高頻與射頻電路：第1章 緒論

1、高頻與射頻電路高頻與射頻電路 課時(shí)：課時(shí)：48 學(xué)時(shí)學(xué)時(shí) 成績(jī)構(gòu)成：成績(jī)構(gòu)成： 平時(shí)平時(shí) （作業(yè)、出勤，（作業(yè)、出勤，30） 期中期中 （測(cè)試、報(bào)告、討論，（測(cè)試、報(bào)告、討論，20%） 期末期末 （考試，（考試，50） 先修課程先修課程: : 電路分析基礎(chǔ)電路分析基礎(chǔ)、模擬電路模擬電路、信號(hào)與系統(tǒng)信號(hào)與系統(tǒng) 教材：教材：高頻電子線路高頻電子線路（第五版），張肅文，（第五版），張肅文， 高等教育出版社，高等教育出版社，20092009 參考書(shū)：參考書(shū)：1 1、高頻電子線路高頻電子線路（第二版），曾興（第二版），曾興 雯雯，高等教育出版社，高等教育出版社，20092009 2 2、 JosephJ

2、oseph，射頻電路設(shè)計(jì)射頻電路設(shè)計(jì)， 電子工業(yè)出版社，電子工業(yè)出版社，20012001 選頻網(wǎng)絡(luò)；選頻網(wǎng)絡(luò)； 高頻小信號(hào)放大器；高頻小信號(hào)放大器； 高頻功率放大器；高頻功率放大器； 正弦波振蕩器；正弦波振蕩器； 課程重點(diǎn)課程重點(diǎn) 頻譜頻譜 非線性非線性 第一章第一章 緒論緒論 濾波濾波 產(chǎn)生頻率產(chǎn)生頻率 了解高頻信號(hào)和高頻電路的特點(diǎn)；了解高頻信號(hào)和高頻電路的特點(diǎn)； 了解無(wú)線電通信發(fā)展簡(jiǎn)史；了解無(wú)線電通信發(fā)展簡(jiǎn)史； 建立無(wú)線電信號(hào)的發(fā)送和接收的初步概念；建立無(wú)線電信號(hào)的發(fā)送和接收的初步概念； 了解高頻信號(hào)的一般傳輸媒質(zhì)。了解高頻信號(hào)的一般傳輸媒質(zhì)。 緒論內(nèi)容緒論內(nèi)容 時(shí)間時(shí)間 幅度幅度 頻率頻

3、率 信號(hào)在時(shí)域和頻域內(nèi)的形狀信號(hào)在時(shí)域和頻域內(nèi)的形狀 頻譜概念頻譜概念 讓讓巴普蒂斯巴普蒂斯約瑟夫約瑟夫傅立葉傅立葉 （Jean Baptiste Joseph Jean Baptiste Joseph FourierFourier，1768 1768 18301830），法國(guó)），法國(guó) 著名數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家，著名數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家，18171817年年 當(dāng)選為科學(xué)院院士，當(dāng)選為科學(xué)院院士，18221822年任該年任該 院終身秘書(shū)，后又任法蘭西學(xué)院院終身秘書(shū)，后又任法蘭西學(xué)院 終身秘書(shū)和理工科大學(xué)校務(wù)委員終身秘書(shū)和理工科大學(xué)校務(wù)委員 會(huì)主席，主要貢獻(xiàn)是在研究熱的會(huì)主席，主要貢獻(xiàn)是在研究熱的 傳播時(shí)

4、創(chuàng)立了一套數(shù)學(xué)理論。傳播時(shí)創(chuàng)立了一套數(shù)學(xué)理論。 傅立葉生于傅立葉生于法國(guó)法國(guó)中部歐塞爾（中部歐塞爾（AuxerreAuxerre）一個(gè)裁縫家庭，）一個(gè)裁縫家庭，8 8歲時(shí)淪歲時(shí)淪 為孤兒，就讀于地方軍校，為孤兒，就讀于地方軍校，17951795年任巴黎綜合工科大學(xué)助教，年任巴黎綜合工科大學(xué)助教，17981798年年 隨隨拿破侖拿破侖軍隊(duì)遠(yuǎn)征埃及，受到拿破侖器重，回國(guó)后被任命為格倫諾布軍隊(duì)遠(yuǎn)征埃及，受到拿破侖器重，回國(guó)后被任命為格倫諾布 爾省省長(zhǎng)。爾省省長(zhǎng)。 傅立葉早在傅立葉早在18071807年就寫(xiě)成關(guān)于年就寫(xiě)成關(guān)于熱傳導(dǎo)熱傳導(dǎo)的基本論文的基本論文熱的傳播熱的傳播， 向巴黎科學(xué)院呈交，但經(jīng)向巴

