大器
4.6 寬頻帶高頻功率放大器
4.6.1 高頻傳輸綫變壓器的特性及原理
4.6.2 傳輸綫變壓器阻抗變換電路
4.6.3 寬頻帶高頻功率放大器
4.7 功率閤成
4.7.1 高頻功率閤成的一般概念
4.7.2 功率閤成與分配網絡
4.7.3 功率閤成電路
本章附錄餘弦脈衝分解係數錶
思考題與習題
第5章 正弦波振蕩器
5.1 概述
5.1.1 振蕩電路的功能
5.1.2 振蕩電路的分類及用途
5.1.3 振蕩電路的主要技術指標
5.2 反饋型LC振蕩原理
5.2.1 振蕩的建立與起振條件
5.2.2 振蕩的平衡與平衡條件
5.2.3 振蕩平衡狀態的穩定條件
5.3 反饋型LC振蕩電路
5.3.1 互感耦閤振蕩電路
5.3.2 電容反饋振蕩電路
5.3.3 電感反饋振蕩電路
5.3.4 LC三點式振蕩器相位平衡條件的判斷準則
5.4 振蕩器的頻率穩定原理
5.4.1 頻率穩定度的定義
5.4.2 振蕩器的頻率穩定度的錶達式
5.4.3 振蕩器的穩頻措施
5.5 高穩定度的LC振蕩器
5.5.1 電容反饋振蕩電路的頻率穩定性分析
5.5.2 剋拉潑(Clapp)振蕩電路
5.5.3 西勒(Siler)振蕩電路
5.6 晶體振蕩電路
5.6.1 石英晶體的等效電路
5.6.2 石英諧振器的阻抗特性
5.6.3 晶體振蕩電路與泛音晶體振蕩電路
5.7 負阻振蕩器
5.7.1 負阻的概念
5.7.2 負阻振蕩原理
5.8 集成壓控振蕩器
5.8.1 壓控振蕩電路
5.8.2 MC1648集成壓控振蕩電路
思考題與習題
第6章 振幅調製與解調電路
6.1 概述
6.1.1 普通調幅波的數學錶示式、頻譜及功率關係
6.1.2 抑製載波的雙邊帶調幅信號和單邊帶調幅信號
6.1.3 振幅調製電路的功能
6.1.4 振幅調製電路的分類及基本組成
6.1.5 調幅信號的解調電路的功能
6.1.6 調幅解調電路的分類與基本組成
6.2 低電平調幅電路
6.2.1 模擬乘法器調幅電路
6.2.2 單二極管開關狀態調幅電路
6.2.3 二極管平衡調幅電路
6.2.4 二極管環形調幅電路
6.3 高電平調幅電路
6.3.1 集電極調幅電路
6.3.2 基極調幅電路
6.4 單邊帶信號的産生
6.4.1 單邊帶通信的優點
6.4.2 單邊帶信號的産生方法
6.5 包絡檢波器
6.5.1 檢波電路的主要技術指標
6.5.2 二極管大信號檢波電路
6.5.3 二極管小信號檢波電路
6.6 同步檢波器
6.6.1 同步檢波器的工作原理
6.6.2 本地載波的産生方法及不同步的影響
6.7 數字信號調幅與解調
6.7.1 數字信號調幅的基本原理
6.7.2 數字信號調幅的實現方法
6.7.3 數字調幅信號的解調方法
思考題與習題
……
第7章 角度調製與解調電路
第8章 變頻電路
第9章 反饋控製電路與頻率閤成
參考文獻
前言/序言
本書是普通高等教育“十一五”國傢級規劃教材《高頻電子綫路》(陽昌漢主編)的第2版,為教育部高等學校電子電氣基礎課程教學指導分委員會推薦教材。本書第1版於2006年2月齣版,經過多年的教學實踐總結,我們認為在教材內容上需要一些增補和刪減,以適應教學發展的需要。根據國內外科技發展的需求,並結閤我們最近幾年的教學改革的研究實踐,提齣瞭對高頻電子綫路教材的修訂原則是堅持遵循“加強基礎,強調功能,優選內容,便於學習”。將教育部高等學校電子電氣基礎課程教學指導分委員會最新製定的“電子綫路Ⅱ”課程教學基本要求作為編寫教材的依據,以通信功能電路的“功能”為基點,從電路的輸入與輸齣信號的頻譜關係齣發,分析各個功能電路的輸入頻譜與輸齣頻譜變換關係的特徵,從理論上講清楚係統各個功能電路的基本原理和實現電路的基本方法,使學生深刻認識功能電路在信息傳輸係統中的作用,增強對係統各部分內在關係的認識,培養學生適應新器件、新技術不斷更新的能力,從而開發學生的創新思維能力。
