高频电子线路重点知识总结
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电子行业第七章高频电子线路1. 引言高频电子线路是指在射频(Radio Frequency)或微波(Microwave)频段中工作的电子线路。
随着通信技术的发展,高频电子线路在无线通信系统、雷达系统、卫星通信系统等领域得到了广泛的应用。
本文将对高频电子线路的基本原理、常用的高频电子器件以及设计和优化高频电子线路的方法进行介绍。
2. 高频电子线路的基本原理高频电子线路的基本原理是建立在电磁场理论和传输线理论的基础上的。
传输线理论描述了信号在导线中传输的方式,而电磁场理论描述了信号通过电磁波的传播。
高频电子线路设计的关键是通过合理的布局和设计,使信号的传输和处理达到预期的效果。
在高频电子线路中,常用的传输线包括微带线(Microstrip)、同轴线(Coaxial)和波导线(Waveguide)。
微带线是一种将导体线路和地面平面通过介质层隔开的传输线。
同轴线是由中心导线、绝缘层和外部导体层构成的传输线。
波导线是一种限制电磁波在一定范围内传播的传输线。
3. 高频电子器件高频电子线路中常用的器件包括晶体管、场效应管、放大器、滤波器等。
这些器件都有着不同的特性和应用范围。
3.1 晶体管晶体管是实现信号放大和开关功能的重要器件。
常见的晶体管有双极性晶体管(BJT)和场效应晶体管(FET)。
BJT是一种三层结构的器件,包括发射极、基极和集电极。
FET是一种根据场效应原理工作的器件,具有低输入电流和高输入阻抗的特点。
3.2 放大器放大器是一种将输入信号放大的电路。
在高频电子线路中,常用的放大器包括射频放大器和中频放大器。
射频放大器通常用于放大高频信号,提升信号的幅度。
中频放大器用于放大经过射频前端处理后的信号。
3.3 滤波器滤波器是一种将特定频率范围内的信号通过而将其他频率范围内的信号滤除的器件。
在高频电子线路中,滤波器常用于去除干扰信号或抑制带外频率信号。
常见的滤波器包括低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和阻带滤波器。
高频电子线路(知识点整理).doc
高频电子线路是指在射频或超高频范围内工作的电子线路,通常涉及到信号的传输、
处理和放大。
这种电子线路在通信、雷达、卫星通信、无线电等领域中被广泛应用,它有
着复杂的工作原理和设计技术。
下面就是对于高频电子线路的几个知识点整理和介绍。
1.谐振器:谐振器是高频电子线路中经常用到的一个组件,其作用是让电路产生特定
的共振频率,以便信号能够在电路中传输。
谐振器通常由其结构和材料决定,比如管型谐
振器、光纤谐振器、奇异谐振器等。
2.混频器:混频器是将两个输入频率进行混合,产生出一个输出频率的高频电子组件。
混频器主要用于转换信号的频率和增强信号的强度,比如在雷达和无线电通信中,混频器
通常用于将信号从中频转换到基带。
3.射频放大器:射频放大器是一种将低功率信号转化为高功率信号的电子器件,主要
用于放大和传输高频信号。
射频放大器的工作原理是通过对输入信号进行放大使得输出信
号的功率增大,它可以是单通道或多通道的,通常由功率放大器、隔离器等组成。
4.发射机:发射机是将信号转换成无线电波并进行发送的高频电子设备。
发射机通常
包括调制器、调谐器、放大器、射频发生器、天线等组件。
它主要将信号转化成无线电波
传输到接收机,以便实现通信或雷达探测等功能。
以上就是对于高频电子线路的几个知识点简要介绍,高频电子线路在通信、雷达、卫
星通信、无线电等领域中轮廓巨大,其涉及到很多的基础理论和设计技术,需要深入钻
研。
高频电子线路重点高频电子线路重点内容第一章1、1通信与通信系统1、信息技术两大重要组成部分——信息传输与信息处理信息传输得要求主要就是提高可靠性与有效性。
信息处理得目得就就是为了更有效、更可靠地传递信息。
2、高频得概念所谓“高频”,广义上讲就就是适于无线电传播得无线电频率,通常又称为“射频”。
一、基本概念1、通信 :将信息从发送者传到接收者得过程2、通信系统:实现传送过程得系统3、通信系统基本组成框图信息源就是指需要传送得原始信息,如语言、音乐、图像、文字等,一般就是非电物理量。
原始信息经换能器转换成电信号(称为基带信号)后,送入发送设备,将其变成适合于信道传输得信号,然后送入信道。
信道就是信号传输得通道,也就就是传输媒介。
有线信道,如:架空明线,电缆,波导,光纤等。
无线信道,如:海水,地球表面,自由空间等。
不同信道有不同得传输特性,同一信道对不同频率信号得传输特性也就是不同得。
接收设备把有用信号从众多信号与噪声中选取出来,经换能器恢复出原始信息。
4.通信系统得分类按传输得信息得物理特征,可以分为电话、电报、传真通信系统,广播电视通信系统,数据通信系统等;按信道传输得信号传送类型,可以分为模拟与数字通信系统;而按传输媒介(信道)得物理特征,可以分为有线通信系统与无线通信系统。
