高频电子线路教学案.docx
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高频电子线路教学案
山东科技大学
信息科学与工程学院
教案
教师姓名:
王桂海
课程名称:
高频电子线路
授课学时:
72学时
附件1:
课堂教学质量评价标准
序号
主要观测点
分值
评价得分
1
讲课有热情,精神饱满
10
2
讲课有感染力,能吸引学生的注意
10
3
对问题的阐述深入浅出,有启发性
10
4
对问题的阐述简练准确,重点突出,思路清晰
10
5
对课程内容娴熟,运用自如
10
6
讲述内容充实,信息量大
10
7
教学内容能反映或联系学科发展的新思想,新概念,新成果
10
8
能给予学生思考、联想、创新的启迪
10
9
能调动学生情绪,课堂气氛活跃
10
10
能有效地利用各种教学媒体
10
总分
100
山东科技大学信息科学与工程学院教案专用纸
章节名称
第1章绪论
授课学时:
1
教学目的和要求
了解:
(1)无线通信系统的组成
(2)高频电路是通信系统,特别是无线通信系统的基础,是无线通信设备的重要组成部分。
信号、频谱与调制
无线电信号主要有三种:
基带(消息)信号、高频载波信号和已调信号
掌握:
信号的时间特性频谱特性
教学重点
无线通信系统的基本组成
教学难点
信号的时间特性频谱特性
教学方法与手段
多媒体
教学进程设计时间:
分钟
备注
1.1无线通信系统概述20
不同的无线通信系统,其设备组成和复杂度虽然有较大差异,但它们的基本组成不变
1.2信号、频谱与调制20
对于较复杂的信号(如话音信号、图像信号等),用频谱分析法表示较为方便
1.3本课程的特点5
高频电子线路是在科学技术和生产实践中发展起来的,也只有通过实践才能得到深入的了解。
因此,在学习本课程时必须要高度重视实验环节,坚持理论联系实际,在实践中积累丰富的经验。
掌握先进的高频电路EDA技术,也是学习高频电子线路的一个重要内容。
课堂小结与作业布置:
时间:
5
小结:
1、通信系统的基本组成?
2、信号的时域、频域特性。
3、无线电波传输特点。
思考题与习题:
1.画出无线通信收发信机的原理框图,并说出各部分的功用。
2无线通信为什么要用高频信号?
“高频”信号指的是什么?
3无线通信为什么要进行调制?
如何进行调制?
4无线电信号的频段或波段是如何划分的?
各个频段的传播特性和应用情况如何?
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章节名称
第2章高频电路基础
授课学时:
3
教学目的和要求
了解:
高频电路中的元件R、L、C的特性。
掌握:
高频电路中器件和组件频率特性
教学重点
高频电路LC并联电路频率特性
教学难点
高频电路LC串联、并联电路频率特性的分析
教学方法与手段
多媒体+板书
教学进程设计时间:
分钟
备注
1、高频电路中的元件R、L、C的特性。
30
电阻:
一个实际的电阻器,在低频时主要表现为电阻特性,但在高频使用时不仅表现有电阻特性的一面,而且还表现有电抗特性的一面。
电阻器的电抗特性反映的就是其高频特性
电阻的高频等效电路
电容:
由介质隔开的两导体即构成电容。
高频电感器:
也具有自身谐振频率
高频电路中的有源器件:
用于低频或其它电子线路的器件没有什么根本不同。
1)二极管半导体二极管在高频中主要用于检波、调制、解调及混频等非线性变换电路中,工作在低电平。
2)晶体管与场效应管(FET)在高频中应用的晶体管仍然是双极晶体管和各种场效应管,这些管子比用于低频的管子性能更好,在外形结构方面也有所不同。
高频晶体管有两大类型:
一类是作小信号放大的高频小功率管,对它们的主要要求是高增益。
和低噪声;另一类为高频功率放大管,除了增益外,要求其在高频有较大的输出功率。
3)集成电路用于高频的集成电路的类型和品种要比用于低频的集成电路少得多,主要分为通用型和专用型两种。
2、高频电路中的组件共115分钟
高频电路中的无源组件或无源网络主要有高频振荡(谐振)回路、高频变压器、谐振器与滤波器等,它们完成信号的传输、频率选择及阻抗变换等功能。
1、振荡回路40
1)简单振荡回路
振荡回路就是由电感和电容串联或并联形成的回路。
只有一个回路的振荡电路称为简单振荡回路或单振荡回路。
●串联振荡回路:
●并联谐振回路。
串联谐振回路适用于电源内阻为低内阻(如恒压源)的情况或低阻抗的电路(如微波电路)。
定义使感抗与容抗相等的频率为并联谐振频率ω0,
例1设一放大器以简单并联振荡回路为负载,信号中心频率fs=10MHz,回路电容C=50pF
2)抽头并联振荡
回路
常见抽头并联振荡
回路如下图:
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教学进程设计
备注
