高频电路复习要点

一、 教材及参考教材

课程名称：高频电子线路(现在大多数院校称之为“通信电子线路”)

采用教材：〈高频电路原理与分析〉第四版 曾兴雯、刘乃安、陈健编 西安电子科技大学出版社出版 参考教材：1. 《高频电子线路》第二版 胡宴如主编 高等教育出版社出版。 2. 《高频电子线路》林春方主编 电子工业出版社出版 3. 《通信电子线路》钱聪、蒋英梅 人民邮电出版社 4. 《通信电子线路》于洪珍 编著 清华大学出版社

5. 《通信电子线路》李棠之、杜国新编著 电子工业出版社

二、讲授内容的重点和难点

要突出高频电路与普通低频电路的区别，虽然在理论上主要运用传统集总参数的分析方法，但在讲授过程中要注意提示学生高频电路在工程设计和实现上，还要注意分布参数的作用和影响，特别强调通过实验来检验和完善高频电路设计的重要意义。重点在于各章中基本概念的建立，难点在于典型电路的分析和基本公式的理解。学生需掌握的主要内容为：

1． 高频电路中的基本元器件、选频网络特性、相关术语的概念、接入系数变换原理及其应用。 2． 高频小信号谐振放大器（Y参数等效、增益、带宽、选择性分析和测量方法）。

3． 射频谐振功率放大器、电路结构及特点、余弦脉冲波形分析、三种状态分析及工程应用。

4． 载频信号产生电路的结构特点、振荡条件分析、三点式振荡电路组成原则、晶体振荡器特性及应用。 5． 非线性电路的分析方法（重点为幂级数法）、频谱资源概念、频谱搬移技术、电路及应用 6． 幅度调制与解调（调幅）的基本概念、表达式、波形分析、线性频谱搬移及应用

7． 角度调制与解调（调频、调相）的基本概念、表达式、波形分析、非线性频谱搬移及应用

8． 锁相环概念、频率合成技术及应用（基本锁相环、锁相分频、锁相倍频、锁相混频、锁相环频率合成技

术及锁相环鉴频器） 第一章 绪论

第二章 高频电路基础

一、高频条件下的基本元器件 1、R、L、C器件及等效电路 2、集总参数与分布参数概念 二、选频网络及阻抗变换

对电信号的选择性接收和放大和阻抗匹配问题是通信电子线路中最基本的功能问题。选频网络就是实现这一重要功能的基本电路。它主要由LC元件组成，可分为LC选频电路与固体集中选择器两类。重点要求熟练掌握：并联谐振回路特性，谐振频率，阻抗，品质因数，通频带，选择性，矩形系数等概念和相关计算。掌握耦合联接与接入系统的概念

1、选频网络

LC并联谐振回路的基本特性 1、 谐振与幅频特性 3、谐振阻抗与品质因数

空载品质因数Q0Lr11L 0CrrCr22LpL11QPL22Q空载等效谐振电阻 ZRp CrrPCPCr式中 0L1L为LC回路的特性阻抗。 0CCC1LRTLC

有载品质因数QTRT有载等效谐振电阻 RTRS//Rp//RL 对于L和C元件也能定义品质因数：

QLLrr QC1Crc 其中rr和rc分别是电感和电容的损耗电阻。

三、并联谐振回路的通频带和选择性 1.通频带

定义：任意频率输出电压UO与谐振点最大电压UP之比下降到0.707时所对应的上、下限频率之差为通频带

BW0.7，即

当电路类型为耦合谐振回路（或双谐振回路时）

2.选择性

谐振回路的选择性指的是回路选择有用信号抑制干扰信号的能力，它可用矩形系数K0.1来表述。矩形系数的定义：

显然k0.1是大于1的系数，当k0.1越接近1 时，曲线就越接近矩形，LC回路的选择性就越好。 例2-2 电路如图2-2所示。已知:

L0.8H,Q0100,C1C220pF,CS5pF,RS10k，CL20pF,RL5k。试计算回路

谐振频率、谐振电阻（不计RL和RS时）、有载品质因数QL和通频带B。 解:由已知条件得

于是:谐振频率f012LC39.8MHz

谐振电阻R0Q00L20k 有载品质因数QLQ010025

R0R02020111020SSRL通频带Bf039.81.59MHz QL25四、阻抗匹配与阻抗变换

在高频电路中，选频网络是不能孤立应用的，它与信号源和输出负载之间，存在着匹配连接问题。信号源内阻及负载除了使回路的有效Q值下降及f0降低外，由于RL与RS不匹配，还会使负载RL所得功率减小，采用阻抗变换的方法就能有效解决此类问题。