5、黎科學(xué)院呈交，但經(jīng)拉格朗日拉格朗日、拉普拉斯拉普拉斯和和勒讓德勒讓德審閱后被科學(xué)審閱后被科學(xué) 院拒絕，院拒絕，18111811年又提交了經(jīng)修改的論文，該文獲科學(xué)院大獎(jiǎng)，卻未正年又提交了經(jīng)修改的論文，該文獲科學(xué)院大獎(jiǎng)，卻未正 式發(fā)表。傅立葉在論文中推導(dǎo)出著名的式發(fā)表。傅立葉在論文中推導(dǎo)出著名的熱傳導(dǎo)方程熱傳導(dǎo)方程 ，并在求解該方程，并在求解該方程 時(shí)發(fā)現(xiàn)解函數(shù)可以由三角函數(shù)構(gòu)成的級(jí)數(shù)形式表示，時(shí)發(fā)現(xiàn)解函數(shù)可以由三角函數(shù)構(gòu)成的級(jí)數(shù)形式表示，從而提出任一函從而提出任一函 數(shù)都可以展成三角函數(shù)的無(wú)窮級(jí)數(shù)數(shù)都可以展成三角函數(shù)的無(wú)窮級(jí)數(shù)。傅立葉級(jí)數(shù)傅立葉級(jí)數(shù)（即三角級(jí)數(shù)）、（即三角級(jí)數(shù)）、傅傅 立葉分析立

6、葉分析等理論均由此創(chuàng)始。等理論均由此創(chuàng)始。 傅立葉變換傅立葉變換 1 1、傅立葉變換是線性算子，若賦予適當(dāng)?shù)姆稊?shù)，它還是酉算子。、傅立葉變換是線性算子，若賦予適當(dāng)?shù)姆稊?shù)，它還是酉算子。 2 2、傅立葉變換的逆變換容易求出，而且形式與正變換非常類(lèi)似。、傅立葉變換的逆變換容易求出，而且形式與正變換非常類(lèi)似。 3 3、正弦基函數(shù)是微分運(yùn)算的本征函數(shù)，從而使得線性微分方程的求解、正弦基函數(shù)是微分運(yùn)算的本征函數(shù)，從而使得線性微分方程的求解 可以轉(zhuǎn)化為常系數(shù)的代數(shù)方程的傅立葉求解。在線性時(shí)不變的物理系統(tǒng)可以轉(zhuǎn)化為常系數(shù)的代數(shù)方程的傅立葉求解。在線性時(shí)不變的物理系統(tǒng) 內(nèi)，頻率是個(gè)不變的性質(zhì)，從而系統(tǒng)對(duì)于復(fù)雜

7、激勵(lì)的響應(yīng)可以通過(guò)組合內(nèi)，頻率是個(gè)不變的性質(zhì)，從而系統(tǒng)對(duì)于復(fù)雜激勵(lì)的響應(yīng)可以通過(guò)組合 其對(duì)不同頻率正弦信號(hào)的響應(yīng)來(lái)獲取。其對(duì)不同頻率正弦信號(hào)的響應(yīng)來(lái)獲取。 4 4、著名的卷積定理指出：傅立葉變換可以化復(fù)雜的卷積運(yùn)算為簡(jiǎn)單的、著名的卷積定理指出：傅立葉變換可以化復(fù)雜的卷積運(yùn)算為簡(jiǎn)單的 乘積運(yùn)算，從而提供了計(jì)算卷積的一種簡(jiǎn)單手段。乘積運(yùn)算，從而提供了計(jì)算卷積的一種簡(jiǎn)單手段。 5 5、離散形式的傅立葉變換可以利用數(shù)字計(jì)算機(jī)快速的算出、離散形式的傅立葉變換可以利用數(shù)字計(jì)算機(jī)快速的算出( (其算法稱(chēng)為其算法稱(chēng)為 快速傅立葉變換算法快速傅立葉變換算法(FFT)(FFT)。 正是由于上述的良好性質(zhì)，正是由于

