內容簡介
《高頻電子綫路(第2版)/“十二五”職業教育國傢規劃教材》主要解決無綫電廣播、電視和通信中發射與接收設備中高頻電子綫路的有關技術問題,力求符閤高職高專的教學特點。該書內容分為基礎理論和實踐操作兩大部分:基礎理論包括第1章緒論,第2章小信號選頻放大器,第3章高頻功率放大器,第4章正弦波振蕩器,第5章振幅調製、解調與混頻電路,第6章角度調製與解調電路及第7章反饋控製電路;實踐操作部分是第8章實驗與實訓。該書以應用為目的,用工程的觀點刪繁就簡、突齣重點,加強基本知識、基本理論和基本電路的分析;在內容取捨上,盡量做到少而精、重點突齣、層次分明。每章編有目的和要求、重點和難點、重要知識點、本章小結、思考題與習題,書後附有部分習題參考答案、文字符號及說明。該書在安排實驗、實訓內容時,力求突齣本課程的重點和基本要求,並注意到與工程應用相結閤。
內頁插圖
目錄
前言
第1章 緒論
1.1 通信與通信係統
1.1.1 通信係統的基本組成
1.1.2 無綫電發送設備與接收設備
1.1.3 無綫電波段的劃分和無綫電波的傳播
1.2 本課程的主要內容及特點
重要知識點
本章小結
思考題與習題
第2章 小信號選頻放大器
2.1 諧振迴路
2.1.1 並聯諧振迴路的選頻特性
2.1.2 阻抗變換電路
2.2 小信號諧振放大器
2.2.1 單諧振迴路諧振放大器
2.2.2 多級單諧振迴路諧振放大器
2.3 集中選頻放大器
2.3.1 濾波器
2.3.2 集中選頻放大器應用舉例
2.4 故障診斷
2.4.1 放大電路的故障診斷
2.4.2 諧振迴路與濾波器的故障診斷
重要知識點
本章小結
思考題與習題
第3章 高頻功率放大器
3.1 諧振功率放大器的工作原理
3.1.1 基本工作原理
3.1.2 餘弦電流脈衝的分解
3.1.3 輸齣功率與效率
3.2 諧振功率放大器的特性分析
3.2.1 諧振功率放大器的負載特性
3.2.2 Vcc對諧振功率放大器工作狀態的影響
3.2.3 Uim與VBB對諧振功率放大器工作狀態的影響
3.3 諧振功率放大器與倍頻器電路
3.3.1 諧振功率放大器的直流饋電電路
3.3.2 濾波匹配網絡
3.3.3 諧振功率放大器應用電路
3.3.4 丙類倍頻器應用電路
3.4 寬帶高頻功率放大器
3.4.1 傳輸綫變壓器
3.4.2 功率閤成技術
3.4.3 寬帶高頻功率放大器電路
重要知識點
本章小結
思考題與習題
第4章 正弦波振蕩器
4.1 振蕩器的工作原理
4.1.1 産生振蕩的基本原理
4.1.2 振蕩器的起振條件和平衡條件
4.2 LC正弦波振蕩器
4.2.1 三點式振蕩器的基本工作原理
4.2.2 電感三點式振蕩器
4.2.3 電容三點式振蕩器
4.2.4 兩種三點式振蕩器的特點比較
4.2.5 改進型電容三點式振蕩器
4.2.6 振蕩器的頻率穩定和振幅穩定
4.3 石英晶體振蕩器
4.3.1 石英晶體及其特性
4.3.2 並聯型石英晶體振蕩器
4.3.3 串聯型石英晶體振蕩器
4.4故障診斷
重要知識點
本章小結
思考題與習題
第5章 振幅調製、解調與混頻電路
5.1 振幅調製、解調與混頻基本原理
5.1.1 乘法器及其頻率變換作用
5.1.2 振幅調製的基本原理
5.1.3 振幅解調的基本原理
5.1.4 混頻的基本原理
5.2 振幅調製電路
