
本书是“十三五”江苏省高等学校重点教材,也是国家“一流课程”和江苏省“一流课程”配套教材。全书共10章,主要内容包括:绪论,LC谐振回路及其功能,高频小信号调谐放大器,高频宽带放大器,高频谐振功率放大电路,高频正弦波振荡器,频率变换方法与电路分析,振幅调制、检波与混频电路,角度调制与解调,反馈控制电路等。本书的编写根据高频电子线路及非线性电路的特点,结合大学生学习电子线路的要求和规律,每章以概述与导学开始,以导学图引导,明确学习内容,提出要解决的问题,激发学生的学习兴趣,循序渐进,在介绍电路原理和分析方法的基础上,采用高频低频、线性非线性比较法,理论联系实际,并将科研思维渗透教材内容中,使复杂问题通俗化,应用问题形象化。每章附加章末小结和难度适当的习题,以便于读者理解、自学和知识强化与巩固。本书提供电子课件、习题参考答案等。
序 “高频电子线路”是电子信息类专业一门十分重要的基础课程,是模拟电子线路等课程的拓展与延伸。高频电子线路课程内容多,电路工作原理复杂,分析方法抽象,计算过程烦琐,学生普遍感觉学习困难。南京信息工程大学行鸿彦教授长期从事电子信息类专业基础课程的教学工作,结合自己的科学研究与教学改革,提出了适应新时代高频电子线路课程教材的编写思路,带领南京信息工程大学和南京邮电大学年轻教师,共同承担了“十三五”江苏省高等学校重点教材项目,编写了《高频电子线路》,同时,该书还是国家“一流课程”和江苏省“一流课程”的配套教材。 本书根据高频电子线路课程的要求及学生的学习规律,优化了课程内容。每章以概述与导学开始,通过导学图引导,明确学习内容,提出要解决的问题,激发学生的学习兴趣,循序渐进。通过图表流程,把课程内容明确化,把复杂问题通俗化,把原理方法形象化。章前附加知识流程图,章后附有本章小结,便于学生课前自学与预习,课后总结与提高。 该书引入了现代高频电路发展的新技术、新器件和新的教学方法,吸收了国内外相关教材的优点,较好地解决了国内外同类教材理论推导烦琐、低频高频知识逻辑关系不够明确、原理方法比较抽象等问题。该书思路新颖,逻辑清晰,内容丰富,有机衔接,融会贯通,特色鲜明,符合大学生的认知规律,具有知识性、启发性、探索性和创新性。 教育部电工电子基础课程教学指导分委员会委员 国家“万人计划”教学名师 南京航空航天大学 教授 2021.6.15 前 言 本书是“十三五”江苏省高等学校重点教材项目的成果,是国家“一流课程”和江苏省“一流课程”的配套教材。 “高频电子线路”是本科电子信息类专业重要的专业基础课,也是一门理论性、工程性与实践性很强的课程。本书的编写遵循通俗易懂的原则,尽量避免复杂烦琐的数学推导,着重物理概念阐述,理论联系实际,激发学生学习兴趣,引导学生辩证地分析问题,注重学生的学习成效。通过学习,使学生明白高频电子线路学什么、如何学、为什么学的问题。使学生了解高频电子线路与模拟电路的区别,高频电子线路与前序课程数学分析、电路分析、信号系统的关系,与后续通信原理、接收机原理、发射机原理,甚至软件无线电、光纤通信、电子测量仪器、传感器信号调理及高频微弱信号测量等课程的联系。 本书的编写思路:在行鸿彦教授近40年来长期从事高校电子信息类专业基础课、专业课的基础上,结合自己的科研活动与教学体会,将辩证思维、课程思政和知识迁移引入教学活动与教材中,潜移默化地培养学生的价值观,扩大学生的知识面。为适应新时代电子信息类大学生的扩招和大众化自我学习的需要,经过深入思考与研究而提出的。 教材编写特点:① 一章一节一图一流程的方式,概括性地提出要学习的内容和解决的问题;② 理论知识系统化,实际电路应用化、实例化,使学生学为所用;③ 知识连贯化,了解前序课程知识对高频电子线路学习的影响,后续课程对高频电子线路知识的需求,达到循序渐进与有的放矢的目的。 