无线电 复习.docx
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无线电复习
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RF
无线电通信电路测试与设计
第一章
超外差接收机的组成框图,超外差接收机的组成框图,波形
高频放大器
混频器
中频放大器
振幅检波器RF
本机振荡器
低频放大器
超外差式无线电接收机的框图电子信息学院
RF
无线电通信电路测试与设计
无线电调幅发射机组成框图,无线电调幅发射机组成框图,波形
振荡器
高频放大器倍频器
高频功放及调制RF
话筒
调制信号放大器电子信息学院
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无线电通信电路测试与设计
射频中的元器件特性(电阻、电容、电感)射频中的元器件特性(电阻、电容、电感)电阻
L1C1
R1C2
L2
电阻在射频中可以等效为图1.4.1所示的模型,电感L1和L2模拟引线电感;电容1模所示的模型,电感模拟引线电感;电容C电阻在射频中可以等效为图所示的模型RF拟电荷分离效应;模拟引线电容模拟引线电容;为电阻的阻值由此可见在低频段的时候,为电阻的阻值。
拟电荷分离效应;C2模拟引线电容;R1为电阻的阻值。
由此可见在低频段的时候,由于这些电感电容值都很小,影响比较微弱,但随着频率的升高,由于这些电感电容值都很小,影响比较微弱,但随着频率的升高,其影响也会越来越大
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无线电通信电路测试与设计
C1
电容
L1
R1R2
L1和R1用来描述引线电感和引线导体损耗的电阻;R2表示电容中间介质的电阻损耗;用来描述引线电感和引线导体损耗的电阻;表示电容中间介质的电阻损耗;C1为电容本身的容量。
为电容本身的容量。
电感
L1
R1
C1
RF
图中C1和分别代表了分布电容和电阻的综合效应分别代表了分布电容和电阻的综合效应。
图中和R1分别代表了分布电容和电阻的综合效应。
这个模型也可看做一个并联谐振电路,振电路,
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无线电通信电路测试与设计
基本概念:
调制、解调、基本概念:
调制、解调、调幅、调幅、检波调频、调频、鉴频
趋肤效应
交变电流通过导体时,由于感应作用引起导体截面上电流分布不均匀,愈近交变电流通过导体时,由于感应作用引起导体截面上电流分布不均匀,导体表面电流密度越大。
这种现象称“趋肤效应”导体表面电流密度越大。
这种现象称“趋肤效应”。
随着频率的升高趋肤效应也越显著,从而使导体的有效电阻不断增加。
也越显著,从而使导体的有效电阻不断增加。
δ=
1
πfμσ
RF
μ为导体的导磁率,为导体的导磁率,
f为工作频率,为工作频率,
σ为导体的电导率。
为导体的电导率。
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RF频带宽度概念
A0.7Au00
无线电通信电路测试与设计
Au
3dB
fLfL
ffHH
f
分贝的概念:
分贝的概念:
BW0.7=
fH
-
fL
RF
射频中为了分析方便通常都采用分贝()为单位。
射频中为了分析方便通常都采用分贝(dB)为单位。
分贝是一个无量纲的比值,用来表示物理的相对值,如电压放大倍数和功率放大倍数等。
的比值,用来表示物理的相对值,如电压放大倍数和功率放大倍数等。
GV(dB)=20lg(
Uout)=20lgAuUin
PGP=10lg(out)=10lgApPin
例:
20log(0.707)=-3dB-
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手机参数中常会用到dbm这个单位手机参数中常会用到
无线电波的发射功率是指在给定频段内发射的能量能量两种表达形式:
能量两种表达形式无线网卡的发射功率为36mw(相对的线性水准相对1w的线性水准无线网卡的发射功率为相对的线性水准)无线网卡的发射功率为15.56dbm(相对相对1mw的比例水平的比例水平)无线网卡的发射功率为相对的比例水平两种表达可以互换:
两种表达可以互换dbm=10lg(Pmw)Pmw=10dbm/1010w:
10lg10000=40dbm5w:
10lg5000=37dbm(dB毫瓦毫瓦)毫瓦
RF
40dbm相当于多少毫瓦1040/10=10000毫瓦相当于多少毫瓦毫瓦
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无线电通信电路测试与设计
品质因数概念、计算(串并联谐振回路计算)品质因数概念、计算(串并联谐振回路计算)
品质因数是表征一个储能器件(如电感线圈、电容等在谐振时在谐振时,品质因数是表征一个储能器件如电感线圈、电容等)在谐振时,每个周期电路所储如电感线圈能量同每个周期所损耗能量之比的一种质量指标。
元件的Q值愈大值愈大,用该元件组成的能量同每个周期所损耗能量之比的一种质量指标。
元件的值愈大用该元件组成的电路或网络的选择性愈佳。
电路或网络的选择性愈佳。
RL
+Ui-
IC
Q0=
图2-3Lω串联谐振电路1
0
R
=
RF
ω0CR
ReoQ0==ω0CRω0L
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RF
L
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Ii
+UICR
CR
L
+U
_
Q0=ω0CR=
ω0L
Rs
Q0=
ω0L
R
=ω0CReQ
BW0.7=2?
