高频电子线路.总结
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关于高频电子线路的收获关于高频电子线路的收获、感悟和建议(一)关于学习高频电子线路的收获高频电子线路又名通信电子线路,起初我不知道为什么。
当学习了第一章的内容我就大概明白了。
信号的传输通常需要信号工作在高频段,而信号本身通常低频的,这就需要设计把信号调制到高频段的电子线路了。
在第一章绪论里,主要讲了通信系统和通信系统的组成,这好像是一个大的框架。
我们以后要学的小信号选频放大器、高频功率放大器、正弦波振荡器等等都是通信系统要用到的。
第二章主要讲了小信号选频放大器,课本上以LC谐振回路为例对谐振回路的基本特性进行分析,然后介绍了小信号谐振放大器的组成和工作原理,为后面第三章高功率放大器的理论分析做好准备。
我了解到它是接收机中重要的组成部分,用以从众多的微弱信号选出自己需要的信号。
在这一章我知道小信号放大器为什么能从众多信号中检出自己需要的信号。
第三章是高频功率放大器,课本上以丙类谐振功率放大器为例讲了其工作原理、特性及电路组成,由于其效率不高,又延伸出了丁类和戊类谐振功率放大器。
在这一章我了解到高频功率放大器是各种无线电发射机的重要组成部分,而高频功率放大器一般采用LC谐振回路作为负载构成谐振功率放大器,这也就是为什么要把小信号选频放大器放在第二章的原因了。
第四章正弦波振荡器也就是我觉得最难的一章,课本上先讲了反馈振荡器的工作原理,然后以LC 正弦波振荡器为例介绍了电感三点式振荡器和电容三点式振荡器以及它们的改进型。
在这一章,我了解到正弦波振荡器是用来产生调制器和解调器需要的载波和想干载波的,为后面的调制器和解调器做好准备,是发射机和接收机都很重要的组成部分。
第五章是是振幅调制、解调与混频电路,课本上主要讲的振幅调制和解调,介绍振幅调制的不同类型包括普通调幅和双边带,单边带。
在这一章我们了解到振幅调制属于频谱线性搬移电路,将输入信号的频谱沿频率轴进行不失真的搬移,以便使信号与信道匹配起来。
第六章是角度调制与解调电路,讲的是用调制信号去控制载波的频率和相位,课本上首先介绍了角度调制的基本原理,然后讨论调频与解调电路的工作原理,并介绍了集成调频发射机与接收机,最后介绍了数字调制与解调的基本方法。
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。
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。
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-Q2 2.Y(导纳)= 电导(G)= 电纳(B)= . 与串联不同 )1(CL ωω-010=-=C L X ωωLC 10=ωCR R L Q 001ωω==)(j 0)()(j 11ωψωωωωωe N Q =-+=Q702ωω=∆⋅21)(2=+=ξξN Q f f 0702=∆⋅Qf f 1207.0=∆ξωωωωψ arctan arctan 00-=⎪⎪⎭⎫⎝⎛-⋅-=Q ⎪⎭⎫ ⎝⎛-+≈C L R C L ωω1j ⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=C CR ω1j ⎪⎭⎫ ⎝⎛-+L C LCRωω1j LCR ⎪⎭⎫ ⎝⎛-L C ωω1C ω1-+ –CV sLRI s C L R22222221cos 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 sm每周期耗能回路储能π2 =Q 所以RR R R Q LS 0=3.谐振时,回路谐振电阻R p= =Q p w p L=Q p/w p C4.品质因数(乘R p)5.当w<w p时,B>0导纳是感性;当w>w p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。
