高频电子线路1绪论.ppt

1、高频电子线路,-非线性电子线路,第1章、引言,首先提如下几个问题： 高频与中低频的区别是什么？ 现在数字集成电路越来越普遍,高频还有用吗? 学习“高频”对就业和考研有帮助吗？ 学好“高频”需要哪些基础知识？ 如何才能真正地学好“高频”？,高频与低频的主要区别（量变-质变）,高频在传输线上产生驻波、辐射、反射等现象 器件在高频区表现出非理论特性 例如，电阻和电容在高频区表现出引线电感特性 并行的传输线在高频区表现出电容特性 三极管在高频区放大倍数下降、波形畸变等等 低频常以电压传递为目的，通常ZLZS；高频常以功率传递为目的，通常ZL=ZS（即功率匹配）,第1章 引言,导线的高频模型,理想情况

2、实际情况,f(频率),Z(阻抗),第1章 引言,寄生电感量大小与导线长度和形状有关,电阻、电容、电感在高频下模型也与理想状况也不相同,第0章 引言,低频下理想模型,高频下实际模型,学习高频的必要性（1）,一般而言，电子电路可分为模拟电路与数字电路。而模拟电路又可分为低频电路与高频电路 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、通用性差等问题，此类事情不胜枚举 随着人们对仪器精度的更高要求，数字电路已经朝着高速化发展了，即现代实用数字电路中不可避免高频问题,第1章 引言,-摘自高频电路设计与制作中的一段话,学习高频的必要性（2）,虽然数字、集成电路越来越普

3、遍，但高频基本理论对电子工艺的指导作用仍然存在 很多外围电路（如天线、耦合设备）仍然必须由模拟电路来实现 高频是从事射频工作的理论基础课程 很多高校的电子、通信专业研究生入学考试中包括高频内容,第1章 引言,高频电子线路课程涉及的知识体系,第1章 引言,本课程内容,基础课程,先续课程的要求,低频电子线路 信号与系统，电路分析与基础,本课与其他课程的关系,与通信原理的关系 二者都介绍了调制与解调，所不同的是通信原理侧重于原理分析；本课侧重于具体电路。 通信原理侧重介绍数字调制解调；本课程侧重介绍模拟调制解调。 与非线性电路的关系 通信电子线路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

4、分低频电路。 非线性电子线路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（如小信号放大）部分,第1章 引言,*注：现代电子设备多为交叉运用。,电的传递路径方式与主要分析研究方法,高频电路广播、电视、通讯等频率较高,电参数集中的高频（射频）应用。 显著特点：工作频率界于低频电路和微波 电路之间，内“路”外“场”。,微波电路通信、雷达、导航与电子对抗等 频率高于高频电路、集总参数应用,低频电路仪器、仪表、自动化控制、医疗 电子、电话线等频率较低的一般性应用。 特点：能量直接在线路上 传递。,电磁场 完全非“电路”传输，能量以“场”的形式传递和接收,频率由低到高,强电（高低压）

5、电力电子技术，发供电设备，电力拖动，大功率电器等。 特点： 能量以线路（电缆）形式传递，频率50Hz（某些国家60Hz）,弱电,数字电路自动化控制、计算机、数据通讯等,模拟电路,课程说明,理论体系,学习中需要注意的几点：,学习学习、研究的两大对象：信号 系统 注意信号的特性，系统（电子线路）的基本组成、原理、分析方法等，信号与系统的关系，如信号与系统的匹配等。 学习方法 重点掌握各种功能的基本原理及由此导出的基本电路。 掌握近似的工程分析方法 按要求适当练习，作适当实验,参考书,曾兴雯，高频电子线路，高等教育出版社 张肃文，高频电子线路（第四版），高等教育出版社， 张肃文，高频电子线路（第四版

6、）学习指导书高等教育出版社， 曾兴雯、刘乃安、陈健，高频电子线路辅导书，高等教育出版社,第一节 无线通信系统概述,图1-1 无线通信系统的基本组成,无线电超外差式接收机框图及信号变化波形,超外差的优点： 1)可提高接收机的灵敏度 2)提高接收机的选择性 3)工作稳定性好 4)波段工作时其质量指标一致性好,超外差接收机的缺点：至少两元件无法集成到芯片上，1、镜频抑制滤波器2、信道选择滤波器。 镜像抑制接收机:信号与镜像信号分别传输，然后将镜像信号和自己的反信号相加达到去除的目的。 零频接收机：直接变频到低频 问题：直流漂移；低频噪声。,第一节 无线通信系统概述,数字无线通信 数字无线通信系统的组