二、无线电发送与接收设备1、无线通信系统得发射设备(1)振荡器:产生f osc 得高频振荡信号,几十 kHz 以上。
(2)高频放大器:一或多级小信号谐振放大器,放大振荡信号,使频率倍增至f c,并提供足够大得载波功率。
(3)调制信号放大器:多级放大器组成,前几级为小信号放大器,用于放大微音器得电信号;后几级为功放,提供功率足够得调制信号。
(4)振幅调制器:实现调幅功能,将输入得载波信号与调制信号变换为所需得调幅波信号,并加到天线上。
2、无线通信系统得接收设备(1)高频放大器:由一级或多级小信号谐振放大器组成,放大天线上感生得有用信号;并利用放大器中得谐振系统抑制天线上感生得其它频率得干扰信号。
第二章一.串联谐振回路1. 串联谐振电路的阻抗为1()Z r j L Cωω=+-,0ωω<时1L Cωω<回路呈现容性而0ωω>时1L Cωω>回路呈现感性,0ωω=时0X =、||Z r =且0φ=,电压电流同相位即回路呈现纯阻性,此时的回路发生了“谐振”; 2.谐振频率为0ω=;3. 品质因数定义为谐振时回路储能和耗能之比即001LQ rCrωω==;4. 幅频特性||II 22001||1I I Q ωωωω=⇒⎛⎫+- ⎪⎝⎭在“小量失谐的情况下”可表示为0||1I I ≈=⎛+ ⎝;5. 相频特性ωϕQ 值越大曲线越陡峭,线性范围越小0000001||arctan 1j I Ie Q I I jQ ϕωωϕωωωωωω⎛⎫=⋅=⇒=-- ⎪⎛⎫⎝⎭+- ⎪⎝⎭6. 将两个半功率点之间的带宽定义为串联回路的通频带00.7B Qω=。
二.并联谐振回路1. 并联谐振回路的阻抗为1()11()Lr j L j C C Z r j L r j L j C Cωωωωωω+⋅=≈+++-,0ωω<时1L C ωω<回路呈现感性而0ωω>时1L C ωω>回路呈现容性,0ωω=时10C L ωω-=、||LZ rC=且0φ=,电压电流同相位即回路呈现纯阻性,回路发生“谐振”; 2.谐振频率为0ω=;3. 品质因数0000011LC Q rCr G LGωωωω====; 4. 幅频特性和相频特性与串联回路相同; 5. 通频带00.7B Qω=。
三.抽头并联回路1. 抽头电路具有阻抗变换和电源变换的作用即21.2.13.TTTR p RV pV I I p ⎧⎪=⎪⎪=⎨⎪⎪=⋅⎪⎩四. 耦合振荡回路1.临界耦合时双调谐回路的带宽为0.70B =2. 单调谐回路的矩形系数为9.95而双调谐回路的矩形系数为3.15。
五.石英晶体滤波器 1. 石英晶片的电路模型:C q C q L qr2.石英晶体的串联谐振频率为q ω=q ωω≈;3. q ωω<或p ωω>时晶体为容性而q p ωωω<<时晶体为感性。
第一章:载波:高频率的电流发射天线:载有载波电流,使电磁能以电磁波形式向空间发射的导体调制分为:连续波调制(调幅、调频、调相),脉冲调制(数字调制、二次调制)脉冲调制:1用信号调制脉冲。
2用已调脉冲对载波进行调制检波:与调制的过程相反调制过程:本地高频震荡→缓冲器→倍频器→中间放大→功率放大器→受调放大器话筒→低频电压放大级→低频功率放大级→调制器↑超外差收音机工作原理:通过混频器将不同的高频信号转化为固定的中频信号,使得收音机的工作选择性和灵敏度提高超外差工作过程:高频小信号放大器→自激式变频器→中频放大→检波→低频放大→输出有线通信媒介:双线对电缆、同轴电缆、光纤。
无线通信媒介:自由空间地波:分为地面波和天波,地面波,电磁波沿地面传播。
空间波,要求天线与接受天线离地面较高,接受点的电磁波由直射波与地面反射波合成天波:是经过电离层反射的电磁波第二章(选频网络)选频网路:1是由电感和电容元件组成的震荡回路(但震荡回路、耦合震荡回路)。
2各种滤波器组成的Q值:Q值越高,谐振曲线越尖锐,对外加电压的选频作用越显著,回路的选择性就越好。
串联谐振(电压谐振)回路适用于低内阻电源,内阻越低,则电路的选择性越好。
并联谐振(电流谐振)回路适用于大内阻的电源串联与并联谐振回路的对偶性:串联谐振回路谐振时回路电阻最小,而并联谐振回路谐振时回路电阻最大纯耦合:只有纯电阻或者是纯电抗复合耦合:有两种或两种以上种类的元件构成第三章(高频小信号放大器)高频放大器与低频放大器的主要区别是:1工作频率范围不同;2频带宽度不同高频放大器是由选频网路组成的谐振或非谐振放大器高频小信号放大器的主要质量指标:1增益(电压、功率)2通频带3选择性(矩形系数、抑制比)4工作稳定性(工作状态、晶体管参数、电路元件参数)5噪声系数等效电路参数:yi/yr/yf/yo晶体管的高频参数:1截至频率:β降为原来的β01/√22特征频率:│β│下降为13最高震荡频率:功率的增益为1时的频率谐振放大器稳定性的破坏原因:存在反馈导纳由反馈导纳产生的自激震荡可以通过1中和法:通过引入外部反馈网络来抵消晶体管内部y fe的反馈作用;2失配法:晶体管输出端负载阻抗不与本级晶体管的输出阻抗匹配第四章(非线性电路、时变参量电路和变频器)无线电元件:1线性元件2非线性元件3时变参量元件非线性电路的分析方法:1幂级数分析法(通过泰勒级数展开,【输入小信号】)2折线分析法(输入大信号)3开关函数分析法(控制信号为大信号,输入信号为小信号)非线性元件的特性:1特性曲线不是直线2变频作用3不满足叠加定理变频器(混频器):就是把高频信号经过频率变换,变为一个固定的频率变频器的主要质量指标:1变频增益:变频器中频输出电压振幅与高频输入信号电压振幅之比2失真和干扰:频率失真和非线性失真;组合频率、交叉频率与互相调制、阻塞和倒易混频等干扰3选择性:接受有用信号(中频),排除干扰信号的能力取决于中频输出回路的选择性是否良好4噪声系数使用较多的混频器是:输入信号从基极输入,本振电压从发射极输入。
