本书从电子通信的全过程出发,在全面系统地介绍高频电子通信电路基本原理和分析方法的基础上,引入一些新内容。全书内容包括:绪论、信号的选频与滤波、高频小信号放大器、非线性电路和变频器、高频功率放大器、正弦波振荡器、振幅调制与解调、角度调制与解调、噪声与干扰及高频通信电子电路应用举例。
本书内容新颖,力求突出高频电子通信电路的基本原理和基本电路的分析,并注重讲解其物理含义。在讲解中,将高频电路的分析与通信系统和通信过程紧密结合,使读者可以从通信技术的角度理解和分析高频电子电路。
本书可作为通信工程、电子信息工程等专业的教材,也可作为相关专业科研及工程人员的参考书。
“高频电子通信电路”是通信与信息系统专业的一门重要的专业基础课,也是一门工程性及实践性较强的课程。该课程的特点是概念多、电路类型多,对学生的基础知识有一定的要求。近年来,通信技术发展很快,各类电子通信系统也越来越多且越来越先进,而原来的教材内容较陈旧,不利于满足教学和现代通信发展的需要。为了使读者能够深入理解通信系统中高频电子电路的组成及工作原理,作者根据多年的教学经验和实践研究编写了本书。
本书主要讨论电子通信系统中通信电路的基本原理、线路组成和分析方法。全书共分为十章。第一章:绪论,从整体上介绍了通信系统的组成、无线通信的原理及传输方式、电子通信系统的分类。第二章:信号的选频与滤波,着重介绍了LC谐振回路的特性及应用。第三章:高频小信号放大器,主要介绍了晶体管Y参数等效电路,以及用Y参数等效求解谐振放大器的方法。第四章:非线性电路和变频器,介绍了非线性电路的特点、分析方法及常用电路,讨论了混频器及其干扰。第五章:高频功率放大器,介绍了谐振功率放大器的特点,分析了其特性及电路组成。第六章:正弦波振荡器,介绍了反馈型振荡器的原理、三端式振荡器电路、石英晶体振荡器。第七章:振幅调制与解调,介绍了调幅波的性质、振幅调制电路,分析了解调方法。第八章:角度调制与解调,介绍了调角波的性质,比较了FM与PM的特性、实现调频的方法及电路。第九章:噪声与干扰,分析了电子噪声的来源、特性及如何克服等。第十章:高频通信电子电路应用举例,介绍了几个高频通信电子电路芯片及其实际应用实例。
本书以通信为出发点,从通信全过程的角度展开讨论,便于读者更深入地理解高频电子线路在通信过程中的重要意义。作者力求取材广泛,注重实际和最新技术的发展,重点突出,着重讲清基本原理和方法,避免繁琐公式的推导,注重说明有关结论的物理含义。本书通俗易懂,层次清楚,推导简明扼要,可以满足不同层次读者的需要。
本书第一、二、三、五、六及第九章由葛海波编写,第四、七、八、十章由刘智芳编写。
由于作者水平有限,书中不妥之处在所难免,欢迎读者批评指正。
第一章 绪论 1
1.1 无线电通信技术 1
1.1.1 无线电通信系统的组成和特点 1
1.1.2 无线电发射机和接收机的基本组成 5
1.2 电子通信系统的组成及类型 7
1.2.1 数字通信系统 7
1.2.2 光纤通信系统 8
1.2.3 数字微波与卫星通信系统 9
1.2.4 移动通信系统 10
1.3 本课程的特点 12
思考题与习题 13
第二章 信号的选频与滤波 14
2.1 概述 14
2.2 串联谐振回路 14
2.2.1 基本原理、谐振频率与品质因数 14
2.2.2 串联谐振回路的谐振曲线、相频特性曲线和通频带 16
2.3 并联谐振回路 18
2.3.1 阻抗及谐振频率 18
2.3.2 谐振曲线、相频特性曲线和通频带 20
2.3.3 回路抽头时的阻抗变换 21
2.3.4 信号源内阻和负载电阻对并联谐振回路的影响 22
2.4 耦合振荡回路 24
2.4.1 互感耦合回路的等效阻抗 26
2.4.2 耦合回路的频率特性 27
2.5 滤波器的其他形式 30
思考题与习题 31
第三章 高频小信号放大器 34
3.1 概述 34
3.2 高频小信号等效电路与参数 35
3.3 晶体管谐振放大器 38
3.3.1 单调谐回路谐振放大器 38
3.3.2 多级单调谐回路谐振放大器 44
3.4 谐振放大器的稳定性问题 45
3.4.1 放大器工作不稳定的原因 45
3.4.2 稳定系数S 47
3.4.3 单向化与中和 48
思考题与习题 49
第四章 非线性电路和变频器 51
4.1 概述 51
4.2 非线性电路的分析方法 53
4.2.1 幂级数展开法 53
4.2.2 线性时变电路分析法 55
4.2.3 开关函数分析法 56
4.3 变频电路 57
4.4 晶体管混频器 59
4.5 二极管混频器 63
4.5.1 二极管平衡混频器 63
4.5.2 二极管环形混频器(双平衡混频器) 64