在本书编写过程中,我们结合多年的“高频电子线路”教学实践和科学研究所积累的经验,吸收了国内外经典教材的优点,重点放在理论推导思路、结论的物理意义和实际应用上。本书从无线通信系统发射机、接收机的组成出发,系统地阐述了高频电子线路中主要功能单元电路的组成、基本工作原理与分析方法。 同时,为增强学生学习成效,在各章都附有相应的例题分析,使得理论知识更加形象地展现在学生面前,从而使学生不仅能掌握基本理论,还能对每个基本电路进行运用和设计。章前有知识流程图,章后有本章小结,使学生学前有目标,学后有收获。本书提供配套电子课件、习题参考答案等,请登录华信教育资源网(http://www.hxedu.com.cn)免费注册下载。 全书共10章。 第1章绪论,主要内容有电子线路的分类、高频与低频电子线路的区别、线性与非线性电子线路的特点。 第2章LC谐振回路及其功能,主要内容有谐振曲线、LC谐振回路、选频特性、信源内阻和负载对谐振回路的影响、阻抗变换网络、LC选频匹配网络。 第3章高频小信号调谐放大器,主要内容有晶体管高频等效电路及频率参数、小信号谐振放大器、调谐放大器的级联、集中选频小信号调谐放大器。 第4章高频宽带放大器,主要内容有频带宽度、展宽放大器频带的方法、分布式放大器。 第5章高频谐振功率放大电路,主要内容有丙类谐振功率放大电路、高频功率放大电路动态性能分析、直流馈电线路与匹配网络、宽带高频功率放大电路与功率合成电路、集成高频功率放大电路及应用。 第6章高频正弦波振荡器,主要内容有反馈振荡器、LC正弦波振荡器、晶体振荡器、负阻振荡电路、数字式正弦波发生器。 第7章频率变换方法与电路分析,主要内容有非线性元器件频率变换特性的分析方法、频率变换电路的要求和实现方法、单片模拟乘法器及其典型应用。 第8章振幅调制、检波与混频电路,主要内容有振幅调制与解调原理、调幅电路、检波电路、混频、倍频、实例介绍。 第9章角度调制与解调,主要内容有角度调制的原理与电路、角度解调的原理与电路、数字调制和解调。 第10章反馈控制电路,主要内容有反馈控制电路的基本原理与分析方法、自动增益控制电路、自动频率控制电路、锁相环路。 本书由南京信息工程大学行鸿彦教授担任主编,与周先春副教授、张秀再副教授、胡昭华副教授和南京邮电大学方承志副教授、张瑛副教授共同编写完成。南京邮电大学黄丽亚教授担任主审。行鸿彦教授构思编写方法,提出编写思路,组织编写和统筹任务分工,全程审核与把关,具体编写第1章;张秀再编写第2章;张瑛编写第3~4章;周先春编写第5章和第8章;方承志编写第6章和第9章;胡昭华编写第7章和第10章。本书在编写过程中得到了教育部电工电子基础课程教学指导分委员会副主任、南京邮电大学刘陈教授,国家教学名师、东南大学胡仁杰教授,以及国家教学名师、南京航空航天大学王成华教授的关心和支持,他们提出了许多宝贵的修改意见,在此表示衷心的感谢! 在全书的编写过程中,研究生杨旭、张金玉、阎妍、李顺、孙江、邵夫池、侯天浩、刘洋、吴佳佳、安浩然、庄玲、陈子正、段儒杰全程参加了各章节的编排、画图和校对工作,在此一并表示感谢。 全书计划学时为64学时,可根据学时变化,灵活调整授课内容。 由于编者水平有限,书中难免有不妥之处,敬请读者批评指正。 编者 2021年6月