高频电子线路高频电子线路是一种广泛应用于通信、无线电、雷达等领域的电子技术。
它具有传输速度快、信号传输质量高的特点,被广泛应用于各个领域的无线通信系统中。
一、高频电子线路的概述高频电子线路是指频率在兆赫范围(MHz)及以上的电子线路。
相比于低频电子线路,高频电子线路在设计和制造上具有更高的要求,因为在高频范围内,电磁波的行为将产生诸多影响,如传输损耗、信号衰减、干扰等。
因此,高频电子线路的设计需要充分考虑这些因素。
二、高频电子线路的特点1. 传输速度快:高频电子线路传输速度快,可以实现高速数据传输和通信,满足现代通信需求。
2. 信号传输质量高:高频电子线路在频域和时间域上的性能都要求较高,能够保证信号质量的稳定和可靠传输。
3. 抗干扰能力强:高频电子线路需要具备较强的抗干扰能力,能够有效防止外界信号的干扰对系统造成的影响。
4. 体积小:高频电子线路设计中,往往需要将电子元件、线路等尽量紧凑地布局在一个小空间中,以减少传输路径,提高信号传输效率。
三、高频电子线路的应用领域1. 通信领域:在移动通信、卫星通信、光纤通信等领域,高频电子线路被广泛应用于信号的传输和处理。
2. 无线电领域:在无线电通信和广播中,高频电子线路用于收发机、天线等设备的设计和制造。
3. 雷达领域:高频电子线路在雷达系统中扮演重要角色,用于信号的发射、接收和处理。
4. 医疗领域:高频电子线路应用于医学成像设备、医疗监护系统等医疗器械中,用于信号的处理和传输。
四、高频电子线路的设计要点1. 电路板布局:合理的电路板布局是保证高频电子线路性能稳定的重要因素,要避免信号之间的相互干扰和回路耦合。
2. 电子元件的选择:选择高品质的电子元件,如高频电容、电感等,以确保电路的稳定性和可靠性。
3. 噪声控制:对于高频电子线路来说,噪声会严重影响信号的质量,因此需要采取措施控制噪声,如使用屏蔽罩、降噪电路等。
4. 信号损耗:在高频电子线路中,信号损耗是不可避免的,因此需要选择合适的传输介质和降低传输路径,以减少信号损耗。
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。
高频电子线路实验总结20091103655 王志爽实验一 高频小信号调谐放大器实验1-1a 1-1b1. 单调谐放大器的作用:不仅可以用于高级小信号或微弱信号的先行放大,而且还有一定得选频作用。
2.2.双调谐放大器的频带宽,选择性较好。
双调谐回路谐振放大器是将单调谐回路放大器的单调谐回路改为双调谐回路。
3.电压放大倍数:放大器的谐振回路谐振时,所对应的电压放大倍数A V0称为调谐放大的电压放大倍数。
A V0的表达式为Gg p g p y p p g y p p v v A ie oe fe fei V ++-=-=-=∑22212121004.调谐放大器的各项性能指标:(1)调谐频率(2)电压放大倍数(3)通频带(4)矩形数5.通频带BW :由于谐振回路的选频作用,当工作频率偏离谐振频率时,放大器的电压放大倍数下降,习惯上称电压放大倍数A V 下降到谐振电压放大倍数A V0的0.707倍时所对应的频率偏移称为放大器的通频带BW ,其表达式为BW = 2△f 0.7 = f 0/Q L 式中,Q L 为谐振回路的有载品质因数。
实验二 集成选频放大器R72.7R62.7TH31TP11. 原理重点:跨接于运放U 1B 的输出端与反相输入端的电容C 18,其作用是进一步滤除控制信号中的调制频率分量。
二极管D 3可对U 1B 输出控制电压进行限幅。