欢迎阅读127.02ωωω-=∆高频电子线路重点第二章选频网络一.基本概念所谓选频(滤波),就是选出需要的频率分量和滤除不需要的频率分量。
电抗(X)=容抗()+感抗(wL)阻抗=电阻(R)+j 电抗 阻抗的模把阻抗看成虚数求模 二.串联谐振电路 1.谐振时,(电抗),电容、电感消失了,相角等于0,谐振频率:,此时|Z|最小=R ,电流最大 2.当w<w 0时,电流超前电压,相角小于0,X<0阻抗是容性;当w>w 0时,电压超前电流,相角大于0,X>0阻抗是感性; 3.回路的品质因素数(除R ),增大回路电阻,品质因数下降,谐振时,电感和电容两端的电位差大小等于外加电压的Q 倍,相位相反4.回路电流与谐振时回路电流之比(幅频),品质因数越高,谐振时的电流越大,比值越大,曲线越尖,选频作用越明显,选择性越好5.失谐△w=w (再加电压的频率)-w (回路谐振频率),当w 和w 很相近时,,ξ=X/R=Q ×2△w/w 是广义失谐,回路电流与谐振时回路电流之比6.当外加电压不变,w=w =w 时,其值为1/√2,w-w 为通频带,w ,w 为边界频率/半功率点,广义失谐为±1 7.,品质因数越高,选择性越好,通频带越窄 8.通频带绝对值通频带相对值 9.相位特性Q 越大,相位曲线在w 0处越陡峭 10.能量关系电抗元件电感和电容不消耗外加电动势的能量,消耗能量的只有损耗电阻。
回路总瞬时储能 回路一个周期的损耗 ,表示回路或线圈中的损耗。
就能量关系而言,所谓“谐振”,是指:回路中储存的能量是不变的,只是在电感与电容之间相互转换;外加电动势只提供回路电阻所消耗的能量,以维持回路的等幅振荡,而且谐振回路中电流最大。
11.电源内阻与负载电阻的影响Q L 三.并联谐振回路 1.一般无特殊说明都考虑wL>>R ,Z )1(CL ωω-0100=-=C L X ωωLC10=ωCR R L Q 001ωω==)(j 0)()(j 11ωψωωωωωe N Q =-+=Q 0702ωω=∆⋅2111)(2=+=ξξN Q f f 0702=∆⋅Q f f 1207.0=∆ξωωωωψ arctan arctan 00-=⎪⎪⎭⎫⎝⎛-⋅-=Q ⎪⎭⎫ ⎝⎛-+≈C L R CL ωω1j ⎪⎭⎫⎝⎛-+=L C L CR ωω1j 1C ω1- +–CV sL RI sCLR22222221cos 21sin 21sm sm sm V CQ t V CQ t V CQ w w w C L 22=+=+=ωω2sm 02sm 21π2121π2CQV R V w R ⋅=⋅⋅=ωQCQV V CQ w w w R C L ⋅=⋅=+π2121π2212sm 2sm2每周期耗能回路储能π2 =Q 所以R RR R Q LS 01++=反之w=√[1/LC-(R/L)2]=1/√RC ·√1-Q 22.Y(导纳)=电导(G)=电纳(B)=.与串联不同3.谐振时,回路谐振电阻R==QwL=Q/wC 4.品质因数(乘R p ) 5.当w<w 时,B>0导纳是感性;当w>w 时,B<0导纳是容性(看电纳) 电感和电容支路的电流等于外加电流的Q 倍,相位相反 并联电阻减小品质因数下降通频带加宽,选择性变坏 6.信号源内阻和负载电阻的影响由此看出,考虑信号源内阻及负载电阻后,品质因数下降,并联谐振回路的选择性变坏,通频带加宽。
127.02ωωω-=∆高频电子线路重点第二章 选频网络一. 基本概念所谓选频(滤波),就是选出需要的频率分量和滤除不需要的频率分量。
电抗(X )=容抗( )+感抗(wL ) 阻抗=电阻(R )+j 电抗 阻抗的模把阻抗看成虚数求模 二.串联谐振电路 1。
谐振时,(电抗) ,电容、电感消失了,相角等于0,谐振频率: ,此时|Z |最小=R ,电流最大2。
当w<w 0时,电流超前电压,相角小于0,X<0阻抗是容性;当w>w 0时,电压超前电流,相角大于0,X>0阻抗是感性; 3。
回路的品质因素数 (除R ),增大回路电阻,品质因数下降,谐振时,电感和电容两端的电位差大小等于外加电压的Q 倍,相位相反4。
回路电流与谐振时回路电流之比 (幅频),品质因数越高,谐振时的电流越大,比值越大,曲线越尖,选频作用越明显,选择性越好5.失谐△w=w(再加电压的频率)-w 0(回路谐振频率),当w 和w 0很相近时, , ξ=X/R=Q ×2△w/w 0是广义失谐,回路电流与谐振时回路电流之比6。
