高頻電子線路1緒論.ppt

1、高頻電子線路,-非線性電子線路,第1章、引言,首先提如下幾個問題： 高頻與中低頻的區(qū)別是什么？ 現(xiàn)在數(shù)字集成電路越來越普遍,高頻還有用嗎? 學(xué)習(xí)“高頻”對就業(yè)和考研有幫助嗎？ 學(xué)好“高頻”需要哪些基礎(chǔ)知識？ 如何才能真正地學(xué)好“高頻”？,高頻與低頻的主要區(qū)別（量變-質(zhì)變）,高頻在傳輸線上產(chǎn)生駐波、輻射、反射等現(xiàn)象 器件在高頻區(qū)表現(xiàn)出非理論特性 例如，電阻和電容在高頻區(qū)表現(xiàn)出引線電感特性 并行的傳輸線在高頻區(qū)表現(xiàn)出電容特性 三極管在高頻區(qū)放大倍數(shù)下降、波形畸變等等 低頻常以電壓傳遞為目的，通常ZLZS；高頻常以功率傳遞為目的，通常ZL=ZS（即功率匹配）,第1章 引言,導(dǎo)線的高頻模型,理想情況

2、實(shí)際情況,f(頻率),Z(阻抗),第1章 引言,寄生電感量大小與導(dǎo)線長度和形狀有關(guān),電阻、電容、電感在高頻下模型也與理想狀況也不相同,第0章 引言,低頻下理想模型,高頻下實(shí)際模型,學(xué)習(xí)高頻的必要性（1）,一般而言，電子電路可分為模擬電路與數(shù)字電路。而模擬電路又可分為低頻電路與高頻電路 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、通用性差等問題，此類事情不勝枚舉 隨著人們對儀器精度的更高要求，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)字電路中不可避免高頻問題,第1章 引言,-摘自高頻電路設(shè)計(jì)與制作中的一段話,學(xué)習(xí)高頻的必要性（2）,雖然數(shù)字、集成電路越來越普

3、遍，但高頻基本理論對電子工藝的指導(dǎo)作用仍然存在 很多外圍電路（如天線、耦合設(shè)備）仍然必須由模擬電路來實(shí)現(xiàn) 高頻是從事射頻工作的理論基礎(chǔ)課程 很多高校的電子、通信專業(yè)研究生入學(xué)考試中包括高頻內(nèi)容,第1章 引言,高頻電子線路課程涉及的知識體系,第1章 引言,本課程內(nèi)容,基礎(chǔ)課程,先續(xù)課程的要求,低頻電子線路 信號與系統(tǒng)，電路分析與基礎(chǔ),本課與其他課程的關(guān)系,與通信原理的關(guān)系 二者都介紹了調(diào)制與解調(diào)，所不同的是通信原理側(cè)重于原理分析；本課側(cè)重于具體電路。 通信原理側(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)。 與非線性電路的關(guān)系 通信電子線路一般會包含通信中所常用到的所有電路，包括高頻電路和一部

4、分低頻電路。 非線性電子線路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（如小信號放大）部分,第1章 引言,*注：現(xiàn)代電子設(shè)備多為交叉運(yùn)用。,電的傳遞路徑方式與主要分析研究方法,高頻電路廣播、電視、通訊等頻率較高,電參數(shù)集中的高頻（射頻）應(yīng)用。 顯著特點(diǎn)：工作頻率界于低頻電路和微波 電路之間，內(nèi)“路”外“場”。,微波電路通信、雷達(dá)、導(dǎo)航與電子對抗等 頻率高于高頻電路、集總參數(shù)應(yīng)用,低頻電路儀器、儀表、自動化控制、醫(yī)療 電子、電話線等頻率較低的一般性應(yīng)用。 特點(diǎn)：能量直接在線路上 傳遞。,電磁場 完全非“電路”傳輸，能量以“場”的形式傳遞和接收,頻率由低到高,強(qiáng)電（高低壓）

