高频电子线路

第一章思维问题和练习问题1-1无线通信系统由哪个部分组成？ 各部分功能如何a :典型的点对点无线通信系统的基本结构：图示的无线通信系统包括七个部分：源、调制器、发射机、信道、接收机、解调器和宿。 发信方把原来的声音、图像信息变成电信号。 例如，麦克风将声音转换成声音电信号，各种传感器得到的电信号等。 这种原始电信号在频谱上表示为低频信号，称为基带信号。 基带信号由调制器将基带信号转换成高频调制波信号，适合于信道传输，并且调制波信号大多是频带通信信号。高频调制波信号在发送机被功率放大，在发送天线产生的电磁波在自由空间中传播，到达接收天线，将电流引导至接收天线，在接收机进行诸如信号放大的处理，对被调制信号进行解调，在接收端的解调器中对被调制信号进行解调，对原来的基带信号进行解调，并进行信息处理后得到信息1-2为什么无线通信需要调制解调器技术？其作用是什么a .在无线信道的各种影响下，无线通信应当采用调制技术，例如选择可靠的传输信道、将基带信号调制到指定的信道上、减少对天线的要求以及适应多路复用传输的要求。 模拟调制技术主要通过基带信号控制载波信号的幅度、频率和相位的变化，即，幅度调制、频率调制和相位调制。1-3无线通信的接收方式有多少种？超外差接收机的优点是什么a :通常在信号衰落，由接收天线得到的电磁波信号微弱，首先需要对信号进行放大来解调，该接收机的结构被称为直接放大型接收机，该接收机的结构针对不同的接收频率，其接收机的灵敏度(接收微弱信号的能力)和选择性(选择不同站的能力)不同，因此当前采用超外差接收机的结构，接收天线获得感应信号，用高频小信号放大器进行放大，与本机振荡器混合来获得两个高频信号的频率之和或频率之差信号，这两个信号的包络保持未调制波形信号的包络不变，称为中频， 频率称为高中频，差分频率称为低中频，后续的中频放大器选择对频率信号(或差分频率信号)进行放大而进行检测，复原原来的调制信号。超外差接收机将接收到的不同载波频率的高频信号变换成恒定的中间频率，例如幅度调制无线电的中间频率是465kHz。 由于中频信号的载波频率是固定的，因此中频放大器的选择性和增益与接收载波频率无关，使得接收机的配置得以简化。1-4中波、短波收音机、调频收音机有什么特点？1-5电磁波有哪些传播方式与信道、工作频率有什么关系？ 解：无线电传播方式分为地波传播、空间波传播、天波传播。传输方式因电磁波的频率而异。 对于频率高的信号，电磁波以线性的方式传播，称为空间波。 因为在地球曲率的影响下，此时的发送和接收天线必须足够高，所以空间波传输也被称为视距传输，并且在长距离通信中需要中继传输。对于较低频率的信号，电磁波被称为地面波。电磁波的衍射特性允许地面波应用于远程通信。在地球的大气中，从最低层开始依次是对流层、平流层和电离层。 在地球表面的1012km的对流层中，存在很多随机运动的不均匀介质，在电磁波中产生折射、散射、反射，在地球上空的60km以上的电离层吸收、反射电磁波，利用电磁波在大气中的折射、反射、散射的传输方式称为天波。在短波收音机中，短波广播通常集中播放一段时间，非常拥挤。 但是，广播通常在不同的时间段以不同的频率播放相同的节目。 例如，短波的15-18MHz每天从白天到傍晚能听到很多无线电节目，晚上10点以后只能接收很少的无线电节目，无线电的背景噪声也变小了，短波的7MHz以下白天很难听清楚无线电，但是到了深夜就能听清楚节目另外，经常听收音机的话，会发现很多收音机每小时都会定期改变播放频率。电离层常常快速变化，以致在听短波时常会像波一样变大或变小，这是听短波的普遍现象，即使电子电路利用自动增益控制(AGC )消除该现象，在严重的情况下，也会感到声音变大或变小。查阅1-6相关资料，了解短波信道、移动通信信道的特点解：短波和超短波大部分是天波和对流层散射。 由于容易受到大气环流、太阳风暴、宇宙射线等环境的影响，天线传播的信道非常不稳定，接收电磁波信号的振幅随机变化，被称为衰落，听短波广播节目时，声音高时低，中断。 电离层的多变性和电波的吸收作用会减弱短波信号，引起长时间的通信阻断。 另外，如果调制后的电波信号在电离层内传播，则传播路径和传播延迟根据构成信号的频率成分而不同，因此导致波形失真、电离层的分散性。 