7、成与图1-1相似，只需将模拟通信终端换成数字通信终端或者在模拟通信终端与调制解调器之间分别增加模拟-数字转换器(ADC)和数字-模拟转换器（DAC）即可。数字无线通信系统容易实现小型化，性能更加优越 。,第一节 无线通信系统概述,无论无线通信系统的组成结构如何变化，但其中必定要包含高频电路，而且包含的高频电路的基本内容几乎不变，主要包括以下内容：,第一节 无线通信系统概述,1.高频振荡器（信号源、载波信号或本地振荡信号） 2.放大器（高频小信号放大器及高频功率放大器） 3.混频或变频高频信号变换或处理 4.调制与解调高频信号变换或处理,二、无线通信系统的类型,无线通信系统的类型，可以根据不同的

8、方法来划分。按照无线通信系统中关键部分的不同特性，有以下一些类型：,二、无线通信系统的类型,按照工作频段或传输手段分类： 中波通信、短波通信、超短波通信、微波通信和卫星通信等。 按照通信方式来分类 （全）双工、半双工和单工方式。 按照调制方式的不同来划分 调幅、调频、调相以及混合调制等。 按照传送的消息的类型分类 有模拟通信和数字通信，也可以分为话音通信、图像通信、数据通信和多媒体通信等。,第二节 信号、频谱与调制,无线电信号有多方面的特性，主要有 ： 1.时间（域）特性 2.频谱特性 3.调制特性 4.传播特性,1. 时间特性 指信号随时间变化快慢的特性，通常用时域波形或数学表达式（电压或电

9、流）来表示。 要求传输信号电路的时间特性（如时间常数）必须与该信号的时间特性相适应。 常用的信号表示方法 数学表达式法 波形表达方式,常用的信号表示方法,1、数学表达式法,如：,阶越函数,正弦波,A,t,第二节 信号、频谱与调制,2、 频谱特性 任何形式的信号都可以分解为许多不同频率、不同幅度的正弦信号之和。 谐波次数越高，幅度越小，影响越小。任何信号都会占据一定的带宽 从频谱特性上看，带宽就是信号能量主要部分（一般为90以上）所占据的频带。 由于任何复杂的信号，都可分解为许多不同频率的正弦信号之和，因此，所谓“频谱”即是指组成信号的各正弦分量按频率分布的情况。 为了更直观地了解信号的频率组成

10、和特点，我们通常采用作图的方法来表示频谱。用频率f 作横座标，用信号的各正弦分量的相对振幅作纵座标，通常称之为频谱图。 频谱特性有幅频特性和相频特性两部分，分别反映信号中各个频率分量的振幅和相位的分布情况。,信号分解,频谱图,傅立叶展开,例如：下面所示为一般语音信号的频谱示意图,可以看到语音信号的频谱是连续的，其主要能量集中在1000Hz左右。,电压,f/Hz,300,3400,频率特性 指无线电信号的频率或波长。对频率或波长进行分段，称为频段或波段。不同频段信号的产生、放大和接收 的方法不同，传播的方式也不同，因而它们的应用范围也不同。 本书涉及的频段是从中频（MF）到超高频（UHF）的频率

11、范围。,电磁波辐射的波谱很宽, 如下图 所示。,无线电波的频段划分、主要传播方式和用途表如下表1所示,图1-6 电磁波波谱图,表1 无线电波段的划分表,本课程高频（射频）频率范围： 几百KHz几百MHz 例：300KHz300MHz:对应波长1000m 1m （低）音频电磁波：20Hz 20KHz， 对应电磁波长15 000 Km 15Km 中波（调幅）广播段：535KHz 1605KHz 调频广播段：88 MHz 108 MHz,第二节 信号、频谱与调制,传播特性 传播特性指的是无线电信号的传播方式、传播距离、传播特点等。无线电信号的传播特性主要根据其所处的频段或波段来区分。,图1-6 无线

12、电波的主要传播方式 （a）直射传播；（b）地波传播；（c）天波传播；（d）散射传播,第二节 信号、频谱与调制,调制特性 所谓调制，就是把信号变换成适合于在信道（传输链路）中进行传输的形式的一种过程。 调制在无线通信中的作用至关重要： 1.高频适于天线辐射和无线传播。 2.可以实现信道的复用，提高信道利用率。,第二节 信号、频谱与调制,无线通信中基本的调制方法： 使高频载波信号的一个或几个参数（振幅、频率或相位）按照基带调制信号的规律而变化。,第二节 信号、频谱与调制,根据载波受调参数的不同，调制分为三种基本方式： 振幅调制（调幅） AM 频率调制（调频） FM 相位调制（调相） PM 当调制信号为数字信号时，通常称为键控，三种基本的键控方式为： 振幅键控（ASK） 频率键控（FSK） 相位键控（PSK）,第二节 信号、频谱与调制,在高频电路中，我们要处理的无线电信号主要有三种： 1.消息（基带）信号 低频信号 没有进行调制之前的原始信号，也称调制信号 2.高频载波信号 高频信号 用于调制的高频振荡（载波）信号和用于解调的本地振 荡信号（或称恢复载波），一般为单一频率的正弦（或 余弦）信号或脉冲信号高频信号 3.已调信号 高频信号 调制信号对载波信号进行调制以