高频电子线路 (6)
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高频电子线路电子线路是现代电子技术的基石,广泛应用于通信、计算机、消费电子、医疗等领域。
高频电子线路是其中的一个重要分支,主要应用于高频通信、雷达、微波技术等领域。
本文将介绍高频电子线路的基本概念、分类、常用器件以及设计方法,并对其在实际应用中的一些问题进行了探讨。
一、基本概念高频电子线路是指工作频率在几百MHz至数GHz范围内的电子线路。
相比于低频电子线路,高频电子线路所涉及的频率更高,信号波形更为复杂,传输和反射效应更为显著,因此需要采用特殊的设计技术和器件来满足其特殊要求。
高频电子线路的特点主要包括以下几个方面:1. 器件的尺寸和结构对电路性能影响显著,需要进行精细化设计和工艺。
2. 信号传输中存在大量的反射和损耗,需要采用返波抑制和匹配技术来提高传输效率和信号质量。
3. 线路的电磁兼容性问题更为突出,需要进行屏蔽和抗干扰设计。
4. 信号时延和相位误差对系统性能有较大的影响,需要进行相位同步和时延补偿等技术处理。
二、分类根据其应用领域和特点,高频电子线路可以分为不同的分类,其中主要包括以下几类:1. 射频线路射频线路主要用于高频通信和无线电技术中,其特点是工作频率在几十MHz至数GHz范围内,需要采用匹配、滤波、放大、混频等技术来实现信号的调制、解调、传输和放大。
射频线路所用的器件包括晶体管、二极管、集成电路等。
2. 微波线路微波线路是指工作频率在数十GHz至数百GHz范围内的电子线路,是雷达、卫星、电视等高速通信系统的核心部件之一。
微波线路需要采用宽带、低损耗、高阻抗、稳定性好的器件和材料,如微带线、同轴线、波导等。
3. 毫米波线路毫米波线路是指工作频率在数百GHz至数千GHz范围内的电子线路,主要用于高速通信、毫米波雷达、太阳能辐射测量等领域。
毫米波线路需要采用特殊的器件和制备工艺,如基于硅基集成电路的器件和图案化的微波印刷技术。
三、常用器件1. 晶体管晶体管是高频电子线路中应用最广泛的器件之一,可用于放大、调制、解调、混频等应用。
6.1 已知某广播电台的信号电压为()620(10.3cos6280)cos5.7650410t t t υ=+⨯mV ,问此电台的频率是多少?调制信号频率是多少?解:该电台的频率是65.7650410918kHz 2c f π⨯==; 调制信号率是62801000Hz 2F π== 6.2 已知非线性器件的伏安特性为3012i a a a υυ=++,试问它能否产生频谱搬移功能? 解:不能产生频谱搬移功能,因为伏安特性中没有平方项。
6.3 画出下列各式的波形图和频谱图,并指出是何种调幅波的数学表达式。
(1)cos )cos 1(t Ω+t c ω (2)cos )cos 211(t Ω+t c ω (3)cos cos ⋅Ωt t c ω (假设Ω=10c ω) 解:(1)cos )cos 1(t Ω+t c ω是1a M =的普通调幅波;波形图频谱图:(2)cos )cos 211(t Ω+t c ω是12a M =的普通调幅波波形图频谱图(3)cos cos ⋅Ωt t c ω是抑制载波的双边带调幅波波形图频谱图6.4 已知调制信号()()()32cos 22103cos 2300t t t υππΩ⎡⎤=⨯⨯+⨯⎣⎦V ,载波信号()()55cos 2510c t t υπ=⨯⨯V ,1a k =,试写出调幅波的表示式,画出频谱图,求出频 带宽度BW 。
解:调幅波的表示式()()()()()()()()()5a 3535[5k ]cos 2510{52cos 22103cos 2300}cos 25105[10.4cos 22100.6cos 2300]cos 2510c t t t t t t t t t υυπππππππΩ=+⨯⨯⎡⎤=+⨯⨯+⨯⨯⨯⎣⎦=+⨯⨯+⨯⨯⨯ 频谱图频带宽度 322104kHz BW =⨯⨯=6.5 已知调幅波表示式()()()62012cos 2500cos 210AM t t t υππ=+⨯⨯⎡⎤⎣⎦V ,试求该调幅波的载波振幅cm V 、载波频率c f 、调制信号频率F 、调幅系数a M 和频带宽度BW 的值。
第6章角度调制与解调电路6.1已知调制信号38cos(2π10)V u t Ω=⨯,载波输出电压6o ()5cos(2π10)V u t t =⨯,3f 2π10rad/s V k =⨯ ,试求调频信号的调频指数f m 、最大频偏m f ∆和有效频谱带宽BW ,写出调频信号表示式[解]3m 3m 2π108810Hz2π2πf k U f Ω⨯⨯∆===⨯3m33632π1088rad2π102(1)2(81)1018kHz ()5cos(2π108sin 2π10)(V)f f o k U m BW m F u t t t Ω⨯⨯===Ω⨯=+=+⨯==⨯+⨯6.2已知调频信号72()3cos[2π105sin(2π10)]V o u t t t =⨯+⨯,3f 10πrad/s V k = ,试:(1)求该调频信号的最大相位偏移f m 、最大频偏m f ∆和有效频谱带宽BW ;(2)写出调制信号和载波输出电压表示式。
[解](1)5f m =5100500Hz=2(+1)2(51)1001200Hzm f f m F BW m F ∆==⨯==+⨯=(2)因为mf f k U m Ω=Ω,所以352π1001V π10f m fm U k ΩΩ⨯⨯===⨯,故27()cos 2π10(V)()3cos 2π10(V)O u t t u t t Ω=⨯=⨯6.3已知载波信号m c ()cos()o u t U t ω=,调制信号()u t Ω为周期性方波,如图P6.3所示,试画出调频信号、瞬时角频率偏移()t ω∆和瞬时相位偏移()t ϕ∆的波形。
[解]FM ()u t 、()t ω∆和()t ϕ∆波形如图P6.3(s)所示。
6.4调频信号的最大频偏为75kHz ,当调制信号频率分别为100Hz 和15kHz 时,求调频信号的fm 和BW 。
[解]当100Hz F =时,37510750100m f f m F ∆⨯===2(1)2(7501)100Hz 150kHzf BW m F =+=+⨯=当15kHz F =时,33751051510m f f m F ∆⨯===⨯32(51)1510Hz 180kHzBW =+⨯⨯=6.5已知调制信号3()6cos(4π10)V u t t Ω=⨯、载波输出电压8()2cos(2π10)V o u t t =⨯,p 2rad /V k =。