1、 载品质因数及其对并联谐振回路的影响 当计及RS与RL影响后，有载品质因素 显然，RS和RL越小（即GS、GL越大），回路的QL值下降越多，RS和RL的旁路作用越严重。 2、最大功率传输条件与阻抗匹配

为分析方便，我们以一个典型例子来说明问题。

例：已知某信号源电压为E，内阻为RS，问外电路负载电阻RL取什么值时，输出功率最大。 解：由欧姆定律得电流强度 在负载电阻RL上的输出功率

显然，只有当分母最小时，上式之值才最大。它实际上是一个极值问题。若令

2则E(RSRL)0 ，求得唯一驻点为

即负载电阻RL等于信号源内阻RS时，负载上才能得到最大的功率，这就是平时我们所说的阻抗匹配。高频条件下，阻抗失配不但会引起功率损耗，而且会产生严重的驻波干扰。电视传输系统中出现的重影，主要就是因为阻抗失配产生的。在计算机网络中，阻抗失配将产生驻波干扰，轻者加大数据传输中差错的产生，使系统传输速率变慢，重者使系统无法正常工作。

可见，阻抗匹配在工程上是具有现实重要意义的。 五、传输线变压器的阻抗变换原理 1． 电压变换

传输线变压器不能提升能量，只能传输能量，理想条件下，初级输入的功率等于次级输出的功率，所以有：

I1U1I2U2,即I1U2。 I2U1 + I1 I2

U1 N1 N2 U2 RL

2． 电流变换

变压器初、次级线圈中的电流之比等于其匝数的反比。

3． 阻抗变换原理

可见，在满足最大功率传输即匹配的情况下，次级端的负载电阻RL经过传输变压器的阻抗反射作用等效于

Ri或RL，从初级端看进去相当于将RL扩大了n2倍。这就是阻抗变换作用。

六、高频电路中的常用阻抗变换电路

在通信工程中，阻抗变换电路被广泛用于信号传输、分配和实现阻抗匹配。其中最常用是传输变压器和具有不同接入系数（带抽头）的互感耦合电路。

（一）传输线变压器与阻抗变换电路

1、1:1传输线变压器结构（环形磁芯、双线并绕）和工作原理 2、1:4传输线变压器结构和工作原理 3、4:1传输线变压器结构和工作原理 4、电感分压式阻抗变换电路 5、电容分压式阻抗变换电路

（二）有载条件下的等效变换及其接入系数（4种基本等效变换）

（1）负载与回路联接的等效变换及接入系数 （2）信号源接入条件下的等效变换及接入系数 第三章 高频小信号谐振放大器

讨论高频小信号放大器 、单调谐、双调谐回路谐振放大器，集成电路谐振放大器，放大器的稳定性和噪声。要求学生会画。交流通路和晶体管 Y参数等效电路，会计算谐振电压增益放大器的带宽，矩形系数及回路插损等。雷达系统中信号的频带可达几千兆赫。

一、谐振放大器的主要技术指标 1、 选频放大电路的特点

要求：工作频率高，频率响应范围宽（幅频特性好），工作稳定可靠。 例如：图像基带信号占有的频带范围为0－6MHz。在500MHz的宽带示波器中，Y轴放大器需要具有0－500MHz

的通频带。

2、 主要技术指标

（1） 通频带 （2） 增益 （3） 输入阻抗 （4） 失真度

2、 Y参数等效分析方法（2学时） 3、 工程测量法

a) 稳态法（频域分析法）

即理想矩形脉冲输入／输出响应波形观测法。宽带放大器的高频特性影响输出脉冲陡峭的前沿，而低频特性则影响平顶部分。根据输出脉冲的波形就可判断宽带放大器的特性。 b) 扫频法和点频法（最基本的工程测量方法） 二、 高频小信号谐振放大器 1、典型单调谐放大电路原理分析 2、主要技术参数

