《高频电路》PPT课件.ppt

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1、1,高频电子线路,电子科技大学微电子与固体电子学院,2013年3月15日,2,*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）电力电子技术，发供电设备，电力拖动，大功率电器等。特点

2、：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,理论体系,3,主要讲授内容,第一章 全部第二章（5，6，7节不讲）第三章（5，6，7节不讲）第四章（7，8节不讲）第五章（4，5节不讲）第六章（5节不讲）,4,主要讲授内容,第七章（5，6节不讲）第八章（3，4节不讲）第九章（3，6节不讲）第十章（不讲）,5,什么是高频 电子线路？高频课程的意义和目的？不同的思维方式！学习高频能得到什么？基础课程：电路、信号与系统、模拟电子技术、数学分析。,6,高频电子线路是通信系统的核心，高频电子线路这门课程是通信工程、电子信息工程等电子信

3、息类专业非常重要的一门专业基础课程，因此掌握高频电子线路及其课程特点对于学习该课程是十分重要的。,7,1、高频电子线路的特点(1)高频电子线路是由线性元件（电阻、电容、电感等）和非线性器件(二极管、三极管、场效应管等)组成，其中非线性是高频电子线路的核心。(2)非线性电路分析方法的特点。(3)要求有一定的模拟电子、电路分析的知识。2、本课程的主要内容 高频振荡器、高频放大器(小信号、功率)、高频信号变换和处理(变频、调制、解调)等,1.本课程研究的对象和范畴2.通信系统的无线电发射和接收基本原理3.无线信道及传播方式,第一章 绪 论,主要内容,9,一、研究对象 通信系统中的发送设备和接收设备的

4、各种高频功能电路的功能、原理和基本组成。二、研究范畴 无线电波频段1、高频：指本课程所讨论的频率范围是几十kHz几百MHz 2、功能：指基本电路能够完成的信号传输和信号变换处理的具体工作任务,第一节 高频电子线路课程的 研究对象,10,说明：“高频”是一个相对的概念，狭义的概念，指的是短波波段，其频率范围为(330)MHz，而广义的“高频”指的是射频(RF,Radio Frequency)，其频率范围非常宽，只要电路尺寸比工作波长小得多，可以用集中参数来分析实现，都可以认为属于“高频”（频率范围从30kHz300GHz之间）,11,无线电通信发展史,早期萌发：无线电电子学时代：,12,电子技术

5、的发展推动着无线电通信技术的发展。无线电通信快速发展时代：无线电通信从简单的通信快速扩展到计算机科学、宇航技术、自动控制以及各学科领域。可以说，到目前，上至天文，下到地理，大到宇宙空间，小至基本粒子等的科学研究，从工农业生产到社会家庭生活，均离不开无线电通信技术。,13,三、通信系统 1、什么是通信系统？实现信息的传输所需的设备总和称为通信系统。2、通信系统的组成和方框图 一个通信系统应由输入变换器、发送设备、传输信道、接收设备和输出变换器五个基本部分组成。下图是通信系统 的组成方框图。,14,15,3、通信系统的分类,按所用信道可分为：有线通信系统和无线通信系统 按通信方式可分为：双工、半双

6、工和单工方式。按传输的基带信号可分为：模拟通信系统和数字通信系统。世界是模拟的/数字的？,16,300,3400,17,一般数字信号的频谱图,可见，数字信号的频谱是不连续的。,18,第二节 无线电发送设备的 组成与基本原理,一、无线电发送设备的原理1、基本任务：无线电发送是以自由空间为传输信道，把需要传送的信息(声音、文字或图象)变换成无线电波传送到远方的接收点。2、信息传输的基本要求:希望传送距离远 是要能实现多路传输，且各路信号传输时，应互不干扰,19,4、基带信号直接发送 存在两个缺点,很难实现多路通信。要求有很长的天线，在工艺及使用上都是很困难的。,3、基带信号的特点,不同的原始信息占

7、有不同的频带宽度。基带信号占有的频带属于低频范围。,20,模拟调制:振幅调制(AM)频率调制(FM)相位调制(PM),调制的定义:载波调制是用需传送的信息（基带信号）去控制高频载波振荡信号的三参量之一，使其随需传送的信息成线性关系变化。,4、载波调制传送方式,数字调制:振幅键控(ASK)频率键控(FSK)相位键控(PSK),调制方式,21,二、无线电发送设备的组成(以调幅广播为例),1、组成方框图,22,第一章绪论,23,3、信息传输的过程主振器产生的高频振荡信号经缓冲或倍频,并通过高频电压放大后作为高频载波电压送给振幅调制器。,声音信号由声电变换器转换为电信号(基带信号),经过放大后送给低频

8、放大器。,调制器将送来的高频载波信号和基带信号 进行调制,产生调幅波,通过高频功率放大、经天线以电磁波形式辐射出去。,三个表示式,24,第三节 无线电接收设备的 组成与基本原理 一、无线电接收设备的原理,1、基本概念：无线电接收过程正好和发送过程相反，它的基本任务是将通过天空传来的电磁波接收下来，并从中取出需要接收的信息信号。2、解调：解调是调制的逆过程。即从已调波中恢复出原基带信号的过程。和模拟调制相对应，也分为三种：检波、鉴频和鉴相。,25,特点：电路简单接收灵敏度太差，选择性也差，很少直接采用。,二、直接检波式接收机,书 图1-3 最简单的接收机由接收天线、选频电路、检波器和输出变换器（