4.6 模拟乘法器构成的混频电路 66
4.7 混频器干扰 68
4.7.1 组合频率干扰(干扰哨声) 68
4.7.2 外来干扰与本振的组合干扰(副波道干扰) 69
4.7.3 交叉调制(交调)干扰 70
4.7.4 互相调制(互调)干扰 70
4.7.5 阻塞干扰与相互混频 71
4.7.6 克服干扰的措施 73
思考题与习题 73
第五章 高频功率放大器 75
5.1 概述 75
5.2 高频功放的工作原理 76
5.2.1 几个概念 76
5.2.2 高频谐振功放电路 76
5.2.3 电流、电压波形 77
5.2.4 功率关系 79
5.3 谐振功率放大器折线近似分析法 81
5.3.1 晶体管特性曲线的理想化 81
5.3.2 余弦脉冲的分解 82
5.3.3 高频功率放大器的动特性与负载特性 83
5.3.4 各极电压对工作状态的影响 87
5.3.5 临界状态计算 88
5.4 高频功放的电路组成 90
5.4.1 直流馈电线路 90
5.4.2 输入、输出匹配网络 92
5.5 晶体管倍频器 95
5.5.1 丙类倍频器的工作原理 95
5.5.2 定量估计 96
5.6 宽带高频功放与功率合成 97
5.6.1 高频变压器 97
5.6.2 传输线变压器 98
5.6.3 功率合成器 99
5.7 集成高频功率放大器简介 101
思考题与习题 102
第六章 正弦波振荡器 104
6.1 概述 104
6.2 反馈型振荡器 105
6.2.1 反馈振荡器的原理 105
6.2.2 振荡器的平衡条件 106
6.2.3 振荡器稳定条件 108
6.3 反馈型LC振荡器电路 112
6.3.1 互感耦合振荡器 112
6.3.2 三端式振荡器 112
6.3.3 改进型电容反馈振荡器 116
6.4 频率稳定问题 118
6.5 石英晶体振荡器 121
6.5.1 石英晶体的物理特性和等效电路 121
6.5.2 石英晶体振荡器电路 122
思考题与习题 126
第七章 振幅调制与解调 129
7.1 概述 129
7.2 调幅波的性质 131
7.2.1 调幅波的分析 131
7.2.2 双边带信号 135
7.2.3 单边带信号 136
7.3 振幅调制电路 139
7.3.1 高电平调制 139
7.3.2 低电平调制 140
7.3.3 单边带(SSB)信号的产生 144
7.4 调幅信号的解调 145
7.4.1 二极管峰值包络检波(用于AM信号) 145
7.4.2 同步检波 151
思考题与习题 153
第八章 角度调制与解调 155
8.1 概述 155
8.2 调角波的性质 157
8.2.1 瞬时频率与瞬时相位 157
8.2.2 调角波的数学表示式 157
8.2.3 调角波的频谱与带宽 159
8.2.4 调频与调相的比较 163
8.2.5 间接调频与间接调相 164
8.3 变容二极管调频 164
8.3.1 变容二极管 164
8.3.2 变容二极管调频原理 165
8.4 电抗管调频 167
8.4.1 电抗管及其特性 167
8.4.2 电抗管调频原理 168
8.5 晶体振荡器调频 169
8.6 调频信号的解调 170
8.6.1 鉴频器 170
8.6.2 鉴相器 173
8.7 互感耦合相位鉴频器 176
8.8 比例鉴频器 182
思考题与习题 185
第九章 噪声与干扰 187
9.1 概述 187
9.2 内部噪声的来源与特点 187
9.3 电子元件中噪声的来源与分类 190
9.4 噪声的表示和计算方法 192
9.4.1 噪声的表示方法 192
9.4.2 噪声系数的计算 193
9.4.3 多级放大器的噪声系数 194
9.4.4 灵敏度 195
9.4.5 等效噪声频带宽度 196
思考题与习题 198
第十章 高频通信电子电路应用举例 199
10.1 基于AD9854的直接数字频率合成器(DDS) 199
10.1.1 DDS原理概述 199
10.1.2 AD9854简介 201
10.1.3 AD9854工作模式及与单片机的接口 205
10.2 基于ADF4351的锁相环频率合成器 207
10.2.1 锁相环频率合成器的工作原理 207
10.2.2 大规模频率合成器芯片ADF4351介绍 208
10.2.3 ADF4351应用实例 222
10.3 2.4 GHz射频收发芯片nRF2401的原理及应用 224
10.3.1 nRF2401简介 224
10.3.2 nRF2401应用实例 231
附录 余弦脉冲系数表 233
参考文献 239