為了適應(yīng)我國高等教育改革和新工科人才培養(yǎng)的形勢,我們編寫了《高頻電子線路理論、方法與應(yīng)用》。
本書配有供課堂教學(xué)使用的微課視頻、演示動畫、教學(xué)課件、教學(xué)大綱、Multisim仿真電路,
能更有效地服務(wù)于線上教學(xué)、混合式教學(xué)等新型教學(xué)模式,滿足各類高等學(xué)校多樣化人才培養(yǎng)需求。
高頻電子線路作為工科電子信息類方向一門重要的技術(shù)基礎(chǔ)課,涉及許多通信理論知識、通信電路中常用的基本功能部件以及實際電路。我們通過多年的教學(xué)實踐,深深體會到要教好這門課程,一定要針對課程特點,遵循從特殊到一般的認知規(guī)律,密切聯(lián)系實際,不斷更新內(nèi)容。為此,我們在書中通過對典型問題的深入分析,闡明通信系統(tǒng)中帶有普遍性的思想方法和重要結(jié)論。本書內(nèi)容取材既重視高頻電子線路的基本典型電路理論、設(shè)計計算,又注重新理論、新型器件的應(yīng)用。同時,突出基礎(chǔ)理論與實用技術(shù)的結(jié)合,在編寫中重視理論分析,注重講清物理概念,并將Multisim仿真軟件引入全書各章節(jié)電路設(shè)計中。全書在理論分析部分計算詳盡,具有啟發(fā)性,便于自學(xué); 同時也重視實踐性及科教融合,書中很多實例源于實驗的結(jié)果,例如鎖相環(huán)調(diào)頻、鑒頻電路、頻率合成及檢波電路等。此外,本書還把部分科研成果引入教學(xué),例如在第9章中介紹了脈寬調(diào)制全集成化載波多路遙訊裝置。
本書在整體安排上保留了高頻電子線路的基本內(nèi)容、基本體系,同時使各章有相對的獨立性,便于不同專業(yè)、不同學(xué)時安排的課程選用。
本書的出版將為讀者開辟一個新的視角,引領(lǐng)學(xué)生形成崇尚科學(xué)、勤于學(xué)習(xí)、勇于探索、敢于創(chuàng)新、積極向上的學(xué)習(xí)價值觀。
本書共包括9章內(nèi)容,書后還附有部分習(xí)題參考答案。各章節(jié)內(nèi)容安排如下。
第1章為緒論,主要介紹了通信系統(tǒng)特別是調(diào)制的通信系統(tǒng)的基本概念,還介紹了無線電波的傳播特性及頻段劃分、電噪聲的基本概念,并給出了抑制電噪聲常用的方法,從而引出本書的主要內(nèi)容。
第2章和第3章分別講述了應(yīng)用于通信系統(tǒng)接收機和發(fā)射機的高頻小信號調(diào)諧放大器和高頻功率放大器。第2章在介紹了高頻小信號調(diào)諧放大器的基本組成、作用和指標后,一方面討論了組成調(diào)諧放大器的重要部分LC調(diào)諧回路的基本性能,另一方面對單調(diào)諧放大器特別是工作在高頻情況下的單調(diào)諧放大器及其級聯(lián)電路的放大能力和選頻性能進行了重點討論,闡述了常用的分析高頻調(diào)諧放大器晶體管的模型,如晶體管混合型等效電路和晶體管Y參數(shù)等效電路。此外,
第2章還討論了調(diào)諧放大器的穩(wěn)定性問題,并介紹了各類集中選頻小信號調(diào)諧放大器。第3章在比較了高頻小信號調(diào)諧放大器與高頻調(diào)諧功率放大器的區(qū)別的基礎(chǔ)上,詳細地分析了丙類高頻調(diào)諧功率放大器的工作原理、功率和效率問題,重點討論了高頻調(diào)諧功率放大器的三種工作狀態(tài)、負載特性等,還介紹了調(diào)諧功率放大器的實用電路。此外,還引出并分析了丙類倍頻器的基本概念和工作原理,并對集成高頻功率放大電路及其應(yīng)用和寬帶高頻功率放大器作了介紹。
第4章主要介紹了正弦波振蕩器,首先闡述了反饋型正弦波自激振蕩器的基本原理,然后討論了三點式振蕩器的電路特點和相位平衡條件的判斷準則,重點討論了改進型電容三點式電路(包括串聯(lián)改進型和并聯(lián)改進型振蕩器電路)和石英晶體諧振器,最后還分析了集成壓控振蕩電路和毫米波振蕩器的原理。