8、上述的良好性質(zhì)，傅里葉變換在物理學(xué)、數(shù)論、組合數(shù)學(xué)、信傅里葉變換在物理學(xué)、數(shù)論、組合數(shù)學(xué)、信 號(hào)處理、概率、統(tǒng)計(jì)、密碼學(xué)、聲學(xué)、光學(xué)等領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用號(hào)處理、概率、統(tǒng)計(jì)、密碼學(xué)、聲學(xué)、光學(xué)等領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用。 在在電子學(xué)電子學(xué)中，傅里葉級(jí)數(shù)是一種頻域分析工中，傅里葉級(jí)數(shù)是一種頻域分析工 具，可以理解成一種復(fù)雜的周期波具，可以理解成一種復(fù)雜的周期波分解成分解成直直 流項(xiàng)流項(xiàng)、基波基波（角頻率為（角頻率為）和）和各次諧波各次諧波（角（角 頻率為頻率為nn）的）的和和，也就是級(jí)數(shù)中的各項(xiàng)。一，也就是級(jí)數(shù)中的各項(xiàng)。一 般，隨著般，隨著n n的增大，各次諧波的能量逐漸衰減，的增大，各次諧波的能量

9、逐漸衰減， 所以一般從級(jí)數(shù)中取前所以一般從級(jí)數(shù)中取前n n項(xiàng)之和就可以很好接項(xiàng)之和就可以很好接 近原周期波形。這是傅里葉級(jí)數(shù)在電子學(xué)分近原周期波形。這是傅里葉級(jí)數(shù)在電子學(xué)分 析中的重要應(yīng)用。析中的重要應(yīng)用。 時(shí)間時(shí)間 幅度幅度 頻率頻率 信號(hào)在時(shí)域和頻域內(nèi)的形狀信號(hào)在時(shí)域和頻域內(nèi)的形狀 頻譜概念頻譜概念 詹姆斯詹姆斯克拉克克拉克麥克斯韋（麥克斯韋（James Clerk Maxwell，1831-1879），英國(guó)，英國(guó)物物 理學(xué)家理學(xué)家、數(shù)學(xué)家數(shù)學(xué)家。經(jīng)典電動(dòng)力學(xué)經(jīng)典電動(dòng)力學(xué)的創(chuàng)始的創(chuàng)始 人，人，統(tǒng)計(jì)物理學(xué)統(tǒng)計(jì)物理學(xué)的奠基人之一?？茖W(xué)史的奠基人之一?？茖W(xué)史 上，稱(chēng)上，稱(chēng)牛頓牛頓把天上和地上的運(yùn)

10、動(dòng)規(guī)律統(tǒng)把天上和地上的運(yùn)動(dòng)規(guī)律統(tǒng) 一起來(lái)，是實(shí)現(xiàn)第一次大綜合，麥克斯一起來(lái)，是實(shí)現(xiàn)第一次大綜合，麥克斯 韋把電、光統(tǒng)一起來(lái)，是實(shí)現(xiàn)第二次大韋把電、光統(tǒng)一起來(lái)，是實(shí)現(xiàn)第二次大 綜合，因此應(yīng)與綜合，因此應(yīng)與牛頓牛頓齊名。齊名。18731873年出版年出版 的的論電和磁論電和磁，也被尊為繼牛頓，也被尊為繼牛頓自自 然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理之后的一部最重要之后的一部最重要 的物理學(xué)經(jīng)典。麥克斯韋被普遍認(rèn)為是的物理學(xué)經(jīng)典。麥克斯韋被普遍認(rèn)為是 對(duì)二十世紀(jì)最有影響力的十九世紀(jì)物理對(duì)二十世紀(jì)最有影響力的十九世紀(jì)物理 學(xué)家。沒(méi)有學(xué)家。沒(méi)有電磁學(xué)電磁學(xué)就沒(méi)有現(xiàn)代就沒(méi)有現(xiàn)代電工學(xué)電工學(xué)， 也就不可能有現(xiàn)代

11、文明。也就不可能有現(xiàn)代文明。 天才出世天才出世 James Clerk Maxwell James Clerk Maxwell 公元公元18311831公元公元18791879詹姆斯詹姆斯克拉克克拉克麥克斯韋麥克斯韋 是偉大的是偉大的英國(guó)英國(guó)物理學(xué)家物理學(xué)家，經(jīng)典，經(jīng)典電磁理論電磁理論的創(chuàng)始人。的創(chuàng)始人。 18311831年生于年生于蘇格蘭蘇格蘭愛(ài)丁堡愛(ài)丁堡。他的智力發(fā)育格外早，年僅十五歲時(shí)，就向。他的智力發(fā)育格外早，年僅十五歲時(shí)，就向 愛(ài)丁堡皇家學(xué)院遞交了一份科研論文。他就讀于愛(ài)丁堡皇家學(xué)院遞交了一份科研論文。他就讀于愛(ài)丁堡大學(xué)愛(ài)丁堡大學(xué)，畢業(yè)于，畢業(yè)于劍劍 橋大學(xué)橋大學(xué)。他成年時(shí)期的大部分