当外加电压不变,w=w 1=w 2时,其值为1/√2,w 2-w 1为通频带,w 2,w 1为边界频率/半功率点,广义失谐为±17. ,品质因数越高,选择性越好,通频带越窄8.通频带绝对值 通频带相对值 9.相位特性 Q 越大,相位曲线在w 0处越陡峭 10.能量关系电抗元件电感和电容不消耗外加电动势的能量,消耗能量的只有损耗电阻。
回路总瞬时储能 回路一个周期的损耗 , 表示回路或线圈中的损耗。
就能量关系而言,所谓“谐振",是指:回路中储存的能量是不变的,只是在电感与电容之间相互转换;外加电动势只提供回路电阻所消耗的能量,以维持回路的等幅振荡,而且谐振回路中电流最大。
11. 电源内阻与负载电阻的影响Q L 三。
并联谐振回路1.一般无特殊说明都考虑wL>>R,Z 反之w p =√[1/LC-(R/L )2]=1/√RC ·√1—Q 22。
高频电子线路重点————————————————————————————————作者:————————————————————————————————日期:高频电子线路重点内容第一章1.1通信与通信系统1. 信息技术两大重要组成部分——信息传输和信息处理信息传输的要求主要是提高可靠性和有效性。
信息处理的目的就是为了更有效、更可靠地传递信息。
2. 高频的概念所谓“高频”,广义上讲就是适于无线电传播的无线电频率,通常又称为“射频”。
一、基本概念1. 通信:将信息从发送者传到接收者的过程2. 通信系统:实现传送过程的系统3. 通信系统基本组成框图信息源是指需要传送的原始信息,如语言、音乐、图像、文字等,一般是非电物理量。
原始信息经换能器转换成电信号(称为基带信号)后,送入发送设备,将其变成适合于信道传输的信号,然后送入信道。
信道是信号传输的通道,也就是传输媒介。
有线信道,如:架空明线,电缆,波导,光纤等。
无线信道,如:海水,地球表面,自由空间等。
不同信道有不同的传输特性,同一信道对不同频率信号的传输特性也是不同的。
接收设备把有用信号从众多信号和噪声中选取出来,经换能器恢复出原始信息。
4.通信系统的分类按传输的信息的物理特征,可以分为电话、电报、传真通信系统,广播电视通信系统,数据通信系统等;按信道传输的信号传送类型,可以分为模拟和数字通信系统;而按传输媒介(信道)的物理特征,可以分为有线通信系统和无线通信系统。
二、无线电发送与接收设备1. 无线通信系统的发射设备(1)振荡器:产生f osc 的高频振荡信号,几十 kHz 以上。
(2)高频放大器:一或多级小信号谐振放大器,放大振荡信号,使频率倍增至f c,并提供足够大的载波功率。
(3)调制信号放大器:多级放大器组成,前几级为小信号放大器,用于放大微音器的电信号;后几级为功放,提供功率足够的调制信号。
(4)振幅调制器:实现调幅功能,将输入的载波信号和调制信号变换为所需的调幅波信号,并加到天线上。
绪论一、通信系统模型二、发送设备组成框图三、接收设备组成框图无线电波段(频段)的划分频段名称频率范围波段名称波长范围符号主要用途传输媒介极低频3~30Hz 极长波100~10Mm ELF超低频30~300Hz 超长波10~1Mm SLF特低频0.3~3kHz 特长波1~0.1Mm ULF 音频架空明线(长波)甚低频3~30kHz甚长波100~10km VLF音频电话、长距离导航、时标架空明线,对称电缆、地球表层(长波)低频30~300kHz长波10~1km LF船舶通信、信标、导航对称电缆、架空明线、地球表层(长波)第1章 高频小信号放大器§1.1 分散选频一、高频电压放大器的作用:放大+选频 二、选频电路分类三、分散选频电路 1、LC 串联选频电路主要参数:谐振频率 LCf π210= CL R CR RL Q 1100===ωω Q f f BW 02=∆=2、LC 并联选频电路主要参数:谐振频率 LCf π210=LC R C R LRQ ===00ωω Q f f BW 02=∆=3、耦合选频(了解)§1.2 集中选频1.石英晶体滤波器石英晶体滤波原理:逆压电效应压电效应:当晶片两面加机械力时,晶片两面将产生电荷,电荷的多少与机械力所引起的变形成正比,电荷的正负将取决于所加机械力是张力还是压力。
逆压电效应:当在晶片两面加不同极性的电压时,晶片会产生机械形变,其形变大小正比于所加的电压强度;形变是压缩还是伸张,则决定于所加电压的极性。
