高頻電子線路第

關(guān)于高頻電子線路第第1頁，共29頁，2023年，2月20日，星期日主要教材高頻電子線路

高等教育出版社張肅文主編

高頻電子線路學(xué)習(xí)指導(dǎo)與題解

高等教育出版社張肅文主編

高頻通信電子線路

天津理工大學(xué)高頻電子線路教研組編

第2頁，共29頁，2023年，2月20日，星期日教輔參考資料1.沈琴非線性電子線路

高等教育出版社2004年2.謝嘉奎電子線路-非線性部分高等教育出版2000年3.董在望通信電路原理

高等教育出版2002年4.張肅文高頻電子線路高等教育出版社1993年5.張鳳言電子線路基礎(chǔ)

高等教育出版1995年6.高吉祥高頻電子線路電子工業(yè)出版社2005年7.曾興雯高頻電子線路西安電子科技大學(xué)出版社2000第3頁，共29頁，2023年，2月20日，星期日課程安排1.講課54學(xué)時，實驗18學(xué)時。2.考試在考試周進(jìn)行，閉卷筆試形式。3.成績=平時+實驗+期末4.平時成績=作業(yè)+出勤+隨堂作業(yè)答疑時間和地點：待定辦公地點：待定聯(lián)系方式：xiaoyanghqu@第4頁，共29頁，2023年，2月20日，星期日課程特點1、電子信息與通信專業(yè)學(xué)生必須掌握的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程。2、它是電路理論、信號與線性系統(tǒng)、低頻電子線路等課程的后繼課程。3、在學(xué)習(xí)這門課程時要注意它與低頻電路理論的不同分析方法和實驗測試的不同點。第5頁，共29頁，2023年，2月20日，星期日高頻電子線路與無線通信系統(tǒng)電信系統(tǒng)：傳送光或電信號的系統(tǒng)無線通信系統(tǒng)：以無線介質(zhì)傳送光或電信號的系統(tǒng)。高頻電路是通信系統(tǒng),特別是無線通信系統(tǒng)的基礎(chǔ),

是無線通信設(shè)備的重要組成部分。各種不同類型的通信系統(tǒng),其系統(tǒng)組成和設(shè)備的復(fù)雜程度都有很大不同。但是組成設(shè)備的基本電路及其原理都是相同的,遵從同樣的規(guī)律。本課程將以模擬通信為重點來研究這些基本電路,認(rèn)識其規(guī)律。這些電路和規(guī)律完全可以推廣應(yīng)用到其它類型的通信系統(tǒng)。第6頁，共29頁，2023年，2月20日，星期日無線電通信發(fā)展史早期萌發(fā)：無線電電子學(xué)時代：第7頁，共29頁，2023年，2月20日，星期日1837年莫爾斯發(fā)明電報，創(chuàng)造莫爾斯電碼，開創(chuàng)通信的新紀(jì)元。（有線）

1864年英國物理學(xué)家麥克斯韋從理論上證明了電磁波的存在，為后來的無線電發(fā)明和發(fā)展奠定了堅實的理論基礎(chǔ)。

1876年貝爾發(fā)明電話，能夠直接將語言信號變?yōu)殡娦盘栄貙?dǎo)線傳送。（有線）

1887年德國物理學(xué)家赫茲以卓越的實驗技巧證實了電磁波是客觀存在的。

無線電通信發(fā)展史1895年馬可尼首次在幾百米的距離實現(xiàn)電磁波通信，1901年首次完成橫渡大西洋的通信。第8頁，共29頁，2023年，2月20日，星期日無線電通信發(fā)展史1904年，弗萊明發(fā)明電子二極管，進(jìn)入無線電電子學(xué)時代。

1907年李·德·福雷斯特發(fā)明了電子三極管，用它可組成多種重要功能的電子線路。 1948年肖克萊等人發(fā)明了晶體三極管，它在許多方面已取代了電子管的傳統(tǒng)地位。成為電子技術(shù)發(fā)展的第二個里程碑。 20世紀(jì)60年代開始出現(xiàn)將“管”、“路”結(jié)合起來的集成電路。 幾十年來取得了巨大的成就，成為電子技術(shù)發(fā)展的第三個里程碑。第9頁，共29頁，2023年，2月20日，星期日集成電路的發(fā)展1971年，Intel發(fā)布了第一個微處理器4004，采用10微米工藝生產(chǎn)，僅包含2300多個晶體管，時鐘頻率為108KHz晶體管之父肖克萊