12、時(shí)光是在大學(xué)里當(dāng)。他成年時(shí)期的大部分時(shí)光是在大學(xué)里當(dāng)教授教授，最后是在劍橋大，最后是在劍橋大 學(xué)任教。他結(jié)過(guò)婚，妻子名叫凱瑟琳學(xué)任教。他結(jié)過(guò)婚，妻子名叫凱瑟琳克拉克克拉克麥克斯韋，但沒(méi)有孩子。麥克斯韋，但沒(méi)有孩子。 一般認(rèn)為麥克斯韋是從一般認(rèn)為麥克斯韋是從牛頓牛頓到到愛(ài)因斯坦愛(ài)因斯坦這一整個(gè)階段中最偉大的理論物這一整個(gè)階段中最偉大的理論物 理學(xué)家。理學(xué)家。18791879年他在年他在4848歲時(shí)因病與世長(zhǎng)辭。歲時(shí)因病與世長(zhǎng)辭。 麥克斯韋生前沒(méi)有享受到他應(yīng)得的榮譽(yù)，因?yàn)樗目茖W(xué)思想和科學(xué)方法麥克斯韋生前沒(méi)有享受到他應(yīng)得的榮譽(yù)，因?yàn)樗目茖W(xué)思想和科學(xué)方法 的重要意義直到的重要意義直到2020世紀(jì)世

13、紀(jì)科學(xué)革命科學(xué)革命來(lái)臨時(shí)才充分體現(xiàn)出來(lái)。然而他沒(méi)能看來(lái)臨時(shí)才充分體現(xiàn)出來(lái)。然而他沒(méi)能看 到科學(xué)革命的發(fā)生。到科學(xué)革命的發(fā)生。18791879年年1111月月5 5日，麥克斯韋因病在日，麥克斯韋因病在劍橋劍橋逝世，年僅逝世，年僅 4848歲。那一年正好歲。那一年正好愛(ài)因斯坦愛(ài)因斯坦出生。出生。 你和我將長(zhǎng)相廝守你和我將長(zhǎng)相廝守 在生機(jī)盎然的春潮里，在生機(jī)盎然的春潮里， 我的神靈已經(jīng)我的神靈已經(jīng) 穿越如此廣闊的寰宇？穿越如此廣闊的寰宇？ 我這就將我的整個(gè)生命我這就將我的整個(gè)生命 導(dǎo)入這生機(jī)盎然的春潮，導(dǎo)入這生機(jī)盎然的春潮， 將真正使三個(gè)自我將真正使三個(gè)自我 穿越這世界的廣袤穿越這世界的廣袤 187

14、3年前后年前后1858前后前后 電磁波頻譜電磁波頻譜 （真空中）（真空中） 20Hz20kHz400nm700nm 頻譜圖頻譜圖 3MHz 30MHz 引言引言 信息的傳輸是人類(lèi)社會(huì)生活的重要內(nèi)容。信息的傳輸是人類(lèi)社會(huì)生活的重要內(nèi)容。 人耳人耳人眼人眼聲波聲波 易衰減易衰減可見(jiàn)光可見(jiàn)光 直線傳播直線傳播 20Hz20kHz 400nm700nm 中華人民共和國(guó)無(wú)線電頻率劃分規(guī)定中華人民共和國(guó)無(wú)線電頻率劃分規(guī)定2014.02.012014.02.01 帶帶 號(hào)號(hào) 頻頻 帶帶 名名 稱(chēng)稱(chēng)頻頻 率率 范范 圍圍波波 段段 名名 稱(chēng)稱(chēng)波波 長(zhǎng)長(zhǎng) 范范 圍圍 1至低頻（至低頻（TLF）0.030.3Hz

15、至長(zhǎng)波或千兆米波至長(zhǎng)波或千兆米波100001000兆米（兆米（Mm） 0至低頻（至低頻（TLF）0.33Hz至長(zhǎng)波或百兆米波至長(zhǎng)波或百兆米波1000100兆米（兆米（Mm） 1極低頻（極低頻（ELF）330Hz極長(zhǎng)波極長(zhǎng)波10010兆米（兆米（Mm） 2超低頻（超低頻（SLF）30300Hz超長(zhǎng)波超長(zhǎng)波101兆米（兆米（Mm） 3特低頻（特低頻（ULF）3003000Hz特長(zhǎng)波特長(zhǎng)波1000100千米（千米（km） 4甚低頻（甚低頻（VLF）330kHz甚長(zhǎng)波甚長(zhǎng)波10010千米（千米（km） 5低頻（低頻（LF）30300kHz長(zhǎng)波長(zhǎng)波101千米（千米（km） 6中頻（中頻（MF）30030