第5章和第6章分別討論了振幅調(diào)制與解調(diào)、角度調(diào)制與解調(diào)的基本概念和典型電路原理。第5章首先對調(diào)幅信號(包括普通調(diào)幅波、抑制載波雙邊帶調(diào)幅和抑制載波單邊帶調(diào)幅)從時域和頻域兩個方面進行了較為詳細的分析,然后討論了調(diào)幅波的產(chǎn)生電路和解調(diào)電路的基本原理,包括大信號基極和集電極調(diào)幅電路的工作原理、波形分析和設(shè)計要點、大信號包絡(luò)檢波電路的原理和失真波形、模型乘法器的相乘原理和電路,以及環(huán)形調(diào)制器等。第6章對調(diào)角波(包括調(diào)頻和調(diào)相信號)進行了數(shù)學(xué)分析并給出了它們的性質(zhì); 然后討論了調(diào)頻電路(包括變?nèi)荻䴓O管調(diào)頻電路和晶體振蕩器調(diào)頻電路)的基本原理,并分析了調(diào)頻波的解調(diào)電路(包括斜率鑒頻器、相位鑒頻器、比例鑒頻器和脈沖計數(shù)式鑒頻器)的電路組成和工作原理; 最后還給出了常用的集成調(diào)頻與解調(diào)電路,如MC2833調(diào)頻電路和MC3361B、MC3367解調(diào)電路,以及CMT2300A調(diào)頻與解調(diào)電路。
第7章的主要內(nèi)容為變頻器,在介紹變頻器的基本原理和主要技術(shù)指標的基礎(chǔ)上,重點討論了晶體三極管變頻電路和用模擬乘法器構(gòu)成的混頻電路,并結(jié)合超外差接收機的統(tǒng)調(diào)與跟蹤問題分析了實際變頻器的電路特點和工作原理,最后還較為詳細地分析了變頻干擾問題。
第8章討論了鎖相環(huán)及其他反饋控制電路,主要闡述了鎖相環(huán)的構(gòu)成、基本原理、數(shù)學(xué)模型,以及鎖相環(huán)的鎖定、捕捉、跟蹤、同步帶和捕捉帶等概念; 介紹了常用的集成鎖相環(huán)芯片如CC4046、NE564等; 還介紹了鎖相環(huán)在調(diào)制解調(diào)技術(shù)、頻率合成技術(shù)、空間技術(shù)和穩(wěn)頻技術(shù)上的應(yīng)用; 最后討論了自動增益控制電路和自動頻率控制電路等。
第9章介紹了高頻電子線路的應(yīng)用,包括通信無線收發(fā)系統(tǒng)、移動通信收發(fā)信機、脈寬調(diào)制全集成化載波多路遙訊裝置、藍牙收發(fā)芯片RF2968的原理及應(yīng)用、
智能手機射頻收發(fā)電路、
軟件無線電的基本概念及應(yīng)用,以及全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)接收芯片AT6558R原理及應(yīng)用。其中,脈寬調(diào)制全集成化載波多路遙訊裝置是編者結(jié)合科研成果編寫的。
本書是在于洪珍教授編著的《通信電子電路》(電子工業(yè)出版社,2002年)及《通信電子電路》(清華大學(xué)出版社,2016年)的基礎(chǔ)上修訂而成的。此次編寫,我們對一些內(nèi)容進行了修改、調(diào)整和擴充,在每章都增添了集成電路或高頻電路專用器件,
并在章首增加了內(nèi)容提要,在部分章末增加了知識結(jié)構(gòu)框圖,同時在
許多重要小節(jié)后補充了復(fù)習(xí)思考題。
本書由中國礦業(yè)大學(xué)電子信息工程系組織編寫,于洪珍、王剛?cè)沃骶帲?/p>
張曉強、王艷芬任副主編,張曉光、李松、王博文、陳世海等老師參加微課視頻錄制、數(shù)字化資源制作等。于洪珍教授編寫第1、3、6~8章,
9.2~9.4節(jié)及9.7節(jié); 王剛副教授編寫第4、5章,9.1節(jié)及9.5節(jié),并參與編寫第2章; 張曉強副教授編寫9.6節(jié); 王艷芬教授參與編寫第2章。
微課視頻錄制分工: 第1章、第4章、第5章、第8章和第9章由王剛副教授完成; 第2章由王艷芬教授完成; 第3章由張曉光教授完成; 第6章由李松副教授完成; 第7章由于洪珍教授和王博文副教授完成。全書數(shù)字化資源制作和動畫制作由張曉強副教授完成。
感謝海寧樂眾信息技術(shù)股份有限公司董事長陳學(xué)強的支持和幫助; 感謝清華大學(xué)出版社的支持和幫助,特別感謝盛東亮主任提出的寶貴意見。
限于編者水平,書中難免存在不妥之處,誠摯希望廣大讀者批評指正。
編者
2025年4月