Communication Electronic Circuits (Third Edition) (Yu Hongzhen)

This book explains the basic principles and analysis methods of communication electronic circuits. It includes 10 chapters, namely, introduction, small signal tuned amplifiers, high-frequency power amplifiers, sinusoidal oscillators, amplitude modulation and demodulation, angle modulation and demodulation, frequency converters, phase-locked loops and other feedback control circuits, electrical noise and its suppression, and examples of communication electronic circuit applications. The book is followed by reference answers to exercises and appendices. Appendix A introduces the MATLAB simulation of amplitude modulation and frequency modulation signals, and Appendix B introduces the MULTISIM simulation of amplitude modulation and frequency modulation signals. This book attaches importance to both the systematicness and rigor of the theory and the advancement and practicality of the content. This book is accompanied by study guides, electronic teaching plans, experimental instructions, etc. This set of textbooks can be used as textbooks for undergraduate students in information engineering, electronic science and technology, communications and information processing, radio and other majors in colleges and universities, and can also be used as a reference for engineering and technical personnel engaged in communications, electronic technology and automation. Commonly used symbols in this book Ⅶ Chapter 1 Introduction 1.1 The concept of communication system 1.2 The propagation characteristics of radio waves 1.3 The frequency band division of radio waves 1.4 Modulated communication system 1.5 The main content of this course Questions and exercises Chapter 2 Small signal tuned amplifier 2.1 Overview 2.2 LC resonant circuit 2.2.1 Basic characteristics of series and parallel resonant circuits 2.2.2 The influence of load and signal source internal resistance on the resonant circuit 2.2.3 The access method of the resonant circuit 2.3 Single tuned amplifier 2.3.1 Circuit composition of single tuned amplifier 2.3.2 Amplification capacity of single tuned amplifier 2.3.3 Frequency selection performance of single tuned amplifier 2.3.4 Maximum gain and impedance matching conditions 2.4 Transistor high frequency equivalent circuit and frequency parameters 2.4.1 Transistor hybrid π-type equivalent circuit 2.4.2 Transistor Y parameter equivalent circuit 2.4. 3 Relationship between the parameters of the hybrid π-type equivalent circuit and the Y parameters 2.4.4 High-frequency amplification capability of transistors and their frequency parameters 2.5 High-frequency tuned amplifier 2.5.1 Circuit composition 2.5.2 Circuit performance indicators 2.6 Cascade of tuned amplifiers 2.6.1 Multi-stage single-tuned amplifier 2.6.2 Staggered tuned amplifier 2.6.3 Double-tuned loop amplifier 2.7 Stability of high-frequency tuned amplifiers 2.7.1 Harmful effects of transistor internal feedback 2.7.2 Solutions 2.8 Centralized frequency selection small-signal tuned amplifier 2.8.1 Quartz crystal filter 2.8.2 Ceramic filter 2.8.3 Surface acoustic wave filter Summary of this chapter Questions and exercises Chapter 3 High-frequency power amplifier 3.1 Overview 3.2 Working principle of high-frequency tuned power amplifier 3.2.1 Basic principle circuit 3.2.2 Transistor characteristics 3.2.3 Characteristics and conduction angle of transistor conduction 3.2.4 Analysis of collector cosine pulse current 3.2.5 Slot voltage 3.3 Power and efficiency 3.4 Analysis of working state of high-frequency tuned power amplifier 3.4.1 Dynamic characteristics of tuned power amplifier 3.4.2 Three working states of tuned power amplifier and their judgment methods 3.4.3 Effect of changes in Rc, Ec, Eb and Ubm on the working state of amplifier 3.5 Practical circuit of high-frequency tuned power amplifier 3.5.1 DC feeding circuit 3.5.2 Self-bias link 3.5.3 Input and output matching network 3.5.4 Examples of practical circuits of high-frequency tuned power amplifier 3.6 High-frequency effect of power transistor 3.6.1 Current amplification factor of high-frequency power transistor 3.6.2 