第10頁，共29頁，2023年，2月20日，星期日集成電路的發(fā)展2007年，Intel推出首款45nmCPU,雙核心版本內(nèi)建4.1億個晶體管。第11頁，共29頁，2023年，2月20日，星期日摩爾定律(ThelawofMoore)英特爾公司創(chuàng)始人之一戈登·摩爾提出著名的“摩爾定律”,集成電路的晶體管密度每18至24個月翻一番.其精確性一直為集成電路工業(yè)所驗證

1971年，Intel發(fā)布了第一個微處理器4004，2300多個晶體管2007年，45nmCPU,8.2億個晶體管第12頁，共29頁，2023年，2月20日，星期日后摩爾定律(MoreThanMoore)可能在16納米時，即2016~2018年左右，可以理解為即便到那時尺寸還能縮小下去(技術(shù)上可行)，但是由于經(jīng)濟上成本太高，自然就很少被人采用。這時摩爾定律不再正確。由此在半導(dǎo)體業(yè)界誕生了MorethanMoore,業(yè)界把MorethanMoore稱之為后摩爾定律。即芯片發(fā)展要注重功耗降低及性價比的提高，實際上轉(zhuǎn)向更加務(wù)實的滿足市場的需求。半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)正面臨著雙重挑戰(zhàn)：一方面，利用先進(jìn)CMOS技術(shù)開發(fā)SoC的成本飛漲；另一方面，體積的繼續(xù)縮小將把摩爾定律推向末路。超大規(guī)模集成電路的發(fā)展對人類進(jìn)入信息社會起了不可估量的推動作用??！第13頁，共29頁，2023年，2月20日，星期日無線通信系統(tǒng)概述電子技術(shù)的發(fā)展推動著無線電通信技術(shù)的發(fā)展

概念電磁波：隨時間變化的電場產(chǎn)生磁場，隨時間變化的磁場產(chǎn)生電場，兩者互為因果，形成電磁場，電磁場總是以光速向四周傳播，形成電磁波。天線：在無線電設(shè)備中用來發(fā)射或接收電磁波的部件載波：用來產(chǎn)生高頻率的交變電磁場的電流稱為載波，可以利用天線向天空輻射。通常是高頻正弦信號。？調(diào)制：將一種信號疊加在另外一種信號的過程稱為調(diào)制。？無線電傳播為什么要用高頻(調(diào)制)？第14頁，共29頁，2023年，2月20日，星期日天線無線電發(fā)射機輸出的射頻信號功率，通過電纜輸送到天線，由天線以電磁波形式輻射出去。電磁波到達(dá)接收地點后，由天線接下來并通過電纜送到無線電接收機。線是發(fā)射和接收電磁波的一個重要的無線電設(shè)備，沒有天線也就沒有無線電通信。只有當(dāng)天線的尺寸可以與信號波長相比擬時,天線的輻射效率才會較高,從而以較小的信號功率傳播較遠(yuǎn)的距離,接收天線也才能有效地接收信號。無線電傳播為什么要用高頻原因之一在自由空間中,信號的波長與頻率存在以下關(guān)系:

c=fλ式中:c為光速,f和λ分別為無線電波的頻率和波長例如音頻信號僅在20kHz以內(nèi)，對應(yīng)波長為20km以上。第15頁，共29頁，2023年，2月20日，星期日調(diào)制假設(shè)我們能夠做出如此大的天線，為什么還要對發(fā)射的基波進(jìn)行調(diào)制呢？無線電傳播為什么要用高頻原因之二音頻頻率范圍一般300Hz~20KHz,若各發(fā)射臺發(fā)射的均為同一頻段的低頻信號，信道中會互相重疊、干擾，接收設(shè)備也無法接收信號。中波AM廣播典型頻率范圍535kHz~1605.kHzAM廣播短波典型頻率范圍3.2~26.1MHzFM廣播典型頻率范圍87~108MHz第16頁，共29頁，2023年，2月20日，星期日無線電傳播為什么要用高頻？由天線理論可知：要將無線電信號有效地發(fā)射，天線的尺寸必須和電信號的波長為同一數(shù)量級。要能夠有效的發(fā)射和接受低頻信號，需要巨大的天線，這不現(xiàn)實。另外，若各發(fā)射臺發(fā)射的均為同一頻段的低頻信號，信道中會互相重疊、干擾，接收設(shè)備也無法接收信號。所以，無線電傳播要用高頻??！第17頁，共29頁，2023年，2月20日，星期日調(diào)制調(diào)制就是對信號源的信息進(jìn)行處理，使其變?yōu)檫m合于傳輸?shù)倪^程，是通過改變高頻載波的幅度、相位或者頻率，使其隨著基帶信號幅度的變化而變化來實現(xiàn)的?？勺兊膮?shù)有3個：振幅A；頻率：相角：傳統(tǒng)模擬調(diào)制方法有三種方式：用基帶信號去控制高頻信號的振幅，稱為調(diào)幅AM

