数字射频收发模块原理与设计-无源电子元器件

数字射频收发通信模块原理与设计李世勇2教学目的与任务：学生通过对本课程学习及相应电子设计，初步掌握高频电子元器件、数字编解码、通信系统的基本概念和数字收发模块的设计原理。掌握小型数字化收发通信系统的基本设计流程，使学生初步具备参与通信电子系统方案设计、器件选型的基本知识和基本技能，培养学生对后续课程的学习兴趣和科研、动手能力。为学生进一步学好专业知识、增强适应未来职业的能力，真正成为在电子与信息技术领域从事生产、服务和管理一线工作的高素质劳动者和高级专门技术人才打下一定的基础。3第1章电子元器件第2章射频通信系统第3章数字信号处理第4章无线收发模块第5章TR组件的设计与实现4第1章电子元器件1.1无源电子元器件的名称、分类、形状、用途1.2集总参数、分布参数、复数阻抗、阻抗匹配的基本概念1.3有源电子元器件的名称、分类、形状、用途1.4无线通信系统的基本组成51.1无源电子元器件的名称、分类、形状、用途一、无源（passive）电子元器件的定义如果电子元器件工作时，其内部没有任何形式的电源，则这种器件叫做无源器件。从电路性质上看，无源器件有两个基本特点：（1）自身或消耗电能，或把电能转变为不同形式的其他能量。（2）只需输入信号，不需要外加电源就能正常工作。61.1无源电子元器件的名称、分类、形状、用途一、无源（passive）电子元器件的定义另一种观点认为：区分有源器件和无源器件的关键在于该元件的端口特性是否依赖于外部驱动或激励源，是则为有源器件，非则为无源器件。例子：对于一个理想电阻或电阻网络而言，其阻抗特性不随外部驱动的改变而改变，甚至不需要外部策动其特性依然成立，故与外部策动无关，所以电阻是无源器件。71.1无源电子元器件的名称、分类、形状、用途二、无源电子元器件分类电子系统中的无源器件可以按照所担当的电路功能分为：电路类器件、连接类器件。电路类器件：（1）电阻器（resistor）（2）电阻排（resistornetwork）（3）电容器（capacitor）（4）电感（inductor）（5）变压器（transformer）（6）继电器（relay）（7）按键（key）（8）蜂鸣器、喇叭（speaker）（9）开关（switch）8连接类器件（1）连接器（connector）（2）插座（socket）（3）连接电缆（line）（4）印刷电路板（pcb）9碳膜电阻贴片电容10电感贴片电感环氧电容碳膜电容11变压器继电器同轴连接器电源连接器12电阻器课题电阻器教学目的1.掌握电阻器的特性及用途2.了解各种电阻器的差异和不同作用3.学会识别和检测电阻器重点、难点重点：电阻器的作用难点：各种电阻器的识别和不同的作用13电阻器1、定义：导体材料对电流通过的阻碍作用称为“电阻”。利用这种阻碍作用做成的元件称为电阻器。2、特性：不同材料的物质对电流的阻力是不同的。R=ρL/Sρ－材料的电阻率。与材料的性质有关。导体的电阻除与长度、截面积有关外，还与温度有关（电阻率与温度有关）石墨材料：阻值随温度的升高而减小金属材料：阻值随温度的升高而增大3、作用：是稳定和调节电路中的电流和电压，在电子产品中使用最多的是电阻的分压、降压、分流、限流、滤波（与电容组合）和阻抗匹配。14电阻器的型号命名方法15电阻器的主要参数及标注方法电阻器的主要参数有标称值、允许误差和额定功率1、电阻器的标称值和误差由于工厂商品化生产的需要，元器件产品的规格是按特定数列提供的。考虑到技术上和经济上的合理性，目前主要采用E系列作为电抗组件规格。常用的系列有E6,E12,E24,E96系列.（见表）E6－±20%；E12－±10％；E24－±5％；E96－±1％、E192－±0.5％16电阻值可为以上阻值的10n倍数，n可为正整数和负整数17标注方法有直标法、文字符号法、色标法。（1）直标法；直接用阿拉伯数字和单位符号标出。一般用于功率较大的电阻器。