16、00kHz中波中波1000100米（米（m） 7高頻（高頻（HF）330MHz短波短波10010米（米（m） 8甚高頻（甚高頻（VHF）30300MHz米波米波101米（米（m） 9特高頻（特高頻（UHF）3003000MHz分米波分米波101分米（分米（dm） 10超高頻（超高頻（SHF）330GHz厘米波厘米波101厘米（厘米（cm） 11極高頻（極高頻（EHF）30300GHz毫米波毫米波101毫米（毫米（mm） 12至高頻（至高頻（THF）3003000GHz絲米波或亞毫米波絲米波或亞毫米波101絲米（絲米（dmm） 字母代碼字母代碼 雷雷 達(dá)達(dá)空間無(wú)線電通信空間無(wú)線電通信 頻率范圍頻

17、率范圍 （GHz） 舉例（舉例（GHz）標(biāo)標(biāo) 稱(chēng)稱(chēng) 頻頻 段段舉例（舉例（GHz） L1-21.215-1.41.5GHz頻段頻段1.525-1.710 S2-4 2.3-2.5 2.7-3.4 2.5GHz頻段頻段2.5-2.690 C4-85.25-5.854/6GHz頻段頻段 3.4-4.2 4.5-4.8 5.85-7.075 X8-128.5-10.5- Ku12-18 13.4-14.0 15.7-17.3 11/14GHz頻段頻段 12/14GHz頻段頻段 10.7-13.25 14.0-14.5 K18-2724.05-24.2520GHz頻段頻段17.7-20.2 Ka27-

18、4033.4-36.030GHz頻段頻段27.5-30.0 V40-7546-5640GHz頻段頻段 37.5-42.5 47.2-50.2 國(guó)際電信聯(lián)盟國(guó)際電信聯(lián)盟 波段號(hào)碼波段號(hào)碼 頻段名稱(chēng)頻段名稱(chēng)縮寫(xiě)縮寫(xiě)頻率范圍頻率范圍波段波段波長(zhǎng)范圍波長(zhǎng)范圍用法用法 3 Hz100,000 千米千米 1極低頻極低頻ELF3Hz30Hz極長(zhǎng)波極長(zhǎng)波 100,000千米千米 10,000千米千米 潛艇通訊或直接轉(zhuǎn)換成聲潛艇通訊或直接轉(zhuǎn)換成聲 音音 2超低頻超低頻SLF30Hz300Hz超長(zhǎng)波超長(zhǎng)波 10,000千米千米 1,000千米千米 直接轉(zhuǎn)換成聲音或交流輸直接轉(zhuǎn)換成聲音或交流輸 電系統(tǒng)（電系統(tǒng)（50

19、-60赫茲赫茲) 3特低頻特低頻ULF300Hz3KHz特長(zhǎng)波特長(zhǎng)波 1,000千米千米 100 千米千米 礦場(chǎng)通訊或直接轉(zhuǎn)換成聲礦場(chǎng)通訊或直接轉(zhuǎn)換成聲 音音 4甚低頻甚低頻VLF3KHz30KHz甚長(zhǎng)波甚長(zhǎng)波100千米千米 10千米千米 直接轉(zhuǎn)換成聲音、超聲、直接轉(zhuǎn)換成聲音、超聲、 地球物理學(xué)研究地球物理學(xué)研究 5低頻低頻LF30KHz300KHz長(zhǎng)波長(zhǎng)波10千米千米 1千米千米國(guó)際廣播、全向信標(biāo)國(guó)際廣播、全向信標(biāo) 6中頻中頻MF300KHz3MHz中波中波1千米千米 100米米 調(diào)幅調(diào)幅(AM)廣播、全向信標(biāo)、廣播、全向信標(biāo)、 海事及航空通訊海事及航空通訊 7高頻高頻HF3MHz30MHz

20、短波短波100米米 10米米短波、民用電臺(tái)短波、民用電臺(tái) 8甚高頻甚高頻VHF30MHz300MHz米波米波10米米 1米米 調(diào)頻調(diào)頻(FM)廣播、電視廣播、廣播、電視廣播、 航空通訊航空通訊 9特高頻特高頻UHF 300MHz3GHz分米波分米波1米米 100毫米毫米 電視廣播、無(wú)線電話通訊、電視廣播、無(wú)線電話通訊、 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)、微波爐無(wú)線網(wǎng)絡(luò)、微波爐 10超高頻超高頻SHF3GHz30GHz厘米波厘米波100毫米毫米 10毫米毫米 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)、雷達(dá)、人造衛(wèi)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)、雷達(dá)、人造衛(wèi) 星接收星接收 11極高頻極高頻EHF30GHz300GHz毫米波毫米波10毫米毫米 1毫米毫米 射電天文學(xué)、遙感、人