5、電力電子技術(shù)，發(fā)供電設(shè)備，電力拖動，大功率電器等。 特點(diǎn)： 能量以線路（電纜）形式傳遞，頻率50Hz（某些國家60Hz）,弱電,數(shù)字電路自動化控制、計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)通訊等,模擬電路,課程說明,理論體系,學(xué)習(xí)中需要注意的幾點(diǎn)：,學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)、研究的兩大對象：信號 系統(tǒng) 注意信號的特性，系統(tǒng)（電子線路）的基本組成、原理、分析方法等，信號與系統(tǒng)的關(guān)系，如信號與系統(tǒng)的匹配等。 學(xué)習(xí)方法 重點(diǎn)掌握各種功能的基本原理及由此導(dǎo)出的基本電路。 掌握近似的工程分析方法 按要求適當(dāng)練習(xí)，作適當(dāng)實(shí)驗(yàn),參考書,曾興雯，高頻電子線路，高等教育出版社 張肅文，高頻電子線路（第四版），高等教育出版社， 張肅文，高頻電子線路（第四版

6、）學(xué)習(xí)指導(dǎo)書高等教育出版社， 曾興雯、劉乃安、陳健，高頻電子線路輔導(dǎo)書，高等教育出版社,第一節(jié) 無線通信系統(tǒng)概述,圖1-1 無線通信系統(tǒng)的基本組成,無線電超外差式接收機(jī)框圖及信號變化波形,超外差的優(yōu)點(diǎn)： 1)可提高接收機(jī)的靈敏度 2)提高接收機(jī)的選擇性 3)工作穩(wěn)定性好 4)波段工作時其質(zhì)量指標(biāo)一致性好,超外差接收機(jī)的缺點(diǎn)：至少兩元件無法集成到芯片上，1、鏡頻抑制濾波器2、信道選擇濾波器。 鏡像抑制接收機(jī):信號與鏡像信號分別傳輸，然后將鏡像信號和自己的反信號相加達(dá)到去除的目的。 零頻接收機(jī)：直接變頻到低頻 問題：直流漂移；低頻噪聲。,第一節(jié) 無線通信系統(tǒng)概述,數(shù)字無線通信 數(shù)字無線通信系統(tǒng)的組

7、成與圖1-1相似，只需將模擬通信終端換成數(shù)字通信終端或者在模擬通信終端與調(diào)制解調(diào)器之間分別增加模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)和數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器（DAC）即可。數(shù)字無線通信系統(tǒng)容易實(shí)現(xiàn)小型化，性能更加優(yōu)越 。,第一節(jié) 無線通信系統(tǒng)概述,無論無線通信系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)如何變化，但其中必定要包含高頻電路，而且包含的高頻電路的基本內(nèi)容幾乎不變，主要包括以下內(nèi)容：,第一節(jié) 無線通信系統(tǒng)概述,1.高頻振蕩器（信號源、載波信號或本地振蕩信號） 2.放大器（高頻小信號放大器及高頻功率放大器） 3.混頻或變頻高頻信號變換或處理 4.調(diào)制與解調(diào)高頻信號變換或處理,二、無線通信系統(tǒng)的類型,無線通信系統(tǒng)的類型，可以根據(jù)不同的

8、方法來劃分。按照無線通信系統(tǒng)中關(guān)鍵部分的不同特性，有以下一些類型：,二、無線通信系統(tǒng)的類型,按照工作頻段或傳輸手段分類： 中波通信、短波通信、超短波通信、微波通信和衛(wèi)星通信等。 按照通信方式來分類 （全）雙工、半雙工和單工方式。 按照調(diào)制方式的不同來劃分 調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)相以及混合調(diào)制等。 按照傳送的消息的類型分類 有模擬通信和數(shù)字通信，也可以分為話音通信、圖像通信、數(shù)據(jù)通信和多媒體通信等。,第二節(jié) 信號、頻譜與調(diào)制,無線電信號有多方面的特性，主要有 ： 1.時間（域）特性 2.頻譜特性 3.調(diào)制特性 4.傳播特性,1. 時間特性 指信號隨時間變化快慢的特性，通常用時域波形或數(shù)學(xué)表達(dá)式（電壓或電

9、流）來表示。 要求傳輸信號電路的時間特性（如時間常數(shù)）必須與該信號的時間特性相適應(yīng)。 常用的信號表示方法 數(shù)學(xué)表達(dá)式法 波形表達(dá)方式,常用的信號表示方法,1、數(shù)學(xué)表達(dá)式法,如：,階越函數(shù),正弦波,A,t,第二節(jié) 信號、頻譜與調(diào)制,2、 頻譜特性 任何形式的信號都可以分解為許多不同頻率、不同幅度的正弦信號之和。 諧波次數(shù)越高，幅度越小，影響越小。任何信號都會占據(jù)一定的帶寬 從頻譜特性上看，帶寬就是信號能量主要部分（一般為90以上）所占據(jù)的頻帶。 由于任何復(fù)雜的信號，都可分解為許多不同頻率的正弦信號之和，因此，所謂“頻譜”即是指組成信號的各正弦分量按頻率分布的情況。 為了更直觀地了解信號的頻率組成

