高頻電子線路課件第一章

1、高頻與射頻線路高頻與射頻線路第一章第一章 緒論緒論單位單位 ：電子科技大學(xué)光電信息學(xué)院：電子科技大學(xué)光電信息學(xué)院任課教師：寧俊松任課教師：寧俊松 聯(lián)系方式：聯(lián)系方式：EmailEmail： TEL TEL ：8320298183202981課時(shí)：課時(shí)：4848 學(xué)時(shí)學(xué)時(shí) 考核方式：平時(shí)成績(jī)（作業(yè)、出勤，考核方式：平時(shí)成績(jī)（作業(yè)、出勤，2020） 期中期中 （隨堂，（隨堂，30%30%） 期末期末 （閉卷，（閉卷，5050） 按照學(xué)?？荚嚬芾磙k法和學(xué)生考勤辦法，按照學(xué)?？荚嚬芾磙k法和學(xué)生考勤辦法，課程缺課學(xué)時(shí)達(dá)總學(xué)時(shí)的課程缺課學(xué)時(shí)達(dá)總學(xué)時(shí)的30%30%及其以上及其以上者者（缺（缺課課5 5次）次

2、），取消其該課程考試資格；學(xué)生遲到取消其該課程考試資格；學(xué)生遲到或早退或早退2 2次，按曠課次，按曠課1 1學(xué)時(shí)計(jì)。對(duì)于學(xué)生一學(xué)學(xué)時(shí)計(jì)。對(duì)于學(xué)生一學(xué)期所有課程的曠課學(xué)時(shí)進(jìn)行累計(jì)，按累計(jì)結(jié)期所有課程的曠課學(xué)時(shí)進(jìn)行累計(jì)，按累計(jì)結(jié)果分別作以下處理果分別作以下處理：1.1.累計(jì)曠課累計(jì)曠課10-1510-15學(xué)時(shí)者，給予警告處分；學(xué)時(shí)者，給予警告處分；2.2.累計(jì)曠課累計(jì)曠課16-1916-19學(xué)時(shí)者，給予嚴(yán)重警告處分；學(xué)時(shí)者，給予嚴(yán)重警告處分；3.3.累計(jì)曠課累計(jì)曠課20-2520-25學(xué)時(shí)者，給予記過處分；學(xué)時(shí)者，給予記過處分；4.4.累計(jì)曠課累計(jì)曠課26-4926-49學(xué)時(shí)者，給予留校察看處分；

3、學(xué)時(shí)者，給予留校察看處分；5.5.累計(jì)曠課累計(jì)曠課5050學(xué)時(shí)及以上者，給予勒令退學(xué)處分；學(xué)時(shí)及以上者，給予勒令退學(xué)處分；先修課程先修課程: :電路分析基礎(chǔ)電路分析基礎(chǔ)、模擬電路模擬電路、 信號(hào)與系統(tǒng)信號(hào)與系統(tǒng)教材：教材：高頻電子線路高頻電子線路（第五版），張肅文，（第五版），張肅文， 高等教育出版社，高等教育出版社，20092009參考書：參考書：1 1、高頻電子線路高頻電子線路（第二版），（第二版）， 曾興雯曾興雯，高等教育出版社，高等教育出版社，20092009 2 2、JosephJoseph，射頻電路設(shè)計(jì)射頻電路設(shè)計(jì)， 電子工業(yè)出版社，電子工業(yè)出版社，20012001課外書：課外書：

4、1 1、高頻電路設(shè)計(jì)與制作高頻電路設(shè)計(jì)與制作，市川裕，市川裕一，一， 科學(xué)出版社，科學(xué)出版社，20062006 2 2、各類高頻電路習(xí)題集（圖書館）、各類高頻電路習(xí)題集（圖書館）答疑答疑：地點(diǎn)地點(diǎn)：光電樓：光電樓415 415 時(shí)間時(shí)間：周周二二:14:30-16:30:14:30-16:30 周五周五:14:30-16:30:14:30-16:30了解高頻信號(hào)和高頻電路的特點(diǎn)；了解高頻信號(hào)和高頻電路的特點(diǎn)；了解無線電通信發(fā)展簡(jiǎn)史；了解無線電通信發(fā)展簡(jiǎn)史；建立無線電信號(hào)的發(fā)送和接收的初步概念；建立無線電信號(hào)的發(fā)送和接收的初步概念；了解高頻信號(hào)的一般傳輸媒質(zhì)。了解高頻信號(hào)的一般傳輸媒質(zhì)。 學(xué)習(xí)內(nèi)