21、體射電天文學(xué)、遙感、人體 掃描安檢儀掃描安檢儀 300GHz 1毫米毫米 固定業(yè)務(wù)參考測(cè)量帶寬的規(guī)定值固定業(yè)務(wù)參考測(cè)量帶寬的規(guī)定值 高頻信號(hào)傳輸（無(wú)線電技術(shù)）高頻信號(hào)傳輸（無(wú)線電技術(shù)） 是進(jìn)行遠(yuǎn)距離是進(jìn)行遠(yuǎn)距離信息傳輸信息傳輸?shù)囊环N重要方式。的一種重要方式。 信息傳輸信息傳輸 近距離：語(yǔ)言、文字近距離：語(yǔ)言、文字 遠(yuǎn)距離遠(yuǎn)距離 古代：馬接力、飛鴿、烽火等古代：馬接力、飛鴿、烽火等 現(xiàn)代現(xiàn)代 電報(bào)、電話等（低頻）電報(bào)、電話等（低頻） 廣播、電視、手機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、廣播、電視、手機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、 藍(lán)牙、雷達(dá)等（高頻）藍(lán)牙、雷達(dá)等（高頻） 電子管接收機(jī)電子管接收機(jī)天線天線 短波接收機(jī)短波接收機(jī) （美抗戰(zhàn)援華）（

22、美抗戰(zhàn)援華） 電子管式大八一電子管式大八一 電臺(tái)（電臺(tái)（50-70 50-70年代） 年代） 一戰(zhàn)電臺(tái)（一戰(zhàn)電臺(tái)（2020年代）年代） 二戰(zhàn)美軍無(wú)線電話二戰(zhàn)美軍無(wú)線電話1973.4.31973.4.3第一部手機(jī)第一部手機(jī) 1995 1995 第一款翻蓋手機(jī)第一款翻蓋手機(jī)第一部進(jìn)入大陸手機(jī)第一部進(jìn)入大陸手機(jī) 第一款折疊手機(jī)第一款折疊手機(jī) 廣播、電視、手機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、廣播、電視、手機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、 藍(lán)牙、雷達(dá)等（高頻）藍(lán)牙、雷達(dá)等（高頻） 回顧電磁波的傳播回顧電磁波的傳播 電磁波是電磁波是電磁場(chǎng)電磁場(chǎng)的一種運(yùn)的一種運(yùn) 動(dòng)形態(tài)，變化的電場(chǎng)產(chǎn)生動(dòng)形態(tài)，變化的電場(chǎng)產(chǎn)生 磁場(chǎng)，變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電磁場(chǎng)，變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電

23、 場(chǎng)，可以在場(chǎng)，可以在空間或媒質(zhì)空間或媒質(zhì)中中 傳遞，也可束縛在傳遞，也可束縛在有形的有形的 導(dǎo)電體導(dǎo)電體中傳遞。中傳遞。 幅度幅度 幅度幅度 高頻電路與低頻電路的區(qū)別高頻電路與低頻電路的區(qū)別 低頻信號(hào)：在電路中可以忽略能量輻射；低頻信號(hào)：在電路中可以忽略能量輻射； 低頻信號(hào)：在有限長(zhǎng)度傳輸線上電壓、電流的幅度低頻信號(hào)：在有限長(zhǎng)度傳輸線上電壓、電流的幅度 和相位幾乎和相位幾乎處處相等處處相等，可以忽略傳輸線的影響；，可以忽略傳輸線的影響； 舉例舉例： 高頻信號(hào)：在電路中必須考慮高頻信號(hào)：在電路中必須考慮輻射問(wèn)題輻射問(wèn)題； 高頻信號(hào)：在傳輸線上呈現(xiàn)高頻信號(hào)：在傳輸線上呈現(xiàn)波動(dòng)性波動(dòng)性，電壓、電流

24、，電壓、電流 的幅度和相位均不同，必須運(yùn)用的幅度和相位均不同，必須運(yùn)用傳輸線理論傳輸線理論進(jìn)行進(jìn)行 分析；（分析；（微波技術(shù)微波技術(shù)課程中深入學(xué)習(xí)）課程中深入學(xué)習(xí)） 器件在高頻區(qū)表現(xiàn)出器件在高頻區(qū)表現(xiàn)出寄生效應(yīng)寄生效應(yīng)，如：，如： 電阻、電容（電阻、電容（電感電感），電感（），電感（電容電容）；）； 二極管、三極管在高頻區(qū)出現(xiàn)封裝電容和引線電感二極管、三極管在高頻區(qū)出現(xiàn)封裝電容和引線電感 為什么需要高頻電路為什么需要高頻電路 高頻電路工作頻率高、高頻電路工作頻率高、傳輸信息量傳輸信息量大，能容納大，能容納 更多信道；更多信道； 天線以及傳輸裝置的體積與電磁波的波長(zhǎng)比擬。天線以及傳輸裝置的體積與

