高頻電路原理與分析 曾興雯

1、第一章介紹，1.1無(wú)線通信系統(tǒng)概述1.2信號(hào)、頻譜和調(diào)制1.3本課程的特征事故問題和練習(xí)問題，1.1無(wú)線通信系統(tǒng)概述，高頻電路是通信系統(tǒng)，特別是無(wú)線通信系統(tǒng)的基礎(chǔ)，是無(wú)線通信設(shè)備的重要組成部分。1.1.1無(wú)線通信系統(tǒng)構(gòu)成無(wú)線通信(或無(wú)線通信)的類型各不相同，可以根據(jù)傳輸方法、頻率范圍、用途等進(jìn)行分類。不同的無(wú)線通信系統(tǒng)具有明顯的設(shè)備配置和復(fù)雜性，但基本配置保持不變。圖1是無(wú)線通信系統(tǒng)的基本組件框。圖中，虛線以上部分是發(fā)送設(shè)備(發(fā)送器)，虛線以下部分是接收設(shè)備(接收器)，天線和天線開關(guān)是發(fā)送和接收孔劉設(shè)備。通道是自由空間。麥克風(fēng)和揚(yáng)聲器分別是通信終端設(shè)備，分別是源和新宿。圖11無(wú)線通信系統(tǒng)的基本

2、組件，超外差接收器的主要特征是用固定頻率的中頻放大器選擇和放大接收信號(hào)。如果信號(hào)頻率發(fā)生變化，則相應(yīng)地更改本地振動(dòng)信號(hào)頻率即可。通過(guò)以上實(shí)例，總結(jié)了無(wú)線通信系統(tǒng)的基本配置。還可以看出，高頻電路的基本內(nèi)容包括： (1)高頻振蕩器(2)放大器(3)混合或頻率轉(zhuǎn)換(4)調(diào)制和曹征，以及1.1.2無(wú)線通信系統(tǒng)的類型根據(jù)無(wú)線通信系統(tǒng)的主要部分，應(yīng)包括不同的特性。操作頻率主要是指發(fā)送和接收的無(wú)線電頻率(RF)頻率。無(wú)線電頻率實(shí)際上是“高頻”的廣義詞，是指適合無(wú)線電收發(fā)和傳播的頻率。無(wú)線通信的發(fā)展方向之一是開辟更高的頻段。(2)按通信方式分類，主要有(全雙工)、半雙工、單工作方式。(3)根據(jù)調(diào)制方法，包括幅

3、度調(diào)制、頻率調(diào)制、相位調(diào)制和混合調(diào)制。(4)根據(jù)所傳遞消息的類型，有模擬通信和數(shù)字通信，可分為語(yǔ)音通信、視頻通信、數(shù)據(jù)通信、多媒體通信等。不同類型的通信系統(tǒng)在系統(tǒng)配置和設(shè)備的復(fù)雜性方面有很大差異。但是構(gòu)成設(shè)備的基本電路及其原理都是相同的，遵循相同的規(guī)律。這本書將以模擬通信為中心研究這些基本電路，并了解其規(guī)律。這些電路和定律可以應(yīng)用于完全不同類型的通信系統(tǒng)。在1.2信號(hào)、頻譜和調(diào)制、高頻電路中，我們要處理的無(wú)線信號(hào)主要是3種：基帶(消息)信號(hào)、高頻載波信號(hào)和調(diào)整后的信號(hào)?；鶐盘?hào)是調(diào)制之前的原始信號(hào)，也稱為調(diào)制信號(hào)。1.時(shí)間特性可以表示為電壓或電流的時(shí)間函數(shù)的無(wú)線信號(hào)，通常用時(shí)域波形或數(shù)學(xué)表達(dá)式

4、來(lái)描述。無(wú)線信號(hào)的時(shí)間特性是信號(hào)隨時(shí)間變化的速度的特性。信號(hào)的時(shí)間特性必須相應(yīng)地調(diào)整發(fā)送信號(hào)的電路的時(shí)間特性(例如時(shí)間常數(shù))。2.對(duì)于頻譜特性語(yǔ)音信號(hào)、圖像信號(hào)等復(fù)雜信號(hào)，用頻譜分析方法表示更加方便。圖1 2信號(hào)分解，對(duì)于周期信號(hào)，圖1 3可以表示為各種單獨(dú)的頻率分量(組件之間的諧波關(guān)系)，如圖1 2所示的信號(hào)的頻譜圖。對(duì)于非周期信號(hào)，可以使用傅立葉變換方法分解成連續(xù)譜，信號(hào)是連續(xù)譜的積分。頻譜特性包括振幅和相位頻率特性兩部分，反映信號(hào)各頻率分量的振幅和相位分布。任何信號(hào)都會(huì)占用一定的帶寬。光譜特性上，帶寬是信號(hào)能量的主要部分(通常大于90%)所占據(jù)的頻率范圍或頻帶寬度。圖1 3光譜，3 .頻