W 2提供比较电压,反相放大器U 1A 的2,3两端电位相等(虚短),等于W 2提供的比较电压,只有当U 1B 输出的直流控制信号大于此比较电压时,U1A 才能输出AGC 控制电压。
2.简易图:3.测量电压增益A v0将拨码开关S1的1、2全拨下,将4.5M 左右的高频小信号从J2输入(V p-p ≈50mV ,在TH3处观测),调节W1,用示波器观测J3输出幅度,使输出幅度最大不失真。
用示波器分别观测输入和输出信号的幅度大小,则A v0即为输出信号与输入信号幅度之比。
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。
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。
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。
高频电子线路.下册
高频电子线路是一种用于传输高频信号的电子线路。
它们可以用于传输高频信号,如微波
信号,无线电信号,电视信号等。
高频电子线路的优点是它们可以提供高带宽,高信号传输率,低噪声,低损耗,低延迟,
高灵敏度和高稳定性。
它们可以用于传输高频信号,如微波信号,无线电信号,电视信号等。
高频电子线路的结构包括电容器,电感器,变压器,滤波器,增益器,放大器,控制器,
接收器,发射器等。
它们可以用于传输高频信号,如微波信号,无线电信号,电视信号等。
高频电子线路的应用非常广泛,它们可以用于无线电,电视,微波,卫星,通信,计算机,汽车,医疗,航空,航天,军事,安全等领域。
总之,高频电子线路是一种用于传输高频信号的电子线路,它们具有高带宽,高信号传输率,低噪声,低损耗,低延迟,高灵敏度和高稳定性等优点,并且应用非常广泛。
高频电子线路课程学习体会通过学习高频电子线路,对无线通信系统、线性与非线性电路、频率变换网络、通信模块的具体电路性能参数有了更加深入的认识,总的来说,通过学习,收获主要体现在:一、对通信系统中的高频电子电路的组成,工作原理及工程设计思想有了基本上的认识;二、对电路的技术指标有了更加深入的了解,并能够分析简单的高频电路;下面分线性和非线性进行说明,具体的叙述不是按照学习的顺序;通信系统把原始信号转换成电信号,直到从高频功放以电磁波的形式发射到空间,低频、高频信号都是在电路中处理;但从低频到高频,基本元件如电阻、电容、电感等集总参数发生变化,二极管、三极管的模型也不同;另一个是非线性电路的大量应用,非线性的一个重要特点是会产生新的频率成分,使得调制、倍频、分频成了可能;1.线性电路最主要的应用是谐振回路;高频小信号放大电路的y参数和参数等效回路也是线性模型,但其最主要的部分仍是谐振选频回路;收获之一:对频率选择性的理解;选频网络的选频特性是因为它的阻抗是频率的函数,通过电感、电容、电阻的串并联总的阻抗函数就表现为某个频段的阻抗上升或下降;当输入电流或电压信号含有多个频率成分时,在通频带内的频率成分就会放大作为输出信号,不在通频带内的成分就会被抑制,因此实现了选频;但选频的过程并没有增加或减少频率成分,只是对原来成分的压缩和扩展,因此仍然是线性电路;选频电路最重要的参数就是品质因数Q,Q值大则说明选频特性好;一般串联并联谐振回路Q值较小,通频带较宽,选择性不好,但通过级联可提高选择性,另外石英晶体有很高的Q值;串联、并联谐振回路的相频特性都是经过中心频率点的反正切函数,在微小频移下可视为线性关系;这种在一定范围内视为线性关系的方法在后面非线性分析当中经常用到;而石英晶体振荡器相频特性的感性区和容性区是不规则的;谐振回路应用于整个高频线路,小信号放大电路、高频功放、正弦波振荡电路都是利用它进行信号的筛选,幅度调制解调电路用于滤波,角度调制电路