5.2.1 低電平振幅調製電路
5.2.2 高電平振幅調製電路
5.3 振幅檢波電路
5.3.1 包絡檢波器的質量指標
5.3.2 二極管包絡檢波電路
5.3.3 同步檢波電路
5.4 混頻電路
5.4.1 晶體管混頻電路
5.4.2 集成模擬乘法器混頻電路
5.4.3 混頻乾擾
5.5 故障診斷
5.5.1 振幅調製電路的故障診斷
5.5.2 振幅檢波電路的故障診斷
5.5.3 混頻電路的故障診斷
重要知識點
本章小結
思考題與習題
第6章 角度調製與解調電路
6.1 角度調製信號的基本特性
6.1.1 瞬時頻率與瞬時相位的概念
6.1.2 調頻信號與調相信號
6.1.3 角度調製信號的頻譜與帶寬
6.2 調頻電路
6.2.1 變容二極管直接調頻電路
6.2.2 間接調頻電路
6.2.3 擴展最大頻偏的方法
6.3 鑒頻電路
6.3.1 鑒頻特性及鑒頻的實現方法
6.3.2 斜率鑒頻器
6.3.3 相位鑒頻器
6.3.4 脈衝計數式鑒頻器
6.3.5 限幅器
重要知識點
本章小結
思考題與習題
第7章 反饋控製電路
7.1 自動增益控製電路
7.1.1 自動增益控製電路的作用
7.1.2 自動增益控製電路應用舉例
7.2 自動頻率控製電路
7.2.1 工作原理
7.2.2 自動頻率控製電路應用舉例
7.3 鎖相環路與頻率閤成
7.3.1 鎖相環路的基本原理
7.3.2 頻率閤成的基本原理
7.3.3 鎖相環路的應用舉例
重要知識點
本章小結
思考題與習題
第8章 實驗與實訓
8.1 高頻小信號選頻(諧振)放大器
8.2 高頻丙類諧振功率放大器
8.3 LC電容三點式振蕩器
8.4 石英晶體振蕩器
8.5 振幅調製器
8.6 振幅檢波器
8.7 變容二極管直接調頻振蕩器
8.8 相位鑒頻器
8.9 混頻器
8.10 鎖相調頻與鑒頻器
8.11 調幅廣播超外差式收音機的組裝與調試
8.12 調頻收音機/對講機的組裝與調試
8.13 集成電路調頻/調幅收音機的組裝與調試
8.14 實用調幅及發射電路
部分思考題與習題參考答案
附錄 文字符號及說明
參考文獻
前言/序言
本書是編者在多年從事高頻電子綫路教學改革的基礎上編寫而成的。在編寫過程中,編者汲取瞭各高職高專院校教學改革、教材建設等方麵的經驗,充分考慮瞭高職高專學生的特點、知識結構、教學規律和培養目標等要求。
本書在結構安排和內容選取上有以下幾個特點:
1)在內容取捨上以高頻電子綫路的基本知識、基本理論為主綫,並注意使之與實用技術有機地結閤起來,激發學生的學習興趣和創新意識。
2)注重體現高職高專教學的特色,淡化理論、注重實踐。重點講清公式及結論的物理意義和應用,簡化推導過程,降低理論分析的難度。
3)在知識結構上以“基本概念一基本原理一基本分析方法一典型電路的應用”為思路,注重引導學生掌握高頻電子綫路的學習方法,培養自學能力。
4)在內容安排上,本書兼顧知識的係統性與完整性,各章又保持相對的獨立性,為開放教學和彈性教學留有選擇和拓展的空間。
本書由郭根芳任主編,張英囡(編寫第2、5章)、石懌(編寫第3章)任副主編,範莉花編寫第6章,許萬裏編寫第4章,金巧芳編寫第7章,其餘內容由郭根芳編寫。全書由何建兵主審。
在本書的編寫過程中,得到瞭石傢莊郵電職業技術學院電信工程係領導的支持和老師們的幫助,在此錶示誠摯的感謝。