f0.7=f2?
f1=
f0
Q0
RF
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LC谐振电路(串联、并联特点)谐振电路(串联、并联特点)谐振电路当工作频率低于串联:
串联
ω0时,电路呈容抗;
当工作频率高于ω0时,电路呈感抗;当工作频率等于ω0时,电路呈纯电阻。
当工作频率低于并联:
并联
ω0时,电路呈感抗;
RF
当工作频率高于ω0时,电路呈容抗;当工作频率等于ω0时,电路呈纯电阻。
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RF
无线电通信电路测试与设计
无线电电信号特点:
具有时域特性和频域特性无线电电信号特点具有时域特性和频域特性
信号的频谱
幅度谱和相位谱幅度谱
4A11f(t)=(sinω1t+sin3ω1t+sin5ω1t+?
)π35
f(ω)4E/π4E/3πOω13ω14E/5π5ω1
ω
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周期性信号的频谱的特点频谱是离散的而不是连续的,①离散性——频谱是离散的而不是连续的,离散性频谱是离散的而不是连续的每根谱线代表一个谐波分量。
每根谱线代表一个谐波分量。
离散频谱;这种频谱称为离散频谱这种频谱称为离散频谱;谐波性——谱线只能出现在基波角频率ω1谱线只能出现在基波角频率ω②谐波性谱线只能出现在基波角频率的整数倍上;的整数倍上;收敛性——幅度谱的谱线幅度随着频率的③收敛性幅度谱的谱线幅度随着频率的增加而逐渐衰减到零。
增加而逐渐衰减到零。
非周期信号x(t)的频谱是连续的的频谱是连续的非周期信号
RF
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RF稳压电路分类:
稳压电路分类
无线电通信电路测试与设计
第二章
线性稳压电源,线性稳压电源,优点是稳定性高,纹波小,可靠性高,易做成多路、输出连续可调的模块。
优点是稳定性高,纹波小,可靠性高,易做成多路、输出连续可调的模块。
缺点是体积大,较笨重,效率相对较低。
缺点是体积大,较笨重,效率相对较低。
开关型直流稳压电源优点是体积小,重量轻,稳定可靠;可以升压、降压或转换电压极性。
优点是体积小,重量轻,稳定可靠;可以升压、降压或转换电压极性。
缺点是不稳压纹波较大,纹波峰峰值一般为输出电压的1%纹波较大,纹波峰峰值一般为输出电压的%。
vF
0t
直流电
220V交流电
变压
整流
滤波
稳压RF
0
vo
t
v1
0t0
v2
t0
vR
t0
vF
t
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X78XX系列特点,命名方式,电路构成系列特点,命名方式,系列特点
IN
123GND
OUT
例如:
78M05三端稳压器可输出+5V、0.5A的稳定电压;RF7912三端稳压器可输出12V、1A的稳定电压。
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滤波器的设计(低通、高通、带通)滤波器的设计(低通、高通、带通)LC低通滤波器LC低通滤波器
LC
2LCC
L2C
L
RF
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RC低通滤波器电路RC低通滤波器电路
RF
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RFLC高通滤波器LC高通滤波器
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C/2LL
CL/2C
RC高通滤波器高通滤波器
C
RF
R
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带通滤波器
L1C1L2C2L3C3L4C4L5C5
RF
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石英晶体滤波器:
Q极高石英晶体滤波器极高
压电效应
什么是压电效应呢当晶体受到机械力时,什么是压电效应呢?