10、和特點(diǎn)，我們通常采用作圖的方法來表示頻譜。用頻率f 作橫座標(biāo)，用信號的各正弦分量的相對振幅作縱座標(biāo)，通常稱之為頻譜圖。 頻譜特性有幅頻特性和相頻特性兩部分，分別反映信號中各個頻率分量的振幅和相位的分布情況。,信號分解,頻譜圖,傅立葉展開,例如：下面所示為一般語音信號的頻譜示意圖,可以看到語音信號的頻譜是連續(xù)的，其主要能量集中在1000Hz左右。,電壓,f/Hz,300,3400,頻率特性 指無線電信號的頻率或波長。對頻率或波長進(jìn)行分段，稱為頻段或波段。不同頻段信號的產(chǎn)生、放大和接收 的方法不同，傳播的方式也不同，因而它們的應(yīng)用范圍也不同。 本書涉及的頻段是從中頻（MF）到超高頻（UHF）的頻率

11、范圍。,電磁波輻射的波譜很寬, 如下圖 所示。,無線電波的頻段劃分、主要傳播方式和用途表如下表1所示,圖1-6 電磁波波譜圖,表1 無線電波段的劃分表,本課程高頻（射頻）頻率范圍： 幾百KHz幾百M(fèi)Hz 例：300KHz300MHz:對應(yīng)波長1000m 1m （低）音頻電磁波：20Hz 20KHz， 對應(yīng)電磁波長15 000 Km 15Km 中波（調(diào)幅）廣播段：535KHz 1605KHz 調(diào)頻廣播段：88 MHz 108 MHz,第二節(jié) 信號、頻譜與調(diào)制,傳播特性 傳播特性指的是無線電信號的傳播方式、傳播距離、傳播特點(diǎn)等。無線電信號的傳播特性主要根據(jù)其所處的頻段或波段來區(qū)分。,圖1-6 無線

12、電波的主要傳播方式 （a）直射傳播；（b）地波傳播；（c）天波傳播；（d）散射傳播,第二節(jié) 信號、頻譜與調(diào)制,調(diào)制特性 所謂調(diào)制，就是把信號變換成適合于在信道（傳輸鏈路）中進(jìn)行傳輸?shù)男问降囊环N過程。 調(diào)制在無線通信中的作用至關(guān)重要： 1.高頻適于天線輻射和無線傳播。 2.可以實(shí)現(xiàn)信道的復(fù)用，提高信道利用率。,第二節(jié) 信號、頻譜與調(diào)制,無線通信中基本的調(diào)制方法： 使高頻載波信號的一個或幾個參數(shù)（振幅、頻率或相位）按照基帶調(diào)制信號的規(guī)律而變化。,第二節(jié) 信號、頻譜與調(diào)制,根據(jù)載波受調(diào)參數(shù)的不同，調(diào)制分為三種基本方式： 振幅調(diào)制（調(diào)幅） AM 頻率調(diào)制（調(diào)頻） FM 相位調(diào)制（調(diào)相） PM 當(dāng)調(diào)制信號為數(shù)字信號時，通常稱為鍵控，三種基本的鍵控方式為： 振幅鍵控（ASK） 頻率鍵控（FSK） 相位鍵控（PSK）,第二節(jié) 信號、頻譜與調(diào)制,在高頻電路中，我們要處理的無線電信號主要有三種： 1.消息（基帶）信號 低頻信號 沒有進(jìn)行調(diào)制之前的原始信號，也稱調(diào)制信號 2.高頻載波信號 高頻信號 用于調(diào)制的高頻振蕩（載波）信號和用于解調(diào)的本地振 蕩信號（或稱恢復(fù)載波），一般為單一頻率的正弦（或 余弦）信號或脈沖信號高頻信號 3.已調(diào)信號 高頻信號 調(diào)制信號對載波信號進(jìn)行調(diào)制以