用于改变元件参数变容二极管产生频率随调制信号变化的谐波;高频小信号放大电路是工作在线性状态的三极管放大电路与选频回路的结合,含三极管电路的分析总体按照低频电子线路的程序,先直流分析决定静态工作点,再交流分析;但高频和低频条件下三极管模型不同;收获之二:y参数模型;低频分析中,无论是直流还是交流二端口网络都是单向的;而在高频中以y参数等效为例,不仅有输入端电压在输出端引起的电流源,还有内部反馈作用输出端在输入端引起的电流源,因为有反馈作用,加上导纳参数是频率的函数,当负载导纳与y 参数满足一定关系时,就有可能使反馈导纳为负出现自激;教材上给出了以导纳参数表示的电压增益、功率增益和自激的条件;但导纳参数本身就是可变的,因此实际电路还是要通过调试;小信号放大器最重要的参数是电压增益和通频带,前者是网络的传递函数,理想的相位差为,但由于导纳参数通常是复数,所以传递函数也为复数;后者表示选频回路的选择性,但此时的选频回路是部分接入的形式,因此Q值应为有载品质因数;单级的放大器由于选择性有限,通常需要级联,但由于每一级的电压增益相位差不是,所以总的电压增益肯定会出现相位滞后;2.非线性电路是高频信号处理的基础;非线性器件,教材中主要分析的二极管、三极管,通过它们伏安特性打乱原有信号的频谱,通过级数分析产生了多种成分,再根据需要进行筛选,这就是工作在非线性的器件的作用;此外利用三极管的非线性作用可以在自激振荡电路满足起振条件时限制幅度,得到形状满足要求的正弦波;收获之三:类比学习高频功率放大电路与小信号放大电路;两者最大的区别在于静态工作点不同,高功放的丙类电路静态工作点在截止状态,使导通角90,提高了效率;利用三极管非线性状态使输入信号下部被削去失真,因此产生了许多谐波分量和直流分量,再利用选频滤除一次以上的谐波和直流分量得到的就是原频率分量;收获之四:馈电、自给偏压电路的分析;因为要保证基极、集电极有稳定的偏置电压,防止交流分量流过直流电源,使整个电路工作输出幅度稳定,需要有馈电电路;经过导师的讲解,对电感、电容的数值影响它们在低频、高频分析中的取舍有了了解;例如高频扼流圈、隔直流电容在交流分析中看作开路和短路,而选频作用的电容电感则不能忽略;而馈电电路就是通过这些器件使交直流形成不同的回路,避免了交流影响工作点;自给偏压电路是利用输出的高频信号经过低通滤波,得到直流成分在输入端形成反馈,能够得到稳定的基极偏置;收获之五:对阻抗变换的理解;总结了一下,遇到过3种类型的阻抗变换,部分抽头接入、滤波匹配网络、传输线变压器;其中匹配滤波网络的阻抗变换功能是基于电阻、电抗元件串并联的两端总的阻抗相等,说明这两种接法从阻抗的角度来看是等效的;而另外两种类型是基于有功功率相等;如果看成一个二端口网络,那么变换的效果就是从输入端和从输出端看的不同;收获之六:三极管参数影响高功放工作状态与高电平调幅;谐振功率放大器的输出特性和工作状态与CCV、BBV、imU、eR有关,并且在欠压区或过压区有线性变化的范围,这就使幅度调制成为可能;可以利用欠压区,将调制信号加在BBV 上成为基极调制;也可以利用过压区,将调制信号加在CCV上成为集电极调制;这是高电平调幅的原理,虽然很简单,但这种利用器件的特性人工加入信号使得输出信号的某一参数发生线性变化的思想就是调制的原理;后面也学习了变容二极管,也是这种思想,只不过改变的是频率;总结了一下线性频谱搬移电路,包括双边带调制、单边带调制、混频、乘积型同步检波,这些电路最关键的一点就是实现信号的相乘;根据实现相乘的过程在功放之前还是同时进行,也分为高电平和低电平;前者就是上文所述利用直流偏置电压实现,而后者则是由器件的非线性伏安特性得到相乘成分;收获之七:利用非线性特性得到信号相乘成分的各种方法;教材中介绍的有二极管构成的调幅电路,包括平衡调制器、环形调制器、