电离层的高度发生变化，急剧变化的话，电磁波会产生附加的频移，显示出“多普勒效应”。移动通信的工作频带大多为厘米带宽，即，特定的高带宽，电磁波的传播方案可以是直接辐射传播或反射。 在移动通信信道中，基站与移动站之间的反射体、散射体、折射体的数量特别多，所以电磁波被散射、反射、折射，导致信号的多路径传输，将到达的信号彼此重叠，该合成信号的振幅表示急剧的起伏变化，被称为振幅衰落。 电磁波具有在传播路径中不同的信道延迟，这将所接收信号的波形称为延迟扩展，从而导致所接收信号的频率选择性衰落。 同时，移动站的运动会产生多普勒移位，由此导致衰落过程中的频率扩展，被称为时间选择性衰落。 移动通信的信道特性非常复杂，选择性衰落特性极大地影响信号传输的可靠性。 为了获得令人满意的通信质量，需要采用抗各种衰落的调制/解调技术、编解码器接收技术以及扩频技术等，其中，广泛使用的是分集接收技术。什么是1-7基带信号、载波信号和调制波信号？ 各有什么特点？解：无线传输采用调制技术，例如，减少对于天线的要求以适应于信道传输，等等。 模拟调制技术主要通过基带信号控制载波信号的幅度、频率和相位的变化，即，幅度调制、频率调制和相位调制。 基带信号是低频信号，并且也称为调制信号，如语音信号、视频信号等等。载波信号为高频信号，即通过天线发送的高频信号，由发射机本身产生，并用于携带基带信号。调制波是如同幅度调制信号的调制波，其保持载波频率的幅度，但是其幅度根据基带信号控制的调制信号的幅度是恒定的，并且其幅度根据基带信号控制的相位调制信号的幅度是恒定的，相位变化在载波频率处为什么1-8调频波占用比调幅波更多的频带，并且调频波比调幅波具有更强的抗噪性？解：中短波无线电采用调幅方式，带宽为9kHz，调频广播采用调频方式，带宽为75kHz。 声音信号的带宽为300-3kHz，最高为10kHz，调幅广播可抑制声音的高音部分，调频广播的音质优于中短波广播。同时，无线电传播中的干扰被表示为幅度干扰。在干扰的幅度较小时，干扰不足以改变载波频率的变化。 因此，相对于干扰对振幅的影响直接影响振幅调制无线电，调频无线电在解调前具有振幅稳定电路，除去干扰的影响后，声音信息携带频率的变化，因此干扰对声音的影响小。另外，干扰信号多处于中短波段，频率调制处于较高频带中，干扰信号的能量较低，例如电动机干扰。检查2-2功率管MRF137的资料，了解晶体管各模型的电路参数的含义和物理意义。 解： MRF137是射频场效应功率管理、n信道强化模型。 宽带的打工率输出，频率的上限达到400MHz在工作电压为28V，150MHz时，输出功率达到30W，最小增益达到13dB，典型效率达到60%。2-3分析图2-23中的9:1传输线路变压器的阻抗转换原理。 解： 9:1传输线路变压器具有两种结构，如图所示以图(a )为例。首先，在传输模式中，假设I是传输线1-2和3-4、5-6和3-4、7-8和3-4的相应电流的幅度相等并且相反，即3-4的幅度，则如图所示，负载RL的电流是3I，电压是U12。接下来，考虑变压器模式，U12=U34=U56=U78该电路输入阻抗设计2-4电子噪声测试系统，观测不同电阻电压条件下的噪声状况，并与集成放大器(OP07、OP27、OP37等)的噪声状况进行比较。 解：略2-5无源集成器件高频工作时的等效模型由飞利浦公司提出图2-1所示的不同模型，分析其意义，比较其响应特性和本章介绍的等效模型，说明其合理性。解：与a )教材提供模型相比，如图(a )所示，RC是电阻的端分布电容，r是实际电阻，RL是读取电感。与图(1)相比较，布线分布电容RC不同，图(1)忽略了布线电感的分布电容。b )与教材提供模型相比，图(b )、2xR为电容器c的读取损耗电阻，c为实际电容器，CL为读取电感，两者的差别不大。c )与教材提供模型相比，图(c )、Lbr为电感l的损耗电阻，c为实际电容，Lar为读电感，两者的差不大，但图(c )的方法被简化研究了2-6二极管噪声的产生机理，设计了白噪声发生器，要求噪声电压为30300mV的输出。 解：PN结二极管的噪声主要有热噪声、散粒噪声和闪烁噪声(1/f噪声)三个来源。 