5、容學(xué)習(xí)內(nèi)容引言引言 高頻信號(hào)傳輸（無線電技術(shù)）是人類生產(chǎn)、生活中高頻信號(hào)傳輸（無線電技術(shù)）是人類生產(chǎn)、生活中進(jìn)行遠(yuǎn)距離進(jìn)行遠(yuǎn)距離信息傳輸信息傳輸?shù)囊环N重要方式。的一種重要方式。信息傳輸信息傳輸近距離：語(yǔ)言、文字近距離：語(yǔ)言、文字遠(yuǎn)距離遠(yuǎn)距離古代：馬接力、飛鴿、烽火等古代：馬接力、飛鴿、烽火等現(xiàn)代現(xiàn)代電話、電報(bào)等（低頻）電話、電報(bào)等（低頻）手機(jī)、手機(jī)、廣播廣播、電視、網(wǎng)絡(luò)、電視、網(wǎng)絡(luò)、藍(lán)牙、雷達(dá)等（高頻）藍(lán)牙、雷達(dá)等（高頻） 高頻電路是產(chǎn)生、傳輸高頻信號(hào)的電子線路，由器高頻電路是產(chǎn)生、傳輸高頻信號(hào)的電子線路，由器件和傳輸線構(gòu)成。件和傳輸線構(gòu)成。什么是高頻信號(hào)什么是高頻信號(hào)無論無論高頻信號(hào)還是低頻

6、信號(hào)都是高頻信號(hào)還是低頻信號(hào)都是電磁波電磁波一種形式。一種形式。電磁波頻譜電磁波頻譜（自由空間）（自由空間）電磁波的傳播電磁波的傳播電磁波是電磁波是電磁場(chǎng)電磁場(chǎng)的一種運(yùn)的一種運(yùn)動(dòng)形態(tài)，變化的電場(chǎng)產(chǎn)生動(dòng)形態(tài)，變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)，變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)，變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電電場(chǎng)，可以在空間或媒質(zhì)中場(chǎng)，可以在空間或媒質(zhì)中傳遞傳遞，也可束縛，也可束縛在有形的在有形的導(dǎo)電體內(nèi)傳遞。導(dǎo)電體內(nèi)傳遞。（簡(jiǎn)諧波）簡(jiǎn)諧波）高頻電路與低頻電路的區(qū)別高頻電路與低頻電路的區(qū)別低頻信號(hào)：在電路中可以忽略能量輻射；低頻信號(hào)：在電路中可以忽略能量輻射； 低頻信號(hào)：在有限長(zhǎng)度傳輸線上電壓低頻信號(hào)：在有限長(zhǎng)度傳輸線上電壓、電流的幅電流的

7、幅度度和和相位相位幾乎處處相等，可以忽略傳輸線的影響幾乎處處相等，可以忽略傳輸線的影響； 舉例舉例：高頻信號(hào)：在電路中必須考慮高頻信號(hào)：在電路中必須考慮輻射問題輻射問題；高頻信號(hào)：在傳輸線上呈現(xiàn)波動(dòng)性，電壓、電流高頻信號(hào)：在傳輸線上呈現(xiàn)波動(dòng)性，電壓、電流的幅度和相位均不同，必須運(yùn)用的幅度和相位均不同，必須運(yùn)用傳輸線理論傳輸線理論進(jìn)行進(jìn)行分析；分析；（微波技術(shù)微波技術(shù)課程中課程中深入學(xué)習(xí)）深入學(xué)習(xí)）器件器件在高頻區(qū)表現(xiàn)出在高頻區(qū)表現(xiàn)出非線性特性非線性特性，如：，如：低頻低頻電路：以電路：以電壓、電流的傳遞電壓、電流的傳遞為研究為研究對(duì)象對(duì)象； 高頻高頻電路：多數(shù)情況下以電路：多數(shù)情況下以功率的傳

