通信電子線路緒論詳解演示文稿

通信電子線路緒論詳解演示文稿目前一頁(yè)\總數(shù)四十二頁(yè)\編于二十點(diǎn)（優(yōu)選）通信電子線路緒論目前二頁(yè)\總數(shù)四十二頁(yè)\編于二十點(diǎn)

高頻通常指頻率在300kHz~300MHz的范圍，廣播、電視、短波通信、移動(dòng)通信等無(wú)線電設(shè)備都工作在這個(gè)頻率范圍之內(nèi)。微波泛指頻率高于300MHz以上的范圍，衛(wèi)星電視、、微波中繼通信、許多雷達(dá)、導(dǎo)航設(shè)備都工作在這個(gè)頻率范圍(見(jiàn)附錄一)。目前三頁(yè)\總數(shù)四十二頁(yè)\編于二十點(diǎn)

工作頻率不同，對(duì)有源器件電性能的要求、電子線路的工藝結(jié)構(gòu)都不盡相同。隨著工作頻率的提高，對(duì)有源器件的上限頻率的要求也隨之提高；器件本身的分布參量，如晶體管的極間電容、電極的引線電感、載流子擴(kuò)散漂移的時(shí)間等因素的影響都會(huì)逐漸地明顯起來(lái)，以至變成必須考慮的主要因素。由于頻率響應(yīng)和功率容量的限制，目前高頻、大功率電子線路還是以分立為主，但許多高頻小信號(hào)電路已采用集成電路。

目前四頁(yè)\總數(shù)四十二頁(yè)\編于二十點(diǎn)

2、由線性元件或工作在線性狀態(tài)的元件組成的電子線路叫線性電子線路；含有非線性元件并且工作在非線性狀態(tài)的電子線路叫非線性電子線路。線性電路用線性代數(shù)方程、線性微分方程或線性差分方程來(lái)描述。非線性電路用非線性代數(shù)方程、非線性微分方程、非線性差分方程來(lái)描述。目前五頁(yè)\總數(shù)四十二頁(yè)\編于二十點(diǎn)

另外，元件參數(shù)恒定不變的電子線路叫恒定參數(shù)電子線路；元件參數(shù)隨時(shí)間變化的叫參變電子線路或時(shí)變電路；恒定參數(shù)電路的方程式中的各項(xiàng)系數(shù)是恒定不變的，參變電路的方程式中的系數(shù)是變化的。目前六頁(yè)\總數(shù)四十二頁(yè)\編于二十點(diǎn)1.2線性與非線性電子線路

線性電子線路具有線性特性，也就是說(shuō)它具有疊加性和均勻性，適用疊加定理。而非線性電子線路則不同,它具有如下特點(diǎn)：第一，非線性電子線路不具有疊加性和均勻性，不適用疊加定理,例如,設(shè)非線性電子系統(tǒng)輸出函數(shù)y=f(x)=x2，當(dāng)x=x1+x2時(shí)y=f(x1+x2)=x12+2x1x2+x22x12+x22=f(x1)+f(x2);目前七頁(yè)\總數(shù)四十二頁(yè)\編于二十點(diǎn)

并且y’(x)=2x,當(dāng)x取不同值時(shí)，y’(x)是不同的（非均勻性）。第二，在穩(wěn)定狀態(tài)下，非線性電子線路輸出變量中包含有輸入變量中不具有的頻率成分，即信號(hào)通過(guò)非線性電子線路以后可以產(chǎn)生出新的頻率成分。仍以上述平方律關(guān)系為例，當(dāng)輸入信號(hào)x=sinω1t時(shí)，輸出為y=1/2-(1/2)cos2ω1t，可見(jiàn)在輸入信號(hào)中僅有ω1頻率分量，而在輸出信號(hào)中則包含有直流1/2和2ω1的頻率分量，這些分量顯然是由電路的非線性產(chǎn)生的。目前八頁(yè)\總數(shù)四十二頁(yè)\編于二十點(diǎn)