25、電磁波的波長(zhǎng)比擬。 GSMGSM手機(jī)天線手機(jī)天線 毫米波濾波器毫米波濾波器 UHFUHF濾波器濾波器 短波天線短波天線 高頻電子線路學(xué)習(xí)意義高頻電子線路學(xué)習(xí)意義 電子電路：模擬電路與數(shù)字電路；電子電路：模擬電路與數(shù)字電路； 模擬電路：低頻電路與高頻電路；模擬電路：低頻電路與高頻電路； 忽視高頻電路而著手?jǐn)?shù)字與低頻電路的設(shè)計(jì)，忽視高頻電路而著手?jǐn)?shù)字與低頻電路的設(shè)計(jì)， 雖然電路可能能正常工作，但可能存在不穩(wěn)定、雖然電路可能能正常工作，但可能存在不穩(wěn)定、 通用性差等問(wèn)題；通用性差等問(wèn)題； 隨著人們對(duì)儀器設(shè)備更高更快的要求，數(shù)字電隨著人們對(duì)儀器設(shè)備更高更快的要求，數(shù)字電 路已經(jīng)朝著高速化發(fā)展，即現(xiàn)代實(shí)

26、用數(shù)字電路路已經(jīng)朝著高速化發(fā)展，即現(xiàn)代實(shí)用數(shù)字電路 中不可避免考慮高頻信號(hào)電磁輻射及電磁兼容中不可避免考慮高頻信號(hào)電磁輻射及電磁兼容/ / 干擾問(wèn)題；干擾問(wèn)題； 很多外圍電路（如天線很多外圍電路（如天線、供電設(shè)備）以及接收、供電設(shè)備）以及接收 機(jī)機(jī)/ /發(fā)射機(jī)前端系統(tǒng)仍然發(fā)射機(jī)前端系統(tǒng)仍然必須由必須由模擬高頻電路模擬高頻電路 來(lái)來(lái)實(shí)現(xiàn)；實(shí)現(xiàn)； 高頻電路是高頻電路是從事從事射頻射頻/ /微波無(wú)線通信工作以及微波無(wú)線通信工作以及 雷達(dá)工作的雷達(dá)工作的理論基礎(chǔ)理論基礎(chǔ)課程；課程； 本課程內(nèi)容 高頻小信號(hào)高頻小信號(hào) 放大電路放大電路 選頻網(wǎng)絡(luò)選頻網(wǎng)絡(luò) 電路分析電路分析模擬電路模擬電路信號(hào)與系統(tǒng)信號(hào)與系

27、統(tǒng) 調(diào)制解調(diào)調(diào)制解調(diào)頻率變換頻率變換 高頻功率高頻功率 放大電路放大電路振蕩電路振蕩電路 各類(lèi)無(wú)線通信系統(tǒng)各類(lèi)無(wú)線通信系統(tǒng)遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)高速計(jì)算機(jī)系統(tǒng)高速計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 基礎(chǔ)課程基礎(chǔ)課程 高頻電子線路涉及的知識(shí)體系高頻電子線路涉及的知識(shí)體系 1.11.1無(wú)線電通信發(fā)展簡(jiǎn)史無(wú)線電通信發(fā)展簡(jiǎn)史 1837 1837年莫爾斯發(fā)明電報(bào)，創(chuàng)造莫爾斯電碼，年莫爾斯發(fā)明電報(bào)，創(chuàng)造莫爾斯電碼， 開(kāi)創(chuàng)通信的新紀(jì)元；開(kāi)創(chuàng)通信的新紀(jì)元； 1864 1864年英國(guó)物理學(xué)家麥克斯韋從理論上證明年英國(guó)物理學(xué)家麥克斯韋從理論上證明 了電磁波的存在，推斷電磁波能在空間和媒質(zhì)中了電磁波的存在，推斷電磁波能在空間和媒質(zhì)中 傳

