高频电子线路实践教程（第2版）――面向卓越工程师培养 下载 mobi epub pdf 电子书 2024

内容简介

该教材是在“十一五”国家级规划教材的基础上，按照国家卓著计划和省重点教材要求修订的，教材以提高学生卓著工程实践创新能力为目标，汇聚了作者团队多年来潜心教书育人、科学研究和服务社会的通信电路相关成果，不仅包含了通信电路知识，更重要的是书中介绍了如何使学生真正掌握通信电路知识、实践与应用知识解决实际工程问题的教学方法。全书共分为基础理论与实践应用2篇，基础理论篇包括5章，即高频小信号调谐放大器，高频调谐功率放大器，LC正弦波振荡器，振幅调制与解调，角度调制与解调。为突出理论对实践的指导性，在基础理论篇的每章最后给出了案例分析，作为相应章节理论联系实际的实例。实践应用篇包括3章，按照“三层次实验”教学体系进行编写，分别为基础型实验指导，提高型实验指导，研究创新型实验指导。实践应用篇中，还包含了基于高频电路原理、实践和应用各个层面的教学特点、研究方法与管理理念的系统探讨与整理，凝练成的一套切实可行的教学方法，供需要者参考。本书含PPT等教学资源。

作者简介

朱昌平，2002年起在河海大学物联网工程学院任教，教授，博士生导师。主持国家自然科学基金面上项目3项，发表论文90余篇，其中被SCI、EI摘录30余篇。出版学术专著3本，申请发明专利30余件（授权发明专利20余件），荣获2009年度中国电子学会电子信息科学技术三等奖。 2002年初创建的河海大学声通315科教协同团队常年稳定成员已超百人，已培养优秀的本科毕业生300余人、研究生30多人。在CSSCI期刊《高等工程教育研究》和国家核心期刊《实验室研究与探索》和《实验技术与管理》发表教研论文70余篇，获江苏省教学成果奖3项（一等奖1项，二等奖2项）。2008年12月获全国宝钢优秀教师奖， 2010年9月获常州市第三届“十佳师德标兵”荣誉称号，2011年获江苏省教学名师奖。

