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) 成績構(gòu)成：成績構(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：參考書：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)； 了解無線電通信發(fā)展簡史；了解無線電通信發(fā)展簡史； 建立無線電信號(hào)的發(fā)送和接收的初步概念；建立無線電信號(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），法國 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，后又任法蘭西學(xué)院院終身秘書，后又任法蘭西學(xué)院 終身秘書和理工科大學(xué)校務(wù)委員終身秘書和理工科大學(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法國中部歐塞爾（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，回國后被任命為格倫諾布 爾省省長。爾省省長。 傅立葉早在傅立葉早在18071807年就寫成關(guān)于年就寫成關(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)的無窮級(jí)數(shù)數(shù)都可以展成三角函數(shù)的無窮級(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)可以通過組合 其對(duì)不同頻率正弦信號(hào)的響應(yīng)來獲取。其對(duì)不同頻率正弦信號(hào)的響應(yīng)來獲取。 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)算為簡單的 乘積運(yùn)算，從而提供了計(jì)算卷積的一種簡單手段。乘積運(yùn)算，從而提供了計(jì)算卷積的一種簡單手段。 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( (其算法稱為其算法稱為 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，英國物物 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，稱上，稱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，是實(shí)現(xiàn)第一次大綜合，麥克斯一起來，是實(shí)現(xiàn)第一次大綜合，麥克斯 韋把電、光統(tǒng)一起來，是實(shí)現(xiàn)第二次大韋把電、光統(tǒng)一起來，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。沒有學(xué)家。沒有電磁學(xué)電磁學(xué)就沒有現(xiàn)代就沒有現(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英國物理學(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丁堡愛丁堡。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 愛丁堡皇家學(xué)院遞交了一份科研論文。他就讀于愛丁堡皇家學(xué)院遞交了一份科研論文。他就讀于愛丁堡大學(xué)愛丁堡大學(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)過婚，妻子名叫凱瑟琳學(xué)任教。他結(jié)過婚，妻子名叫凱瑟琳克拉克克拉克麥克斯韋，但沒有孩子。麥克斯韋，但沒有孩子。 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因斯坦愛因斯坦這一整個(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)因病與世長辭。歲時(shí)因病與世長辭。 麥克斯韋生前沒有享受到他應(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)革命來臨時(shí)才充分體現(xiàn)出來。然而他沒能看來臨時(shí)才充分體現(xiàn)出來。然而他沒能看 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。那一年正好愛因斯坦愛因斯坦出生。出生。 你和我將長相廝守你和我將長相廝守 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 信息的傳輸是人類社會(huì)生活的重要內(nèi)容。信息的傳輸是人類社會(huì)生活的重要內(nèi)容。 人耳人耳人眼人眼聲波聲波 易衰減易衰減可見光可見光 直線傳播直線傳播 20Hz20kHz 400nm700nm 中華人民共和國無線電頻率劃分規(guī)定中華人民共和國無線電頻率劃分規(guī)定2014.02.012014.02.01 帶帶 號(hào)號(hào) 頻頻 帶帶 名名 稱稱頻頻 率率 范范 圍圍波波 段段 名名 稱稱波波 長長 范范 圍圍 1至低頻（至低頻（TLF）0.030.3Hz

15、至長波或千兆米波至長波或千兆米波100001000兆米（兆米（Mm） 0至低頻（至低頻（TLF）0.33Hz至長波或百兆米波至長波或百兆米波1000100兆米（兆米（Mm） 1極低頻（極低頻（ELF）330Hz極長波極長波10010兆米（兆米（Mm） 2超低頻（超低頻（SLF）30300Hz超長波超長波101兆米（兆米（Mm） 3特低頻（特低頻（ULF）3003000Hz特長波特長波1000100千米（千米（km） 4甚低頻（甚低頻（VLF）330kHz甚長波甚長波10010千米（千米（km） 5低頻（低頻（LF）30300kHz長波長波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)空間無線電通信空間無線電通信 頻率范圍頻

17、率范圍 （GHz） 舉例（舉例（GHz）標(biāo)標(biāo) 稱稱 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 國際電信聯(lián)盟國際電信聯(lián)盟 波段號(hào)碼波段號(hào)碼 頻段名稱頻段名稱縮寫縮寫頻率范圍頻率范圍波段波段波長范圍波長范圍用法用法 3 Hz100,000 千米千米 1極低頻極低頻ELF3Hz30Hz極長波極長波 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超長波超長波 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特長波特長波 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甚長波甚長波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長波長波10千米千米 1千米千米國際廣播、全向信標(biāo)國際廣播、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、無線電話通訊、電視廣播、無線電話通訊、 無線網(wǎng)絡(luò)、微波爐無線網(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 無線網(wǎng)絡(luò)、雷達(dá)、人造衛(wèi)無線網(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（無線電技術(shù)）高頻信號(hào)傳輸（無線電技術(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：語言、文字近距離：語言、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)美軍無線電話二戰(zhàn)美軍無線電話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)：在有限長度傳輸線上電壓、電流的幅度低頻信號(hào)：在有限長度傳輸線上電壓、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題輻射問題； 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比擬。天線以及傳輸裝置的體積與

25、電磁波的波長比擬。 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、 通用性差等問題；通用性差等問題； 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/ / 干擾問題；干擾問題； 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 來來實(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/ /微波無線通信工作以及微波無線通信工作以及 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 各類無線通信系統(tǒng)各類無線通信系統(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無線電通信發(fā)展簡史無線電通信發(fā)展簡史 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， 開創(chuàng)通信的新紀(jì)元；開創(chuàng)通信的新紀(jì)元； 1864 1864年英國物理學(xué)家麥克斯韋從理論上證明年英國物理學(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，為后來的無線電發(fā)明和發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的傳播，為后來的無線電發(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)打開了機(jī)械時(shí)代的大門，物理學(xué)歷史上認(rèn)為牛頓的經(jīng)典力學(xué)打開了機(jī)械時(shí)代的大門， 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)其建樹愛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 “是牛頓以來，物理學(xué)最深刻和最富有成果的工作是牛頓以來，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，能夠直接將語言信年貝爾發(fā)明電話，能夠直接將語言信

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年德國物理學(xué)家赫茲以卓越的實(shí)驗(yàn)技年德國物理學(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)入無年，弗萊明發(fā)明電子二極管，進(jìn)入無 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年代開始出現(xiàn)將年代開始出現(xiàn)將“管管”、“路路”結(jié)合起來結(jié)合起來 的集成電路。的集成電路。 1.21.2無線電信號(hào)傳輸原理無線電信號(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)過程稱為上，這個(gè)過程稱為“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無線電信號(hào)的產(chǎn)生與發(fā)射無線電信號(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無線電信