1.強調基本功能電路的“功能”,因為本書的主要內容是講述通信功能電路的基本原理及其實現方法。對於大規模通信集成電路來說,它是由許多基本功能電路組成的,其中也包含基本的通信功能電路。基本的通信功能電路經曆瞭電子管、晶體管、場效應管、集成電路及大規模集成係統等不同的實現過程,但基本功能電路的“功能”是沒有變化的。也就是各個功能電路的輸入信號與輸齣信號的頻譜變換關係沒有變化,電路構成的基本原理不變。通過基本“功能”電路的學習,讓學生去研究如何科學、閤理地組建係統電路並探索、發現新的功能電路。本書以通信係統為主綫,講述瞭基本的通信功能電路,強調瞭基本功能電路的“功能”,加強瞭各功能電路內容的相互聯係,除瞭對分立元件和集成電路構成的各功能電路進行分析介紹外,還對相應的大規模集成係統電路給予介紹,以供實踐應用時參考。全書以功能電路的“功能”劃分章節,共為9章,內容包括:緒論、高頻基礎電路、高頻小信號放大器、高頻功率放大器、正弦波振蕩器、振幅調製與解調電路、角度調製與解調電路、變頻電路以及反饋控製電路與頻率閤成。由於調製與解調的功能正好相反,並且有密切關係,因而與第1版不同的是:將原振幅調製電路(原第5章)和調幅信號的解調電路(原第6章)閤並為振幅調製與解調電路一章;將原角度調製電路(原第7章)和調角信號的解調電路(原第8章)閤並為角度調製與解調電路一章。使功能概念更明確,減少瞭不必要的重復。
2.當前射頻電路的發展與應用越來越廣泛,考慮到高頻電路教學嚮射頻高頻端的延伸,在高頻與射頻係統中最大功率傳輸是個很重要的概念。也就是在頻率較高的功能電路組成係統應用電路時,功能電路的輸入端和輸齣端必須考慮阻抗匹配。在本書中增加元器件的電路模型與頻率特性及LC阻抗匹配網絡的相關內容很有必要,這也是高頻和射頻電路係統研製時所必須關注的問題。本書將無源集總元件的電路模型與頻率特性、LC串並聯諧振迴路、阻抗變換電路、信號的功率傳輸與阻抗匹配網絡以及濾波器等基礎內容集中列入高頻基礎電路一章,因為這些基礎內容多數在前麵課程中不同程度地學過,學生有能力自學。基於課程教學學時有限,教師可以根據教學學時的多少選擇講授內容以及要求學生自學內容。
3.集成電路的發展很快,學習應用集成電路構建係統電路對學生的能力培養是有效的。本書增選部分與教學內容相關的、經過實踐證明性能良好的集成電路的應用實例,期望擴展學生的思路,為學生課外科技實踐提供應用參考電路。
《高頻電子綫路》(第2版)圖書簡介 引言 在信息時代飛速發展的今天,電子技術的革新與進步已成為推動社會發展的重要引擎。而高頻電子綫路,作為其中一個至關重要的分支,更是承載著通信、雷達、導航、廣播、電視以及現代工業控製等諸多前沿領域的實現。從微弱的信號傳輸到復雜的數據處理,高頻電路的設計與分析能力,直接決定瞭係統的性能上限。本書《高頻電子綫路》(第2版)正是緻力於為讀者構建一個全麵、深入且實用的高頻電子綫路知識體係,幫助您掌握這一核心技術,理解其精髓,並能靈活應用於實際工程問題之中。 本書內容精要 本書以嚴謹的學術理論為基礎,結閤大量工程實踐案例,係統性地闡述瞭高頻電子綫路的設計、分析與應用。我們力求在傳達知識的同時,激發讀者對高頻電子學的興趣,培養獨立思考和解決問題的能力。 第一部分:高頻電路基礎理論 在深入探討具體電路之前,我們首先需要建立起堅實的基礎。這部分內容將帶您迴顧和強化高頻電路設計所必需的電磁場理論、傳輸綫理論以及集總參數與分布參數電路的區分。 電磁場基礎迴顧: 我們將簡要迴顧麥剋斯韋方程組及其在低頻和高頻情況下的簡化應用,重點講解電磁波的産生、傳播和邊界條件。理解電磁場的行為是掌握高頻信號傳播特性的關鍵。 傳輸綫理論: 隨著信號頻率的升高,導綫的長度與信號波長相比不可忽略,此時就需要傳輸綫理論來描述信號的傳播。我們將深入講解傳輸綫的等效電路模型、特性阻抗、傳播常數、電壓駐波比(VSWR)、反射係數以及阻抗匹配等核心概念。這部分內容是理解高頻電路中信號完整性、功率傳輸效率的基礎。 集總參數與分布參數電路的過渡: 明確集總參數電路和分布參數電路的適用範圍,理解為何在高頻下必須采用分布參數模型來分析電路。 第二部分:高頻放大電路 放大電路是高頻電子綫路中最基本也是最重要的單元之一。本書將從不同角度剖析高頻放大電路的特性與設計。 高頻晶體管模型與參數: 介紹在高頻下適用的晶體管模型,如混閤-π模型及其高頻參數(如 $f_T$, $f_{alpha}$, $f_{eta}$)。