目录

第1篇 基 础 理 论
第1章 高频小信号调谐放大器 2
1．1 概述 2
1．2 单调谐放大器电路分析 4
1．3 高频调谐放大电路的Y参数等效分析 7
1．4 实用案例分析 9
第2章 高频调谐功率放大器 13
2．1 概述 13
2．2 调谐功率放大器的工作原理 15
2．2．1 电路基本结构 15
2．2．2 工作原理分析 16
2．3 调谐功放实用电路分析 20
2．3．1 回路馈电方式分析 20
2．3．2 匹配网络 22
2．4 实用案例分析 24
第3章 LC正弦波振荡电路 27
3．1 概述 27
3．2 反馈型自激振荡器原理 29
3．2．1 工作原理 29
3．2．2 相位平衡条件判断准则 30
3．3 三点式振荡电路分析 30
3．3．1 电感反馈三点式振荡器 31
3．3．2 电容反馈三点式振荡器 31
3．3．3 改进型电容反馈三点式振荡器 32
3．3．4 典型电路分析 34
3．4 晶体振荡电路分析 35
3．4．1 石英晶体特性 35
3．4．2 石英晶振电路分析 36
3．5 实用案例分析 37
第4章 振幅调制与解调 42
4．1 概述 42
4．2 调幅的理论分析 44
4．3 调幅波产生电路 48
4．3．1 高电平调幅电路 48
4．3．2 低电平调幅电路 49
4．3．3 单边带调幅电路 52
4．4 检波电路 53
4．4．1 包络检波 54
4．4．2 同步检波 57
4．5 接收机中的自动增益控制 58
4．6 案例分析 60
第5章 角度调制与解调 68
5．1 概述 68
5．2 调角信号分析 70
5．2．1 调频信号的时域分析 70
5．2．2 调相信号的时域分析 71
5．2．3 调角信号的频谱特性 72
5．3 调频电路分析 73
5．3．1 直接调频电路分析 74
5．3．2 间接调频电路分析 77
5．4 调频波的解调 78
5．4．1 相位鉴频电路 79
5．4．2 比例鉴频电路 82
5．4．3 脉冲计数式鉴频 83
5．4．4 锁相环鉴频 84
5．5 自动频率控制 84
5．6 案例分析 85
第2篇 实 践 应 用
第6章 基础型实验指导 94
6．1 基础型实验的“五环”过程管理办法 94
6．2 基础型实验课题 96
6．2．1 高频振荡器 96
6．2．2 高频功率放大器 101
6．2．3 集成乘法器调幅 104
6．2．4 频率调制与解调 108
6．2．5 晶体管混频器 113
6．3 基础型实验的仿真课题 115
6．3．1 LC西勒振荡器 115
6．3．2 小信号调谐放大器 118
6．3．3 二极管包络检波器 121
第7章 提高型实验指导 126
7．1 课程设计的“六环”过程管理办法 126
7．2 课程设计指导 128
7．2．1 高频电路的一般设计方法 128
7．2．2 高频电路设计举例及参考课题 128
7．2．3 高频电路的安装与调试 146
7．3 专业综合实践的“七环”过程管理办法 151
7．4 专业综合实践课题举例 153
7．4．1 基于变模锁相频率合成技术的高频信号源设计 153
7．4．2 自适应无线数据传输系统 158
7．4．3 水下超声定位信号的发射与接收 164
7．4．4 水声传感网中的高效调制解调器的设计 167
7．4．5 超声电源的动态匹配装置及其方法实践探索 171
7．4．6 锁定放大器的设计 174
第8章 研究创新型实验指导 179
8．1 毕业设计“十环”过程管理办法 179
8．2 工程实践教学方法 182
8．2．1 “卓越计划”课堂有效教学实践探索 182
8．2．2 讲授好“卓越计划”高频电路理论与实践课程的探索 187
8．2．3 “卓越计划”之高频电路课后辅导的“三环”实施方案 192
8．2．4 “卓越计划”高频电路有效作业“六环”探索 196
8．2．5 高频电路“闭卷”、“半开卷”、“开卷”结合的考试方法研究 202
8．2．6 解决通信电路基本实验与课程设计跨度过大的探索 206
8．2．7 高频电路实验教学与学生实践创新能力培养 209
8．3 研究创新型课题举例 213
8．3．1 宽带多普勒流量计的设计 213
8．3．2 基于超声及CPLD技术的SF6气体浓度的智能监控 218
8．3．3 基于集成锁相环频率合成器的射频信号源 228
8．3．4 水声语音实时传输系统 232
8．3．5 无线电能传输装置 237
8．3．6 基于声音检测技术的睡眠质量检测系统 241
附录A OrCAD PSpice仿真软件的使用 249
附录B 电子技术实用知识 254
附录C “梯队导师制”的实施办法 260
参考文献 263

前言/序言

再 版 说 明

本教材的第1版重点对学生实践环节的设计、管理与指导应用进行了编写，取得了良好的教学效果。为了适应近年来教育部实施的“卓越计划”人才培养要求，使学生实践能力与企业工程实践需求相结合，编写组在广泛调研和系统论证后，对第1版内容进行了修改与扩充。具体的修订内容如下：

1．增加了基础理论篇

为使本教材自成体系，在第2版中增加了基础理论篇，重点阐述无线电通信系统中各单元模块的基本原理和经典结构，为后续实践类篇章进行必要的理论铺垫。具体内容编写时，突显了实践类教材紧贴实践的特色，以问题驱动学习，即通过对关键内容所涉及的实践问题进行提问，提炼本部分重要概念和知识点，使学生在学习过程中可以带着问题去思考分析，同时能够对自己的学习情况有一个客观、清晰的认识。此外，为突出理论对实践的指导性，第1版“第4章实践问题分析与解决”中的内容，被分类放在第2版理论篇对应章节的最后，作为相应章节理论联系实际的案例分析。

2．实践应用篇中增加了新的教学学术研究成果与学生实践创新研究课题

在第1版的“第3章研究创新型实验指导”中，增加了“工程实践教学方法”总结。编写组根据国家“卓越计划”实施的要求和特点，依托团队多年来在培养学生过程中总结形成的“科教协同团队管理机制与实践平台建设”、“科教协同团队实践创新能力培养机制”和“科教协同课程建设以点带面培养机制”，对高频电路原理、实践和应用各个层面的教学特点、研究方法与管理理念进行了系统的探讨与整理，凝练成一套切实可行的教学方法，编写于书中，以供读者参考。

