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此篇文章基于全國(guó)電子設(shè)計(jì)大賽培訓(xùn)網(wǎng)的官網(wǎng)的高頻電路類賽題總結(jié)的知識(shí)點(diǎn)。
?高頻電路賽題的相關(guān)理論知識(shí)點(diǎn)
(1)高頻電路的單位
a.1kHz=1000Hz不等于1KHz(大寫的K是錯(cuò)誤的)
b.S是西門子,電導(dǎo)的單位,s是秒,時(shí)間單位
c.M是兆,是10的六次方,m是毫,是10的負(fù)三次方
(2)LC串聯(lián)諧振回路(電壓諧振)
“以Wo為主,低容高感”:就是比Wo低的話,LC串聯(lián)電路相當(dāng)于電容,比Wo高的話,LC串聯(lián)電路相當(dāng)于電感。
(3)LC并聯(lián)諧振回路(電流諧振)
“以Wo為主,低感高容”:就是比Wo低的話,LC串聯(lián)電路相當(dāng)于電感,比Wo高的話,LC串聯(lián)電路相當(dāng)于電容。
(4)阻抗變換
a.實(shí)現(xiàn)最大的功率傳輸--共軛匹配
b.改善噪聲系數(shù)--噪聲匹配(提高信噪比)
c.保證濾波器的性能
變換網(wǎng)絡(luò)的要求:
a.損耗小--用純電抗的元件
b.寬帶:變壓器、傳輸線變壓器
c.窄帶:LC網(wǎng)絡(luò)
(5)小信號(hào)放大器
a.放大器的實(shí)質(zhì):能量的轉(zhuǎn)換和控制
b.小信號(hào)放大器的指標(biāo)
1.通頻帶
?窄帶放大器:我們關(guān)心它的電壓增益、選頻電路
?寬帶放大器:我們關(guān)心它的頻率特性、電路形式
2.增益
AGC:自動(dòng)增益控制電路,保持輸出電壓一致,當(dāng)輸入信號(hào)變小時(shí),增益變大,當(dāng)輸入信號(hào)變大時(shí),增益變小。通過改變工作點(diǎn)、負(fù)反饋量、諧振回路Q值等參數(shù)實(shí)現(xiàn)。?
3.選擇性:從各種不同頻率信號(hào)的總和(有用的和有害的)選出有用的信號(hào),抑制干擾信號(hào)的能力稱為放大器的選擇性。
幅頻特性越接近矩形,表示帶內(nèi)信號(hào)全部穩(wěn)定,帶外信號(hào)全部衰減,與理想濾波越接近。矩形系數(shù)越小越好。
4.輸出電阻R0(輸出阻抗Z0)
小信號(hào)放大器往往出現(xiàn)在接收機(jī)的前端,后一級(jí)往往是混頻器。輸出電阻大小反映了放大器帶負(fù)載能力的強(qiáng)弱。R0里面不包含負(fù)載電阻RL。
5.信噪比和噪聲系數(shù)
信噪比:衡量一個(gè)信號(hào)質(zhì)量?jī)?yōu)劣的指標(biāo)。它是在指定頻帶內(nèi),同一端口的信號(hào)功率Ps和噪聲功率Pn的比值,即
信噪比越大信號(hào)質(zhì)量就越好?
噪聲系數(shù):線性四端網(wǎng)絡(luò)輸入端的信噪比與輸出端的信噪比之比值,即:
噪聲系數(shù)越接近1越好,在多級(jí)放大器中,第一級(jí)的噪聲對(duì)整個(gè)鏈路的噪聲起決定作用,因此要求它的噪聲盡量小。
6.線性范圍:主要由1dB壓縮點(diǎn)和三階互調(diào)截點(diǎn)IP3來衡量。與器件有關(guān)(場(chǎng)效應(yīng)管線性優(yōu)于雙極性晶體管)、與電路結(jié)構(gòu)有關(guān)(加負(fù)反饋、差分放大可改善)、與輸入端的阻抗匹配情況有關(guān)(噪聲匹配、共軛匹配)
7.穩(wěn)定性:指放大器的工作狀態(tài)(直流偏置)、晶體管參數(shù)、電路元件參數(shù)等發(fā)生可能的變化時(shí),放大器的主要特性的穩(wěn)定。
不穩(wěn)定狀態(tài)的極端情況是放大器自激(主要由晶體管內(nèi)反饋引起),使放大器完全不能工作。
設(shè)計(jì)小信號(hào)放大器在穩(wěn)定工作的條件下,滿足頻帶要求,失真小,且具有盡可能大的增益。
(6)LNA低噪聲放大器
?微波器件就是放大器的位置。
設(shè)計(jì)關(guān)鍵:
1.選擇低噪聲器件
2.設(shè)計(jì)匹配網(wǎng)絡(luò),噪聲系數(shù)與源電阻有關(guān),存在最佳源電阻使NF最小
