通信电子线路

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通信电子线路

由于较难找到好的网课，这里的笔记由不同网课拼凑而成。不同网课的侧重点不同，也可能会漏考点。

这门学科是信工大三上最抽象的课。建议先快速刷完基础概念，然后看复习，然后刷题。作业给的还挺多，因此考试考啥其实比较明确。

基础概念：华中科技大学通信（高频）电子线路精品公开课（附课件和知识体系图），11.5h
复习：【知识点速通+习题讲解】通信(高频)电子线路【开荒实况】，7h
作业的复习补充：
- 传输线阻抗变换和魔 T 网络（视频，书上都没有）
- 调幅检波电路计算与失真（视频比较简略）

基础概念

电容：电流超前电压， $\displaystyle i=C\frac{du}{dt}$

电感：电压超前电流， $\displaystyle u=L\frac{di}{dt}$

品质因数 $\displaystyle Q=\frac{\omega L}{R}$ （感抗 / 损耗）= $2\pi\times$ 回路储能 / 每周期耗能

特性阻抗 $\displaystyle \rho=\omega_0L=\frac1{\omega_0C}=\sqrt{\frac{L}C}$ （谐振时的容/感抗）

谐振时回路阻抗有最大值（谐振阻抗） $\displaystyle R_p=\frac L{rC}=Q_0 \rho$

矩形系数 $\displaystyle K_{r0.1}=\frac{f_{0.1}}{f_{0.7}}$ 表示接近理想曲线的程度

失谐阻抗公式： $\displaystyle Z=\frac{R_p}{1+jQ\frac{2\Delta\omega}{\omega_0}}$ ，可以根据此公式计算幅频与相位

抑制比 $\displaystyle d_n=\frac{A_{v0}}{A_{vn}}$

谐振曲线 $\displaystyle N(f)=\frac{\dot I}{\dot I_0}=\frac1{1+j\xi}$

带宽 $\displaystyle B_0=2\Delta f_{0.7}$

$\displaystyle Q_0\cdot B=f_0$ （常数）

串联谐振

广义失谐系数 $\displaystyle \xi=\frac{\omega L-\frac1{\omega C}}{R}\approx 2Q_0\cdot\frac{\Delta\omega}{\omega_0}$ （电抗和 / 电阻）

谐振时， $\displaystyle\begin{cases} \dot V_{L0}=jQ_0\dot V_s \\ \dot V_{C0}=-jQ_0\dot V_s \end{cases}$

小于谐振频率时， $\varphi<0$ ，容性阻抗

$Q=\rho/r$

并联谐振

广义失谐系数 $\displaystyle \xi=\frac{\omega C-\frac1{\omega L}}{G}\approx Q_0\cdot\frac{2\Delta\omega}{\omega_0}$ （电纳和 / 电导）

固有谐振电阻（等效并联电阻） $\displaystyle R_{e0}\approx\frac{L}{RC}$ （在 Q 高时成立）

$Q=R_{e0}/\rho$

串并转换

串转并，有 $\displaystyle\begin{cases}R_p=R_s(1+Q^2) \\ X_p=X_s(1+\frac1{Q^2})\end{cases}$ ，一般 Q 很大，可以约

抽头

接入系数 p = 低抽头电压/高抽头电压，<=1

$\displaystyle p=\frac{L_1}{L_1+L_2}=\frac{C_2}{C_1+C_2}$ ，1 在抽头内，需要低抽头阻抗 >> 电抗

等效阻抗为 $\displaystyle Z'=\frac1{p^2}Z$ （低抽头等效到高抽头

耦合

反射阻抗：通过耦合对另一回路的附加阻抗。反射后，电抗正负号发生改变。

反射阻抗（次级反射到初级）： $\displaystyle Z_{f1}=\frac{(\omega M)^2}{Z_{22}}$ ，其中 $Z_{22}$ 是次级回路自阻抗。

部分谐振：等效回路谐振，即等效回路电抗 = 0
复谐振：等效回路谐振并匹配（原电阻 = 等效电阻）
全谐振：初级与次级的原回路均谐振，=> 等效回路也谐振
最佳全谐振：全谐振 + 匹配

高频谐振小放

单级

模型：三极管输出端接耦合并联谐振放大回路作为负载

三要素：增益，品质因数，通频带

电压增益（谐振）： $\displaystyle \dot A_v=\frac{-p_1p_2|y_{fe}|}{g_\Sigma},g_\Sigma$ 为谐振电阻 $R_p$ +输入等效 $p_1^2g_{oe}$ +输出等效 $p_2^2g_{ie}$

电压增益 * 通频带 = const

矩形系数 $\displaystyle K_{r0.1}=\sqrt{99}\approx9.96$

多级

增益：乘积
通频带：（各级增益相同情况下）总通频带 = $\displaystyle\sqrt{2^{\frac1{m}}-1}\times$ 单级通频带
噪声系数： $\displaystyle N_{F\Sigma}=N_{F1}+\frac{N_{F2}-1}{G_1}+\frac{N_{F3}-1}{G_1G_2}+...,\ \ G_x=A_{vx}^2$

自激

稳定系数越接近 1，越不稳定
降低自激：
- 中和法：高增益，不适合带宽放大
  - 具体方法公式
- 失配法：低增益，但稳定

做题

这个讲的不错。

会画交流等效电路和 Y 参数微变等效电路。
$\displaystyle g_{eo}=\frac1{Q_0\omega_0L}$
知道抽头变换， $n_1$ 和 $n_2$ 的计算。