目 录 第1章 绪论 1 1.1 电子线路的分类 1 1.2 高频与低频电子线路的区别 2 1.3 线性与非线性电子线路的特点 3 1.4 现代通信系统简介 4 1.5 本课程的学习内容、方法与要求 6 第2章 LC谐振回路及其功能 9 2.1 概述与导学 9 2.2 谐振曲线 10 2.3 LC谐振回路 11 2.3.1 LC串联谐振回路 11 2.3.2 LC并联谐振回路 13 2.4 选频特性 16 2.5 信源内阻和负载对谐振回路的影响 17 2.6 阻抗变换网络 18 2.6.1 变压器阻抗变换电路 18 2.6.2 自耦变压器阻抗变换电路 19 2.6.3 电感分压式阻抗变换电路 19 2.6.4 电容分压式阻抗变换电路 20 2.6.5 考虑信源和负载电抗的 变换电路 20 2.7 LC选频匹配网络 22 2.7.1 串、并联阻抗变换公式 22 2.7.2 L形匹配网络 23 2.7.3 T形和π形匹配网络 26 2.8 本章小结 30 2.9 习题 30 第3章* 高频小信号调谐放大器 33 3.1 概述与导学 33 3.1.1 增益 34 3.1.2 通频带 34 3.1.3 选择性 34 3.1.4 稳定性 35 3.1.5 噪声系数 35 3.2 晶体管高频等效电路及频率参数 35 3.2.1 混合π形等效电路 36 3.2.2 Y参数等效电路 37 3.2.3 Y参数等效电路与混合 π形等效电路参数转换 38 3.3 小信号谐振放大器 39 3.3.1 单调谐回路谐振 放大器电路 39 3.3.2 单调谐回路谐振 放大器的性能 40 3.3.3 场效应管调谐放大器 43 3.4 调谐放大器的级联 44 3.4.1 多级单调谐放大器 45 3.4.2 参差调谐放大器 46 3.4.3 双调谐回路放大器 48 3.5 集中选频小信号调谐放大器 51 3.5.1 石英晶体滤波器 51 3.5.2 陶瓷滤波器 52 3.5.3 声表面滤波器 52 3.6 本章小结 54 3.7 习题 54 第4章* 高频宽带放大器 56 4.1 概述与导学 56 4.2 频带宽度 56 4.2.1 频带宽度的基本概念 56 4.2.2 带宽的限制 58 4.2.3 放大器的工作带宽 60 4.3 展宽放大器频带的方法 66 4.3.1 组合电路法 66 4.3.2 负反馈法 67 4.3.3 电感串并联补偿法 67 4.3.4 平衡放大技术 68 4.3.5 集成宽带放大器 68 4.4 分布式放大器 69 4.4.1 传输线理论 70 4.4.2 分布式放大器简介 73 4.5 本章小结 75 4.6 习题 75 第5章 高频谐振功率放大电路 77 5.1 概述与导学 77 5.2 丙类谐振功率放大电路 78 5.2.1 工作原理 78 5.2.2 放大性能分析 79 5.3 高频功率放大电路动态性能分析 83 5.3.1 负载特性 84 5.3.2 放大特性 85 5.3.3 调制特性 86 5.3.4 小结 87 5.4 直流馈电线路与匹配网络 89 5.4.1 直流馈电线路 89 5.4.2 匹配网络 90 5.5* 宽带高频功率放大电路 与功率合成电路 92 5.5.1 传输线变压器的特性 及其应用 92 5.5.2 功率合成 95 5.6 集成高频功率放大电路及应用 95 5.7 本章小结 97 5.8 习题 98 第6章 高频正弦波振荡器 99 6.1 概述与导学 99 6.2 反馈振荡器 100 6.2.1 基本原理和平衡条件 100 6.2.2 起振和稳定 101 6.2.3 振荡电路的基本分析方法 103 6.2.4 振荡器的频率稳定度 104 6.3 LC正弦波振荡器 105 6.3.1 三点式LC振荡电路 105 6.3.2 改进型三点式 LC振荡电路 109 6.3.3 差分对管LC振荡电路 111 6.4 晶体振荡器 113 6.4.1 石英晶振的特性 113 6.4.2 石英晶体振荡电路 114 6.5 负阻振荡电路 116 6.6 数字式正弦波发生器 117 6.7 本章小结 119 6.8 习题 119 