如：RJ112.7KΩ±5%(2)文字符号法：将文字、符号有规律的组合起来表示出电阻器的主要参数。如：欧姆Ω兆欧MΩ吉欧GΩ符号前为整数，符号后面数字第一位小数和第二位小数。如：Ω2=0.2Ω，4k7=4.7kΩ，1M0=1.0MΩ（3）色标法：用不同颜色的色带或色点在电阻器表面标出标称值和允许误差。一般小功率电阻器使用。小窍门：一般背景颜色区别电阻器的种类：浅色（淡绿、浅兰、浅棕）表示碳膜电阻器，红色、棕色表示金属膜电阻器，深绿、灰色表示线绕电阻器。18普通电阻采用四环精密电阻采用五环192、电阻器的额定功率p当电流通过电阻器时，电阻器会发热，负荷功率越大，发热越厉害。额定功率是指在正常大气压和额定温度下，长期连续工作而不改变性能的允许功率。（即不被烧坏的功率）有1/8W1/4W1/2W1W2W3W5W10W20W一般用数字印在电阻器表面上，也可由电阻器的体积大小判断。20碳膜电阻额定功率的估算金属膜电阻额定功率的估算额定功率长度(mm)直径(mm)最高工作电压额定功率长度(mm)直径(mm)最高工作电压0.125122.51000.1256-82-2.51500.25155.53000.257-8.32.5-2.92000.5255.54000.510.84.22501.0287.25001.0136.63002.0469.57502.018.58.6350213、电阻器的温度系数元件的标称值会随温度的变化而略有改变，温度每变化1℃,会引起元件的标称值相对变大或变小。温度系数越大说明该元件的稳定性越差，反之，温度系数越小说明该元件的稳定性越好。22电阻器的种类、结构及性能特点从结构上可分为：固定电阻器（R）：一经制成阻值不再改变。可变电阻器(RH)：在一定范围可调，使用时固定在某一值上。电位器(RP)：在一定范围内连续可调。固定电阻器根据材料和工艺不同可分为：23241、碳膜电阻器（RT）：是在碳棒上按一定工艺要求涂一层炭质电阻膜，通过厚度控制阻值。然后在两端装上盖帽，焊上引线。并在表面涂保护漆，最后印上参数。特点：碳膜电阻器电压稳定性好，阻值范围大。可制成1Ω－10MΩ的阻值，额定功率为1/8-10w。成本低，价格便宜。缺点：分布电容电感较大，误差较大。用途；民用中低档电子产品。如收音机、电视机电路。多用色环标出。25262、金属膜电阻器（RJ）:外形与碳膜电阻器相似，只是在碳棒表面用真空蒸发或烧渗法制成金属膜。特点：金属膜电阻体积更小，除具碳膜电阻的特征外，比碳膜电阻精度更高，热稳定性更好，噪音更低，阻值范围更高（几Ω－几百MΩ），可用于高频电路。价格贵。用途：主要用于精密仪表、通讯设备和高档家用电器。外表一般涂红漆或棕漆。27金属膜电阻器：283、线绕电阻器（RX）：是用电阻系数较大的锰铜丝或镍铬合金丝绕在陶瓷管上制成的。在外层涂有耐热的釉绝缘层。特点：精度高，噪音低，功率大，一般可承受1－500W的额定功率，可在150℃高温下正常工作，但体积大，阻值不高（最高5MΩ），不适合2MHZ以上的高频电路，只适合在要求大功率电阻的电路中做分压电阻或滤波电阻或高温工作的场合。用途：整流电源中的滤波电阻、降压电阻，仪表中分压器、分流器。29线绕电阻器304、可调电阻器；虽然在一定范围可调，但在使用时经常固定在某一数值上。功率较大的则多属于绕线电阻器；功率较小的多属于碳膜电阻器。用途：晶体管电路中偏流电阻，电源滤波电阻。315、敏感电阻器:敏感电阻器属于传感器，它在现代信息技术、生产自动化、军事、交通、环保、能源、医疗、家电等领域起着巨大的作用。从各种复杂工程系统到人们日常生活的衣食住行，都离不开各种各样的敏感电阻器。如果说计算机相当于人的大脑，通信相当于人的神经，那么传感器就相当于人的感官。从狭义上讲，传感器就是将外界信息转换成电信号的装置。举例来说：相当于人眼（视觉）的是光敏传感器。如光敏电阻、光敏晶体管相当于人耳（听觉）的是力敏传感器。