9、耳机）四部分组成。,26,三、直接放大式接收机,特点：灵敏度较高，输出功率也较大，特别适用于固定频率 的接收。在用于多个电台接收时，其调谐比较复杂。高频小信号放大器的整个接收频带内，频率高端的 放大倍数比低端要低。,27,四、超外差接收机(以调幅广播为例)1、组成方框图,28,第一章绪论,29,2、主要特点 超外差接收机由于有固定频率的中频放大器(455kHz)，它不仅可以实现较高的放大倍数，而且选择性也很容易得到满足。可以同时兼顾高灵敏度与高选择性.电路比较复杂，且存在干扰：镜频干扰，中频干扰,30,对传输其他形式的信号来说，其基本原理与无线电广播发送与接收的基本原理是相同的。发送设备和接收

10、设备中的高频小信号放大器、高频功率放大器、正弦波震荡器、振幅调制电路、检波器、角度调制电路、调角信号的解调电路和变频电路等是高频电子线路课程要讲授的内容，这些内容又是组成发送设备和接收设备不可缺少的重要组成部分。,31,本课程讲授的各功能电路，大多属于非线性电子线路。在学习本课程的各功能电路时，要根据不同电路的功能和特点，掌握各个功能电路的实现方法和基本原理：要根据输入信号的大小和器件的工作状态的不同选用不同的近似分析法，系统的了解非线性电子线路的分析方法。,32,第四节 无线信道及传播方式,无线信道:自由空间、地球表面、海水,传播方式：不同信道有不同的传输方式，相同的媒介对于不同频率的信号，

11、传输方式也不同。,33,电磁波波谱,34,一、无线电波的频段划分,35,特点：传播性能稳定可靠，但由于地面不是理想的导体有能量的损耗。主要用于长距离通信、导航和广播。,四、无线电波主要传播方式,电波沿着地球弯曲表面传播，示意图如图所示,1、绕射传播（地波）,地波（绕射）传播 天波（反射和折射）传播 直线（视距）传播,电波在无线信道中传播的主要方式可分为三种：,适合频率f：1.5MHz以下(为200m以上)的中长波。,36,特点：电离层的特性受多种因素的影响，因此通信的稳定性较差，但传播距离远。主要用于广播、船舶通信、和飞行通信。,利用电离层的折射和反射来实现传播，示意图如图所示。,电离层,电离

12、层,2、折射和反射传播（天波）,适合频率f：1.5MHz30MHz（10m200m)的短波,37,短波收音机：接收机的距离往往远达数千公里，甚至上万公里，电台发射的电波必须借着在地球表面上空近百公里高度的电离层折射，才能够在远处被接收到，而地球上空的电离层就像一面变化多端的镜子，它对短波的反射能力、它存在的高度、随时在变化，因此短波广播的传输就变得比较不那么可靠了。虽然如此，电离层还是有一些变化规律可以归纳出来的，因为电离层形成的主要因素是来自太阳的紫外线及带有能量的微小粒子；因此电离层的变化会受到下面几项因素的影响：太阳活动的强弱：即所谓的大约每11年一个周期的变化。太阳与地球的距离：即一年

13、四季的变化。太阳能量在传达到地球时所穿过的大气层厚度不同：白天到夜晚，即一天当中从早晨到黄昏到夜晚都在变化，因此，白天和夜晚，太阳能量对电离层的影响是不同的。此外，由于电离层经常发生快速的变化，使得收听短波经常出现类似海浪般忽大忽小的声音，这是收听短波的一种普遍现象：自动增益,38,电波从发射天线发出，沿直线传播到接收天线，如图所示。,特点：这种传播的距离只限制在视距范围内（也叫视距传播）增高天线可以提高直线传播的距离。,3、直线传播（空间波）,适合频率f：30MHz以上(波长为10m以下)的超短波。,39,通信卫星,40,例：1、GSM数字蜂窝系统（单频、双频手机）,2、我国无线电广播系统,

14、41,决定无线电波传播方式的关键是无线电信号的频率（波长），长波信号以地波传播为主。中波和短波信号可以用地波和天波两种方式传播，而中波以地波为主，短波以天波为主。频率较高的超短波及其更高频率的无线电波，主要沿空间直射传播。,总结,42,学习本课程需注意的问题注意分析方法和过程的特点：近似分析抓住各单元电路的共性，洞悉各功能之间的内在联系。高频电子线路是在科学技术和生产实践中发展起来的,也只有通过实践才能得到深入的了解。因此,在学习本课程时必须要高度重视实验环节,坚持理论联系实际,在实践中积累丰富的经验。,43,石英晶体振荡器,缓冲,（隔离）,倍频,缓冲,（隔离）,高频功率放大器,传输线,天线,（调制信号）,原始,信息,传感器,（换能）,电信号,低频放大器,缓冲,（隔离）,图1-1 无线电发射系统原理框图,44,选频网络,前置放大,本机振荡,BPF,中频前置放大,中频中间放大,中频末级放大,双向限幅,LPF,隔离,AFC,前置AGC,中频AGC,低频前置放大,低频放大,低频功放,图 1-2 超外差式AM调幅接收机原理框图,天线,