高频电子线路课程学习体会

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p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p，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p，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q90，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wD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