第7章 频率变换方法与电路分析 122 7.1 概述与导学 122 7.2 非线性元器件频率变换特性的 分析方法 123 7.2.1 指数函数分析法 123 7.2.2 折线函数分析法 124 7.2.3 幂级函数分析法 124 7.3 频率变换电路的要求和实现方法 126 7.3.1 频率变换电路的分类 126 7.3.2 线性时变工作状态 127 7.3.3 模拟乘法器的频率 变换功能 128 7.3.4 其他非线性器件的 频率变换功能 132 7.4 单片模拟乘法器及其典型应用 133 7.4.1 MC1596内部电路结构 134 7.4.2 MC1596的应用 134 7.5 本章小结 137 7.6 习题 137 第8章 振幅调制、检波与混频电路 138 8.1 概述与导学 138 8.2 振幅调制与解调原理 139 8.2.1 普通调幅方式 139 8.2.2 双边带调幅方式 143 8.2.3 单边带调幅方式 144 8.2.4 残留边带调幅方式 146 8.2.5 正交调幅方式 147 8.3 调幅电路 148 8.3.1 高电平调幅电路 148 8.3.2 低电平调幅电路 150 8.4 检波电路 153 8.4.1 包络检波电路 153 8.4.2 同步检波电路 159 8.5 混频 160 8.5.1 混频的原理及特点 160 8.5.2 混频干扰的产生 和解决方法 161 8.5.3 混频器的性能指标 164 8.5.4 混频电路 165 8.6 倍频 171 8.6.1 倍频的原理及用途 171 8.6.2 晶体管倍频 171 8.7* 实例介绍 172 8.7.1 HA11440内部的 图像视频检波器 172 8.7.2 MC3361B中的混频电路 173 8.8 本章小结 174 8.9 习题 175 第9章 角度调制与解调 177 9.1 概述与导学 177 9.2 角度调制的原理与电路 178 9.2.1 频率调制 178 9.2.2 相位调制 181 9.2.3 调角信号的频谱 182 9.2.4 调角信号的带宽 183 9.2.5 调频和调相的联系 185 9.3 角度解调的原理与电路 186 9.3.1 调角信号的解调原理 186 9.3.2 频率调制(FM) 解调电路 187 9.3.3 相位调制(PM) 解调电路 190 9.4 数字调制和解调 191 9.4.1 数字调制的分类 191 9.4.2 振幅键控 192 9.4.3 移频键控 194 9.4.4 移相键控 195 9.5 本章小结 200 9.6 习题 200 第10章 反馈控制电路 204 10.1 概述与导学 204 10.2 反馈控制电路的基本原理 与分析方法 205 10.2.1 基本工作原理 205 10.2.2 主要性能指标 206 10.2.3 基本特性分析 206 10.3 自动增益控制电路 207 10.3.1 工作原理 208 10.3.2 主要性能指标 209 10.3.3 电路类型 211 10.3.4 可控增益放大器 213 10.4 自动频率控制电路 216 10.4.1 工作原理 216 10.4.2 主要性能指标 217 10.4.3 自动频率控制 电路的应用 218 10.5 锁相环路 219 10.5.1 类比说明 219 10.5.2 锁相环路的基本原理 220 10.5.3 锁相环路的调节过程 224 10.5.4 集成锁相环路的电路 225 10.5.5 锁相环路的应用 226 10.6 本章小结 229 10.7 习题 229 参考文献 232
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