Carrier transition when transistor works at high frequency 3.6.3 Effect of time on saturation voltage drop when transistor works at high frequency 3.7 Frequency multiplier 3.7.1 Principle circuit and waveform of Class C frequency multiplier 3.7.2 Working principle of Class C frequency multiplier 3.8 Integrated high-frequency power amplifier circuit and application introduction 3.9 Broadband high-frequency power amplifier 3.9.1 Transmission line transformer 3.9.2 Single-stage broadband high-frequency power amplifier 3.9.3 Power synthesizer 3.9.4 Example analysis Summary of this chapter Questions and exercises Chapter 4 Sine wave oscillator 4.1 Overview 4.2 Basic principle of feedback type sinusoidal self-excited oscillator 4.2.1 From tuned amplification to self-excited oscillation 4.2.2 Balance of self-excited oscillation 4.2.3 Oscillation establishment and oscillation conditions 4.2.4 Stability conditions of oscillator 4.3 Three-point LC oscillator 4.3.1 Capacitor three-point oscillator (Colpitts circuit) 4.3.2 Inductor three-point oscillator (Hartley circuit) 4.3.3 Criteria for judging the phase balance condition of three-point LC oscillator 4.4 Improved capacitor three-point oscillator 4.4.1 Series improved capacitor three-point oscillator (Clapp circuit) 4.4.2 Parallel improved capacitor three-point oscillator (Siehler circuit) 4.4.3 Comparison of several three-point oscillators 4.5 Frequency stability of oscillators 4.5.1 Frequency stability of oscillators 4.5.2 Factors causing frequency instability 4.5.3 Frequency stabilization measures 4.6 Quartz crystal resonator 4.6.1 Piezoelectric effect and equivalent circuit of quartz crystal 4.6.2 Impedance characteristics of quartz crystal 4.6.3 Frequency-temperature characteristics of quartz resonator 4.6.4 Reasons for high frequency stability of quartz resonator 4.7 Quartz crystal oscillator circuit 4.7.1 Parallel crystal oscillator circuit 4.7.2 Series crystal oscillator circuit 4.7.3 Overtone crystal oscillator circuit 4.8 Ceramic oscillator and ceramic oscillator circuit 4.8.1 Characteristics of piezoelectric ceramic elements 4.8.2 Ceramic oscillator 4.8.3 Ceramic oscillator oscillator circuit 4.9 Monolithic integrated oscillator circuit E1648 Chapter Summary Questions and Exercises Chapter 5 Amplitude Modulation and Demodulation 5.1 Overview 5.2 Analysis of AM Signals 5.2.1 Ordinary AM Wave 5.2.2 Suppressed Carrier Double Sideband AM (DSB/SC-AM) 5.2.3 Suppressed Carrier Single Sideband AM (SSB/SC-AM) 5.3 Theoretical Analysis of AM Wave Generation Principle 5.4 Ordinary AM Wave Generation Circuit 5.4.1 Low Level AM Circuit 5.4.2 High Level AM Circuit 5.5 Ordinary AM Wave Demodulation Circuit 5.5.1 Small Signal Square Law Detector 5.5.2 Large Signal Peak Envelope Detector 5.5.3 Ordinary AM Wave Synchronous Demodulation Circuit 5.6 Suppressed Carrier AM Wave Generation and Demodulation Circuit 5.6.1 Suppressed Carrier AM Wave Generation Circuit 5.6.2 Suppressed Carrier AM Wave Demodulation Circuit 5.6.3 Application Examples of Suppressed Carrier AM Circuit Chapter Summary Questions and Exercises Chapter 6 Angle Modulation and Demodulation 6 .1 Overview 6.2 Angle modulation signal analysis 6.2.1 Frequency modulation and its mathematical expression 6.2.2 Phase modulation and its mathematical expression 6.2.3 Relationship between frequency modulation and phase modulation 6.2.4 Spectrum and effective bandwidth of angle modulation wave 6.2.5 Power of angle modulation wave 6.3 Generation of frequency modulation signal 6.3.1 Frequency modulation method 6.3.2 Performance index of frequency modulation circuit 6.4 Frequency modulation circuit 6.4.1 Varactor diode frequency modulation circuit 6.4.2 Reactance tube frequency modulation circuit 6.4.3 Crystal oscillator frequency modulation circuit 6.4.4 Phase modulation and indirect frequency modulation circuit 6.5 Demodulation of frequency modulation wave 6.5.1 Quality index of frequency detector 6.5.2 Slope frequency discriminator 6.5.3 Phase frequency discriminator 6.5.4 Ratio frequency discriminator 6.5.5 Pulse counting frequency discriminator 6.6 Limiter 6.6.1 Overview 6.6.2 Diode limiter 6.6.3 Transistor limiter 6.7 Comparison of modulation methods 6.8 Introduction to integrated frequency modulation and demodulation circuit chips 6.8.1 MC2833 frequency modulation circuit 6.8.2 MC3361B and MC3367 demodulation circuits Summary of this chapter Questions and exercises Chapter 7 Frequency converter 7.1 Overview 7.2 Basic principles of frequency converter 7.3 Main technical indicators of frequency converter 7.4 Crystal triode frequency conversion circuit 7. 