高频电子线路课件第一章

1、高频与射频线路高频与射频线路第一章第一章 绪论绪论单位单位 ：电子科技大学光电信息学院：电子科技大学光电信息学院任课教师：宁俊松任课教师：宁俊松 联系方式：联系方式：EmailEmail： TEL TEL ：8320298183202981课时：课时：4848 学时学时 考核方式：平时成绩（作业、出勤，考核方式：平时成绩（作业、出勤，2020） 期中期中 （随堂，（随堂，30%30%） 期末期末 （闭卷，（闭卷，5050） 按照学校考试管理办法和学生考勤办法，按照学校考试管理办法和学生考勤办法，课程缺课学时达总学时的课程缺课学时达总学时的30%30%及其以上及其以上者者（缺（缺课课5 5次）次

2、），取消其该课程考试资格；学生迟到取消其该课程考试资格；学生迟到或早退或早退2 2次，按旷课次，按旷课1 1学时计。对于学生一学学时计。对于学生一学期所有课程的旷课学时进行累计，按累计结期所有课程的旷课学时进行累计，按累计结果分别作以下处理果分别作以下处理：1.1.累计旷课累计旷课10-1510-15学时者，给予警告处分；学时者，给予警告处分；2.2.累计旷课累计旷课16-1916-19学时者，给予严重警告处分；学时者，给予严重警告处分；3.3.累计旷课累计旷课20-2520-25学时者，给予记过处分；学时者，给予记过处分；4.4.累计旷课累计旷课26-4926-49学时者，给予留校察看处分；

3、学时者，给予留校察看处分；5.5.累计旷课累计旷课5050学时及以上者，给予勒令退学处分；学时及以上者，给予勒令退学处分；先修课程先修课程: :电路分析基础电路分析基础、模拟电路模拟电路、 信号与系统信号与系统教材：教材：高频电子线路高频电子线路（第五版），张肃文，（第五版），张肃文， 高等教育出版社，高等教育出版社，20092009参考书：参考书：1 1、高频电子线路高频电子线路（第二版），（第二版）， 曾兴雯曾兴雯，高等教育出版社，高等教育出版社，20092009 2 2、JosephJoseph，射频电路设计射频电路设计， 电子工业出版社，电子工业出版社，20012001课外书：课外书：

4、1 1、高频电路设计与制作高频电路设计与制作，市川裕，市川裕一，一， 科学出版社，科学出版社，20062006 2 2、各类高频电路习题集（图书馆）、各类高频电路习题集（图书馆）答疑答疑：地点地点：光电楼：光电楼415 415 时间时间：周周二二:14:30-16:30:14:30-16:30 周五周五:14:30-16:30:14:30-16:30了解高频信号和高频电路的特点；了解高频信号和高频电路的特点；了解无线电通信发展简史；了解无线电通信发展简史；建立无线电信号的发送和接收的初步概念；建立无线电信号的发送和接收的初步概念；了解高频信号的一般传输媒质。了解高频信号的一般传输媒质。 学习内

5、容学习内容引言引言 高频信号传输（无线电技术）是人类生产、生活中高频信号传输（无线电技术）是人类生产、生活中进行远距离进行远距离信息传输信息传输的一种重要方式。的一种重要方式。信息传输信息传输近距离：语言、文字近距离：语言、文字远距离远距离古代：马接力、飞鸽、烽火等古代：马接力、飞鸽、烽火等现代现代电话、电报等（低频）电话、电报等（低频）手机、手机、广播广播、电视、网络、电视、网络、蓝牙、雷达等（高频）蓝牙、雷达等（高频） 高频电路是产生、传输高频信号的电子线路，由器高频电路是产生、传输高频信号的电子线路，由器件和传输线构成。件和传输线构成。什么是高频信号什么是高频信号无论无论高频信号还是低频

6、信号都是高频信号还是低频信号都是电磁波电磁波一种形式。一种形式。电磁波频谱电磁波频谱（自由空间）（自由空间）电磁波的传播电磁波的传播电磁波是电磁波是电磁场电磁场的一种运的一种运动形态，变化的电场产生动形态，变化的电场产生磁场，变化的磁场产生磁场，变化的磁场产生电电场，可以在空间或媒质中场，可以在空间或媒质中传递传递，也可束缚，也可束缚在有形的在有形的导电体内传递。导电体内传递。（简谐波）简谐波）高频电路与低频电路的区别高频电路与低频电路的区别低频信号：在电路中可以忽略能量辐射；低频信号：在电路中可以忽略能量辐射； 低频信号：在有限长度传输线上电压低频信号：在有限长度传输线上电压、电流的幅电流的