当晶体受到机械力时,它的表面上就产生压电效应了电荷。
如果机械力由压力变为张力,了电荷。
如果机械力由压力变为张力,则晶体表面的电荷极性就反过来。
这种效应称为正压电效应。
反之,就反过来。
这种效应称为正压电效应。
反之,如果在晶体表面加入一定的电压,则晶体就会产生弹性变形。
如果外加电压作加入一定的电压,则晶体就会产生弹性变形。
交流变化,晶体就产生机械振动。
交流变化,晶体就产生机械振动。
振动的大小基本上正比于外加电压幅度,这种效应称为反压电效应。
加电压幅度,这种效应称为反压电效应。
RF
陶瓷滤波器外型与参数
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RF常见匹配网络zsus
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电阻变小匹配电路
RF
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ZsuS电阻变大匹配电路
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已知某电阻性负载为10,请设计一个匹配网络,使该请设计一个匹配网络,例:
已知某电阻性负载为负载在20MHz时转换为时转换为50。
负载在时转换为
zsus
Z2
RF
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RF例:
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已知某电阻性负载为10,请设计一个匹配网络,使该请设计一个匹配网络,已知某电阻性负载为
L2
负载在20MHz时转换为时转换为50。
求该匹配网络的值,元件参数值求该匹配网络的Q值元件参数值元件参数值.负载在时转换为
50C110C1L2
(1)
(2)
Rp=(1+Qe)R2
2
Qe=
RpR2
1=2
Q
e
=
ω0L2
R2
RF
Qe=ω0C1L2
C1≈318PF
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L2≈0.16uH
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丙类功放
第三章
高频功率放大器的分类:
窄带功率放大器与宽带功率放大器高频功率放大器的分类窄带功率放大器与宽带功率放大器
甲、乙、丙类功放的特点
icQAQCQB0UonUBBOωtOωtOubωtubUbeub360°180°<180°
RF
图2-25Q点不同时的ic导通角
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高频功率放大器输入输出波形分析
L1
C1
R1
VBB
C2
VCCVb
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谐振功率放大器的功率计算
21Ucm12122输出功率:
Po=UcmIc1m=输出功率:
=Ic1mRP=Icmaxα1(θ)Rp22RP22直流电源提供功率:
直流电源提供功率:
PV=IC0VCC
晶体管的集电极耗散功率:
晶体管的集电极耗散功率:
1UcmIc1mPo12RFξg(θ)η==放大器的集电极效率为:
c=放大器的集电极效率为:
1PV2VCCIC0
Pc=PV-Po
Icm1α1θ)(g1(θ)==Icoα0θ)(
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临界),已知输出功率P例:
某谐振功率放大器(临界已知CC=24v,输出功率0=5w,晶体管集电极电某谐振功率放大器临界已知V流中的直流分量I输出电压U试求:
直流电源功率直流电源功率P流中的直流分量C0=250mA,输出电压Cm=22.5v,试求直流电源功率V,集电极效率η谐振回路谐振电阻R基波电流I通角θ效率η,谐振回路谐振电阻Rp,基波电流Ic1m,通角θ。
(1)
PVηRP
PV=VCCIC0=24x0.25=6w
η=
P05==83.3%PV6
2
(2)
(3)(4)(5)
:
1Ucmp0=2Rp
Rp=50.63
IC1m:
θ:
Ic1m
Ucm=Rp
RFIc1m=444.4mA
θ=62°
1η=ξg1(θ)2
g1(θ)=1.777