第三，處于非線性狀態(tài)工作的有源器件，如晶體三極管、場(chǎng)效應(yīng)管、運(yùn)算放大器等，它們的輸出響應(yīng)與器件工作點(diǎn)的選取和輸入信號(hào)的大小有關(guān)。這一點(diǎn)，可以用圖1.1說(shuō)明。圖1.1示出了晶體三極管的轉(zhuǎn)移特性。圖1.1(a)中，靜態(tài)工作點(diǎn)取在放大區(qū)，當(dāng)輸入信號(hào)很小時(shí)，可近似認(rèn)為是線性工作。集電極電流的變化ΔiC與輸入信號(hào)uBE近似為線性關(guān)系。隨著輸入信號(hào)幅度的增大，由于器件的非線性，集電極電流開(kāi)始出現(xiàn)失真，以至變?yōu)槊}沖形狀。圖1.1(b)表示當(dāng)靜態(tài)偏置電壓小于零，晶體管處于截止?fàn)顟B(tài)時(shí)，小信號(hào)輸入時(shí)無(wú)集電極電流，隨著輸入信號(hào)的增加，產(chǎn)生余弦脈沖的輸出。目前九頁(yè)\總數(shù)四十二頁(yè)\編于二十點(diǎn)

圖1.1非線性工作的晶體三極管集電極電流與靜態(tài)工作點(diǎn)和輸入信號(hào)大小的關(guān)系(a)靜態(tài)工作點(diǎn)處于放大區(qū)目前十頁(yè)\總數(shù)四十二頁(yè)\編于二十點(diǎn)

圖1.1非線性工作的晶體三極管集電極電流與靜態(tài)工作點(diǎn)和輸入信號(hào)大小的關(guān)系(b)靜態(tài)工作點(diǎn)處于截止區(qū)目前十一頁(yè)\總數(shù)四十二頁(yè)\編于二十點(diǎn)

第四，描述非線性器件特性的參量較多:1.靜態(tài)參量（直流參量）；2.動(dòng)態(tài)參量（交流參量）；3.折合參量（平均參量）。常用這三種參量綜合描述一個(gè)非線性器件的工作狀態(tài)。如晶體三極管在非線性狀態(tài)下工作，它的跨導(dǎo)分別要用直流跨導(dǎo)、交流跨導(dǎo)和平均跨導(dǎo)三個(gè)參量來(lái)表述。所謂直流跨導(dǎo)就是靜態(tài)工作點(diǎn)的輸出電流與輸入電壓之比。如圖1.2(a)所示，直流跨導(dǎo)定義(1.2―1)目前十二頁(yè)\總數(shù)四十二頁(yè)\編于二十點(diǎn)

交流跨導(dǎo)是在靜態(tài)工作點(diǎn)處的電流增量與電壓增量之比。如圖1.2(b)所示，交流跨導(dǎo)定義(1.2―2)

目前十三頁(yè)\總數(shù)四十二頁(yè)\編于二十點(diǎn)

圖1.2直流跨導(dǎo)與交流跨導(dǎo)(a)直流跨導(dǎo)示意圖；(b)交流跨導(dǎo)示意圖目前十四頁(yè)\總數(shù)四十二頁(yè)\編于二十點(diǎn)當(dāng)工作點(diǎn)設(shè)置在截止區(qū),且輸入信號(hào)ui=Uimcosωt，晶體管的集電極電流為余弦脈沖時(shí)(見(jiàn)圖1.1(b))，利用傅立葉級(jí)數(shù)展開(kāi)

其中包含有直流I0、I1基波和各次諧波分量。取其中某個(gè)電流諧波分量的幅值Inm與輸入電壓幅值Uim相比，得到的比值gcn就是關(guān)于第n次諧波的平均跨導(dǎo)。例如二次諧波的平均跨導(dǎo)為(1.2―3)目前十五頁(yè)\總數(shù)四十二頁(yè)\編于二十點(diǎn)

第五，非線性電子線路的數(shù)學(xué)描述是非線性代數(shù)方程、非線性微分方程、非線性差分方程。其中非線性微分方程的精確求解是一個(gè)難題，時(shí)至今日，二階以上的非線性微分方程還沒(méi)有實(shí)用的求解方法。在工程上一直沿用的是近似解法，本書(shū)也將采用這種方法。