桥式调制器,原理相同,都是利用二极管的开关特性造成频率与载波相同的开关函数;在接收端得到调制信号与开关函数相乘的信号,再经过滤波即可;而模拟乘法器则更直接地得到两信号的相乘,利用三极管伏安特性的非线性,使得输出信号中有两信号非线性函数的相乘,但这种非线性在很小范围内可以认为是线性的;因此非线性电路总的思路,扰乱原信号——获得所需分量——在小范围内近似的过程,所谓的范围决定于电路的指标;包络解调电路从时域上分析,是通过电容充放电来实现输出电压跟踪输入电压包络的变化;从效果来看,是一种特殊的低通滤波器;以前在信号与系统中见到的低通滤波器不存在具有开关特性的二极管;但是如果去掉二极管,就变成一个全通网络,没有检波作用;二极管的开关特性使电容能够充放电,但电容充放电的速度决定了性能;LC谐振电路也是一种带通滤波器,但其网络传递函数的单位是阻抗的单位,就是输入输出信号不能同时是电流源或电压源;不仅在调幅电路中,角度调制电路的解调也用到包络检波;角度调制、解调电路更加复杂,实现方法也多;直接调频利用了变容二极管作为振荡电路的电容,间接调频和解调主要是频率——相位——振幅变换网络的实现;收获之八:频率—相位—振幅变换网络与调频及解调电路的各种实现方法;调制的特点是信息藏在载波的特性里,可以是振幅、频率、相位;相比较而言,振幅比较直观,也容易实现,所以在解调是都要把频偏转换成相应的幅度的变化,而且是线性的,最后包络检波;这些变换网络的传递函数的幅度或相位随输入的频率或相位在小范围内线性变化,但另一个参数基本不变;例如上面讨论过的LC谐振回路,利用其相位特性在谐振点附近线性变化可设计频率—相位变换网络,利用其阻抗特性在上升和下降沿有一段近似线性的范围可设计斜率鉴频器;网络的变换作用实现了信息在不同特性之间的转换,调频也可以通过调相来实现,解调也可以积分之后再鉴相;最后总结一下这次学习的不足之处,一、反馈控制电路的学习不够深入,存在一些障碍,需要进一步的学习;二、由于基本是初学,肯定有一些观点是错误的;三、缺乏实践操作的经验;。
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。
超外差接收机将接收到的不同载波频率的高频信号转变为固定的中频,如调幅收音机的中频为465kHz。
由于中频信号的载波频率是固定的,中频放大器的选择性和增益与接收的载波频率无关,因此简化了接收机的结构。
1-4 中波、短波收音机,调频收音机各有什么特点?1-5 电磁波有哪几种传播方式?与信道、工作频率有何关系?解:无线电传播方式可分为地波传播、空间波传播和天波传播。
电磁波的频率不同,其传输方式会有所差异。
对频率较高的信号,电磁波为直线传输,称为空间波。
由于地球曲率的影响,此时的收发天线必须足够高,电磁波才能直达,因此空间波传输也称为视距传输,长距离通信时就需要进行中继传输。
对频率较低信号,电磁波可沿地面传输,称为地波,由于波的绕射特性,地波可应用于远程通信。
在地球大气层中,从最低层往上依次为对流层、平流层和电离层。
在地球表面10~12km处的对流层,存在大量随机运动的不均匀介质,能对电磁波产生折射、散射和反射,在地球上空60km以上的电离层,可吸收、反射电磁波,利用电磁波在大气层的折射、反射、散射的传输方式称为天波。
对于短波电台而言,短波广播通常集中在某一段时间播放,显得异常拥挤。
不过通常电台会在不同时段使用不同频率播出相同的节目,例如短波15-18MHz在每天中午至傍晚可以收听到很多电台节目,晚间10点以后只能收到极少电台节目,甚至连收音机的背景噪音都变小了;短波7MHz以下在白天很难清楚地收听广播,但到了深夜,却能很好地收听节目,短波9-12MHz全天都能收到广播,但早晨和晚上收听效果最好,电台多,声音又清楚。