例2如图2—11,抽头回路由电流源激励,忽略回路本身的固有损耗,试求回路两端电压u(t)的表示式及回路带宽。
3)耦合振荡回路
在高频电路中,有时用到两个互相耦合的振荡回路,也称为双调谐回路。
把接有激励信号源的回路称为初级回路,把与负载相接的回路称为次级回路或负载回路。
图(a)是互感耦合电路,图(b)是电容耦合回路。
2.高频变压器和传输线变压器20
(1)高频变压器及其特点
变压器是靠磁通交链,或者说是靠互感进行耦合的。
(1)为了减少损耗,高频变压器常用导磁率μ高、高频损耗小的软磁材料作磁芯。
(2)高频变压器一般用于小信号场合,尺寸小,线圈的匝数较少。
3.石英晶体谐振器20
1)物理特性
石英晶体谐振器是由天然或人工生成的石英晶体切片制成。
2)等效电路及阻抗特性
图(a)是石英晶体谐振器的等效电路。
由图(b)可看出,晶体谐振器是一串并联的振荡回路
4.集中滤波器20
1)陶瓷滤波器
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教学进程设计
备注
2)声表面波滤波器
声表面波滤波器的传输函数为
5.衰减器与匹配器15
1)高频衰减器
*2.2电噪声
概述所谓干扰(或噪声),就是除有用信号以外的一切不需要的信号及各种电磁骚动的总称。
电子噪声的来源与特性
1.电阻热噪声
1)热噪声电压和功率谱密度
2)线性电路中的热噪声
3)噪声带宽
2.晶体三极管的噪声
噪声系数和噪声温度
1.噪声系数的定义
2.噪声温度
3.噪声系数与灵敏度
课堂小结与作业布置:
时间:
5
小结:
1)元件特点
2)组件种类和特点
作业:
2-22-3
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章节名称
第3章高频谐振放大器
3.1高频小信号放大器
授课学时:
2
教学目的和要求
了解:
高频小信号的特点
掌握:
三极管的高频等效模型
高频小信号放大器和特性
教学重点
高频小信号放大器的分析
教学难点
高频小信号放大器等效电路
教学方法与手段
多媒体+Mulitsim验证
教学进程设计时间:
分钟
备注
1、高频小信号谐振放大器5
2、放大器性能分析30
1.晶体管的高频等效电路
晶体管Y参数等效电路的Y参数电路
2.放大器的性能参数
忽略管子内部的反馈,即令Yre=0,
(1)电压放大倍数K
(2)输入导纳Yi
(3)输出导纳Yo
(3)输出导纳Yo
3、高频谐振放大器的稳定性20
(1)放大器的稳定性
(2)提高放大器稳定性的方法
4、多级谐振放大器20
1.多级单调谐放大器
2.多级双调谐放大器
3.参差调谐放大器
5、高频集成放大器20
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课堂小结与作业布置:
时间:
5
小结:
1)晶体管Y参数等效电路的Y参数电路
2)放大器的性能参数
3)放大器的稳定性
4)高频集成放大器
作业:
3-2
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3.2高频功率放大器的原理和特性
3.3高频功率放大器的高频效应
授课学时:
2
教学目的和要求
了解:
高频功率放大器工作状态。
高频功率放大器的高频效应
掌握:
高频功率放大器的原理和特性
教学重点
高频功率放大器的原理和特性
教学难点
高频功率放大器的外部特性
教学方法与手段
多媒体+板书
教学进程设计时间:
分钟
备注
1、高频功率放大器的原理和特性5
高频功率放大器的主要功用是放大高频信号,并且以高效输出大功率为目的,它主要应用于各种无线电发射机中。
图是一个采用晶体管的高频功率放大器的原理线路,除电源和偏置电路外,它是由晶体管、谐振回路和输入回路三部分组成的。
1.电流、电压波形20
设输入信号为正弦波
ubeibicuceuc的波形
2.高频功放的能量关系25
●输出功率P1
●集电极电源供给的直流输入功率P0
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教学进程设计
备注
●集电极损耗功率Pc,
●集电极效率η
●高频功放的功率放大倍数
3、高频谐振功率放大器的工作状态25
1)高频功放的动特性
动特性是指当加上激励信号及接上负载阻抗时,晶体管集电极电流ic与电极电压(ube或uce)的关系曲线,它在ic~uce或ic~ube坐标系统中是一条曲线。
●高频功放的负载特性
●高频功放的振幅特性
●高频功放的调制特性
1)基极调制特性
2)集电极调制特性
●高频功放的调谐特性
2)高频功放的工作状态10
高频谐振功率放大器根据集电极电流是否进入饱和区可以分为欠压、临界和过压三种状态
4、高频功率放大器的高频效应10
●少数载流子的渡越时间效应
●非线性电抗效应
●发射极引线电感的影响
●饱和压降的影响
晶体管工作于高频时,实验发现其饱和压降随频率提高而加大。