理解這些參數如何影響晶體管在高頻下的增益和頻率響應。 單級高頻放大器: 詳細分析不同組態(共發射、共基、共集)高頻放大器的頻率響應、增益、輸入輸齣阻抗以及穩定性。我們將探討如何通過選擇閤適的器件和元件來優化放大器的性能。 多級高頻放大器: 學習如何設計多級放大器以獲得更高的增益和更好的頻率特性。重點講解級聯方式、負載匹配以及對總頻率響應和增益的影響。 帶寬的限製與拓展: 深入分析導緻放大器帶寬受限的原因,如極點、零點、寄生電容等。介紹補償技術,如頻率補償、負反饋補償等,用於拓展放大器的帶寬,提升穩定性。 失配與匹配: 在高頻電路中,阻抗匹配至關重要,它直接影響功率傳輸效率和信號反射。我們將詳細講解匹配網絡的原理與設計,包括L型匹配、π型匹配、T型匹配以及使用史密斯圓圖進行阻抗匹配的技巧。 第三部分:高頻振蕩電路 振蕩電路是産生穩定頻率信號的關鍵。本書將深入講解各類高頻振蕩電路的原理、設計與應用。 振蕩器基本原理: 闡述振蕩器産生自激振蕩的條件,即巴剋豪森準則(幅度和相位條件)。 LC振蕩器: 詳細介紹不同類型的LC振蕩器,如哈特萊振蕩器、科萊皮茲振蕩器、西濛斯振蕩器等,分析其電路結構、工作原理、頻率穩定性以及優缺點。 RC振蕩器: 探討RC振蕩器在高頻應用中的局限性,但也會介紹一些適用於特定場閤的RC振蕩器。 石英晶體振蕩器: 重點介紹石英晶體在高頻振蕩器中的應用,分析其等效電路模型,以及晶體振蕩器的高精度、高穩定性優勢。 振蕩器的頻率穩定性與起振條件: 深入分析影響振蕩器頻率穩定性的因素,如溫度、電壓、負載變化等,並介紹提高頻率穩定性的方法。 第四部分:高頻開關電路與混頻器 在通信係統和信號處理中,開關電路和混頻器扮演著不可或缺的角色。 高頻開關電路: 講解如何利用晶體管等有源器件構建高頻開關電路,分析其開關速度、損耗以及在調製解調等應用中的作用。 混頻器: 介紹混頻器的基本原理,即利用非綫性器件將兩個不同頻率的信號混閤,産生新的頻率分量(和頻、差頻)。詳細分析各種類型的混頻器,如二極管混頻器、晶體管混頻器、平衡混頻器等,討論其隔離度、上變頻/下變頻性能。 第五部分:高頻功率放大器 在無綫通信、雷達等領域,需要將信號功率放大到足夠大的水平。 功率放大器分類與特性: 介紹不同類彆的功率放大器(A類、B類、AB類、C類、D類、E類、F類等),分析它們的效率、綫性度、功率輸齣以及適用於的場閤。 功率放大器的設計與匹配: 重點講解在高頻下,功率放大器的輸入輸齣匹配網絡設計,以及如何考慮其大信號特性和效率優化。 第六部分:現代高頻電子綫路技術 隨著技術的發展,一些新的高頻電子綫路技術應運而生,本書也將對其進行介紹。 集成電路中的高頻設計: 討論在單片集成電路(IC)中如何處理高頻信號,包括寄生效應、襯底效應以及片上器件的模型。 射頻識彆(RFID)技術簡介: 簡要介紹RFID的基本原理及其在高頻電子綫路中的應用。 噪聲在HFC中的影響與抑製: 講解高頻電路中的噪聲來源,分析其對係統性能的影響,並介紹抑製噪聲的技術。 本書特色與優勢 內容全麵且深入: 涵蓋瞭高頻電子綫路設計與分析的核心內容,從基礎理論到實際應用,力求講解透徹。 理論與實踐相結閤: 大量引入工程實例和典型電路分析,幫助讀者理解理論知識在實際中的應用。 圖文並茂,易於理解: 配有大量的電路圖、波形圖和性能麯綫圖,使抽象的概念形象化,便於讀者學習。 重點突齣,難點解析: 對於高頻電路設計中的難點和關鍵問題,進行瞭深入的剖析和詳細的講解。 緊跟技術發展: 適當引入瞭當前高頻電子技術發展的一些新趨勢和應用。 適閤讀者群體廣泛: 無論是高校相關專業的學生、科研人員,還是從事電子工程設計的工程師,都能從本書中獲益。 結語 《高頻電子綫路》(第2版)旨在成為您在高頻電子學領域學習和實踐的得力助手。通過係統學習本書內容,您將能夠深刻理解高頻信號的傳播機理,掌握高頻電路的設計原則和分析方法,並能初步解決實際工程中遇到的高頻電路問題。希望本書能為您的專業發展之路鋪就堅實的基石,助您在蓬勃發展的高頻電子技術領域開拓齣更廣闊的天地。