28、播，為后來(lái)的無(wú)線電發(fā)明和發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的傳播，為后來(lái)的無(wú)線電發(fā)明和發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的 理論基礎(chǔ)；理論基礎(chǔ)； 物理學(xué)歷史上認(rèn)為牛頓的經(jīng)典力學(xué)打開(kāi)了機(jī)械時(shí)代的大門(mén)，物理學(xué)歷史上認(rèn)為牛頓的經(jīng)典力學(xué)打開(kāi)了機(jī)械時(shí)代的大門(mén)， 而麥克斯韋電磁學(xué)理論則為而麥克斯韋電磁學(xué)理論則為電氣時(shí)代電氣時(shí)代奠定了基石。奠定了基石。19311931年，年， 愛(ài)因斯坦在麥克斯韋百年誕辰的紀(jì)念會(huì)上，評(píng)價(jià)其建樹(shù)愛(ài)因斯坦在麥克斯韋百年誕辰的紀(jì)念會(huì)上，評(píng)價(jià)其建樹(shù) “是牛頓以來(lái)，物理學(xué)最深刻和最富有成果的工作是牛頓以來(lái)，物理學(xué)最深刻和最富有成果的工作”。 1876 1876年貝爾發(fā)明電話，能夠直接將語(yǔ)言信年貝爾發(fā)明電話，能夠直接將語(yǔ)言信

29、號(hào)變?yōu)殡娦盘?hào)沿導(dǎo)線傳送；號(hào)變?yōu)殡娦盘?hào)沿導(dǎo)線傳送； 1887 1887年德國(guó)物理學(xué)家赫茲以卓越的實(shí)驗(yàn)技年德國(guó)物理學(xué)家赫茲以卓越的實(shí)驗(yàn)技 巧證實(shí)了電磁波是客觀存在的；巧證實(shí)了電磁波是客觀存在的； 1895 1895年馬可尼首次在幾百米的距離實(shí)現(xiàn)電磁年馬可尼首次在幾百米的距離實(shí)現(xiàn)電磁 波通信，波通信，19011901年首次完成橫渡大西洋的通信；年首次完成橫渡大西洋的通信； 1904 1904年，弗萊明發(fā)明電子二極管，進(jìn)入無(wú)年，弗萊明發(fā)明電子二極管，進(jìn)入無(wú) 線電電子學(xué)時(shí)代；線電電子學(xué)時(shí)代； 1907 1907年李年李德德福雷斯特發(fā)明了電子三極管，福雷斯特發(fā)明了電子三極管， 用它可組成多種重要功能的電子

30、線路；用它可組成多種重要功能的電子線路； 1948 1948年肖克萊等人發(fā)明了晶體三極管，它在年肖克萊等人發(fā)明了晶體三極管，它在 許多方面已取代了電子管的傳統(tǒng)地位；許多方面已取代了電子管的傳統(tǒng)地位； 2020世紀(jì)世紀(jì)6060年代開(kāi)始出現(xiàn)將年代開(kāi)始出現(xiàn)將“管管”、“路路”結(jié)合起來(lái)結(jié)合起來(lái) 的集成電路。的集成電路。 1.21.2無(wú)線電信號(hào)傳輸原理無(wú)線電信號(hào)傳輸原理 1.2.11.2.1傳輸信號(hào)的基本方法傳輸信號(hào)的基本方法 信號(hào) 接收設(shè)備 發(fā)送設(shè)備 傳輸信道 收信裝置 通信系統(tǒng)，包括移動(dòng)通信、電報(bào)、通信系統(tǒng)，包括移動(dòng)通信、電報(bào)、 電話、廣播、電視、雷達(dá)、遙測(cè)、電話、廣播、電視、雷達(dá)、遙測(cè)、 遙控等。遙控等。 甲甲 乙乙 將信息（低頻信號(hào)）將信息（低頻信號(hào)）“裝載裝載”在載波（高頻信號(hào)）在載波（高頻信號(hào)） 上，這個(gè)過(guò)程稱(chēng)為上，這個(gè)過(guò)程稱(chēng)為“調(diào)制調(diào)制”，以利于由天線發(fā)射和，以利于由天線發(fā)射和 接收。接收。 1.2.21.2.2無(wú)線電信號(hào)的產(chǎn)生與發(fā)射無(wú)線電信號(hào)的產(chǎn)生與發(fā)射 調(diào)制調(diào)制 連續(xù)波調(diào)制連續(xù)波調(diào)制 調(diào)幅（調(diào)幅（AMAM） 調(diào)頻（調(diào)頻（FMFM） 調(diào)相（調(diào)相（FMFM） 脈沖調(diào)制脈沖調(diào)制 原信號(hào)波形原信號(hào)波形載波波形載波波形 調(diào)頻調(diào)頻/ /調(diào)相波形調(diào)相波形 連續(xù)波調(diào)制連續(xù)波調(diào)制 1.2.31.2.3無(wú)線電信