Lq 为石英晶片的动态等效电感 Cq 为石英晶片的动态等效电容 Rq 为石英晶片的动态等效电阻 C 0为石英谐振器的静态电容品质因数: qq qC L R Q 1= fs :串联谐振频率,即石英晶片本身的自然频率: qq 21C L f s π=fp :和石英谐振器的并联谐振频率:q S q0q 0qp 121C C f C C C C L f +==+π 2. 陶瓷滤波器原理与参数同石英晶体滤波器 3. 声表面波滤波器原理:电声效应 4.螺旋滤波器§1.3 高频小信号放大器(一)单级单调谐放大器(1)谐振频率 LCf π210=(2)通频带 Q f B 07.0= G C L G L C R C R L R Q 00001ωωωω=====(3)选择性 K 0.1 = BW 0.1 / BW 0.7 = 9.96 ≈ 10(4)电压增益 GYp p Gu u Y p p u u p u u A fe 12S S fe 12S L 2S L 0V '====(5)增益带宽乘积 CY p p B A GB π2fe 127.00V ==(二)单级双调谐放大器(1)电压增益 ()()22224fe12V 112ηηξξη++-+GY p p A = GY p p A 2fe120V =(2)通频带 Qf BW 07.02= (3)选择性 K 0.1 =3.16(三)多级调谐放大器 1.多级单调谐(1)总电压增益 ()N G Y p p A ⎥⎦⎤⎢⎣⎡=ξj 1fe 12VN + NG Y p p A ⎥⎦⎤⎢⎣⎡=fe 12V0N(2)总谐振曲线方程22022V0N VN 21111N Nf fQ A A⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫⎝⎛∆+=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡+=ξα=(3)总通频带 12107.0-=N Qf BW(4)总的选择性121100111.0--=NNK 2.多级双调谐(1)谐振曲线方程 N⎪⎪⎭⎫⎝⎛+=442ξα (2)总通频带 4107.0122-=NQf BW(3)总的选择性 4111.0121100--=N NK3.多级参差调谐(1)双参差调谐放大器:两个放大器分别调谐在f1、f2上(2)三参差调谐放大器。
大学高频电路知识点总结一、电路基本概念1.1 电路的定义电路是由电学元件(如电阻、电容、电感)和电气源(如电压源、电流源)按一定规律连接而成的结构,通过电学元件传递电流、电压和功率的一种物理结构。
1.2 电路的分类根据不同的连接方式和性质,电路可以分为串联电路、并联电路、混合电路等。
1.3 电路的基本定律基尔霍夫定律(节点电流定律和回路电压定律)和欧姆定律是电路分析和设计中的基本定律。
1.4 电路分析方法电路分析常用的方法包括节点分析法、回路分析法、等效电路分析法等。
二、高频电路的基础知识点2.1 电容和电感电容是存储电荷的器件,电感是存储能量的器件,它们在高频电路中扮演着重要的角色。
2.2 阻抗和复数在高频电路中,我们通常使用复数来描述电路元件的阻抗、电压和电流等。
2.3 传输线传输线是高频电路中的重要组成部分,其特性阻抗、传输功率等对电路性能有重要影响。
2.4 振荡电路振荡电路可以产生稳定的频率信号,是无线通信、射频识别等领域中必不可少的电路。
2.5 放大电路在高频电路中,放大电路能够放大信号,是无线通信、雷达等领域中的核心技术。
三、高频电路的分析和设计3.1 基本分析方法在高频电路中,基尔霍夫定律和欧姆定律依然适用,但在分析中需要考虑元件的频率特性。
3.2 传输线特性传输线的特性参数如特性阻抗、传输时间等需要在设计中进行考虑,影响信号的传输质量。
3.3 滤波器设计滤波器在高频电路中的应用非常广泛,包括低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器等。
3.4 放大器设计高频放大器的设计需要考虑稳定性、频率响应、噪声等因素,是高频电路设计中的关键环节。
3.5 振荡器设计振荡器的设计需要考虑频率稳定性、谐波抑制等因素,对振荡器电路中的非线性元件的设计也有很高的要求。
四、高频电路的应用4.1 无线通信系统高频电路在无线通信系统中有着广泛的应用,包括射频放大器、混频器、频率合成器等。
4.2 雷达系统雷达系统是高频电路技术的典型应用,其核心技术包括高频信号的发射、接收、处理等。
第一章思考题与习题1-1 无线电通信系统由哪几部分组成?各部分的功能如何?答:典型的点对点无线电通信系统的基本组成:图示的无线电通信系统由信源、调制器、发信机、信道、收信机、解调器和信宿七部分组成。
信源将原始的语音、图像信息变化为电信号,如麦克风将声音转化为语音电信号、各种传感器获得的电信号等。
这种原始的电信号,在频谱上表现为低频信号,称为基带信号。
基带信号通过调制器转化为高频的已调波信号,使之适合信道中的传输,已调波信号大多为带通信号。
高频的已调波信号经过发信机进行功率放大,由发送天线产生电磁波辐射出去;电磁波经过自由空间传播,到达接收天线,在接收天线上感应电流,再通过收信机进行信号放大等处理恢复已调波信号;由接收端的解调器对已调波信号进行解调,恢复原基带信号,并经过信息处理获得信息。
1—2无线电通信为什么需要采用调制解调技术?其作用是什么?答:由于无线信道的各种影响,无线电通信必须选择可靠的传输信道,将基带信号调制到指定的信道上传输,降低天线要求,适应多路传输的要求等,无线电传输均采用调制技术。
在模拟调制技术中,主要是用基带信号去控制载波信号的振幅、频率或相位的变化,即幅度调制、频率调制和相位调制。