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过压、欠压、过压、欠压、临界状态
高频功率放大器的工作状态取决于负载阻抗RP和电压VCC、VBB、Ubm四个参数。
工作状态不同,放大器的输出功率、四个参数。
工作状态不同,放大器的输出功率、效率和管耗就大不相同。
下面来了解工作状态随这几个参数而变化的情况。
相同。
下面来了解工作状态随这几个参数而变化的情况。
基极调制特性放大特性
uBE=VBB+Ubmcosωct—①①uCE=Vcc-Ucmcosωct—②②
集电极调制特性负载特性
RF
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RF负载特性
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如果维持三个电压参数不变,那么工作状态就取决于如果维持三个电压参数不变,那么工作状态就取决于RP。
此时各种电输出电压、功率与效率等随R而变化的曲线,就叫负载特性。
流、输出电压、功率与效率等随P而变化的曲线,就叫负载特性。
RF
图3.1.7三种工作状态
越大,绝对值越小。
因此,负载阻抗RP越大,负载线的斜率gd绝对值越小。
因此,放大器的工作状态随着负载的不同而变化。
作状态随着负载的不同而变化。
增大时放大器的工作状态从欠压、RP增大时放大器的工作状态从欠压、临界到过压
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放大器的工作状态发生变化,电压电流功率效率都会有变化见图放大器的工作状态发生变化,电压电流功率效率都会有变化见图3.1.8观察图3.1.7,在欠压区至临界线的范围内,观察图3.1.7,在欠压区至临界线的范围内,当3.1.7的范围内逐渐增大时,RP逐渐增大时,集电极电流脉冲的最大值以及流的变化都不大。
增加,仅仅使i通角θ的变化都不大。
RP增加,仅仅使iC略有减因此,在欠压区内的i小。
因此,在欠压区内的iCmax(Ic1m、IC0)几乎维的增加而略有下降。
持常数,持常数,仅随RP的增加而略有下降。
但进入过压区后,集电极电流脉冲开始下凹,区后,集电极电流脉冲开始下凹,而且凹陷程度的增大而急剧加深,随着RP的增大而急剧加深,致使与Ic1m、IC0也急c1m、剧下降。
的关系式看出,剧下降。
再由Ucm=RPIc1m的关系式看出,在欠压变化很小,区由于Ic1m变化很小,因此Ucm随RP的增加而直线上升。
进入过压区后,上升。
进入过压区后,由于Ic1m随RPRF的增加而显著下降,的增加而很缓慢地上升。
著下降,因此Ucm随RP的增加而很缓慢地上升。
近似地说,几乎不变,似地说,欠压时Ic1m几乎不变,过压时Ucm几乎不变。
因而可以把欠压状态的放大器当作一个理想电流源;电流源;把过压状态的放大器当作一个理想电压源。
图3.1.8谐振功放的负载特性
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由于V不变,直流输入功率PV=IC0VCC。
由于VCC不变,因此曲线的形状相同。
PV曲线与IC0曲线的形状相同。
12Ic1mRP交流输出功率Po=UcmIc1m=2。
由图3.1.8看出在临界状态,达到最大值。
看出,3.1.8看出,在临界状态,Po达到最大值。
Pp最佳
匹配负载。
匹配负载。
这就是为什么我们在设计高频功率放大器时,如果从输出功率最大着眼,大器时,如果从输出功率最大着眼,就应力求它工作在临界状态的原因。
工作在临界状态的原因。
图3.1.8谐振功放的负载特性
由图,在欠压区内,减小时,集电极耗散功率Pc=PV-Po,由图,在欠压区内,当RP减小时,Pc上升很强欠压工作状态)达到最大值,可能使晶体管烧坏。
快。
当RP=0时(强欠压工作状态),Pc达到最大值,可能使晶体管烧坏。
必须避免发生这种情况。
须避免发生这种情况。
RFP0η=在欠压时,变化很小,的增加而增加;效率在欠压时,PV变化很小,所以随Po的增加而增加;到达P下降快,因而继续增加,临界状态后,开始时因为Po的下降没有PV下降快,因而继续增加,但增加临界状态后,V很缓慢。
的继续增加,的急速下降而下降,因而略有减小。
很缓慢。
随着RP的继续增加,Po因Ic1m的急速下降而下降,因而略有减小。
由此可知,在靠近临界的弱过压状态出现最大值。
由此可知,在靠近临界的弱过压状态出现最大值。
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