7、幅度度和和相位相位几乎处处相等，可以忽略传输线的影响几乎处处相等，可以忽略传输线的影响； 举例举例：高频信号：在电路中必须考虑高频信号：在电路中必须考虑辐射问题辐射问题；高频信号：在传输线上呈现波动性，电压、电流高频信号：在传输线上呈现波动性，电压、电流的幅度和相位均不同，必须运用的幅度和相位均不同，必须运用传输线理论传输线理论进行进行分析；分析；（微波技术微波技术课程中课程中深入学习）深入学习）器件器件在高频区表现出在高频区表现出非线性特性非线性特性，如：，如：低频低频电路：以电路：以电压、电流的传递电压、电流的传递为研究为研究对象对象； 高频高频电路：多数情况下以电路：多数情况下以功率的传

8、递功率的传递为研究对象为研究对象。电阻和电容在高频区表现出引线电感特性；电阻和电容在高频区表现出引线电感特性；二极管在高频区非线性造成信号频谱搬移特性；二极管在高频区非线性造成信号频谱搬移特性；三极管在高频区信号放大倍数下降、波形畸变三极管在高频区信号放大倍数下降、波形畸变。为什么需要高频信号为什么需要高频信号高频信号相对频带宽、传输信息量高频信号相对频带宽、传输信息量大，能容纳大，能容纳更多信道；更多信道；天线以及传输装置的体积与电磁波的波长比拟。天线以及传输装置的体积与电磁波的波长比拟。GSMGSM手机天线手机天线毫米波滤波器毫米波滤波器UHFUHF滤波器滤波器短波天线短波天线高频电子线路

9、学习意义高频电子线路学习意义电子电路：模拟电子电路：模拟电路与电路与数字电路；数字电路； 模拟电路：低频模拟电路：低频电路与高频电路与高频电路；电路；忽视高频电路而着手数字与低频电路的设计，忽视高频电路而着手数字与低频电路的设计，虽然电路可能能正常工作，但可能存在不稳定、虽然电路可能能正常工作，但可能存在不稳定、通用性差等通用性差等问题；问题；随着人们对随着人们对仪器设备更高更快的要求仪器设备更高更快的要求，数字电，数字电路已经朝着高速化发展了，即现代实用数字电路已经朝着高速化发展了，即现代实用数字电路中路中不可避免考虑高频信号电磁辐射及电磁兼不可避免考虑高频信号电磁辐射及电磁兼容容/ /干扰

10、问题；干扰问题；虽然数字、集成电路越来越普遍，但虽然数字、集成电路越来越普遍，但高频电路高频电路基本基本理论对电子工艺的指导作用仍然理论对电子工艺的指导作用仍然存在；存在；很多外围电路（如天线很多外围电路（如天线、供电设备）以及接收、供电设备）以及接收机机/ /发射机前端系统仍然发射机前端系统仍然必须由必须由模拟高频电路模拟高频电路来来实现；实现；高频电路是高频电路是从事从事射频射频/ /微波通信工作以及雷达微波通信工作以及雷达工作的工作的理论基础理论基础课程；课程；本课程内容高频小信号放大选频网络电路分析模拟电路信号与系统调制解调频率变换高频功率放大振荡电路各类无线通信系统远程控制系统高速计

11、算机系统基础课程高频电子线路涉及的知识体系高频电子线路涉及的知识体系与与通信原理通信原理的的关系：关系：二者都介绍了调制与解调，所不同的是二者都介绍了调制与解调，所不同的是通信原理通信原理侧重于原理分析；本课侧重于具体侧重于原理分析；本课侧重于具体电路；电路；通信原理通信原理侧重介绍数字调制解调；本课程侧重侧重介绍数字调制解调；本课程侧重介绍模拟调制解调介绍模拟调制解调。与与通信电子线路通信电子线路及及非线性电路非线性电路的的关系：关系：通信电子线路通信电子线路一般会包含通信中所常用到的所一般会包含通信中所常用到的所有电路，包括高频电路和一部分低频有电路，包括高频电路和一部分低频电路；电路；非

