射頻電路基礎

本書按照教育部電子信息科學與電氣信息類基礎課程教學指導分委員會關於“電子線路（Ⅱ）”的基本要求，詳細講述了射頻設備中各種基本電路的設計思想、工作原理、分析計算和實踐應用。全書共分10章，包括射頻電路導論、諧振功率放大器、正弦波振蕩器、雜訊與小信號放大器、振幅調製與解調、混頻、角度調製與解調、數字調製與解調、反饋與控制、數字頻率合成。本書體例結構清晰嚴謹，內容和表現形式簡明多樣，並對關鍵知識做了小結，適合教學和自學。在理論基礎上，主要章節聯繫實際，還介紹了集成器件與應用電路、PSpice模擬的硬體和軟體實踐等內容。

第一章 射頻電路導論 1

1.1 射頻電路的應用 2

1.1.1 無線電遠程通信 2

1.1.2 雷達 3

1.1.3 藍牙 4

1.1.4 射頻識別 5

1.2 射頻電路的非線性特點 7

1.3 本書的主要內容、組織結構和學習要求 9

本章小結 10

思考題和習題 10

第二章 諧振功率放大器 12

2.1 諧振功率放大器基本工作原理 12

2.1.1 諧振功率放大器的電路組成 12

2.1.2 諧振功率放大器的工作原理 13

2.1.3 高頻諧振功率放大器中的能量關係 14

2.2 丙類諧振功率放大器的工作狀態分析 15

2.2.1 解析分析法 15

2.2.2 動態特性曲線——圖解分析法 16

2.2.3 諧振功率放大器的工作狀態 17

2.2.4 負載特性 18

2.2.5 UCC、UBB、Ubm對諧振功率放大器性能的影響 20

2.3 諧振功率放大器的高頻特性 22

2.4 諧振功率放大器電路 22

2.4.1 直流饋電線路 23

2.4.2 輸出匹配網路 26

2.5 高效率高頻功率放大器及功率合成技術 31

2.5.1 高效率高頻功率放大器 31

2.5.2 功率合成技術 33

2.6 集成器件與應用電路舉例 34

本章小結 35

思考題和習題 35

第三章 正弦波振蕩器 40

3.1 反饋式振蕩的基本原理 40

3.1.1 平衡條件 41

3.1.2 穩定條件 42

3.1.3 起振條件 44

3.2 LC正弦波振蕩器 45

3.2.1 LC正弦波振蕩器電路的構成原則 45

3.2.2 三端式振蕩器電路分析 47

3.2.3 其他LC振蕩器電路 51

3.3 RC振蕩器 54

3.3.1 RC移相振蕩器 54

3.3.2 RC選頻振蕩器 58

3.4 振蕩器的頻率穩定度 61

3.4.1 振蕩器頻率的技術參量 61

3.4.2 頻率穩定度的表示方法 62

3.4.3 振蕩器頻率穩定原理和穩頻方法 64

3.5 石英晶體振蕩器 66

3.5.1 石英諧振器的物理特性和電特性 66

3.5.2 石英晶體振蕩器電路 69

3.6 負阻型LC正弦波振蕩器 72

3.7 振蕩器中的寄生振蕩和間歇振蕩 73

3.8 集成器件與應用電路舉例 74

3.9 PSpice模擬舉例 76

本章小結 77

思考題和習題 77

第四章 雜訊與小信號放大器 85

4.1 雜訊來源和特性 85

4.1.1 雜訊來源 85

4.1.2 雜訊特性 86

4.2 電路中元器件的雜訊 87

4.2.1 電阻的熱雜訊及等效電路 87

4.2.2 晶體管的雜訊 88

4.2.3 場效應管的雜訊 89

4.3 功率信噪比和雜訊係數 90

4.3.1 功率信噪比 90

4.3.2 雜訊係數 91

4.4 射頻小信號放大器 93

4.4.1 射頻小信號放大器的分類與組成 94

4.4.2 射頻小信號放大器的主要技術指標 94

4.5 射頻小信號調諧放大器 97

4.5.1 單級單調諧放大器 97

4.5.2 調諧放大器的級聯 99

4.6 S參數與放大器設計 100

4.6.1 S參數的定義 100

4.6.2 S參數的測量 101

4.6.3 放大器的S參數 102

4.6.4 用S參數設計放大器 103

4.7 寬頻帶小信號放大器 106

4.7.1 寬頻帶放大器的特點 106

4.7.2 寬頻帶放大器的設計要點 107

4.8 低雜訊放大器 110

4.8.1 低雜訊放大器的定義及特點 110

4.8.2 低雜訊放大器的設計要點 111

4.9 集成器件與應用電路舉例 112

4.9.1 AT-32032晶體管放大器 112

4.9.2 NJG1106KB2低雜訊放大器 113

4.9.3 AD8353寬頻放大器 114

本章小結 115

思考題和習題 115

第五章 振幅調製與解調 117

5.1 調製的分類 117

5.2 調幅信號 118

5.2.1 普通調幅信號 118

5.2.2 雙邊帶調幅信號 121

5.2.3 單邊帶調幅信號 123

5.2.4 殘留邊帶調幅信號 127

5.3 振幅調製原理 128

5.3.1 非線性器件調幅 128

5.3.2 線性時變電路調幅 134

5.3.3 集電極調幅 148

5.3.4 基極調幅 148

5.4 振幅解調原理 149

5.4.1 包絡檢波 149

