本书主要讨论用于各种无线电技术设备和系统中的通信电子线路。内容包括绪论、小信号调谐放大器、射频功率放大器、正弦波振荡器、频率合成器、调制与解调及混频电路。每章中有典型例题分析,有助于学生对原理的理解和电路功能的分析; 每章后还有配套的习题。
本书可作为高等院校通信工程、电子信息工程等专业的教材和参考书,也可作为相应专业的工程技术人员的参考书。
本书重点包括通信系统所涉及的各种高频或射频电子线路的功能、工作原理、性能特点和分析方法。在本书的编写过程中,作者总结了多年的教学实践经验,汲取了国内外同类教材的特色,并考虑到21世纪教育改革的需要,在原教学手稿、教案的基础上加以修改编著而成。
“通信电子线路”课程综合运用了信号处理与电路系统分析的理论知识,介绍通信系统中的发送设备和接收设备的原理及实现电路。因此,该课程难度较大,主要体现在以下几个方面:
(1) 理论分析计算以非线性分析为主,因此内容较深且繁琐;
(2) 利用工程设计的定性分析对具体电路的性能做定量计算;
(3) 由于集成电路和数字技术的飞速发展,过去通信系统中的许多模拟电子线路现已由数字处理芯片取代;
(4) 教学内容多,但课时有限。
因此,本教材的编写主要反映通信电子线路在当前时代发展中的主要应用点,体现21世纪高等教育的普及和科普教育的作用,兼顾本课程是入门课的特点。本书精选了教学内容,拓宽了知识面,增强了教材的通用性。
本教材的主要内容包括绪论、小信号调谐放大器、射频放大电路、正弦振荡电路、频率合成电路、模拟与数字调制解调及混频电路等。传统教材中对分立器件的分析过深过细,而现在这种电路应用较少,大部分已由集成电路芯片取代,尤其是体现在移动通信中的应用,通信的方式随着时代的发展也在变化,由原来的模拟调制转向数字调制,这对传统的教材是个挑战。但是,模拟调制的原理和基本概念仍是非常有用的,是数字调制分析的基础,需要精简教材,在本书的编写过程中注意减少过深的定量计算,突出基本概念和定性分析思想,培养工程估算能力。“通信电子线路”是一门非常实用的课程,为了深化认识,加强系统与工程的概念,增加了实用电路的分析实例; 考虑到微电子技术的发展,内容选取侧重于集成电路中心处理环节的电路及外特性分析,若读者需要了解更详细的内部电路,可自行查阅手册。本书在内容上为了适应数字技术的发展,增加了数字调制解调的内容,与模拟调制解调对应,易于理解和扩展,为后期的“通信原理”等课程打好基础; 还适当地增加软件无线电的概念,如在习题中练习各种调制方式时可通过算法和编程来实现; 为了解决习题量大、难度大的问题,教材中增加了例题分析,典型例题详细分析贯穿在各个章节中; 改变传统教学手段,充分利用现代化教学工具,制作了相应的教学多媒体软件,针对“通信电子线路”中有大量的电子线路需要分析详解,设置了电路的动画演示,突出局部与整体的关系、参数的设置等,使其结果或性能可以动态演示。
本书由侯丽敏执笔编写,电子课件由研究生周振宇、缪烨等制作。感谢上海交通大学朱杰教授、上海大学叶家骏教授对本书的指导和建议。限于作者水平,书中难免有疏漏和不妥之处,敬请广大读者不吝指正。
作者
2008年11月
绪论
思考题
第1章小信号调谐放大器
1.1性能指标
1.2LC并联谐振回路
1.2.1串、并联转换
1.2.2并联谐振回路的性能分析
1.3部分接入与接入系数
1.3.1信号源内阻及负载对谐振回路的影响
1.3.2接入系数
1.4单级单回路调谐放大器
1.4.1晶体管高频等效电路
1.4.2晶体管单回路调谐放大器
1.5晶体管双回路调谐放大器
1.5.1单级双回路调谐放大器
1.5.2双调谐放大器的性能指标
1.6多级调谐放大器
1.6.1多级单调谐放大器
1.6.2多级双调谐放大器
1.6.3参差调谐放大器
1.7谐振放大器的稳定性
1.7.1Cb′c对放大器稳定性的影响
1.7.2减小内部反馈的措施
1.8集成小信号谐振放大器
1.8.1集中选频滤波器
1.8.2射频(RF)放大器
1.8.3集成中频(IF)放大器
习题1
第2章射频功率放大器