12、线性电子线路非线性电子线路一般只包含高频电路中的非线一般只包含高频电路中的非线性电路部分（例如高频功放），不含线性电路（如性电路部分（例如高频功放），不含线性电路（如小信号放大）小信号放大）部分。部分。高频电子线路与相关课程的关系高频电子线路与相关课程的关系1.11.1无线电通信发展简史无线电通信发展简史 1837 1837年莫尔斯发明电报，创造莫尔斯电码年莫尔斯发明电报，创造莫尔斯电码，开创开创通信的通信的新纪元新纪元； 1864 1864年英国物理学家麦克斯韦从理论上证明年英国物理学家麦克斯韦从理论上证明了电磁波的存在了电磁波的存在，推断电磁波能在空间和媒质中，推断电磁波能在空间和媒质中传

13、播，为传播，为后来的无线电发明和发展奠定了坚实的后来的无线电发明和发展奠定了坚实的理论理论基础；基础； 1876 1876年贝尔发明电话，能够直接将语言信年贝尔发明电话，能够直接将语言信号变为电信号沿导线号变为电信号沿导线传送；传送； 1887 1887年德国物理学家赫兹以卓越的实验技巧年德国物理学家赫兹以卓越的实验技巧证实了电磁波是客观存在证实了电磁波是客观存在的；的； 1895 1895年马可尼首次在几百米的距离实现电磁年马可尼首次在几百米的距离实现电磁波通信，波通信，19011901年首次完成横渡大西洋的年首次完成横渡大西洋的通信；通信； 1904 1904年，弗莱明发明电子二极管，进入

14、无年，弗莱明发明电子二极管，进入无线电电子学线电电子学时代；时代； 1907 1907年李年李德德福雷斯特发明了电子三极管，福雷斯特发明了电子三极管，用它可组成多种重要功能的电子用它可组成多种重要功能的电子线路；线路； 1948 1948年肖克莱等人发明了晶体三极管，它在年肖克莱等人发明了晶体三极管，它在许多方面已取代了电子管的传统许多方面已取代了电子管的传统地位；地位；2020世纪世纪6060年代开始出现将年代开始出现将“管管”、“路路”结合起结合起来的集成电路。来的集成电路。1.21.2无线电信号传输原理无线电信号传输原理1.2.11.2.1传输信号的基本方法传输信号的基本方法信号源接收设

15、备发送设备传输信道收信装置 通信系统通信系统是指是指“电通信电通信”，包，包括括移动通信、电报、电话、广播、移动通信、电报、电话、广播、电视、雷达、遥测、遥控等。电视、雷达、遥测、遥控等。 将信息（低频信号）将信息（低频信号）“装载装载”在载波（高频信号）在载波（高频信号）上，这个过程称为上，这个过程称为“调制调制”，以，以利于由天线发射和接利于由天线发射和接收收。1.2.21.2.2无线电信号的产生与发射无线电信号的产生与发射调制调制连续波调制连续波调制调幅（调幅（AMAM）调频（调频（F FM M）调相（调相（F FM M）脉冲脉冲调制调制原信号波形原信号波形载波波形载波波形调频调频/ /

16、调相波形调相波形1.2.31.2.3无线电信号的接收无线电信号的接收 将天线收到的高频信号转变为已调波电流，再从已将天线收到的高频信号转变为已调波电流，再从已调波电流中检出原始的信息，这个过程称为调波电流中检出原始的信息，这个过程称为“解调解调”。解调解调1.31.3通信的传输媒质通信的传输媒质 根据传输媒质的不同，分为有线通信与无线通信。根据传输媒质的不同，分为有线通信与无线通信。接收设备发送设备传输媒质有线电视网广播网电视机收音机局域网计算机1计算机2有线通信传输媒质有：有线通信传输媒质有：双线对电缆（双绞线）双线对电缆（双绞线） 主要主要用于频率较低电话通信和中短距离低速用于频率较低电话通信和中短距离低速数据通信。双线扭绞，相邻线电流方向相反，数据通信。双线扭绞，相邻线电流方向相反，感应电磁场互相抵消，以减少干扰。感应电磁场互相抵消，以减少干扰。频率较高时，由于趋频率较高时，由于趋肤效应，导线电阻增肤效应，导线电阻增大，且不能忽视辐射大，且不能忽视辐射损耗。损耗。同轴电缆同轴电缆 主要主要用于用于频率较高电视信号传输、射频频率较高电视信号传输、射频/ /微波微波器件和模块之间的连接，用途广泛。器件和模块之间的连接，用途广泛。光纤光纤主要用于高速、远主