1-3 无线电通信的接收方式有哪几种?超外差接收机有何优点?答:通常,由于信号的衰落,接收天线获得的电磁波信号微弱,需要先进行信号放大,再进行解调,这种接收机的结构称为直接放大式接收机,该接收机结构对不同的接收频率,其接收机的灵敏度(接收微弱信号的能力)和选择性(选择不同电台的能力)不同,已经较少实用.目前大多采用超外差接收机的结构,接收天线获得感应信号,经过高频小信号放大器进行放大,并与本地振荡器进行混频,获得两个高频信号的频率之和信号或频率之差信号,这两个信号的包络仍保持已调波信号的包络不变,称为中频,和频称为高中频,差频称为低中频,后续的中频放大器选择和频信号(或差频信号)进行放大和检波,恢复原始的调制信号。
高频电子线路知识点高频电子线路在现代通信和无线电技术中起着至关重要的作用。
它们被广泛应用于手机、无线电、卫星通信、雷达等设备中。
理解高频电子线路的基本原理和常见知识点是从事相关领域工作的基础。
本文将介绍一些高频电子线路的重要知识点。
1. 传输线理论传输线是高频电子线路中常用的元件,它用于将信号从发射端传输到接收端。
了解传输线的特性对于设计和分析高频电子线路至关重要。
传输线理论涉及电缆、微带线和同轴电缆等不同类型的传输线。
了解它们的特性阻抗、传播常数和损耗等等是必要的。
2. 双端口网络理论双端口网络是高频电子线路中用于表示电路、分析和设计的重要工具。
双端口网络表示复杂电路的传输特性,如滤波器、功率放大器等。
对双端口网络的理解包括参数矩阵、S参数和Y参数等。
这些参数描述了双端口网络的敏感度和功率传输性能。
3. 高频电源和信号分布在高频电子线路中,电源和信号分布是必不可少的。
了解高频电源的供电要求和电容、电感元件的选择是保证电路功能稳定和性能优异的关键。
同时,信号分布的设计和布线决定了电路中信号的准确传输和最小损耗。
4. 高频放大器设计高频放大器是用于增强电路中信号的电子设备。
设计高频放大器需要考虑信号输入输出的匹配性、增益、稳定性和线性度等因素。
传统的放大器电路设计方法需要和高频电路设计结合起来,通过使用适当的元件和电路结构来提高线路的性能。
5. 射频阻抗匹配在高频电子线路中,阻抗匹配非常重要,以确保信号的能量传输和最小损耗。
对于恒定驻波比的高频线路,正确的阻抗匹配可以使传输更有效。
阻抗匹配的方法包括L型匹配和T型匹配电路等。
6. 射频滤波器设计射频滤波器用于对特定频率范围的信号进行选择性的通过或衰减。
设计和分析射频滤波器需要考虑频率响应、带宽、阻带衰减等参数。
滤波器的类型包括带通滤波器、低通滤波器和高通滤波器等。
7. 射频混频器设计射频混频器是用于将不同频率的信号混合产生新频率的装置。
混频器广泛应用于信号调制和解调、频率合成等领域。
高频电路知识点总结一、高频电路的基本概念高频电路是指工作频率在几百千赫兹至数吉赫兹范围内的电路,它们通常用于射频(射频)系统、通信系统、雷达系统等。
由于高频电路的工作频率很高,因此其特性和设计方法与低频电路有很大不同。
1、高频电路的特点(1)电压和电流的传输速度加快;(2)传输线的长度和电路尺寸相对较小;(3)传输线的电磁波特性需要考虑;(4)电缆损耗增大。
2、高频电路的设计要求(1)降低传输线的损耗;(2)减小串扰和反射;(3)提高电路的灵敏度和抗干扰能力;(4)提高电路的稳定性和可靠性。
二、高频电路的传输线在高频电路中,传输线的特性对系统的性能有着很大的影响,因此设计者需要充分了解和掌握传输线的特性。
1、传输线的特性(1)阻抗:传输线的特性阻抗随着工作频率的增加而改变,这意味着在高频电路中必须考虑传输线的阻抗匹配问题。
(2)传输速度:高频信号在传输线中的传输速度快于低频信号。
(3)色散:高频信号在传输线中会产生色散现象,导致不同频率的信号传播速度不同,需要进行补偿。
(4)损耗:传输线在高频下的损耗较大,特别是在微带线和同轴电缆中。
2、常见的传输线类型(1)同轴电缆:同轴电缆主要用于高频射频信号的传输,具有较好的屏蔽性能和抗干扰能力。
(2)微带线:微带线是常用的高频信号传输线路,其制作工艺简单、成本低廉、尺寸小,适合集成在集成电路板中。
(3)双平行线:双平行线具有低损耗和较高的阻抗稳定性,广泛应用于高频功率放大器和滤波器中。
三、高频电路的元件在高频电路中,元件的性能会影响整个电路的性能,因此需要选择合适的元件进行设计和应用。
1、适用于高频电路的元件(1)电阻器:在高频电路中,电阻器的频率响应特性、串扰和噪声等特性需要特别考虑,因此需要选择适合高频的电阻器进行应用。
(2)电容器:高频电路中常用的电容器包括表面贴装电容器、金属层电容器等,它们具有较小的等效串联电感和等效串联电阻,适合高频电路的应用。
1、什么是非线性电子线路。
利用电子器件的非线性来完成振荡,频率变换等功能。
完成这些功能的电路统称为非线性电子线路。
2、简述非线性器件的基本特点。
非线性器件有多种含义不同的参数,而且这些参数都是随激励量的大小而变化的,以非线性电阻器件为例,常用的有直流电导、交流电导、平均电导三种参数。