此外，在保留第1版内容的基础上，增加了提高型和研究创新型实验的课题数量。编写组成员所在团队通过长期对工程项目的实践与摸索，逐步凝练和规范出一套适合于工科学习的操作模式，主要包括：提出问题、分析问题、解决问题、总体优化以及推广应用这5个环节。编写组以这5个环节为主线，展现每个实验课题。同时将学生中的优秀应用研究成果以项目总结报告的形式给出，展现最新研究进展和成效，以保证实践内容与时俱进，为广大学生自主开展工程创新实践提供借鉴与参考。

编 者

2015年12月 　

于河海大学

第1版 前言

如何提高学生实践创新能力既是社会关注的焦点，也是高等教育教学改革的热门话题。近年来，作为实践教学的主要环节，实验教学模式改革及与之配套的实验教材编写受到普遍关注。2002年教育部颁布《普通高等学校本科教学工作水平评估指标和等级标准》，对实践教学中的综合性、设计性实验提出了一定的要求；2005年由江苏省教育厅制定的《江苏省高等学校基础课实验教学示范中心验收标准》中，又在重要二级指标“教学内容”中，明确提出“实验内容应包括基础型实验、提高型实验、研究创新型实验三个层次”；2007年年初教育部颁发1号和2号文件对如何确保实践教学质量更是作出了明确的指示。为了增进电气信息类专业的实践教学改革，建立“三层次实验”教学培养模式和与该模式配套的实验教学管理体系，使实验室真正成为电气信息实践创新人才的培养基地，适应社会对电气信息专业人才实践创新能力的要求，本教材对近年来实施“三层次实验”实践的探索进行了总结，下面从“三层次实验”体系建设以及相应的教学指导两个方面给予介绍。

一、“三层次实验”教学体系的介绍

每个学校的情况不尽相同，因而无法用一种统一的模式来对“三层次实验”教学的体系进行定义，国家鼓励各高校立足自身实际探索“三层次实验”教学的体系，使学生的实践教学质量得到保证，下面把作者所在的江苏省电子信息技术实验教学示范中心实施情况做一概要介绍，希望能对读者有所帮助并希望得到读者的指正。

1．“三层次实验”教学的背景及意义

“三层次实验”教学体系是切合当前高等教育迅速发展的背景而提出的务实举措。随着高校在籍学生人数的迅速增加，学生的知识结构和层次更趋于复杂化，在夯实学生理论知识的同时，培养其实践动手能力的任务将变得更加严峻。针对这种现状，在实验教学中开展分层次教学改革势在必行。

“三层次实验”教学体系分为基础型实验、提高型实验和研究创新型实验三个层次。分级进行，循序渐进，从基础到综合，再到设计与创新，符合从简单到复杂的普遍认知规律和实验教学规律。在以学生为本，以知识传授、能力培养、素质提高协调发展的教育理念（即KAQ模式）下，构建以学生能力培养为核心，旨在加强学生实践、创新能力，促进学生知识、能力、素质综合协调发展的“三层次实验”教学体系，符合当今社会对高校学生实践创新能力的要求。为确保学生在基础实验、课程设计、毕业设计等实践环节中受到良好的训练，从实践中获得真本领，需要对实践的每一环节进行严格管理，管理者需要在每一环节中对老师和学生提出明确要求，使每一环节均有章可循。

2．“三层次实验”教学体系的功能及管理办法

（1）基础型实验

基础型实验主要指电气信息类专业学生应知应会的原理性实验，基础型实验是学生实践能力发展的基础，也是传统实验教学的主要任务。为确保全体学生均能很好地完成基本实验，从而明确基础型实验的两种功能：一是按教学大纲要求面向全体学生开出基础型实验；二是面向部分学生进行“扬优补差”的强化实验，因为在学生中存在一定的个体差异，学有余力的同学往往希望对某些问题进行深入钻研，还有部分基础较差的同学在规定的时间内无法达到基本要求。因此，实验室在结束某个单元实验前专门安排时间对学生开放，满足不同层次学生的需求。本书提出在进行实验的整个过程中须遵循一套完整的规范流程，在基础实验中严格按照五个环节的过程管理办法进行，每一环节有明确的要求，即“五环过程管理办法”。