热噪声和散粒噪声(中低频)是所谓的白噪声，与频率无关。热噪声与通过电阻的多数载流子的热运动有关，该噪声的大小与温度和电阻(交流电阻)的大小有关。 由于PN结的正向交流电阻小，反向电流也小，热噪声也弱，例如噪声的均方根电压约为4nV。散粒噪声是在电子管、晶体管器件中产生的电流噪声，载流子由势垒区域的不均匀引起的电流的微小起伏形成。 越过PN结的少数载流子受到散射而改变方向，同时继续复合和发生，载流子的速度和数量发生波动，引起通过PN结的电流和相应的电压波动，这就是散粒噪声。 很明显，通过PN结的电流越大，载波的速度和数量的波动也越大，散粒噪声电流也就越大。 散粒噪声的电压有效值远大于比热噪声，热噪声可以忽略。雪崩击穿二极管中产生的噪声电平大于隧道效应二极管中产生的噪声电平，且该噪声电平因二极管的齐纳电压而上升。 这是因为雪崩击穿电场导致载流子能量增大，与晶体原子碰撞，共价键中的电子激发形成自由电子空穴对。 新产生的载流子碰撞产生自由电子空穴对，这是倍增效应，反向电压必须大于6V。这里，放大器选择：低噪声、宽带； 您也可以选择AD603、AD844和BUF634的组合。2-7无源装置的阻抗频率特性如图2-2所示，试制其等效电路，分析其为电阻、电容器或电感解：这个元件是电阻。 等效电路如图2-3所示，2-9是电容、电感的电抗值为动作频率100MHz时的阻抗值，单位为欧姆。 计算这一点处的电容和电感的大小，并且在BFG425W晶体管输出处的阻抗图中试图绘制出阻抗图。解答：众所周知，特性阻抗为50，负载阻抗如下Z1=100j 50z2=75-j100z3=j200Z4=150Z5=(打开) Z6=0(短路) z7=50z8=184-j900z9=10 j 25 z 10=25-j (10-25 ) z11=(25-50 )将j25上的值归一化并显示在饼图中Z1=2jz2=1.5-j2z3=j4z4=3z5=8z6=0z7=1z8=3.68-j18z9=0.2j 0.5z10=0.5-j (0.2-0.5 ) z11=(0.5-1 ) j 0.5试着计算一下2-11型和-型电阻网络的噪声系数1、t型网络1 )在无源电阻网络中，输入噪声功率等于输出总噪声功率，且噪声系数的计算可简化为功率增益的倒数。2 )采用额定功率法3 )采用开路电压法2、型网络1 )在无源电阻网络中，可使输入噪声功率与输出总噪声功率相等且噪声系数的计算简化为功率增益的倒数(无源电阻网络、信号穿过电阻网络而衰落、电阻噪声不衰落且维持不变)。 与放大器不同，放大器在放大信号的同时也放大噪声，同时在放大器自身中产生噪声。输出适合功率：4 )采用短路电流法第三章思维问题和练习问题第4章3-1LC串联谐振电路和并联谐振电路的特征分别是什么？ 在电路中起着什么样的作用？解： 1列，并联谐振电路的性能比较当3-2lc串联谐振电路以f0谐振时，当电路阻抗为最小纯电阻的激励信号频率ff0时，电路表现出感性特性。3-3lc并联谐振电路以f0谐振时，如果电路阻抗最大激励作为纯电阻信号频率ff0，则电路显示电容性特性。3-4个LC并联谐振电路的固有频率为f0，在其串联连接到电路的情况下，能够阻止信号通过的频率为f0，在相对于带阻滤波器将其并联连接到电路的情况下，对于带通滤波器允许信号通过的频率为f0。设3-5部分访问系数为p，则对应阻抗和信号源访问后的值为3-6无线电的中频放大器具有465kHz的频率和9kHz的带宽。(1)若实现一次中频电路，则电路电容为200pF，试着计算电路电感和质量系数的若干电感线路将环的质量系数设为100的话，电路上并联需要多少电阻？(2)一般收音机采用三级中频级联，重新计算上一个问题。3-7接收机的带内调谐电路如图3-1所示。 可变电容c变化范围为12260pFCt是微调电容。 将该电路的调谐范围设为5351605kHz，求出电路的电感l和电容器Ct的值，使电容器的c的范围与调谐频率范围一致。3-8分析图3-14(b )所示的电容耦合双调谐电路的正规化输出电压振幅特性。 解：耦合电容两端的电压为sU和0U。令分别计算了3-9RC串联、LC并联谐振电路、部分访问谐振电