3、扩展放大器通频带的方法 i. 负反馈法 ii. 组合电路法

利用多个不同组态晶体管的串联组合来实现。 iii. 频率补偿法

第四章 高频谐振功率放大器

工作原理，分析方法，功放电路，功率合成，及信号频率。要求了解谐振功放特点，主要指标，基本原理及折线近似分析法，会分析动态、负载、放大特性。会判断直流馈电电路。会计算各项指标，重点是谐振功放的状态特性分析。

一、 高频谐振功率放大器电路原理及工作点的讨论

1． 高频功率晶体管的结构和特性（fT、f、f与频率带宽积等） 2． 功率放大器工作点的讨论

（甲类、乙类、丙类高频功率放大的比较，效率、功率与集电极电流波形） 二、 余弦电流脉冲的分解

（折线近似分析法和幂级数分析法） 三、 高频谐振功率放大器的三种工作状态

（欠压、临界和过压状态分析，中介配谐、天线调谐及工程实用意义） 四、 功率合成技术

五、 谐振功率放大器实例

（军用短波15W电台强放级电路） 在高频电路中（包括馈电电路），应注意以下几点：

1、各供电电源必需有一端直接共地，对电源内阻必需采取交流短路措施； 2、各回路采取就近接地、多点接地、大面积接地； 3、所有连接导线宁短不长；

4、交、直流通路要采取隔离措施，相互隔离，互不影响。 第五章 正弦波振荡器（2学时） 一、 LC振荡电路

1． 振荡产生的两个基本条件

振荡的两个基本条件：KF1；KF2n(n0,1,2,3)

其中 ：KF1 为振幅平衡条件；KF2n(n0,1,2,3)为相位平衡条件。

当KF1 时为起振条件（振荡建立的起因）；当KF1 时振幅达到稳定点（晶体管进入饱和区后的必然结果）。

2． 三点式振荡器的交流等效电路和组成原则 组成原则:X1X2X30

即:X3(X1X2) ，可简述为“射同余反”

3． 三种组态的比较与分析 二、 晶体振荡器与典型电路介绍

1． 晶体谐振体的等效电路及特性分析 2． 晶体振荡器原理及主要性能 3． 集成晶体振荡器

第六章 非线性电路与频谱搬移(3学时)

介绍非线性电路分析方法并讨论常用的频谱线性搬移电路。 一、 非线性电路的基本分析方法

1、 指数函数分析法（从略） 2、折线分析法（从略）

3、幂级数分析法（非线性V-A特性的泰勒级数展开法及数学表达式） 设非线性器件伏安特性为：

if(u) （6-2）

如果f(u)的各阶导数存在，则该伏安特性可以展开成以下幂级数： 若忽略三次以上各项，可得

ia0a1ua2u2 （6-3）

式中a0、a1、a2、a3是与特性相关的分解系数。a0为EQ点下的静态值，a1为线性项系数，a2以上

为非线性项系数。

若在两个输入端口同时加入输入信号u1和u2，且u1U1mcos1t，u2U2mcos2t，根据

uu1u2U1mcos1tU2mcos2t，以及三角函数的积化和差公式

cosxcosy11cos(xy)cos(xy)将两个输入信号代入下式 22若忽略三次以上各项可得到

其中a2U1mU2m[cos(12)tcos(12)]为二次项新产生的有用组合频率分量，这是平方律项的贡献，这正是非线性器件的“乘法”作用所在。

二、 相乘器实现频谱搬移

1. 相乘器原理分析 2. 混频器及其干扰

（１）混频器概念及基本电路 （２）混频电路中的干扰

（中频干扰、镜像干扰、交叉调制干扰和互调干扰） 3. 典型电路

三、 频谱搬移应用实例

(t)的频谱。已知各参例：电路如图1所示，试根据图中所示的输入信号频谱，画出相乘器输出电压uo考频率分别为（a）600Khz；(b)12Khz；(c)60kHZ。

X 相乘器 Y 滤波器

图1 解：

600 0.3 3 f (KHz) 597 599.7 600.3 603 f(KHz)

12 9 11.7 12.3 15 f(KHz) 0.3 3 9 11.7 12.3 15 21 23.7 24.3 27 f(KHz) 60 97 100 f(KHz) 37 40 97 100 157 160 f(KHz) 第七章 振幅调制与解调