5.4.2 同步檢波 158

5.5 集成器件與應用電路舉例 163

5.5.1 MC1596調幅電路 163

5.5.2 MC1595調幅電路 165

5.5.3 二極體環形調製器 166

5.5.4 二極體峰值包絡檢波器 168

5.5.5 MC1596乘積型同步檢波器 169

5.5.6 二極體乘積型同步檢波器 169

5.6 PSpice模擬舉例 170

本章小結 172

思考題和習題 173

第六章 混頻 180

6.1 混頻信號 180

6.2 混頻原理 181

6.2.1 晶體管放大器混頻 181

6.2.2 場效應管放大器混頻 185

6.2.3 雙柵MOSFET放大器混頻 188

6.2.4 差分對放大器混頻 190

6.2.5 二極體混頻 192

6.2.6 電阻型場效應管混頻 195

6.3 混頻器的主要性能指標 196

6.4 接收機混頻電路的干擾和失真 197

6.4.1 高頻已調波與本振信號的組合頻率干擾 198

6.4.2 干擾信號與本振信號的寄生通道干擾 199

6.4.3 干擾信號與高頻已調波的交叉調製干擾 200

6.4.4 干擾信號之間的互調干擾 201

6.4.5 包絡失真 201

6.4.6 強信號阻塞 201

6.5 集成器件與應用電路舉例 201

6.5.1 AD8343混頻器 201

6.5.2 MAX9996混頻器 203

6.5.3 中波調幅收音機變頻器 204

6.5.4 SRA-1混頻器 205

本章小結 207

思考題和習題 207

第七章 角度調製與解調 211

7.1 調頻信號和調相信號 211

7.1.1 時域表達式和參數 211

7.1.2 頻譜和功率分佈 212

7.2 角度調製原理 216

7.2.1 直接調頻 216

7.2.2 間接調頻 224

7.2.3 線性頻偏擴展 229

7.3 角度解調原理 231

7.3.1 鑒頻的性能指標 231

7.3.2 斜率鑒頻 232

7.3.3 相位鑒頻 235

7.3.4 脈衝計數鑒頻 243

7.3.5 限幅鑒頻 246

7.4 集成器件與應用電路舉例 249

7.4.1 MC2833調頻電路 249

7.4.2 雙LC並聯諧振迴路斜率鑒頻器 250

7.4.3 差分峰值斜率鑒頻器 251

7.4.4 MC3335鑒頻電路 251

7.5 PSpice模擬舉例 252

本章小結 255

思考題和習題 255

第八章 數字調製與解調 262

8.1 ASK調製與解調原理 262

8.1.1 二進位ASK調製與解調 262

8.1.2 多進位ASK調製與解調 270

8.2 FSK調製與解調原理 274

8.2.1 二進位FSK調製與解調 274

8.2.2 多進位FSK調製與解調 281

8.3 PSK調製與解調原理 285

8.3.1 二進位PSK調製與解調 285

8.3.2 多進位PSK——QPSK調製與解調 293

8.4 現代數字調製與解調 299

8.4.1 QAM 299

8.4.2 OQPSK調製 302

8.4.3 MSK調製 304

8.5 集成器件與應用電路舉例 307

8.5.1 RF2422正交調製器 307

8.5.2 AD8348正交解調器 309

本章小結 311

思考題和習題 311

第九章 反饋與控制 313

9.1 自動增益控制 313

9.1.1 工作原理 313

9.1.2 傳輸特性 314

9.1.3 電路實現 315

9.2 自動頻率控制 315

9.2.1 工作原理 315

9.2.2 電路實現——本地振蕩器頻率控制 316

9.2.3 電路實現——調頻負反饋解調 316

9.3 鎖相環 317

9.3.1 工作原理 317

9.3.2 基本電路部分 317

9.3.3 基本方程 319

9.3.4 主要特性 320

9.3.5 鎖相環的典型應用 327

9.4 集成器件與應用電路舉例 330

本章小結 331

思考題和習題 331

第十章 數字頻率合成 333

10.1 數字鎖相環 333

10.1.1 數字鑒相器 333

10.1.2 數字環路濾波器 334

10.1.3 數控振蕩器 335

10.1.4 數字鎖相環頻率合成 336

10.2 直接數字頻率合成 337

10.2.1 直接數字頻率合成的工作原理 337

10.2.2 直接數字頻率合成的特點 339

10.2.3 DDS與PLL的組合 339

10.3 具有調製能力的直接數字頻率合成系統 340

10.3.1 正交調幅調製器 341

10.3.2 數字線性調頻器DDS 341

10.4 集成器件與應用電路舉例 342

10.4.1 PE3239頻率合成器 342

10.4.2 AD9852基本時鐘發生器 344

本章小結 345

思考題和習題 345

附錄A 餘弦脈衝分解係數 346

附錄B 自變數為餘弦函數的雙曲正切函數的傅立葉係數 350

參考文獻 353