物理学院高频电子线路x1

高频电子线路第1章绪论高频电子线路高频电子线路第1章绪论考试课程：实验15分；作业5分；试卷80分。答疑：周三、1：30点~3.30,电航楼206参考书目：（1）谢嘉奎主编非线性电子线路（第四版)高教出版社(2)张肃文主编高频电子线路（第四版)高教出版社（3）刘宝玲主编通信电子电路高教出版社（4）严国萍主编通信电子线路科学出版社（5）于洪珍主编通信电子电路清华大学出版社（6）王卫东主编高频电子电路电子工业出版社高频电子线路第1章绪论1高频电子线路是在高频段范围内实现特定电功能的电路。高频电路是通信系统,特别是无线通信系统的基础,是无线通信设备的重要组成部分。第一章绪论高频电子线路第1章绪论通信是将信息（消息）由一个地方传向另一个地方（或多个地方），现代通信通常都是采用电信号来完成这一传递过程。现代通信实质上就是电子通信，即电通信，简称为通信。第一节无线通信系统概述高频电子线路第1章绪论信息：语言、音乐、文字、符号、图像或数据等是信息的表现形式。电话、传真、电报、可视电话、数据传输、广播、电视等。电子通信：各种信息先转换成电磁能量，再通过电子设备实现传输。高频电子线路第1章绪论有线通信系统：导线、电缆、光纤无线通信系统：自由空间一、通信系统模型高频电子线路第1章绪论音频放大器调制器激励放大输出功率放大载波振荡器天线开关高频放大混频器中频放大与滤波解调器音频放大器话筒本地振荡器扬声器变频器图1—1无线通信系统的基本组成无线通信系统的组成3第一节无线通信系统概述高频电子线路第1章绪论第一节无线通信系统概述高频电路的基本内容应该包括:（1）高频振荡器（2）高频放大器（3）混频或变频（4）调制与解调5高频电子线路第1章绪论第一节无线通信系统概述二、无线通信系统的类型（1）按照工作频段或传输手段分类有中波通信、短波通信、超短波通信、微波通信和卫星通信等。所谓工作频率,主要指发射与接收的射频（RF）频率。6高频电子线路第1章绪论第一节无线通信系统概述（2）按照通信方式来分类,主要有（全）双工、半双工和单工方式。7高频电子线路第1章绪论（3）按照调制方式的不同来划分,有调幅、调频、调相以及混合调制等。调制调制信号(话音或图象转换的低频电信号)高频载波信号已调波高频电子线路第1章绪论)sin()(tUtum如果基带调制信号是模拟的幅度调制AM——载波的幅度Um受控于基带调制信号正比变化载波的角频率ω和相位θ保持不变频率调制FM——载波的角频率ω受控于基带调制信号正比变化载波的幅度Um和相位θ保持不变相位调制PM——载波的相位θ受控于基带调制相位正比变化载波的幅度Um和角频率ω保持不变载波信号高频电子线路第1章绪论第二节无线电信号与调制第二节无线电信号与调制一、频率特性无线电波105红外线1010可见光紫外线1015X射线1020宇宙射线1025f/Hz/m3×1033×10－2(3.8～7.8)×10－73×10－73×10－123×10－17图1-3电磁波波谱8高频电子线路第1章绪论第二节无线电信号与调制9高频电子线路第1章绪论二、时间特性一个无线电信号,可以将它表示为电压或电流的时间函数,通常用时域波形或数学表达式来描述。无线电信号的时间特性就是信号随时间变化快慢的特性三、频谱特性对于较复杂的信号（如话音信号、图像信号等）,用频谱分析法表示较为方便。高频电子线路第1章绪论信号幅度0t信号振幅0F3F5F7F9FF用幅频特性和相频特性表示电信号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）所占据的频率范围或频带宽度。