噪声

不重要，大概不考，记一下上面的多级噪声系数就行

串并联电阻噪声等于等效电阻噪声（均方值）
并联谐振回路噪声约等于等效电阻产生的噪声
等效噪声带宽 $\displaystyle B_n\approx\frac\pi 2B_{0.7}$
噪声系数 $N_F$ $N_{F}$ = 输入信噪比 / 输出信噪比 $\approx\displaystyle 1 + \frac{U_a^2}{U_{io}^2} = ...$ $\approx 1 + \frac{U _{a}^{2}}{U _{i o}^{2}} = ...$ （自激噪声 / 输入对输出的影响）
- 信噪比是功率比值
- 降低噪声系数可以提高系统灵敏度，但是灵敏度不是越高越好
多级噪声： $\displaystyle N_F=N_{F1}+\frac{N_{F2}-1}{K_1}+\frac{N_{F3}-1}{K_1\cdot K_2}+...$ ，显然与第一级关系最大

谐振功放

注意 $g_c$ （跨导）和 $g_{cr}$ （临界线斜率）不是同一个东西，不要搞错了。

$V_{bm}$	$V_{bz}$
交流信号幅度	截止电压

基极反偏，截止区域 > 工作区域，因此是工作在丙类（效率高）。负载是谐振回路。

电压利用系数 $\displaystyle\xi=\frac{V_{cm}}{V_{cc}}$ ，波形系数 $\displaystyle g_1(\theta_c)=\frac{I_{cm1}}{I_{c0}}=\frac{\alpha_1}{\alpha_0}$

输出功率 $P_0=\frac12V_{cm}I_{cm1}$ ，直流功率 $P_==V_{cc}I_{c0}$

效率 $\displaystyle\eta=\frac12\xi g_1(\theta_c)$

$I_{cmax}=g_cV_{bm}(1-cos(\theta_c))=g_{cr}(V_{cc}-V_{cm})$

$\displaystyle cos\theta_c=\frac{V_{BB}+V_{BZ}}{V_{bm}}$

傅里叶级数展开求 $I_{c0},I_{cm1}$ ： $I_{c0}=I_{cmax}\alpha_0, I_{cm1}=I_{cmax}\alpha_1$

$\displaystyle V_{cm}=V_{cc}-\frac{i_{Cmax}}{g_{cr}}$

最佳半导通角约为 70 度

增大负载， $V_{bm}$ -> 过压，增大 $V_{cc}$ -> 欠压

关于效率：临界效率最高。曲线

振荡器

起振条件： $A_0 > \frac1F$

增益写为电路参数： $\dot A=\bar{y_{fe}}Z_{p1}$

互感耦合振荡器：应用于中短波，因为存在分布电容，稳定性差
电感三点振荡器
- $f=1/2\pi\sqrt{(L_1+L_2+2M)C}$
- 优点：容易起振，方便调节，不影响反馈系数
- 缺点：高次谐波失真，频率不高
电容三点振荡器
- $f=1/2\pi\sqrt{L(C_1C_2)/(C_1+C_2)}$
- 优点：波形好，稳定，高频
- 缺点：不方便调整（会改变反馈系数）。可以在 L 两端并联电容解决。
克拉泼振荡电路，相比电容三点振荡器添加了一个 C3（远小于 C1，C2）
- $f=1/2\pi\sqrt{LC_3}$
- 反馈系数 $F=C_1/C_2$
- 优点：
  - 利于调节。振荡频率与反馈系数无关。
  - 接入系数减小，稳定。
- 缺点：波段覆盖范围窄（频率覆盖系数小），波形随频率变化大，高频不易起振。
西勒振荡电路，相比克拉泼振荡电路在电感两端并了一个可调电容
- 优点：改进克拉泼

$F\in(\frac18,\frac12)$ 用来判断稳定性

石英晶振

并联等效电感，串联等效导线
振荡频率就是晶振频率！不用算 LC
接入系数小
Q 很大（石英晶体 > 陶瓷）

幅度调制

$V_\Omega(t)$	$V_0(t)$	DSB-SC	SSB
待调制信号	载波	抑制载波双边带调幅	单边带调幅

$V_{AM}=V_0(1+m_acos\Omega t)cos\omega_0 t$

调幅指数： $\displaystyle m_a=\frac{k_a|V_{\Omega}(t)|_{max}}{V_0}=\frac{V_{max}-V_0}{V_0}$ （上半部分），若 $m_a>1$ 则会相位反转

载波分量功率： $\displaystyle P_0=\frac{V_{0}^2}{2R_L}$

单边频功率： $P_{SSB}=\frac14m_a^2P_0$

DSB-SC：直接相乘，相位反转

调幅电路

低电平调幅
- 平方律调幅：AM
- 平衡调幅（双二极管）：DSB
- 环形调幅
高电平调幅：边调幅边功放

检波

包络检波：主要针对普通调幅。

串联二极管，充电快，放电慢

同步检波：输入信号需要同频同相。主要针对 DSB-SC 和 SSB。

乘积型简单，相乘，再低通
叠加型麻烦，是把同步检波转换为包络检波。

不产生失真的条件：

无惰性失真： $\displaystyle RC\Omega_{max}<\frac{\sqrt{1-m_{amax}^2}}{m_{amax}}$
无负峰切割失真： $\displaystyle m_a<\frac{R(\Omega)}{R}$ （交流总电阻/直流电阻）

混频

将高频转为中频。

$f_c$	$f_1$
收听频率	中频频率，一般为 465kHz

哨声干扰：没有干扰源， $\displaystyle f_c\approx \frac{p\pm 1}{q-p}f_1$
组合副波道干扰： $\displaystyle f_c=\frac{q}{p}f_n+\frac{p\pm 1}{p}f_1$ $f_{c} = \frac{q}{p} f_{n} + \frac{p \pm 1}{p} f_{1}$
- p=0,q=1：中频干扰
- p=1,q=1：镜像干扰
交调干扰：一个干扰源
互调干扰：两个干扰源，且不能同时听到