由於編者水平有限,書中難免存在缺點和錯誤,懇請廣大讀者批評指正。
現代通信與信息技術的基石:高頻電路的奧秘與實踐 在信息爆炸的時代,我們賴以生存和發展的通信係統、廣播電視、雷達探測,乃至精密的醫療儀器和工業自動化設備,無不依賴於一項核心技術——高頻電子綫路。它如同現代電子世界的血脈,承載著信息的快速傳遞和處理,是構建這一切的基石。本書旨在深入淺齣地揭示高頻電路的獨特魅力,帶領讀者從基礎理論齣發,逐步探索其在現實世界中的廣泛應用,為有誌於投身通信、電子信息、集成電路設計等領域的專業人士提供堅實的理論指導和實踐經驗。 一、信號的舞蹈:高頻電路的基本原理 高頻電路之所以區彆於低頻電路,關鍵在於其工作頻率的顯著提升。當信號頻率升高到一定程度,電路中的寄生參數(如導綫的電感、元件的雜散電容)將不再可以忽略,它們會顯著影響電路的特性,甚至導緻意想不到的現象。因此,理解並掌握高頻電路,首要任務是深刻理解這些效應。 寄生參數的挑戰與應對: 導綫不再是理想的通路,其長度和形狀會産生電感,而導綫之間的靠近會産生電容。這些寄生參數在高頻下會與電路中的元件形成諧振,導緻信號的衰減、失真,甚至振蕩。本書將詳細分析這些寄生參數的産生機製,並介紹如何通過閤理的布局、屏蔽、選用特殊的元件以及優化電路結構來抑製它們的不利影響,確保信號的完整傳輸。 傳輸綫理論的演進: 在低頻電路中,導綫被視為理想的連接。然而,在高頻下,當導綫的長度與信號的波長相當時,導綫本身就成為一個重要的傳輸介質。本書將引入傳輸綫理論,講解集膚效應、阻抗匹配、駐波比等關鍵概念。我們將分析在傳輸綫上信號如何傳播,電壓和電流的分布如何隨距離變化,以及如何通過阻抗匹配來最大化能量傳輸,避免信號的反射和駐波的産生,這對於高性能的射頻電路設計至關重要。 元器件的高頻特性: 傳統的電阻、電容、電感在高頻下也會錶現齣與低頻不同的特性。例如,電感在高頻下會錶現齣寄生電容,而電容在高頻下則會顯露齣寄生電感。本書將深入探討各種電子元器件在高頻下的等效模型,以及如何根據這些模型選擇閤適的元器件,設計齣性能優越的高頻電路。晶體管、場效應管等有源器件在高頻下的增益、噪聲係數、頻率響應等參數將成為分析的重點。 二、設計之道:高頻電路的關鍵技術 掌握瞭基本原理,我們便能開始設計高性能的高頻電路。這涉及到一係列專門的技術和方法,以應對高頻信號帶來的挑戰。 阻抗匹配的藝術: 阻抗匹配是高頻電路設計中的核心技術之一。任何兩個連接的電路單元,如果它們的阻抗不匹配,都會導緻信號能量的反射,從而造成信號衰減和失真。本書將詳細介紹不同類型的阻抗匹配網絡,包括L型匹配、π型匹配、T型匹配等,以及如何利用史密斯圓圖這一強大的工具來直觀地設計和分析阻抗匹配電路。理解並熟練運用阻抗匹配,是實現高效信號傳輸的先決條件。 功率放大器的設計: 信號的傳輸需要能量的支持,功率放大器在高頻通信係統中扮演著至關重要的角色。本書將深入分析不同類型的功率放大器,如甲類、乙類、甲乙類、丙類等,並詳細講解它們的性能指標,如效率、綫性度、增益、輸齣功率等。我們將探討如何通過閤理的偏置、器件選擇以及匹配網絡的設計,來優化功率放大器的性能,使其能夠高效、穩定地放大高頻信號。 低噪聲放大器的精妙: 在接收端,微弱的信號往往需要被放大,而放大過程中引入的噪聲是影響接收靈敏度的關鍵因素。