分析非线性器件的响应特性时,必须注明它的控制变量,控制变量不同,描写非线性器件特性的函数也不同。
例如,晶体二极管,当控制变量为电压时,流过晶体二极管的电流对电压的关系是指数律的;而当控制变量为电流时,在晶体二极管两端产生的电压对电流的关系则是对数律的。
分析非线性器件对输入信号的响应时,不能采用线性器件中行之有效的叠加原理。
3、简述功率放大器的性能要求。
功率放大器的性能要求是安全、高效率和不失真(确切地说,失真在允许范围内)地输出所需信号功率(小到零点几瓦,大到几十千瓦)。
4、简述乙类推挽电路中的交叉失真现象以及如何防止交叉失真。
在乙类推挽电路中,考虑到晶体管发射结导通电压的影响,在零偏置的情况下,输出合成电压波型将在衔接处出现严重失真,这种失真叫交叉失真。
为了克服这种失真,必须在输入端为两管加合适的正偏电压,使它们工作在甲乙类状态。
常见的偏置电路有二极管偏置、倍增偏置。
5、简述谐振功率放大器的准静态分析法。
准静态分析法的二个假设:假设一:谐振回路具有理想的滤波特性,其上只能产生基波电压(在倍频器中,只能产生特定次数的谐波电压),而其它分量的电压均可忽略。
v BE=V BB+ V bm cosωt v CE=V CC- V cm cosωt 假设二:功率管的特性用输入和输出静态特性曲线表示,其高频效应可忽略。
谐振功率放大器的动态线在上述两个假设下,分析谐振功率放大器性能时,可先设定V BB、V bm、V CC、V cm四个电量的数值,并将ωt按等间隔给定不同的数值,则v BE和v CE便是确定的数值,而后,根据不同间隔上的v BE和v CE值在以v BE为参变量的输出特性曲线上找到对应的动态点和由此确定的i C值。
其中动态点的连线称为谐振功率放大器的动态线,由此画出的i C波形便是需要求得的集电极电流脉冲波形及其数值。
`6、简述谐振功率放大器的三种工作状态。
若将ωt=0动态点称为A ,通常将动态点A处于放大区的称为欠压状态,处于饱和区的称为过压状态,处于放大区和饱和区之间的临界点称为临界状态。
在欠压状态下,i C为接近余弦变化的脉冲波,脉冲高度随V cm增大而略有减小。
在过压状态下,i C为中间凹陷的脉冲波,随着V cm增大,脉冲波的凹陷加深,高度减小。
7、简述谐振功率放大器中的滤波匹配网络的主要要求。
将外接负载变换为放大管所要求的负载。
以保证放大器高效率地输出所需功率。
充分滤除不需要的高次谐波分量,以保证外接负载上输出所需基波功率(在倍频器中为所需的倍频功率)。
工程上,用谐波抑制度来表示这种滤波性能的好坏。
若设I L1m和I Lnm分别为通过外接负载电流中基波和n次谐分量的振幅,相应的基波和n次谐波功率分别为P L和P Ln,则对n 次谐波的抑制制度定义为H n=10lg(P Ln/P L)=20lg(I Lnm/I L1m)。
显然,H n越小,滤波匹配网络对n 次谐波的抑制能力就越强。
通常都采用对二次的谐波抑制制度H2表示网络的滤波能力。
将功率管给出的信号功率P o高效率地传送到外接负载上,即要求网络的传输效率ηK=P L/P O尽可能接近1。
在实际滤波匹配网络中,谐波抑制度和传输效率的要求往往是矛盾的,提高谐波抑制度,就会牺牲传输效率,反之亦然。
8、简述高频功率放大器设计步骤。
采用大信号输入和输出阻抗设计高频功率放大器时,首先根据工作频率和输出功率等要求选择合适的高频功率管,并由器件手册或通过实测找到功率管的大信号输入和输出阻抗,而后,根据谐波抑制度,回路传输效率和元件数值可实现性等要求选择滤波匹配网络,并由阻抗转换的要求确定网络的各元件值,最后,选定馈电电路,安装高频功率放大器,并进行反复调试,直到达到设计的要求。
当单级放大器不能满足设计要求时,还必须根据输出功率、输入功率、效率等要求确定所需级数,分配各级增益,而后再对各级放大器进行设计。
9、简述反馈式正弦波振荡器的平衡条件。
振荡器从起振直到进入平衡状态,振荡电压的振幅和频率维持在相应的平衡值上,所需的输入电压全部由反馈电压提供,无须外加输入电压。
因而振荡器输出等幅持续振荡必须满足的平衡条件是:T (ωosc )=1 这就是反馈振荡器的振幅平衡条件。
ΦT (ωosc )=2n π (n=0,1,2,……) 这就是反馈振荡器的相位平衡条件。
10、简述反馈式正弦波振荡器的稳定条件。
即使有外界不稳定因素的影响,振幅和频率仍应稳定在原平衡值附近,而不会产生突变或停止振荡。
因此,振荡稳定条件是:0)(<∂∂V T i osc V iA ω 振幅稳定条件。
0)(<∂∂=ΦωωωωoscT 频率稳定条件。
11、简述由隧道二极管构成的电压控制型负阻振荡器的振幅起振、振幅稳定条件。
振幅起振条件:0n e g g > 振幅稳定条件:()0n av m g V ∂<∂12、简述三点式振荡电路的电路组成法则。
三点式振荡器交流通路中三极管的三个电极与谐振回路的三个引出端点相连接。
其中,与发射极相接的为两个同性质电抗,而另一个(接在集电极与基极间)为异性质电抗。