目前十六頁(yè)\總數(shù)四十二頁(yè)\編于二十點(diǎn)1.3非線性電子線路的應(yīng)用

非線性電子線路廣泛應(yīng)用于無(wú)線電技術(shù)的各個(gè)領(lǐng)域，在通信方面的應(yīng)用尤為突出。通信的任務(wù)是傳送信息。信息包括語(yǔ)言、音樂(lè)、文字、圖像、數(shù)據(jù)等各種信號(hào)形式。通信系統(tǒng)由發(fā)送設(shè)備、信道、接收設(shè)備組成，如圖1.3所示。目前十七頁(yè)\總數(shù)四十二頁(yè)\編于二十點(diǎn)圖1.3通信系統(tǒng)的框圖目前十八頁(yè)\總數(shù)四十二頁(yè)\編于二十點(diǎn)

信道是傳送信號(hào)的通道。無(wú)線通信的信道是大氣空間；有線通信的信道是傳輸線，如電線、電纜、光纜等。通信的種類(lèi)很多，如人們生活中常見(jiàn)的電話、電報(bào)、電視、廣播、傳真、衛(wèi)星通信、載波電話、計(jì)算機(jī)通信等等。這些通信設(shè)備中應(yīng)用了多種多樣的電子線路。圖1.4為無(wú)線廣播發(fā)送與接收的框圖，其中，圖(a)示出了無(wú)線廣播發(fā)射機(jī)的框圖，圖(b)示出了接收機(jī)的框圖。目前十九頁(yè)\總數(shù)四十二頁(yè)\編于二十點(diǎn)圖1.4無(wú)線廣播發(fā)送設(shè)備與接收設(shè)備框圖(a)發(fā)送設(shè)備目前二十頁(yè)\總數(shù)四十二頁(yè)\編于二十點(diǎn)圖1.4無(wú)線廣播發(fā)送設(shè)備與接收設(shè)備框圖(b)接收設(shè)備目前二十一頁(yè)\總數(shù)四十二頁(yè)\編于二十點(diǎn)1.4本課程的要求

本課程(48學(xué)時(shí))主要研究高頻(300KHz~300MHz)、模擬(時(shí)間連續(xù)信號(hào))、非線性和時(shí)變(參數(shù)隨時(shí)間變化)電子線路,要求掌握典型非線性電子線路基本概念,基本原理和基本分析方法。各種電子線路歸結(jié)起來(lái)都是有源器件與無(wú)源網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合，信號(hào)通過(guò)有源及無(wú)源網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生,傳輸與變換。因此，學(xué)習(xí)電子線路要從了解和掌握有源器件的特性和無(wú)源網(wǎng)絡(luò)的傳輸特性兩個(gè)方面入手。目前二十二頁(yè)\總數(shù)四十二頁(yè)\編于二十點(diǎn)

各種各樣的電子線路的不同之處就在于這兩個(gè)方面特性的不同，相互結(jié)合的條件不同。學(xué)習(xí)電子線路既要正確認(rèn)識(shí)各種電路的共性，又要善于抓住其個(gè)性,也就是要善于正確認(rèn)識(shí)各種電子線路的應(yīng)用條件、特點(diǎn)。為此，必須學(xué)會(huì)辯證的思維方法，善于全面地、客觀地認(rèn)識(shí)問(wèn)題。目前二十三頁(yè)\總數(shù)四十二頁(yè)\編于二十點(diǎn)