頻率，稱為調(diào)頻FM

相位，稱為調(diào)相PM未經(jīng)調(diào)制的高頻振蕩信號稱為載波信號，低頻電信號稱為調(diào)制信號（又稱基帶信號），經(jīng)過調(diào)制的高頻振蕩信號稱為已調(diào)波信號。第18頁，共29頁，2023年，2月20日，星期日無線通信系統(tǒng)的組成通信系統(tǒng)框圖信號源接收設(shè)備發(fā)送設(shè)備傳輸信道收信裝置無線通信系統(tǒng)的組成信源(終端)+發(fā)送設(shè)備（發(fā)信機）+天線、信道天線+接收設(shè)備（收信機）+信宿(終端)。

不同的無線通信系統(tǒng),其設(shè)備組成和復(fù)雜度雖然有較大差異,但它們的基本組成不變。第19頁，共29頁，2023年，2月20日，星期日無線電廣播：調(diào)幅發(fā)射機組成調(diào)幅廣播發(fā)收機的組成第20頁，共29頁，2023年，2月20日，星期日調(diào)幅接收機調(diào)幅廣播接收機的組成第21頁，共29頁，2023年，2月20日，星期日無線電信號的頻率和波長在自由空間中,信號的波長與頻率存在以下關(guān)系:

c=fλ式中:c為光速,f和λ分別為無線電波的頻率和波長無線通信系統(tǒng)使用的頻率范圍很寬闊，從幾十千赫茲到幾百兆赫茲。習(xí)慣上按電磁波的頻率范圍劃分為若干個區(qū)段，稱作頻段，或波段。不同頻段信號的產(chǎn)生、放大和接收的方法不同,傳播的能力和方式也不同,因而其應(yīng)用范圍也不同。

第22頁，共29頁，2023年，2月20日，星期日無線電波段的劃分無線電波的波段劃分以及相應(yīng)的傳播方式和用途說明：“高頻”是一個相對的概念，上表中的“高頻”是一個狹義的概念，指的是短波波段，其頻率范圍為3～30MHz，而廣義的“高頻”指的是射頻，其頻率范圍非常寬，只要電路尺寸比工作波長小得多，都可以認(rèn)為屬于“高頻”。第23頁，共29頁，2023年，2月20日，星期日我國無線電廣播系統(tǒng)頻率范圍中波AM廣播典型頻率范圍535kHz~1605.kHzAM廣播短波典型頻率范圍3.2~26.1MHzFM廣播典型頻率范圍87~108MHz第24頁，共29頁，2023年，2月20日，星期日無線電波的傳播特性無線通信的傳輸媒質(zhì)是自由空間。無線電波的傳播特性主要取決于其頻率（波長）。電磁波從發(fā)射天線輻射出去之后，經(jīng)過自由空間到達(dá)接收天線的傳播途徑可分為兩大類：地波和天波。地波（分為地面波和空間波）地面波：就是沿地面?zhèn)鞑サ臒o線電波。適用于長波和超長波?？臻g波：是在發(fā)射天線與接收天線間直線傳播的無線電波,發(fā)射天線和接收天線較高，接收點的電磁波由直接波和地面反射波合成。適用于超短波。超長波、長波、中波，穩(wěn)定可靠超短波第25頁，共29頁，2023年，2月20日，星期日無線電波的傳播特性天波經(jīng)過地面100km至500km的電離層反射傳送到接收點的電磁波。適用于短波。電離層反射的特點：

頻率越高，吸收能量越小，但頻率過高電波會穿透電離層。故頻率只限于中短波段300Khz－30Mhz短波第26頁，共29頁，2023年，2月20日，星期日無線電波的傳播特性總結(jié)波段波長/m頻率/MHz特點說明中、長波（地面波）>200<1.5沿地表傳播大地表面是有電阻的導(dǎo)體，一部分電磁波會損耗掉，頻率越高，損耗越大短波（天波）10~2001.5~30靠電離層反射傳播電磁波一部分被吸收，另一部分被反射或折射到地面。頻率越高，被吸收的能量越小，但頻率超過一定值，電磁波會穿過電離層，不再返回地面超短（空間波）<10>30沿空間直線傳播地球表面是彎曲的，所以只能限制在視線范圍內(nèi)第27頁，共29頁，2023年，2