4.1 Several forms of crystal triode frequency conversion circuits 7.4.2 Selection of frequency converter working state 7.4.3 Application examples of triode frequency conversion circuits 7.5 Tuning and tracking of superheterodyne receivers 7.6 Ring mixer circuit 7.7 Mixer circuit composed of analog multipliers 7.8 Application of secondary mixing 7.9 Frequency conversion interference and its suppression method 7.9.1 Interference caused by the self-combination frequency of the signal and the local oscillator 7.9.2 Sub-channel interference caused by external interference and local oscillator frequency 7.9.3 Intermodulation and intermodulation interference Summary of this chapter Questions and exercises Chapter 8 Phase-locked loop and other feedback control circuits 8.1 Phase-locked loop (PLL) 8.1.1 Basic Phase-Locked Loop Composition 8.1.2 Basic Principles of Phase-Locked Loop 8.1.3 Analysis of Phase-Locked Loop Components 8.1.4 Mathematical Model of Phase-Locked Loop 8.1.5 Locking, Capturing and Tracking of Loop 8.1.6 Synchronous Belt and Capturing Belt of Loop 8.2 Integrated Phase-Locked Loop Chip 8.2.1 CC4046 Integrated Phase-Locked Loop Chip 8.2.2 NE564 Integrated Phase-Locked Loop Chip 8.3 Application of Phase-Locked Loop 8.3.1 Application in modulation and demodulation technology 8.3.2 Application in space technology 8.3.3 Application in frequency stabilization technology 8.4 Automatic gain control circuit 8.4.1 AGC circuit that generates control signals 8.4.2 Gain control amplifier 8.5 Automatic frequency control circuit 8.5.1 Principle of automatic frequency control 8.5.2 Application examples of AFC circuits Summary of this chapter Questions and exercises Chapter 9 Electrical noise and its suppression 9.1 Overview 9.2 Resistor thermal noise 9.2.1 Resistor thermal noise phenomenon 9.2.2 Power density spectrum of resistor thermal noise 9.2.3 Resistor thermal noise 9.3 Transistor noise and its equivalent circuit 9.3.1 Transistor noise 9.3.2 Transistor noise equivalent circuit 9.4 Noise measurement 9.4.1 Signal-to-noise ratio 9.4.2 Noise figure 9.4.3 Noise figure of cascade network 9.4.4 Noise temperature 9.4.5 Equivalent noise bandwidth 9.5 Principle of noise figure measurement 9.6 Receiving antenna noise, interference and suppression 9.6.1 Receiving antenna noise 9.6.2 Receiving antenna interference and suppression 9.7 Methods to reduce the influence of internal noise in electronic circuits and improve the output signal-to-noise ratio 9.8 Noise suppression circuit Summary of this chapter Questions for reflection Chapter 10 Examples of Communication Electronic Circuit Applications 10.1 PLL Frequency Synthesizer Based on FPGA 10.1.1 Basic Principles of PLL Frequency Synthesizer 10.1.2 Software and Hardware Design of PLL Frequency Synthesizer Based on FPGA 10.1.3 System Test and Results Appendix: Overall Circuit Design Schematic 10.2 Mobile Communication Transmitter and Receiver 10.2.1 Main Performance Indicators of Transmitter 10.2.2 Composition and Circuit of Transmitter 10.2.3 Main Performance Indicators of Receiver 10.2.4 Composition and Circuit of Receiver 10.3 Fully Integrated Pulse Width Modulation 10.3.1 Main performance characteristics of carrier multi-channel telecommunications device 10.3.2 Main technical indicators 10.3.3 Working principle 10.4 YDK-IP remote control machine 10.4.1 Overview 10.4.2 Main technical indicators 10.4.3 Circuit principle 10.5 Principle and application of Bluetooth transceiver chip RF2968 10.5.1 Overview 10.5.2 Pin function 10.5.3 Internal structure 10.5.4 Answers to application exercises Appendix A MATLAB simulation of AM and FM signals Appendix B MULTISIM simulation of AM and FM signals References