第二，非線性電子線路目前采用的多是工程近似分析方法，近似都是有條件約束的。掌握工程近似方法，必須注意近似條件,分清主次，學(xué)會(huì)邏輯推理，防止刻舟求劍的錯(cuò)誤;在未能進(jìn)行嚴(yán)格的數(shù)學(xué)運(yùn)算證明之前，能夠運(yùn)用所學(xué)理論進(jìn)行推理，預(yù)知可能的正確結(jié)果，這點(diǎn)對(duì)工程技術(shù)人員來(lái)說(shuō)也是一種基本能力。第三，非線性電路比線性電路要復(fù)雜，它所涉及的知識(shí)面較廣，必須善于綜合運(yùn)用電路分析、信號(hào)與系統(tǒng)、電子器件、低頻電子線路、數(shù)學(xué)和物理等方面的知識(shí)。第四,注意概括和總結(jié),防止見(jiàn)樹(shù)不見(jiàn)林。

目前二十四頁(yè)\總數(shù)四十二頁(yè)\編于二十點(diǎn)1.5預(yù)備知識(shí)

電抗元件的品質(zhì)因素Q=

1.電感元件的Q值串聯(lián)形式定義:Q==

LReo

I目前二十五頁(yè)\總數(shù)四十二頁(yè)\編于二十點(diǎn)并聯(lián)形式:Q=

注意:Reo表示電抗元件中的損耗電阻,但兩種形式中的Reo數(shù)值上不相等.geoLU目前二十六頁(yè)\總數(shù)四十二頁(yè)\編于二十點(diǎn)2.電容元件的Q值串聯(lián)形式:Q=CReoI目前二十七頁(yè)\總數(shù)四十二頁(yè)\編于二十點(diǎn)并聯(lián)形式:Q=Reo的含義同電感UReoC目前二十八頁(yè)\總數(shù)四十二頁(yè)\編于二十點(diǎn)二.串并聯(lián)阻抗轉(zhuǎn)換公式阻抗Z的倒數(shù)稱為導(dǎo)納Y,電抗X(感抗XL=ωL,容抗XC=-1/ωC)的倒數(shù)稱電納(感納和容納).等效轉(zhuǎn)換要求轉(zhuǎn)換前后端導(dǎo)納相等,以串并為例,

YsXsRsYpXpRp目前二十九頁(yè)\總數(shù)四十二頁(yè)\編于二十點(diǎn)化簡(jiǎn)并根據(jù)復(fù)數(shù)相等為實(shí)部與虛部應(yīng)分別相等的概念,得:目前三十頁(yè)\總數(shù)四十二頁(yè)\編于二十點(diǎn)三.阻抗變換1.互感變壓器接信號(hào)源的線圈稱為原邊(初級(jí)),接負(fù)載的線圈稱為副邊(次級(jí)),設(shè)變壓器為無(wú)損耗理想變壓器,則滿足功率等效,即源提供的輸入功率PS等于負(fù)載消耗的功率PL.PS=U2/RL’PL=UL2/RLUPS=PL即U2/RL’=UL2/RLN1N2ULRLRL’目前三十一頁(yè)\總數(shù)四十二頁(yè)\編于二十點(diǎn)解得:2.自耦合變壓器USN1N2RLUL接入點(diǎn)目前三十二頁(yè)\總數(shù)四十二頁(yè)\編于二十點(diǎn)3.雙電容抽頭耦合根據(jù)功率等效原理得:C1C2RLRSISUsULR’LRSISI目前三十三頁(yè)\總數(shù)四十二頁(yè)\編于二十點(diǎn)4.雙電感抽頭耦和(L1,L2之間無(wú)互感)ISRSUSL1L2RLULR’L目前三十四頁(yè)\總數(shù)四十二頁(yè)\編于二十點(diǎn)四.電流源或電壓源經(jīng)自耦合變壓器的等效折算因?yàn)镻S=ISUS=I’sUL=PL所以

ISRSRLUSN2N1UL123I’SR’S123RLUL目前三十五頁(yè)\總數(shù)四十二頁(yè)\編于二十點(diǎn)五.并聯(lián)諧振回路的阻抗頻率特性如圖所示由LC及表示回路損耗的電阻Reo組成的并諧回路,其導(dǎo)納ISCLReoICILUIRZ目前三十六頁(yè)\總數(shù)四十二頁(yè)\編于二十點(diǎn)阻抗諧振特性:當(dāng)ω=ωo時(shí),容納(抗)恰好等于感納(抗),發(fā)生諧振.即