还有,如果您经常收听广播,就会发现,很多电台每小时都有规律地改变播出频率。
由于电离层经常发生快速的变化,使得收听短波经常出现类似海浪般忽大忽小的声音,这是收听短波的一种普遍现象,即使在电子线路利用了自动增益控制(AGC)来消除这种现象,但是在严重的情况下,仍会感觉出声音忽大忽小。
1-6 查阅相关资料,了解短波信道、移动通信信道各有什么特点?解:短波与超短波大部分为天波和对流层散射。
由于易受到大气环流、太阳风暴、宇宙射线等环境影响,天波传播的信道非常不稳定,导致接收电磁波信号的幅度发生随机性的变化,称为衰落(Fading),如在收听短波广播节目时,声音时高时低,甚至断断续续。
电离层的多变性及对电波的吸收作用,将会减弱短波信号,或造成较长时间的通信阻断。
同时,当被调制的无线电波信号在电离层内传播时,组成信号的不同频率成分有着不同的传播路径和传播时延,因此会导致波形失真,这就是电离层的色散性。
电离层的高度是变化的,甚至发生剧烈变化,会导致电磁波产生附加的频移呈现“多普勒效应”。
移动通信的工作频段多为分米波段,即特高频段,电磁波的传播方式为直射传播或反射。
移动通信信道中,由于基站和移动台之间的反射体、散射体和折射体的数量特别多,电磁波发生散射、反射和折射,引起信号的多径传输,使到达的信号之间相互叠加,其合成信号幅度表现为快速的起伏变化,称为幅度衰落。
电磁波在传播过程中,具有不同的信道时延,这将导致接收信号的波形被展宽,称为时延扩展,从而导致接收信号的频率选择性衰落。
同时,移动台的运动会产生多普勒频移,并由此引起衰落过程的频率扩散,称为时间选择性衰落。
移动通信的信道特性非常复杂,选择性衰落特性严重影响信号传输的可靠性。
为了获得满意的通信质量,需要采用各种抗衰落的调制解调技术、编解码接收技术及扩频技术等,其中最广泛使用的是分集接收技术。
1-7 什么是基带信号、载波信号和已调波信号?各有什么特点?解:为适合信道传输,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。
基带信号为低频信号,也称为调制信号,如语音信号、图像信号等。
载波信号为高频信号,即通过天线发送的高频信号,为发射机本身产生,用于携带基带信号。
已调波为调制波,如幅度调制信号即保持载波频率大小,但幅度受到基带信号的控制;频率调制信号的幅度为恒定值,其频率的大小受到基带信号的控制;相位调制信号保持幅度恒定,其频率为载波频率,但相位变化受到基带信号控制。
1-8 为什么说调频波所占的频带比调幅波宽很多,调频波比调幅波的抗干扰能力强?解:中、短波收音机采用调幅方式,带宽为9kHz,调频广播为调频方式,带宽为75kHz。
语音信号为带宽为300-3kHz,高达10kHz,显然,调幅广播对语音的高音部分是抑制的,因此,调频广播的音质优于中短波广播。
同时,无线电传播的干扰,表现为幅度干扰,若干扰幅度较小时,干扰不足以改变载波频率的变化。
因此干扰对幅度的影响,对调幅收音机将直接影响话质,而调频收音机在解调前有一级幅度稳幅电路,消除干扰的影响,语音信息均携带在频率变化中,因此,干扰对话音的影响较小。
此外,干扰信号大多处于低频段,如中短波段,而调频处于更高频段,干扰信号的能量要低一些,如电机干扰等。
2-2 查阅功率管MRF137相关资料,了解三极管各模型的电路参数含义与物理意义。
解:MRF137为射频场效应功率管,N沟道增强型模型。
宽带打工率输出,频率上限到400MHz,工作电压28V、150MHz时,输出功率达到30W、最小增益13dB,典型的效率达到60%。
2-3 试分析图2-23的9:1传输线变压器的阻抗变换原理。
解:9:1传输线变压器有两种结构,如图所示,以图(a)为例。