8、遞功率的傳遞為研究對(duì)象為研究對(duì)象。電阻和電容在高頻區(qū)表現(xiàn)出引線電感特性；電阻和電容在高頻區(qū)表現(xiàn)出引線電感特性；二極管在高頻區(qū)非線性造成信號(hào)頻譜搬移特性；二極管在高頻區(qū)非線性造成信號(hào)頻譜搬移特性；三極管在高頻區(qū)信號(hào)放大倍數(shù)下降、波形畸變?nèi)龢O管在高頻區(qū)信號(hào)放大倍數(shù)下降、波形畸變。為什么需要高頻信號(hào)為什么需要高頻信號(hào)高頻信號(hào)相對(duì)頻帶寬、傳輸信息量高頻信號(hào)相對(duì)頻帶寬、傳輸信息量大，能容納大，能容納更多信道；更多信道；天線以及傳輸裝置的體積與電磁波的波長(zhǎng)比擬。天線以及傳輸裝置的體積與電磁波的波長(zhǎng)比擬。GSMGSM手機(jī)天線手機(jī)天線毫米波濾波器毫米波濾波器UHFUHF濾波器濾波器短波天線短波天線高頻電子線路

9、學(xué)習(xí)意義高頻電子線路學(xué)習(xí)意義電子電路：模擬電子電路：模擬電路與電路與數(shù)字電路；數(shù)字電路； 模擬電路：低頻模擬電路：低頻電路與高頻電路與高頻電路；電路；忽視高頻電路而著手?jǐn)?shù)字與低頻電路的設(shè)計(jì)，忽視高頻電路而著手?jǐn)?shù)字與低頻電路的設(shè)計(jì)，雖然電路可能能正常工作，但可能存在不穩(wěn)定、雖然電路可能能正常工作，但可能存在不穩(wěn)定、通用性差等通用性差等問題；問題；隨著人們對(duì)隨著人們對(duì)儀器設(shè)備更高更快的要求儀器設(shè)備更高更快的要求，數(shù)字電，數(shù)字電路已經(jīng)朝著高速化發(fā)展了，即現(xiàn)代實(shí)用數(shù)字電路已經(jīng)朝著高速化發(fā)展了，即現(xiàn)代實(shí)用數(shù)字電路中路中不可避免考慮高頻信號(hào)電磁輻射及電磁兼不可避免考慮高頻信號(hào)電磁輻射及電磁兼容容/ /干擾

10、問題；干擾問題；雖然數(shù)字、集成電路越來越普遍，但雖然數(shù)字、集成電路越來越普遍，但高頻電路高頻電路基本基本理論對(duì)電子工藝的指導(dǎo)作用仍然理論對(duì)電子工藝的指導(dǎo)作用仍然存在；存在；很多外圍電路（如天線很多外圍電路（如天線、供電設(shè)備）以及接收、供電設(shè)備）以及接收機(jī)機(jī)/ /發(fā)射機(jī)前端系統(tǒng)仍然發(fā)射機(jī)前端系統(tǒng)仍然必須由必須由模擬高頻電路模擬高頻電路來來實(shí)現(xiàn)；實(shí)現(xiàn)；高頻電路是高頻電路是從事從事射頻射頻/ /微波通信工作以及雷達(dá)微波通信工作以及雷達(dá)工作的工作的理論基礎(chǔ)理論基礎(chǔ)課程；課程；本課程內(nèi)容高頻小信號(hào)放大選頻網(wǎng)絡(luò)電路分析模擬電路信號(hào)與系統(tǒng)調(diào)制解調(diào)頻率變換高頻功率放大振蕩電路各類無線通信系統(tǒng)遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)高速計(jì)

