內容簡介
《高頻電子技術(第3版)/“十二五”職業教育國傢規劃教材》共十個任務,分彆為Multisim仿真與測試基礎,諧振迴路的製作與測試,調幅接收機中放電路製作,調幅接收機變頻電路製作,高頻功率放大器製作,調幅發射電路的製作,調幅收音機的製作與調試,調頻無綫話筒的製作,調頻接收機解調電路的製作,數字編解碼無綫遙控係統製作。
內頁插圖
目錄
緒論
任務1 Multisim 仿真測試基礎
1.1 學習情境 Multisim仿真實驗基礎
1.2 知識鏈接一 無綫電波段的劃分與傳播途徑
1.3 知識鏈接二 通信與通信係統的組成
1.4 知識鏈接三 無綫電發送與接收設備
1.5 知識鏈接四 天綫的作用和分類
1.6 知識鏈接五 本課程的特點及學習方法
任務1小結
習題
項目一 高頻電子單元電路認知與實踐
任務2 諧振迴路的製作與測試
2.1 學習情境用 Multisim仿真測試
2.2 知識鏈接一 LC並聯諧振迴路的選頻特性
2.3 知識鏈接二 LC串聯諧振迴路的選頻特性
2.4 知識鏈接三 阻抗變換電路
2.5 技能實訓 LC並聯諧振迴路的製作與測試
任務2小結
習題
任務3 調幅接收機中放電路製作
3.1 學習情境 用Multisim仿真測試小信號選頻放大器
3.2 知識鏈接一 小信號諧振放大器
3.3 知識鏈接二 集中選頻放大器
3.4 知識鏈接三 噪聲與靈敏度
3.5 技能實訓 調幅接收機中放電路的製作與測試
任務3小結
習題
任務4 調幅接收機變頻電路製作
4.1 學習情境 用Multisim仿真測試振蕩電路
4.2 知識鏈接一 反饋振蕩器的工作原理
4.3 知識鏈接二 LC正弦波振蕩器
4.4 知識鏈接三 石英晶體振蕩器
4.5 知識鏈接四 綫性與非綫性電路
4.6 知識鏈接五 頻率變換和混頻電路
4.7 技能實訓 調幅接收機變頻電路設計製作
任務4小結
習題
任務5 高頻功率放大器製作
5.1 學習情境 用Multisim仿真測試乙類低頻功放和丙類諧振功放電路
5.2 知識鏈接一 功率放大電路的作用與分類
5.3 知識鏈接二 丙類諧振功放的結構與基本原理
5.4 知識鏈接三 諧振功率放大電路
5.5 知識鏈接四 寬帶高頻功率放大器
5.6 知識鏈接五 倍頻器
5.7 技能實訓 高頻功率放大器製作與測試
任務5小結
習題
項目二 無綫AM發射電路製作與測試
任務6 調幅發射電路的製作
6.1 學習情境 用Multisim仿真測試調幅信號産生電路
6.2 知識鏈接一 信號調製方式與分類
6.3 知識鏈接二 普通調幅(AM)原理和頻譜
6.4 知識鏈接三 其他常用調幅信號簡介
6.5 技能實訓 無綫AM發射電路製作與測試
任務6小結
習題
項目三 調幅收音機安裝與調試
任務7 調幅收音機的製作與調試
7.1 學習情境 用Multisim仿真測試調幅信號的解調
7.2 知識鏈接一 振幅解調的基本原理
7.3 知識鏈接二 二極管包絡檢波電路
7.4 知識鏈接三 同步檢波電路
7.5 技能實訓 分立元件調幅收音機安裝與調試
任務7小結
習題
項目四 無綫FM發射電路製作與測試
任務8 調頻無綫話筒的製作
8.1 學習情境 用Multisim仿真測試調頻波信號産生電路
8.2 知識鏈接一 角度調製原理
8.3 知識鏈接二 角度調製特性
8.4 知識鏈接三 數字信號調製原理
8.5 技能實訓 調頻無綫話筒的製作與測試
任務8小結
習題
項目五 單片集成調頻調幅收音機安裝與調試
任務9 調頻接收機解調電路的製作
9.1 學習情境 用Multisim仿真測試調頻信號的解調電路
9.2 知識鏈接一 模擬角度調製信號的解調
9.3 知識鏈接二 數字信號解調的基本原理
9.4 技能實訓一 調頻接收機解調電路的製作與測試
9.5 技能實訓二 單片集成調頻調幅收音機的安裝與調試
任務9小結
習題
項目六 無綫遙控器的安裝與調試
任務10 數字編解碼無綫遙控係統製作
10.1 學習情境 用Multisim仿真測試反饋控製電路
10.2 知識鏈接一 自動增益控製電路
10.3 知識鏈接二 自動頻率控製電路
10.4 知識鏈接三 鎖相環路(自動相位控製電路)
10.5 知識鏈接四 APC電路簡介(自動功率控製電路)
10.6 技能實訓 數字編解碼無綫遙控係統製作與調試
任務10小結
習題
部分習題參考答案
參考文獻
前言/序言
《高頻電子技術》(第三版)是“十二五”職業教育國傢規劃教材,也是新世紀高職高專教材編審委員會組編的電子信息類課程規劃教材之一。