调幅波性质，模拟乘法器，高电平调幅，包络、同步检波原理。要求会写调幅被数学表达试并了解有关系数的含义，学会分析频谱。能进行功率关系计算；掌握二极管平衡调幅原理；写输出表达式、频谱、波形图。了解其他调幅原理，熟悉大信号检波工作原理、表达式，了解其他检波原理。

一、振幅调制基本原理

1. AM电路模型及数学表达式

2. 调幅系数（调制度的定义和计算公式） 注：调幅度必须用百分数表示

3. AM、DSB、SSB调制及波形的图解分析 二、振幅解调基本原理(检波器)

1. 幅度检波(小信号与大信号两种) 2. 同步检波

三、二极管平衡调幅器与二极管双平衡调幅器 四、双差分对模拟相乘器 第八章 角度调制与解调

调角波性质，调频方法，变容二极管，电抗管，晶振调频，相位鉴频器，比例鉴频器。要求会写调角彼的数学表达式，计算带宽及功率关系。学会调频波与调相波比较；了解直接、间接调频原理。斜率和相位鉴频的基本原理。

一、 调角信号的基本特性

1． 瞬时频率与瞬时相位概念

2． 调频信号与调相信号（表达式、波形图解分析、调制系数、最大频偏及电路比较）

mkfUff式中mf称为调频指数或调频系数，它是调制信号对载频产生的最大相位移，f体现了调制度与最大频偏和调制信号频率之间的关系。

注意掌握不同调制波形信号调频时的瞬时频率（最大频偏）、瞬时相位与调频波波形之间的对应关系（主要是指调制信号为正弦波、方波和三角波）。 二、 调角信号的频谱和带宽

1． 角调信号频谱的贝塞尔函数分析法 2． 带宽分析

3． 熟练掌握已知最大频偏和调制信号频率求带宽和调制度的计算方法 （1） 窄带调制

当m<<1时（工程上只需m<0.25），可近似认为 cos(msint)1，sin(msint)msint

若0忽略不计则（8-10）式可化简为

即：当m<<1时，调角波的带宽：

与普通调幅波相似 （2） 宽带调制

当m>1时，调角波信号的有效频谱的宽度为

当m>>1时，调频波信号的有效频谱的宽度为：

例8-2 某调频电台调频信号的最大频偏为75kHz当调制信号频率分别为100Hz和15kHz时，求各自调频信号的mf和BW。

解：1、当调制信号F频率为100Hz时： 2、当调制信号F频率为15kHz时：

三、 调频电路

1． 变容二极管直接调频电路 2． 间接调频电路

四、 调频解调（斜率鉴频器与相位鉴频器）

1． 鉴频概念

2． 鉴频特性及鉴频的实现方法

3． 基本原理电路(单失谐回路斜率鉴频器) 4． 双失谐回路斜率鉴频器 五、 限幅与加重电路

1． 限幅器原理及功能

2． 调频系统中的预加重与去加重电路

第九章 锁相环路与频率合成技术

介绍锁相环路与频率合成技术，要求学生掌握原理及应用。

一、锁相环的概念和基本原理

基本锁相环的概念、电路模型（PD、LF和VCO）

二、锁相环的基本环路方程及锁相环工作过程的定性分析

1． 基本环路方程（从略） 2． 锁定状态及条件（重点） （1）对于鉴相器输入端有：

io，fif0

（2）对于鉴相器输出端有： 误差电压 ud(t)0（或恒定值）

3． 跟踪过程 4． 失锁状态 5． 捕获过程 三、常用锁相环

1、 变频环 2、 分频环 3、 倍频环

四、锁相环的典型应用

6． 调频与解调应用 7． 相干检波应用

五、频率合成技术（2学时）

1、 频率合成技术简介

2、 锁相环在频率合成中的典型应用（重点为单环频率合成方案的方框原理分析） 例9-1 某频率合成器电路结构图如下图所示，已知具体参数为：

晶振输出f=100MHz；a分频器的分频系数n2=10；b分频器的分频系数n1=1000，试求该频率合成器的输出频率f0 。

解：根据分频器的分频原理有：f1ff； f20

n1n2根据锁相环的锁定条件有：f1f2 即

f0f 故 n1n24于是解得该频率合成器的输出频率f0=10MHz。

（关键在于抓住锁相环在锁定时鉴相器两输入端口的等量关系，建立恒等式，进而求解各未知数。）