11、算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)課程高頻電子線路涉及的知識(shí)體系高頻電子線路涉及的知識(shí)體系與與通信原理通信原理的的關(guān)系：關(guān)系：二者都介紹了調(diào)制與解調(diào)，所不同的是二者都介紹了調(diào)制與解調(diào)，所不同的是通信原理通信原理側(cè)重于原理分析；本課側(cè)重于具體側(cè)重于原理分析；本課側(cè)重于具體電路；電路；通信原理通信原理側(cè)重介紹數(shù)字調(diào)制解調(diào)；本課程側(cè)重側(cè)重介紹數(shù)字調(diào)制解調(diào)；本課程側(cè)重介紹模擬調(diào)制解調(diào)介紹模擬調(diào)制解調(diào)。與與通信電子線路通信電子線路及及非線性電路非線性電路的的關(guān)系：關(guān)系：通信電子線路通信電子線路一般會(huì)包含通信中所常用到的所一般會(huì)包含通信中所常用到的所有電路，包括高頻電路和一部分低頻有電路，包括高頻電路和一部分低頻電路；電路；非

12、線性電子線路非線性電子線路一般只包含高頻電路中的非線一般只包含高頻電路中的非線性電路部分（例如高頻功放），不含線性電路（如性電路部分（例如高頻功放），不含線性電路（如小信號(hào)放大）小信號(hào)放大）部分。部分。高頻電子線路與相關(guān)課程的關(guān)系高頻電子線路與相關(guān)課程的關(guān)系1.11.1無線電通信發(fā)展簡(jiǎn)史無線電通信發(fā)展簡(jiǎn)史 1837 1837年莫爾斯發(fā)明電報(bào)，創(chuàng)造莫爾斯電碼年莫爾斯發(fā)明電報(bào)，創(chuàng)造莫爾斯電碼，開創(chuàng)開創(chuàng)通信的通信的新紀(jì)元新紀(jì)元； 1864 1864年英國(guó)物理學(xué)家麥克斯韋從理論上證明年英國(guó)物理學(xué)家麥克斯韋從理論上證明了電磁波的存在了電磁波的存在，推斷電磁波能在空間和媒質(zhì)中，推斷電磁波能在空間和媒質(zhì)中傳

13、播，為傳播，為后來的無線電發(fā)明和發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的后來的無線電發(fā)明和發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的理論理論基礎(chǔ)；基礎(chǔ)； 1876 1876年貝爾發(fā)明電話，能夠直接將語(yǔ)言信年貝爾發(fā)明電話，能夠直接將語(yǔ)言信號(hào)變?yōu)殡娦盘?hào)沿導(dǎo)線號(hào)變?yōu)殡娦盘?hào)沿導(dǎo)線傳送；傳送； 1887 1887年德國(guó)物理學(xué)家赫茲以卓越的實(shí)驗(yàn)技巧年德國(guó)物理學(xué)家赫茲以卓越的實(shí)驗(yàn)技巧證實(shí)了電磁波是客觀存在證實(shí)了電磁波是客觀存在的；的； 1895 1895年馬可尼首次在幾百米的距離實(shí)現(xiàn)電磁年馬可尼首次在幾百米的距離實(shí)現(xiàn)電磁波通信，波通信，19011901年首次完成橫渡大西洋的年首次完成橫渡大西洋的通信；通信； 1904 1904年，弗萊明發(fā)明電子二極管，進(jìn)入

14、無年，弗萊明發(fā)明電子二極管，進(jìn)入無線電電子學(xué)線電電子學(xué)時(shí)代；時(shí)代； 1907 1907年李年李德德福雷斯特發(fā)明了電子三極管，福雷斯特發(fā)明了電子三極管，用它可組成多種重要功能的電子用它可組成多種重要功能的電子線路；線路； 1948 1948年肖克萊等人發(fā)明了晶體三極管，它在年肖克萊等人發(fā)明了晶體三極管，它在許多方面已取代了電子管的傳統(tǒng)許多方面已取代了電子管的傳統(tǒng)地位；地位；2020世紀(jì)世紀(jì)6060年代開始出現(xiàn)將年代開始出現(xiàn)將“管管”、“路路”結(jié)合起結(jié)合起來的集成電路。來的集成電路。1.21.2無線電信號(hào)傳輸原理無線電信號(hào)傳輸原理1.2.11.2.1傳輸信號(hào)的基本方法傳輸信號(hào)的基本方法信號(hào)源接收設(shè)