2.1射频调谐功率放大器的原理
2.1.1射频调谐功率放大器的技术指标
2.1.2丙类谐振功率放大器的工作原理
2.1.3折线分析法
2.1.4输出功率和效率
2.1.5丙类谐振功率放大器的工作状态
2.2谐振功率放大器电路组成
2.2.1直流馈电电路
2.2.2匹配网络
2.2.3谐振功率放大器电路
2.3丁类和戊类谐振功率放大器
2.3.1电压开关型丁(D)类功率放大器
2.3.2戊(E)类高频功率放大器
2.4功率合成技术
2.4.1传输线变压器
2.4.2功率分配与合成
2.4.3功率合成电路
2.5射频功率放大器集成电路
2.5.1CDMA/AMPS功率放大器
2.5.2GSM850/GSM900/DCS/PCS功率放大器
习题2
第3章正弦波振荡器
3.1反馈振荡器的工作原理
3.1.1平衡条件
3.1.2起振条件
3.1.3稳定条件
3.2LC正弦波振荡器
3.2.1互感耦合振荡器
3.2.2LC三点式振荡器
3.2.3三种LC振荡器的比较
3.3振荡器的频率稳定度
3.3.1影响频率稳定的因素
3.3.2改善频率稳定的措施
3.4晶体振荡器
3.4.1石英谐振器的电特性
3.4.2并联型晶体振荡器
3.4.3串联型晶体振荡器
3.4.4泛音晶体振荡器
3.5集成振荡器
3.5.1E1684集成电路
3.5.2HA7210晶体振荡器
习题3
第4章频率合成器
4.1直接频率合成
4.1.1频率合成器的主要技术指标
4.1.2直接频率合成法
4.2锁相环
4.2.1鉴相器
4.2.2低通滤波器
4.2.3压控振荡器
4.2.4锁相环的线性化分析
4.3锁相频率合成器
4.3.1整数分频频率合成器
4.3.2小数分频频率合成器
4.4直接数字频率合成器
4.4.1DDS原理
4.4.2DDS集成电路——AD9834芯片
4.4.3DDS的应用电路
习题4
第5章振幅调制与解调
5.1模拟调幅信号的基本特征
5.1.1标准振幅调制(AM)
5.1.2抑制载波的双边带调制(DSB)
5.1.3抑制载波的单边带调制(SSB)
5.2模拟乘法器
5.2.1单差分乘法器电路
5.2.2双差分对乘法器(Glbert乘法器)
5.2.3MC1496集成电路乘法器
5.3调制器
5.3.1平衡调制器
5.3.2双平衡调制器
5.3.3单边带发射系统
5.4高电平调幅电路
5.5包络检波
5.5.1均值包络检波
5.5.2二极管峰值包络检波
5.6同步检波
5.6.1乘积型检波电路
5.6.2叠加型同步检波
5.6.3集成电路检波器
5.7正交调幅与解调
5.8数字调制与移幅键控
5.8.1数字调制
5.8.2移幅键控(ASK)
5.8.3M进制调制和MASK
5.8.4正交幅度调制(QAM)
习题5
第6章角度调制与解调
6.1角度调制信号的基本特性
6.1.1调频波(FM)
6.1.2调相波(PM)
6.1.3调频和调相的区别与关联
6.1.4调角波的频谱与带宽
6.1.5调角波与调幅波的抗干扰性
6.2FM调制器
6.2.1性能指标
6.2.2直接调频电路
6.2.3间接调频电路
6.3限幅器
6.4FM鉴频器
6.4.1性能指标
6.4.2斜率鉴频器
6.4.3相位鉴频器
6.4.4乘积型相位鉴频器
6.4.5MC3361构成的FM解调电路
6.5数字调频与调相
6.5.1二进制移频键控(FSK)调制与解调
6.5.2二进制移相键控(PSK)调制与解调
习题6
第7章混频
7.1超外差接收机原理
7.1.1直接接收
7.1.2超外差接收
7.1.3混频器性能要求
7.2乘积型混频电路
7.2.1混频电路的构成
7.2.2集成电路实现混频
7.3晶体三极管混频电路
7.3.1时变参量分析法
7.3.2晶体管混频电路
7.4场效应管混频器
7.5二极管混频电路
7.6混频干扰
7.6.1外来干扰与本振的组合干扰
7.6.2有用信号与本振信号的组合干扰
7.6.3交叉调制干扰
7.6.4互调干扰
7.7集成电路MC3361构成的FM接收系统
习题7
参考文献