5、率特性所有信號(hào)都有一定的頻率或波長(zhǎng)。我們這里說(shuō)的頻率特性就是無(wú)線電信號(hào)的頻率或波長(zhǎng)。電磁波輻射的光譜很寬，如圖1 4所示。無(wú)線電波只是波長(zhǎng)比較長(zhǎng)的電子檔案，所占的頻率范圍很廣。在自由空間中，波長(zhǎng)和頻率有以下關(guān)系： c=f (11)，圖1 4電磁波譜，格式中， c是光通量，F(xiàn)和分別是無(wú)線電波的頻率和波長(zhǎng)，因此無(wú)線電波也可以被視為相對(duì)低頻的電磁波。將頻率或波長(zhǎng)分成區(qū)段。這分別稱為頻帶或頻帶。不同的頻帶信號(hào)的生成、放大和接收方法具有不同的傳播能力和方法，因此分析方法和應(yīng)用范圍也不同。徐璐不同頻段的信號(hào)徐璐有不同的分析和實(shí)現(xiàn)方法，微波以上(包括微波、1 m)的信號(hào)通常通過(guò)聚合(中)參數(shù)的方法進(jìn)行分析和

6、實(shí)現(xiàn)，而微波以下(1 m)的信號(hào)通常通過(guò)應(yīng)用分布參數(shù)的方法進(jìn)行分析和實(shí)現(xiàn)。當(dāng)然，這也是相對(duì)的。4 .傳播特性傳播特性是指無(wú)線信號(hào)的傳播方式、傳播距離、傳播特性等。無(wú)線信號(hào)的傳播特性主要根據(jù)其所在的頻帶或頻帶進(jìn)行區(qū)分。電磁波從發(fā)射天線發(fā)射后，無(wú)線電波的能量不僅會(huì)擴(kuò)散，接收器只能接收其中極小的部分，在傳播過(guò)程中，無(wú)線電波的能量可以被地面、建筑物或高空的電離層吸收或反射?；蛘叽髿庵邪l(fā)生折射或散射等現(xiàn)象，到達(dá)接收器時(shí)強(qiáng)度會(huì)大幅減少。根據(jù)傳播過(guò)程中發(fā)生傳播的現(xiàn)象，傳播的傳播方式主要包括直射(視線)傳播、迂回(部族)傳播、折射和反射(天波)傳播以及散射傳播(見圖1 5)。決定傳播方式和傳播特征的關(guān)鍵因素是

7、無(wú)線信號(hào)的頻率。圖1 5傳播的主要傳播方法(a)直接傳播；(b)地面波傳播；(c)天波傳播；(D)散射傳播，5 .調(diào)制特性無(wú)線電波一般使用高頻(射頻)的另一個(gè)原因是高頻適用于天線輻射和無(wú)線電波。只有在天線大小大到可以與信號(hào)波長(zhǎng)相比較的情況下，天線的發(fā)射效率才會(huì)提高，因此，只有用更小的信號(hào)功率傳播很長(zhǎng)的距離，接收天線才能有效地接收信號(hào)。調(diào)制是利用調(diào)制信號(hào)控制高頻載波的參數(shù)，使載波信號(hào)的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)(振幅、頻率或相位)根據(jù)調(diào)制信號(hào)的規(guī)律發(fā)生變化。根據(jù)載波調(diào)制參數(shù)，調(diào)制分為幅度調(diào)制(幅度調(diào)制)、頻率調(diào)制(頻率調(diào)制)和相位調(diào)制(相位調(diào)制)三種基本方法。分別標(biāo)記為AM、FM、PM，還有組合調(diào)制方法。1.3這個(gè)過(guò)程的特點(diǎn)是高頻電子線路在科學(xué)技術(shù)和生產(chǎn)實(shí)踐中發(fā)展起來(lái)，只有通過(guò)實(shí)踐才能得到深入的理解。因此，在學(xué)習(xí)這門課程的時(shí)候，必須非常重視實(shí)驗(yàn)過(guò)程，堅(jiān)持理論聯(lián)系實(shí)際，在實(shí)踐中積累豐富的經(jīng)驗(yàn)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化(EDA技術(shù))的發(fā)展，越來(lái)越多的高頻電子線路可以使用EDA軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)、模擬分析和電路板制作，也可以進(jìn)行電磁兼容分析和在實(shí)際環(huán)境中模擬。因此，掌握先進(jìn)的高頻電路EDA技術(shù)也是學(xué)習(xí)高頻電子電路的重