13、简述提高频率稳定度的基本措施。
减小外界因素的变化。
影响振荡频率的外界因素有温度、湿度、大气压力,电源电压、周围磁场、机械振动以及负载变化等,其中尤以温度的影响最严重。
这些外界因素的变化一般是无法控制的,但可以设法减少它们的作用在振荡器上的变化。
例如,采用减振装置来减小作用在振荡器上的机械振动;将振荡器或其中的回咱元件置于恒温槽来减小温度的变化;采用密封工艺来减小作用在振荡器上的湿度和大气压力的变化;采用高稳定的稳压电源来减小电源电压的变化;采用屏蔽罩来减小加在振荡器上周围磁场的变化;在振荡器与不稳定负载之间插入跟随器来减小加在振荡器上负载的变化等。
提高振荡回路标准性振荡回路标准性是指振荡回路在外界因素变化时保持固有谐振角频率不变的能力。
回路标准性越高,外界因素变化引起的△ω0就越小,频率稳定度就越高。
具体措施:1、采用高稳定的集总电感和电容器。
2、减小不稳定的寄生参量及其在L 和C中的比重以及采用温度补偿等(如采用负温度系数的陶瓷电容;缩短引线,牢固安装,贴片器件;增加回路总电容,减小管子与回路之间的耦合)。
14、简述振幅调制信号的分类。
振幅调制信号按其不同频谱结构分为普通调幅信号,抑制载波的双边带调制信号,抑制载波和一个边带的单边带调制信号、发送部分载波的残留边带调制信号。
15、无线电通讯中,单边带调制有什么优点,有什么缺点?节省发射功率,并将已调信号频谱宽度压缩一般,节省频谱宽度。
缺点是电路相对复杂,理想带通滤波器或宽带相移网络较难实现16、实践上为了实现理想相乘运算,可采取哪三个措施。
从器件的特性考虑,选择合适的静态工作点使器件工作在特性接近平方律的区段。
从电路考虑,用多个非线性器件组成平衡电路,抵消一部分无用组合频率分量;采用补偿或负反馈技术实现接近理想的相乘运算。
从输入电压大小考虑,限制输入信号的值使器件工作在线性时变状态,可以获得优良的频谱搬移特性。
v v V f v V Q Q f i 21'1)()(+++≈17、 振幅调制的电路、解调电路、混频电路都属于频谱搬移电路。
画出它们的结构,1V 为输入信号, 2V 为参考信号。
说明对于不同频谱搬移电路而言, 1V 、2V 及滤波器类型各为什么?振幅调制电路:输入信号1V 为调制信号,参考信号2V 为载波信号,滤波器为带通滤波器。
振幅检波电路:输入信号1V 为调制信号,参考信号2V 为同步信号,滤波器为低通滤波器。
振幅调制电路:输入信号1V 为已调信号,参考信号2V 为本振信号,滤波器为带通滤波器。
18、简述哨干扰声。
输入信号除了通过p=q=1的有用通道变换为中频信号以外,还可通过其它的p.q 通道变换为接近于中频的寄生信号(|±pf L ±qf C |=f I ±F )。
它们都将顺利通过中频放大器。
这样,收听者就会在听到有用信号声音的同时还听到由检波器检出的差拍信号(频率为F )所形成的哨叫声,故称这种干扰为混频器的干扰哨声19、简述互调失真混频器输入端同时作用着两个干扰信号υM1和υM1时,则i 中将包含频率由下列通式表示的组合频率分量: f p,q,r,s =|±pf L ±qf C ±rf M1±sf M2|。
其中除了f L -f C =f I (p=q=1,r=s=0)的有用中频分量外,还可能在某些特定的r 和s 值上存在着|±f L ±rf M1±sf M2|= f I 的寄生中频分量,引起混频器输出中频信号失真,通常将这种失真称为互相调制失真。
简称互调失真。
20、简述二极管包络检波电路中的惰性失真。
为了提高检波效率和滤波效果,一般总希望选取较大的R L 、C ,但R L 、C 取值过大,其放电时间常数就会较大,电容C 两端电压在二极管截止期间放电速度会较慢。
如果放电速度小于输入信号包络下降的速度时,就会造成二极管负偏压大于输入信号的下一个正峰值,致使二极管在其后的若干个高频信号周期内不导通,输出波形不随输入信号的包络而变化,从而产生失真。
这种失真是由于电容放电惰性引起的,故称为惰性失真。
为了避免产生惰性失真,必须任何一个高频周期内,放电速度大于等于包络的下降速度。
不产生惰性失真的充要条件为:M M R a L a C maxmax 2max 1Ω-≤ 21、简述二极管包络检波电路中的负峰切割失真。
当考虑到检波器和下级放大器连接时,一般采用阻容耦合电路,以避免v AV 中的直流分量影响下级放大器的静态工作点。
这样检波器的交流负载小于直流负载,当输入调幅波电压的M a 较大时,输出的解调电压在其负峰附近将被削平,出现所谓的负峰切割失真。
不产生负峰切割失真的条件为: R R R Z Z M i L i L L a 22)0()(+=Ω≤上式表明,交直流负载电阻越接近,不产生负峰切割失真所允许的,M a 值就越接近1。
反之, M a 一定时,交直流负载电阻的差别就受到不产生负峰切割失真的限制。
22、简述调频电路性能要求。
要求调频特性(瞬时频率偏移随调制电压变化的特性)在特定调制电压范围内是线性的,原点上的斜率称为调频灵敏度,显然调频灵敏度越大,调制信号对瞬时频率的控制能力就越强。