首先,考虑传输线模式,传输线1-2与3-4、5-6与3-4、7-8与3-4构成三组传输线,其对应电流大小相等,方向相反,若3-4上大小为I,如图示,负载RL上的电流为3I、电压为U12。
其次,考虑变压器模式,有U12=U34=U56=U78该电路的输入阻抗为2-4 设计电子噪声测试系统,观测电阻在不同电压条件下的噪声情况,并与集成放大器(如OP07、OP27、OP37)的噪声情况进行比较。
解:略2-5 无源集总器件在高频工作时的等效模型,Philips公司给出了如题图2-1所示的不同模型,试分析其模型含义,并就其响应特性与本章介绍的等效模型进行比较,说明其合理性。
解:a)与教材给出模型相比,如图(a),RC为电阻的端分布电容,R为实际电阻,RL为引线电感。
与图(1)相比,差别为引线分布电容RC,图(1)忽略引线电感的分布电容。
b)与教材给出模型相比,如图(b),2xR为电容C的引线损耗电阻,C为实际电容,CL为引线电感,两者差别不大。
c)与教材给出模型相比,如图(c),Lbr为电感L的损耗电阻,C为实际电容,Lar为引线电感,两者差别不大,但图(C)更简化2-6 研究二极管噪声的产生机理,设计一白噪声发生器,要求输出噪声电压30~300mV。
解:PN结二极管的噪声主要有三种来源,即热噪声、散粒噪声和闪变噪声(1/f噪声)。
热噪声和散粒噪声(中低频)都与频率无关,即是所谓白噪声。
热噪声与通过电阻多数载流子的热运动相关,这种噪声的大小既与温度有关,也与电阻(交流电阻)大小有关。
由于PN结的正向交流电阻很小,而反向电流又很小,所以热噪声也很弱,如其噪声均方根电压仅大约为4nV。
散粒噪声是电子管、晶体管器件中产生的一种电流噪声,载流子通过势垒区不均匀引起的电流微小起伏而形成的。
由于越过PN结的少数载流子将会不断遭受散射而改变方向,同时又会不断复合与产生,载流子的速度和数量将会出现起伏,从而造成通过PN结的电流和相应其上的电压的涨落,这就是散粒噪声。
显然,通过PN结的电流愈大,载流子的速度和数量的起伏也愈大,则散粒噪声电流也就愈大。
散粒噪声的电压有效值比热噪声的要大得多,可以忽略热噪声。
采用雪崩式击穿二极管所产生的噪声电平大于隧道效应二极管所产生的噪声电平,而且该噪声电平还会随二极管的齐纳电压而上升,这是由于雪崩击穿是在电场作用下,载流子能量增大,不断与晶体原子相碰,使共价键中的电子激发形成自由电子-空穴对。
新产生的载流子又通过碰撞产生自由电子-空穴对,这就是倍增效应,因此反向电压应大于6V。
这里放大器选择:低噪声、宽带;也可选择AD603、AD844、BUF634组合。
2-7 如题图2-2所示某无源器件的阻抗频率特性,试画出其等效电路,分析该器件是电阻、电容或电感?解:该元件为电阻。
等效电路为2-9 如题图2-3所示三种情况,其中电容、电感的电抗值是工作频率100MHz时阻抗值,单位为欧姆。
试计算该点电容,电感的大小,并在BFG425W晶体管输出的阻抗圆图中画出它们的阻抗图。
解:已知特性阻抗为50Ω,负载阻抗如下:Z1 = 100 + j50ΩZ2 = 75 - j100ΩZ3 = j200ΩZ4 = 150ΩZ5 = ∞(开路)Z6 = 0(短路)Z7 = 50ΩZ8 = 184 - j900ΩZ9=10+j25 Z10=25-j(10-25) Z11=(25-50)+j25 对上面的值进行归一化并标示在圆图中:z1 = 2 + j z2 = 1.5 - j2 z3 = j4 z4 = 3 z5 = 8 z6 = 0 z7 = 1 z8 =3.68 - j18 Z9=0.2+j0.5 Z10=0.5-j(0.2-0.5) Z11=(0.5-1)+j0.52-11 试计算T型和∏型电阻网络的噪声系数1、T型网络1)对于无源电阻网络,其输入噪声功率和输出总噪声功率相等,噪声系数的计算可以简化为功率增益的倒数。