15、備發(fā)送設(shè)備傳輸信道收信裝置 通信系統(tǒng)通信系統(tǒng)是指是指“電通信電通信”，包，包括括移動(dòng)通信、電報(bào)、電話、廣播、移動(dòng)通信、電報(bào)、電話、廣播、電視、雷達(dá)、遙測(cè)、遙控等。電視、雷達(dá)、遙測(cè)、遙控等。 將信息（低頻信號(hào)）將信息（低頻信號(hào)）“裝載裝載”在載波（高頻信號(hào)）在載波（高頻信號(hào)）上，這個(gè)過程稱為上，這個(gè)過程稱為“調(diào)制調(diào)制”，以，以利于由天線發(fā)射和接利于由天線發(fā)射和接收收。1.2.21.2.2無線電信號(hào)的產(chǎn)生與發(fā)射無線電信號(hào)的產(chǎn)生與發(fā)射調(diào)制調(diào)制連續(xù)波調(diào)制連續(xù)波調(diào)制調(diào)幅（調(diào)幅（AMAM）調(diào)頻（調(diào)頻（F FM M）調(diào)相（調(diào)相（F FM M）脈沖脈沖調(diào)制調(diào)制原信號(hào)波形原信號(hào)波形載波波形載波波形調(diào)頻調(diào)頻/ /

16、調(diào)相波形調(diào)相波形1.2.31.2.3無線電信號(hào)的接收無線電信號(hào)的接收 將天線收到的高頻信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)橐颜{(diào)波電流，再?gòu)囊褜⑻炀€收到的高頻信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)橐颜{(diào)波電流，再?gòu)囊颜{(diào)波電流中檢出原始的信息，這個(gè)過程稱為調(diào)波電流中檢出原始的信息，這個(gè)過程稱為“解調(diào)解調(diào)”。解調(diào)解調(diào)1.31.3通信的傳輸媒質(zhì)通信的傳輸媒質(zhì) 根據(jù)傳輸媒質(zhì)的不同，分為有線通信與無線通信。根據(jù)傳輸媒質(zhì)的不同，分為有線通信與無線通信。接收設(shè)備發(fā)送設(shè)備傳輸媒質(zhì)有線電視網(wǎng)廣播網(wǎng)電視機(jī)收音機(jī)局域網(wǎng)計(jì)算機(jī)1計(jì)算機(jī)2有線通信傳輸媒質(zhì)有：有線通信傳輸媒質(zhì)有：雙線對(duì)電纜（雙絞線）雙線對(duì)電纜（雙絞線） 主要主要用于頻率較低電話通信和中短距離低速用于頻率較低電話通信和中短距離低速數(shù)據(jù)通信。雙線扭絞，相鄰線電流方向相反，數(shù)據(jù)通信。雙線扭絞，相鄰線電流方向相反，感應(yīng)電磁場(chǎng)互相抵消，以減少干擾。感應(yīng)電磁場(chǎng)互相抵消，以減少干擾。頻率較高時(shí)，由于趨頻率較高時(shí)，由于趨膚效應(yīng)，導(dǎo)線電阻增膚效應(yīng)，導(dǎo)線電阻增大，且不能忽視輻射大，且不能忽視輻射損耗。損耗。同軸電纜同軸電纜 主要主要用于用于頻率較高電視信號(hào)傳輸、射頻頻率較高電視信號(hào)傳輸、射頻/ /微波微波器件和模塊之間的連接，用途廣泛。器件和模塊之間的連接，用途廣泛。光纖光纖主要用于高速、遠(yuǎn)主