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课堂小结与作业布置:
时间:
5
小结1)功率放大器的组成
2)功率放大器的工作原理
3)功率放大器的特性
4)高频功率放大器状态
思考题:
3-73-83-93-10
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3.4高频功率放大器的实际线路
3.5高频功放、功率合成与射频模块放大器
授课学时:
2
教学目的和要求
理解:
高频功率放大器的实际线路直流馈电线路基极馈电线路
掌握:
输出匹配网络
功率合成器原理
教学重点
输出匹配网络、功率合成器原理
教学难点
输出匹配网络
教学方法与手段
多媒体+板书
教学进程设计时间:
分钟
备注
1、高频功率放大器的实际线路40
直流馈电线路
基极馈电线路
输出匹配网络
2、功率合成器30
1)功率合成器,就是采用多个高频晶体管,使它们产生的高频功率在一个公共负载上相加。
图是常用的一种功率合成器组成方框图。
2)3dB耦合器原理
3)应用举例
3、本章习题分析(从下列题目中选择)25
例1:
单调谐放大器中,若谐振频率f0=10.7MHZ,CΣ=50pF,BW0.7=150KHZ,求回路的电感L和Qe。
如将通频带展宽为300KHZ,应在回路两端并接一个多大的电阻?
例2:
中心频率都是6.5MHZ的单调谐放大器和临界耦合的双调谐放大器,若Qe均为30,试问这两个放大器的通频带各为多少?
例3:
在小信号谐振放大器中,三极管与回路之间常采用部分接入,回路与负载之间也采用部分接入,这是为什么?
例4:
谐振功率放大器原来工作在临界状态,若集电极回路稍有失谐,放大器的Ic0、Ic1m将如何变化?
Pc将如何变化?
有何危险?
例5:
已知谐振功率放大器VCC=30V,Ic0=100mA,Ucm=28V,θ=600,g1(θ)=1.8,试求Po、RP和ηC为多少?
例6:
谐振功率放大器工作频率f=2MHz,实际负载RL=80Ω,所要求的谐振阻抗RP=8Ω,试求决定L形匹配网络的参数L和C的大小?
例6:
谐振功率放大器原来工作在临界状态,若集电极回路稍有失谐,放大器的Ic0、Ic1m将如何变化?
Pc将如何变化?
有何危险?
课堂小结与作业布置:
时间:
5
小结:
1)偏置电路、匹配网络
2)功率合成器
作业:
3-163-17
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章节名称
4.1反馈振荡器的原理4.2LC振荡器4.3频率稳定度
授课学时:
2
教学目的和要求
了解:
反馈振荡器的基本原理(平衡条件、起振条件、稳定条件)
频率稳定的意义、表征和采取的措施
掌握:
LC振荡器的组成原则、基本类型、及VCO原理
教学重点
LC振荡器的组成原则、基本类型、及VCO原理
教学难点
反馈振荡器的基本原理
教学方法与手段
理论分析+Mulitsim仿真多媒体+板书
教学进程设计时间:
分钟
备注
1、反馈振荡器的原理分析30
反馈型振荡器的原理框图如图所示。
由图可见,反馈型振荡器是由放大器和反馈网络组成的一个闭合环路,放大器通常是以某种选频网络(如振荡回路)作负载,是一调谐放大器,反馈网络一般是由无源器件组成的线性网络。
1)自激振荡的条件就是环路增益为1
通常又称为振荡器的平衡条,由式还可知
形成增幅振荡:
形成减幅振荡:
平衡条件,振荡器的平衡条件即为;
或写为:
分别称为振幅平衡条件和相位平衡条件。
2)起振条件
为了使振荡过程中输出幅度不断增加,应使反馈回来的信号比输入到放大器的信号大,即振荡开始时应为增幅振荡,因而由式可知:
分别称为起振的振幅条件和相位条件,其中起振的相位条件即为正反馈条件。
3)稳定条件
振荡器的稳定条件分为振幅稳定条件和相位稳定条件。
振幅稳定条件为:
由于反馈网络为线性网络,即反馈系数大小F不随输入
信号改变,故振幅稳定条件又可写为:
2.LC振荡器
1)振荡器的组成原则
基本电路就是通常所说的三端式(又称三点式)的振荡器,即LC回路的三个端点与晶体管的三个电极分别连接而成的电路,如图所示。
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教学进程设计
备注
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备注
课堂小结与作业布置:
时间:
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授课学时:
教学目的和要求
教学重点
教学难点
教学方法与手段
教学进程设计时间:
分钟
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