低噪聲放大器(LNA)的設計目標就是盡可能地放大有用信號,同時最小化自身産生的噪聲。本書將深入講解LNA的設計原理,包括噪聲係數的概念、如何選擇低噪聲器件,以及如何通過匹配網絡來優化噪聲性能,確保微弱信號能夠被有效接收和處理。 振蕩器的穩定輸齣: 振蕩器是産生高頻信號的源泉,其頻率穩定性和輸齣波形質量直接影響著整個係統的性能。本書將介紹各種類型的高頻振蕩器,如LC振蕩器、晶體振蕩器、壓控振蕩器(VCO)等,並深入分析它們的振蕩原理、頻率穩定性影響因素以及如何進行設計和優化,以滿足不同應用的頻率需求。 濾波器與頻率選擇: 在復雜的電磁環境中,我們需要精確地選擇所需的信號頻率,並抑製其他乾擾。高頻濾波器在此發揮著關鍵作用。本書將介紹各種類型的高頻濾波器,如低通、高通、帶通、帶阻濾波器,以及它們的實現方式,如LC濾波器、陶瓷濾波器、 SAW濾波器等。我們將分析濾波器的設計參數,如截止頻率、帶寬、阻帶衰減等,並探討如何設計齣滿足特定頻率選擇要求的濾波器。 三、實踐應用:高頻電路的無限可能 高頻電路的設計與應用滲透到現代社會的方方麵麵,其重要性不言而喻。 無綫通信的脈搏: 智能手機、Wi-Fi、藍牙、5G通信,所有這些無綫通信技術的核心都是高頻電路。本書將結閤實際的通信係統,講解高頻電路在收發信機、天綫、射頻前端等模塊中的具體應用。讀者將瞭解到如何設計能夠穩定工作的射頻電路,實現信息的遠距離、高效率傳輸。 雷達與導航的眼睛: 雷達係統利用高頻電磁波來探測目標,實現測距、測速、成像等功能。導航係統也依賴於精確的高頻信號。本書將探討高頻電路在雷達發射機、接收機、信號處理單元,以及GNSS接收機等方麵的應用,揭示其在國防、航空航天、交通運輸等領域的重要作用。 廣播電視的信號傳輸: 電視廣播、FM廣播等仍然是重要的信息傳播渠道,其信號的産生、調製、放大和傳輸,都離不開高頻電路的設計。本書將分析廣播電視發射機和接收機中的高頻電路原理,以及如何確保信號的質量和覆蓋範圍。 電子測量與儀器儀錶: 高精度示波器、頻譜分析儀、矢量網絡分析儀等電子測量儀器,本身就是復雜的高頻電路係統。本書將介紹高頻電路在這些儀器中的應用,以及如何通過精密的電路設計實現高測量精度和寬測量範圍。 微波與毫米波技術的探索: 隨著通信速率的不斷提升,工作頻率也越來越高,進入瞭微波和毫米波頻段。這些頻段的應用更加廣泛,如衛星通信、射電天文學、高精度成像等。本書將對微波和毫米波電路的設計挑戰和關鍵技術進行初步介紹,為讀者在未來更高頻段的應用領域打下基礎。 四、學習方法與展望 學習高頻電子綫路,需要理論與實踐相結閤。本書不僅僅提供理論知識,更注重啓發讀者進行思考和實踐。 理論的深度: 我們將從電磁場理論和電路理論的交叉點齣發,深入講解高頻電路的物理本質。 設計的嚴謹: 我們將強調設計中的每一個環節,從元器件的選擇到電路布局,再到仿真驗證,都力求嚴謹。 實踐的導嚮: 我們將鼓勵讀者通過動手實驗、電路仿真等方式,將理論知識轉化為實際技能。 前沿的視野: 我們將適時介紹高頻電路領域的最新發展和技術趨勢,激發讀者對未來技術創新的興趣。 掌握高頻電子綫路,意味著掌握瞭現代信息社會的命脈。本書希望能夠成為您探索高頻電子世界的忠實嚮導,幫助您構建堅實的理論基礎,培養卓越的工程實踐能力,從而在日新月異的電子技術領域中,創造屬於自己的精彩。