（2）提高型实验

提高型实验与基础型实验的本质区别在于实验内容一定要具备综合性、设计性和应用性三大特征。在实践中对提高型实验提出了两大功能：一是保证全体同学均能接受具备综合性、设计性和应用性三大特征的课程设计训练，使每位学生均实现由一门课程的基础单元实验训练上升到具备一门课程及相关专业基础的、有应用意义的综合系统设计；二是让希望在课程设计基础上有进一步深入钻研愿望的同学进入实验室，实验室给他们创造宽松的实践环境，让他们在实验室进行有一定难度设置阈值的专业综合实践，使他们获得跨专业多门课程的综合性、设计性和应用性的系统设计训练。本书提出在进行课程设计和专业综合实践的整个过程中须遵循一套完整的规范流程，分别为“六环过程管理办法”与“七环过程管理办法”。

（3）研究创新型实验

由于大三、大四年级正是开始接触专业课程，深入学习专业综合技术的大好时机，如何组织好高年级同学的实践活动，让学生扎扎实实在实验室学到过硬的专业本领，通过加强毕业设计的过程管理和让部分学生参与教师的科研工作、提前接触毕业设计课题，对提高高年级学生实践创新能力有很好的作用。

研究创新型实验教学两大功能在于：一是通过给每位学生提供必要的实验条件，严格毕业设计过程管理，使全体学生均通过毕业设计受到具备研究与创新性专业课题的训练，为学生的就业和发展打好专业基础；二是让部分实践创新成绩优秀的同学加入教师的科研工作，借鉴研究生的科研能力培养模式，让本科生参与到教师的科研课题中并承担部分基础性工作，让他们在毕业前通过实践增长见识、开阔视野、提高创新能力，为他们今后继续深造或就业奠定良好的基础。本书提出在进行毕业设计和参加教师科研的整个过程中须遵循一套完整的规范流程，分别为“十环过程管理办法”与“实践创新梯队导师制管理办法”。

二、本教材内容介绍

本教材基于“三层次实验”教学体系进行编写，全书分基础型实验、提高型实验和研究创新型实验及实践问题分析与解决4章，并将软、硬件的基本知识和如何通过梯队导师制落实对学生实践创新指导的探索体会以附录的形式增加到后面，希望这种编写方法能对学生的实践创新指导有所帮助。

1．基础型实验内容介绍

考虑到当前各高校在开设基础型实验时，大都借助于不同厂家提供的实验箱，而不同的实验箱所涉及的实验电路和实验内容一般是不同的，所以，基础实验内容的编写，不追求多而全，而是秉承为读者在实际操作中提供一种思路和方法的思想，组织编写了这部分内容。

首先，精选高频电子线路课程中的核心性电路，作为基础实验电路。

其次，在每个实验的内容中，强化实验所要达到的目的，减弱学生为了做实验而做实验的思想，强调实验所解决的问题。

再次，在实验内容中，强化实验电路的原理，包括原理性电路与实际实验的硬件电路之间的差别，让学生体会辅助性元件的作用，以培养良好的识图习惯。同时，弱化实验步骤，以发挥学生的主观能动性，为其创造性地完成实验提供机会。

最后，实验中配有适当的计算机辅助仿真的内容。它不是对硬件测试内容的简单重复，而是对那些通过硬件电路不易实现或无法实现的实验部分，借助计算机仿真实现；另一方面，对电路的设计和优化进行仿真，可以体现计算机仿真在电路设计中的作用。

基础型实验是对理论教学中涉及的一些基本结论，通过实际电路的观测加以验证；对于高频电路来说，更重要的是，通过基础实验，使学生接触真实的电路，感受实际电路与理论教学中使用的原理性电路之间的区别，理解辅助性元件在高频电路中不可或缺的作用，加深对高频电路设计复杂性的认识。而要使学生获得这样的感受，需要教师启发和引导。因此，在每个基础实验中，编者添加了这方面的内容，并对如何加强实验过程管理进行了介绍。

2．提高型实验内容介绍

提高型实验主要是指导学生利用理论教学中以及基础实验操作中学习到的知识，自行动手设计、制作满足基本技术指标要求的高频电路。考虑到学生刚刚接触高频电路，从理论学习到真枪实干会遇到许多问题，所以，本书在编写时，对高频电路的一般设计方法进行了介绍，并针对典型的无线电收发系统进行了设计举例。主要是想通过示例，讲述一种电路设计的思路，以及一些基本电路的设计方法。

然而，从最初设计的电路到最后的实现电路之间，往往会有许多不同。尤其对高频电路，更是如此，这就是电路制作、调试中必然遇到的问题。对这部分内容的介绍，