為瞭貫徹落實全國高職高專教育教學改革會議的精神,適應高職高專教育發展形勢的要求,我們根據長期從事高頻電子技術課程的教學經驗,尤其是近些年的高職高專教學實踐,編寫瞭這本《高頻電子技術》教材。本教材的編者為長期從事高職高專教育的一綫教師和有豐富實踐經驗的企業高級工程技術人員。本教材在結構、內容安排等方麵,吸取瞭編者近幾年在教學改革、教材建設等方麵取得的經驗體會,力求全麵體現高等職業教育的特點,滿足當前教學的需要。
高頻電子技術課程是一門實踐性很強、覆蓋麵很廣的專業課。隨著科學技術與國民經濟的不斷發展,各學科和專業互相滲透,電子行業的新器件和新技術不斷湧現,高頻電子技術廣泛應用於整個電子信息行業。當前應用電子技術、通信技術、電子信息工程技術等專業對高頻電子技術的需求越來越迫切,本教材主要是為高職高專電子信息類專業編寫的。
本教材根據高職教育的學製短,學生水平相對較低,不可能安排過多、過深課程的特點,從高職教學單位實際教學需要齣發,結閤企業對崗位知識結構的要求,以其創新的理念和創新的組織形式,力求取材新穎,突齣應用能力培養的主導意識。
本教材貫徹以培養高職學生實踐技能為重點、基礎理論與實際應用相結閤的指導思想,力求體現“精煉”和“實用”,內容上反映高頻電子技術必需的基礎知識和在通信領域的基礎應用。體係上打破傳統高頻電路教材的結構,從無綫電信號的調製發送開始,到接收解調為止,貫穿應用實例,重點闡明通信電路、通信係統的工作原理,強調分析與應用,增加瞭計算機仿真實驗和實訓項目。根據高頻電子技術教學的特點,在教材內容選取上,以“必需、夠用”的基本概念、基本分析方法為主,捨去復雜的理論分析,輔之以適量的思考題與習題,內容層次清晰,循序漸進,讓學生對高頻電子理論有係統、深入地理解,為今後的持續學習奠定基礎。
根據高頻電子技術的知識結構特點,本教材由一個緒論和六個項目,共計十個任務組成。緒論包括任務1“Multisim仿真測試基礎”。項目一“高頻電子單元電路認知與實踐”為綜閤項目,包含四個任務:任務2“諧振迴路的製作與測試”,任務3“調幅接收機中放電路製作”,任務4“調幅接收機變頻電路製作”,任務5“高頻功率放大器製作”。項目二“無綫AM發射電路製作與測試”,包括任務6“調幅發射電路的製作”。項目三“調幅收音機安裝與調試”,包括任務7“調幅收音機的製作與調試”。項目四“無綫FM發射電路製作與測試”,包括任務8“調頻無綫話筒的製作”。項目五“單片集成調頻調幅收音機安裝與調試”,包括任務9“調頻接收機解調電路的製作”。項目六“無綫遙控器的安裝與調試”,包括任務10“數字編解碼無綫遙控係統製作”。
在本教材中,編者采用瞭Multisim仿真教學方法。在編排上,每個任務以Multisim仿真與測試任務開頭,通過仿真測試認識相關電路,先“試一試”動手繪製電路圖,再“想一想”電路的工作原理;其後的任務是“讀一讀”相關的知識鏈接,“學一學”認識高頻電子的電路圖,“議一議”理解高頻電子的知識點;接下來通過電路圖“做一做”完成相關任務的製作,最後的工作是“測一測”所製作項目的相關數據,“評一評”製作過程中小組成員的工作錶現,對項目的完成情況進行總結。每個任務後有小結和一定數量的習題,書末附有部分習題參考答案。使用Multisim仿真教學方法的好處是可以降低項目製作成本,且方便靈活。計算機數量充足的學校,可以讓學生上機操作;對於不具備條件的學校,可以由教師通過大屏幕演示。但是,仿真不能取代實際操作,教師要按照教材中的實訓項目,安排動手實踐活動。
第三版是在第二版基礎上修訂的,保留瞭第二版的知識內容,刪去部分繁瑣的數學推導,為瞭便於學生理解高頻電子技術的基本概念,增加瞭部分例題,對每章後麵的習題做瞭部分增刪,對難度較大的內容加瞭“*”符號,可根據學生實際情況,供教師選講。本教材總參考學時為60~80學時。
參加本教材編寫工作的有周紹平、喬有田、孫躍、龍滔滔、陶玉鴻、陳愛文等。本教材由周紹平、喬有田任主編,孫躍、龍滔滔任副主編。周紹平和喬有田共同製定編寫大綱,負責全書的組織和統稿定稿工作。
本教材由芮銀海任主審,對本教材書稿進行瞭認真仔細地審閱.提齣瞭許多寶貴意見。常州信息職業技術學院陳必群、北京信息職業技術學院徐潔、南京信息職業技術學院孫剛等老師對我們編寫的大綱進行瞭詳細討論,提齣瞭不少有益的建議。
本教材的編寫工作還得到瞭揚州職業大學有關領導的支持和鼓勵,在此一並緻以衷心感謝!並嚮所有關心、支持、幫助本教材齣版工作的人們錶示謝意!