3.抑制噪聲及干擾的措施
(7)功率放大器
在發(fā)射端,我們把調(diào)整好的信號(hào)通過功率放大器放大,然后通過天線進(jìn)行傳輸。
功率放大器的指標(biāo):輸出功率、效率、線性、雜散與噪聲
(8)振蕩器電路設(shè)計(jì)
a器是一種能量轉(zhuǎn)換的裝置--將直流電能轉(zhuǎn)換為具有一定頻率的交流電能。其構(gòu)成的電路為振蕩電路。
b.頻振蕩器以產(chǎn)生正弦波為主,常用LC反饋振蕩器和晶體振蕩器
c.高頻用振蕩器(VCO):由外加電壓改變振蕩頻率的振蕩電路
高頻用VCO(頻率變化范圍較窄,可進(jìn)行調(diào)頻,PLL(鎖相環(huán))的一部分
d.鎖相頻率合成器設(shè)計(jì)(PLL):屬于反饋控制電路,是自動(dòng)相位控制,具有穩(wěn)頻作用
(9)濾波器電路
a.主要指標(biāo):截止頻率、中心頻率、通帶帶寬、通帶增益、插入損耗、紋波、帶內(nèi)駐波比、阻帶抑制度、阻尼系數(shù)與品質(zhì)因數(shù)、群時(shí)延函數(shù)、帶內(nèi)相位線性度
b.巴特沃斯濾波器的特點(diǎn)是通頻帶內(nèi)的頻率響應(yīng)曲線最大限度平坦,沒有起伏,而在阻頻帶則逐漸下降為0
c.切比雪夫型低通濾波器,是在通帶或者阻帶上頻率響應(yīng)幅度等波紋波動(dòng)的濾波器
d.橢圓濾波器:又稱考爾濾波器,是在通帶和阻帶等波紋的一種濾波器
(10)混頻器
a.變頻和混頻就是把兩個(gè)不同的信號(hào)加到非線性器件上進(jìn)行頻率組合后取出和頻或差頻的過程,它的基本功能均是將輸入頻帶信號(hào)的頻譜搬移到新的頻率范圍內(nèi),即頻譜的線性搬移。
如果本振信號(hào)由外部其他電路提供,則稱這個(gè)電路為它激式混頻器,或簡(jiǎn)稱混頻器
如果本振信號(hào)由自身電路產(chǎn)生的,則稱這個(gè)電路為自激式混頻器,或簡(jiǎn)稱變頻器
b.混頻的應(yīng)用:
1.頻率合成系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)升降頻
2.通信系統(tǒng)中降低對(duì)濾波器的要求
3.衛(wèi)星信號(hào)傳送中的二次變頻的應(yīng)用
c.二極管混頻器的指標(biāo):變頻增益(損耗)、噪聲系數(shù)、動(dòng)態(tài)范圍、雙音三階交調(diào)與線性度、工作頻率、隔離度、鏡像頻率抑制度、本振功率、端口性能
(11)調(diào)制與解調(diào)
a.線性變換的特點(diǎn):信號(hào)頻譜不失真的搬移
非線性變換的特點(diǎn):對(duì)信號(hào)頻譜進(jìn)行特定的非線性變換,產(chǎn)生新的頻譜結(jié)構(gòu)
b.從已調(diào)波中檢出包絡(luò)信息,只適用于AM信號(hào)
調(diào)頻波解調(diào)又稱為鑒頻或頻率檢波,調(diào)相波解調(diào)又稱為鑒相或相位檢波
(12)設(shè)備及元件
a.高頻電路里,LCR等元件在寄生電抗的大小和對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)尺寸方面,能夠使用的頻率受限,應(yīng)盡量使用小尺寸元件。一般使用1005和0603在UHF(300M-3000MHz)范圍內(nèi)寄生參數(shù)影響小。大功率電路里,元件尺寸變大,應(yīng)使用高頻專用元件或可以減少寄生參數(shù)的電路。
b.高頻電路里,同軸電纜因損失小、泄露少、阻抗一定、可適度彎曲等常用于高頻信號(hào)的傳送,一般為50歐或75歐。
c.同軸連接器:N型連接器,中心連接器內(nèi)部凹形的稱為接口,凸型的稱為插頭,同軸連接器也有阻抗,一般為50歐或75歐。
1.SMA
2.BNC(示波器的那個(gè)頭)
d.面包板不在高頻電路中使用?
e.原理框圖的制作
f.對(duì)于小信號(hào)放大器而言,單級(jí)增益太高會(huì)造成工作的不穩(wěn)定,從而降低系統(tǒng)的可靠性。后面再用寬帶放大器對(duì)增益進(jìn)行補(bǔ)償。
g.AGC檢波電路設(shè)計(jì)
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