如电容式话筒、力敏电阻器相当于人皮肤（触觉）的是温敏传感器。如热敏电阻器、半导体传感器相当于人鼻子（嗅觉）的是气敏传感器。如气敏电阻器、燃烧式传感器、酒精传感器相当于人舌头（味觉）的是味觉传感器。如离子传感器32电阻器的选用与代换1、固定电阻器的选用①对一般电子电路，若没有特殊要求，可选用碳膜电阻器，以降低成本。对于高品质的电视机和收录机，应选择金属膜电阻器和线绕电阻器。②高频电路选用分布电容、电感小的电阻。如金属膜电阻。高增益小信号放大电路选低噪声电阻。如金属膜、线绕电阻。③绕线电阻功率大，电流噪声小，耐高温，可用于低频电路或电源电路中做限流电阻、分压电阻、泄放电阻。④功率的选择：应符合电路对电阻功率容量的要求，一般不随意加大或减小电阻的功率。由（P=I2R或P=V2/R)计算33电阻器的选用与代换2、电阻器的代换：①普通电阻器损坏后，可用同功率、同阻值的碳膜电阻或金属膜电阻代换。②碳膜电阻损坏后，可用功率阻值相同的金属膜电阻代换。反之不行。③若手中没有同规格的电阻代换，可采用电阻串、并联方法应急。④代换时功率原则上不少于原电阻额定功率。34电位器一、电位器的结构与特性组成：电位器是通过旋转轴来调节阻值的可变电阻器，普通电位器由外壳、旋转轴、电阻片和三个引出端子组成。作用：由于电位器阻值具有可调性，因此常用做分压器和变阻器。用途：收音机音量调节，电视机亮度和对比度调节在实际电路中，电位器的连接有分压式和变阻式。35电位器除了与电阻器一样有标称值(E系列）、额定功率和误差外，还有阻值的变化规律。所谓变化规律是指轴的旋转角度与电阻值变化关系的规律。①直线型电位器（x）：阻值随转轴角度均匀变化的。适用于电阻均匀调节的电路；如分压器、偏流调节电路，万用表调零电位器。②指数型电位器（z）：阻值开始时变化小，以后变化逐渐加快，近似指数规律。适用于音量控制电路。如收音机、电视机音量调节③对数型电位器（D）阻值变化与转角成对数型变化。适用于音调控制电路。如音调调节电位器和电视机黑白对比度调节。3637二、电位器的种类1、合成炭膜电位器：结构：电阻浆料：碳黑＋石墨＋石英粉＋有机粘合剂基材：玻璃纤维板、胶纸板。优点：阻值范围宽(几百－几兆欧），分辨力高，寿命长，价廉。缺点：功率较小（小于2w），噪声大，温度系数大。应用：中低档电子产品，如民品、一般电路。常用WH14,WH23.WH5-1检测：检查开关、固定端头、活动端头。382、线绕电位器结构：将电阻丝绕在基体上并弯成圆形,电刷在电阻丝上滑动。优点：功率大（可达25w），精度高，温度系数小，耐高温，稳定性好；缺点：分辨力低，耐磨性能差，高频性能差，价格较高。用途：高温大功率电路及精密调节电路。常用WXX5,WX8,WXD23.39电容器教学目的1、掌握不同种类电容器的特性及应用2、了解各种电容器的不同作用3、学会识别、选择和检测电容器重点、难点重点：电容器在电路中的作用难点：区别不同电容器的应用40电容器1、定义：是由两块金属电极之间夹一层绝缘电介质构成。当在两金属电极间加上电压时，电极上就会储存电荷，所以电容器是储能元件（即储存电荷的容器）。2、特点：①它具有充放电特性和阻止直流电流通过，允许交流电流通过的能力（隔直通交）。②在充电和放电过程中，两极板上的电荷有积累过程，也即电压有建立过程，因此电容器上的电压不能突变。③电容器的容抗与频率、容量之间成反比。即分析容抗大小时就得联系信号的频率高低、容量大小。41电容器3、作用：电容器广泛应用于各种高、低频电路中和电源电路中，起退耦、耦合、滤波、旁路、谐振、降压、定时等作用。名词解释：1)滤波：指滤除干扰信号、杂波等2)耦合：指将两个或两个以上的电路连接起来并使之相互影响的方法3)退耦：指消除或减轻两个以上电路间在某方面相互影响的方法4)旁路：指与某元件或某电路相并联，其中某一端接地，将有关信号短接到地5)谐振：指与电感并联或串联后，其自由振荡频率与输入频率