由於編者的學術水平、專業知識、實踐經驗有限,本教材的錯誤和缺點在所難免,敬請有關專傢和讀者指正。
電路的奇妙世界:從基礎到應用 電子技術,一個充滿無限可能與活力的領域,它如同一個龐大的知識體係,支撐著我們現代社會的飛速發展。從我們手中輕巧的智能手機,到龐大復雜的通信基站,再到精確無誤的醫療診斷設備,無一不閃耀著電子技術的智慧光芒。而理解和掌握這門技術,首先需要從最基礎的“電路”開始。 什麼是電路? 簡單來說,電路就是由各種電子元件(如電阻、電容、電感、二極管、三極管、集成電路等)按照特定的方式連接起來,形成一個閉閤的通路,使得電流能夠自由流動,從而完成特定的電信號處理或能量轉換功能。你可以將它想象成一條精密的水道係統,不同的閥門、管道、蓄水池(電子元件)協同工作,控製著水的流動(電流)和儲存(電荷),最終實現灌溉、發電等目的。 電路的基本要素 要理解電路,我們必須先認識它的基本構成要素: 電源 (Power Source): 這是電路的“動力源泉”,它提供電能,驅動電流在電路中流動。常見的電源有電池(直流電)和發電機(交流電)。電源的電壓和電流特性是設計和分析電路的關鍵參數。 導綫 (Conductor): 導綫的作用是將各個電子元件連接起來,形成一個完整的迴路。在電子技術中,我們常使用金屬導綫,因為金屬具有良好的導電性。導綫的電阻雖然很小,但在高電流或高頻率的應用中也需要予以考慮。 負載 (Load): 負載是電路中消耗電能的元件,它將電能轉化為我們需要的其他形式的能量,如光能(燈泡)、熱能(電爐)、機械能(電機)或信號處理(芯片)。電阻是負載最基本的體現,但更復雜的負載如晶體管、集成電路等,它們的功能遠不止於簡單的能量消耗。 開關 (Switch): 開關是控製電路通斷的裝置。閤上開關,電路導通,電流可以流動;斷開開關,電路斷開,電流停止流動。它就像水龍頭一樣,控製著水流的開始和停止。 電路的基本定律與分析方法 在掌握瞭基本元件後,理解電路的行為就需要藉助一些基本定律和分析方法: 歐姆定律 (Ohm's Law): 這是電路分析中最核心的定律之一,它描述瞭電路中電壓 (V)、電流 (I) 和電阻 (R) 之間的關係:V = I R。這意味著,在電阻不變的情況下,電壓越高,電流越大;在電壓不變的情況下,電阻越大,電流越小。這個定律是理解直流電路的基礎。 基爾霍夫定律 (Kirchhoff's Laws): 當電路變得復雜,包含多個電源和節點時,歐姆定律就顯得不夠用瞭。基爾霍夫定律提供瞭更普適的分析方法: 基爾霍夫電流定律 (KCL): 任何一個節點(連接點)上,流入該節點的電流之和等於流齣該節點的電流之和。這反映瞭電荷守恒的原理。 基爾霍夫電壓定律 (KVL): 沿著任何一個閉閤迴路(路徑),所有電壓升之和等於所有電壓降之和。這反映瞭能量守恒的原理。 節點分析法 (Nodal Analysis) 和網孔分析法 (Mesh Analysis): 這兩種方法是利用基爾霍夫定律進行係統性電路分析的常用工具,它們可以幫助我們求解復雜電路中任意一個支路的電流或任意一個節點的電壓。 電路的種類 根據電流的性質,電路可以分為兩大類: 直流電路 (DC Circuits): 在直流電路中,電流的方嚮和大小隨時間保持不變,或者變化非常緩慢。電池供電的設備,如收音機、手電筒等,都屬於直流電路。 交流電路 (AC Circuits): 在交流電路中,電流的方嚮和大小隨時間周期性地變化。我們傢庭使用的電力就是交流電。交流電在遠距離輸電方麵具有優勢,並且可以通過變壓器方便地改變電壓。 模擬電路與數字電路 隨著電子技術的不斷發展,電路的設計和應用也呈現齣不同的方嚮: 模擬電路 (Analog Circuits): 模擬電路處理的是連續變化的電信號,它們能夠精確地反映被測量的物理量的變化。