高频电子线路第1章绪论四、传播特性(a)射线(b)(c)电离层(d)对流层图1—5（a）直射传播;（b）地波传播;（c）天波传播;（d）散射传播高频电子线路第1章绪论五、调制特性第二节无线电信号与调制10在高频电路中,我们要处理的无线电信号主要有三种:基带信号：携带信息的低频信号，又称为调制信号。高频载波信号：确知的单一频率的正弦波或脉冲波信号。已调信号：载波在调制器中被基带信号调制以后，就转换成具有一定带宽的已调波，这也就需要具有一定带宽的频道来传送。高频电子线路第1章绪论1、调制用需要传输的消息信号（调制信号）去控制高频载波信号的某一参数——振幅、角频率或相位，使其随调制信号的变化而变化，这一过程称为调制。调制调制信号(话音或图象)高频载波信号已调波11第二节无线电信号与调制高频电子线路第1章绪论调幅波调频波高频电子线路第1章绪论2、调制的主要作用进行频谱搬移（将原来不适宜传输的基带信号搬移到适合传输的某一个频段上，再送入信道）；实现信道复用（把多个信号分别安排在不同的频段上同时进行传输）；调制可以提高通信系统抗干扰12第二节无线电信号与调制高频电子线路第1章绪论第三节本课程的特点一、多数高频电子线路功能的实现是借助器件的非线性特性，功能与电路形式远比线性电路多。分析方法：幂级数分析法、折线分析法、线性时变参量分析法。13第三节本课程的特点高频电子线路第1章绪论1、非线性器件的特性描述有源器件根据输入信号幅度的大小，通常可以用三种逼近方法来描述其非线性特性。（1）用解析函数来描述器件的伏安特性:（1）二极管:TUuSeIi（2）双极型晶体管：TbeUuEBSCeIi（3）场效应晶体管：2)()1(offGSgsDSSdUuIi高频电子线路第1章绪论（4）双极型晶体管差分放大器：TidoUuthIii221T1T2VCCIouii1Ri2R+-uo+-i=i1-i20ui(c)晶体管差分对输出电流和差模输入电压间的关系高频电子线路第1章绪论（2）用幂级数展开式来描述器件的伏安特性nnuauauauaai332210式中an(n=0，1，2，3……正整数)。为与电路工作点有关的系数，通常n越大，则系数an的值越小。当电路中非线性器件用幂级数表示时，所取的级数项数就完全取决于信号幅度的大小和所要求的精度。高频电子线路第1章绪论（3）在大信号输入时,用分段折线来描述器件特性当二极管在大信号工作时，因为信号幅度远远大于二极管的导通电压，所以二极管的伏安特性可以用通过原点的斜直线表示。iDuDuitiDt(a)二极管特性和电压电流波形000DDDDDuuugi高频电子线路第1章绪论幂级数分析法泰勒定理：假设f(x)及其n+1阶导数在(a,b)内连续，并且x0是(a,b)内的一点，那么对任意x∈（a,b）00000()()()()()()()!nnnfxfxfxfxxxxxRxn()nRx称为余项，若lim()0nnRx()000()()()!nnnfxfxxxn称为f(x)关于x0的泰勒级数展开式。高频电子线路第1章绪论线性时变参量分析法00000()()()()()()()!nnnfxfxfxfxxxxxRxn若x0随时间变化，x0=x0(t),且x-x0的值很小，上式忽略高阶项：000()()()()fxfxtfxtxxtf(x)与x是线性关系，但参数随时间变化。高频电子线路第1章绪论二、工程上采用近似的分析方法。对器件的数学模型和电路工作条件进行合理近似，用简单的分析方法获得具有实用意义的结果。三、重视实验环节。14第三节本课程的特点高频电子线路第1章绪论学习中的三个层次：①实现各功能的基本原理并由此导出基本电路。②进行合理近似，引出对电路进行近似的工程分析。③根据分析结果，提出对电路的设计原则及改进电路性能的基本途径。15第三节本课程的特点