例如,收音機接收到的聲音信號就是模擬信號。放大器、濾波器、振蕩器等都是常見的模擬電路。 數字電路 (Digital Circuits): 數字電路處理的是離散的、隻有兩種狀態(通常錶示為0和1)的信號。計算機、智能手機內部的核心邏輯運算和信息存儲都依賴於數字電路。邏輯門、觸發器、計數器、微處理器等是數字電路的關鍵組成部分。數字電路具有抗乾擾能力強、易於集成和實現復雜功能等優點。 電容與電感:動態的能量儲存者 除瞭電阻,電容和電感也是電路中非常重要的元件,它們具備儲存能量的能力,並且對電流的變化有特殊的響應: 電容 (Capacitance): 電容是由兩個導體闆和中間的絕緣介質組成,它能夠儲存電荷,從而儲存電能。電容的充放電過程會産生時間延遲,因此在濾波、耦閤、振蕩等電路中扮演重要角色。 電感 (Inductance): 電感通常是由導綫繞製的綫圈構成,它能夠儲存磁能。當電流流過電感時會産生磁場,並且電感會“抵抗”電流的變化。電感在濾波、升壓/降壓(如開關電源)、能量儲存等方麵有著廣泛應用。 晶體管:現代電子的基石 如果說電阻、電容、電感是電路的基本構建模塊,那麼晶體管(包括二極管)的齣現則標誌著電子技術進入瞭一個全新的時代。晶體管是一種能夠控製電流大小的半導體器件,它具有以下兩大關鍵功能: 開關功能 (Switching): 晶體管可以作為電子開關,用微小的控製信號控製較大的電流,實現電路的通斷。這是數字電路實現邏輯運算的基礎。 放大功能 (Amplification): 晶體管可以將微弱的輸入信號放大成更強的輸齣信號,而不會顯著改變信號的波形。這是模擬電路實現信號增益的關鍵。 集成電路:微觀世界的奇跡 在現代電子産品中,我們很難找到單獨的晶體管或電阻。取而代之的是“集成電路”(IC),也稱為“芯片”。集成電路將大量的電子元件(包括晶體管、電阻、電容等)微縮並集成在一塊小小的半導體芯片上,實現瞭高度的集成化和復雜的功能。從最簡單的運算放大器到復雜的微處理器,集成電路極大地降低瞭電子設備的體積、功耗和成本,推動瞭電子技術的飛速進步。 電子技術的應用領域 電子技術的應用幾乎無處不在,覆蓋瞭我們生活的方方麵麵: 通信技術: 手機、互聯網、無綫網絡、衛星通信等,都依賴於復雜的電子電路來實現信息的傳輸和處理。 計算機與信息技術: 計算機、服務器、存儲設備、嵌入式係統等,是數字電路的集中體現。 消費電子: 電視、音響、數碼相機、遊戲機等,為我們的生活增添瞭豐富多彩的娛樂和便利。 工業自動化: 機器人、傳感器、控製係統等,提高瞭工業生産的效率和精度。 醫療保健: 醫療成像設備、生命體徵監測儀、治療設備等,為診斷和治療疾病提供瞭強大的支持。 航空航天與國防: 導航係統、雷達、通信係統、無人機等,是電子技術在尖端領域的應用。 新能源與能源管理: 太陽能逆變器、電動汽車充電係統、智能電網等,都離不開電子技術。 學習電子技術的重要性 掌握電子技術,不僅僅是學習一門技術,更是開啓瞭一扇通往未來的大門。它能夠幫助我們: 理解現代科技的運作原理: 瞭解我們身邊各種電子設備的內部工作機製。 培養嚴謹的邏輯思維和分析能力: 電路分析需要精確的邏輯推理和數學計算。 激發創新和解決問題的能力: 掌握電子技術可以讓你設計和實現自己的電子項目,解決實際問題。 為未來的職業發展奠定基礎: 電子技術是許多高科技産業的核心,掌握它將為你提供廣闊的就業前景。 電路的世界,就像一個由基本粒子組成的宇宙,充滿瞭規律與奧秘。從簡單的電阻到復雜的微處理器,每一個元件、每一個定律都編織著電子技術的精彩篇章。深入探索這個領域,你將發現無限的可能,並為我們所處的美好世界貢獻自己的智慧與力量。