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文檔簡介

1、 本文由_w_s貢獻(xiàn) ppt文檔可能在WAP端瀏覽體驗(yàn)不佳。建議您優(yōu)先選擇TXT,或下載源文件到本機(jī)查看。 RF 無線電通信電路測試與設(shè)計(jì) 無線電通信電路測試與設(shè)計(jì) RF 電子信息學(xué)院 RF 無線電通信電路測試與設(shè)計(jì) 2.1 電源電路設(shè)計(jì) 2.1.1 電源穩(wěn)壓部分設(shè)計(jì) 穩(wěn)壓電路 220V 交流電 變壓 整流 濾波 不穩(wěn)壓 直流電 0 vF t 穩(wěn)壓 vo RF v1 0 t 0 0 t v2 t 0 vR t 0 vF t 圖2.1.1 穩(wěn)壓電路 電子信息學(xué)院 RF 無線電通信電路測試與設(shè)計(jì) 復(fù)習(xí) 變壓電路: 變壓電路: U1/U2=I2/I1=N1/N2=n U I N RF 電子信息學(xué)院

2、RF 無線電通信電路測試與設(shè)計(jì) 復(fù)習(xí) 整流部分電路: 整流部分電路: 半波整流電路 T1 D v2 0 vo 0 vo 2 2 3 4 t ui u2 RL uo 橋式整流電路 T1 D1 1 t RF t D4 ui u2 4 D3 3 D2 RL 0 整流電路波形 電子信息學(xué)院 RF 濾波電路 + T1 無線電通信電路測試與設(shè)計(jì) 復(fù)習(xí) 2 Uc U2 1 + U2 _ 4 U1 _ + 3 C RL UL 0 _ 電容濾波電路 濾波波形 RF 電子信息學(xué)院 RF 無線電通信電路測試與設(shè)計(jì) 穩(wěn)壓電路分類: 穩(wěn)壓電路分類: 線性穩(wěn)壓電源, 線性穩(wěn)壓電源, 優(yōu)點(diǎn)是穩(wěn)定性高,紋波小,可靠性高,易做

3、成多路、 優(yōu)點(diǎn)是穩(wěn)定性高,紋波小,可靠性高,易做成多路、 歐出連續(xù)可調(diào)的模塊。缺點(diǎn)是體積大,較笨重,效率相 歐出連續(xù)可調(diào)的模塊。缺點(diǎn)是體積大,較笨重, 對較低。 對較低。 開關(guān)型直流穩(wěn)壓電源 RF 優(yōu)點(diǎn)是體積小,重量輕,穩(wěn)定可靠;可以升壓、 優(yōu)點(diǎn)是體積小,重量輕,穩(wěn)定可靠;可以升壓、降壓 或轉(zhuǎn)換電壓極性。缺點(diǎn)是紋波較大,紋波峰峰值一般為 或轉(zhuǎn)換電壓極性。缺點(diǎn)是紋波較大, 歐出電壓的1 歐出電壓的1 。 電子信息學(xué)院 RF 無線電通信電路測試與設(shè)計(jì) 線性穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì): 線性穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì): 最常見的是X78XX系列三端正電源線性穩(wěn)壓器, 最常見的是X78XX系列三端正電源線性穩(wěn)壓器,它有一系列

4、 X78XX系列三端正電源線性穩(wěn)壓器 固定的電壓輸出(5V,6V,8V,9V,10V,12V,15V,18V,24V) 固定的電壓輸出(5V,6V,8V,9V,10V,12V,15V,18V,24V),應(yīng) 用非常的廣泛。每種類型都有內(nèi)部電流的限制, 用非常的廣泛。每種類型都有內(nèi)部電流的限制,以及過熱保 護(hù)和安全工作區(qū)的保護(hù),使得它基本上不會損壞。 護(hù)和安全工作區(qū)的保護(hù),使得它基本上不會損壞。如果能夠 提供足夠的散熱片,它可以提供大于1.5A的輸出電流。 1.5A的輸出電流 提供足夠的散熱片,它可以提供大于1.5A的輸出電流。 RF 電子信息學(xué)院 RF 無線電通信電路測試與設(shè)計(jì) 三端穩(wěn)壓器的型號

5、規(guī)格和管腳分布。 三端穩(wěn)壓器的型號規(guī)格和管腳分布。 正、負(fù)穩(wěn)壓7805電路 負(fù)穩(wěn)壓 電路 例如:78M05三端穩(wěn)壓器可輸出+5 V、05 A的穩(wěn)定電壓; 7912三端穩(wěn)壓器可輸出 12V、1A的穩(wěn)定電壓。 三端穩(wěn)壓器輸出電流字母表示法 RF 外形及管腳分布,如附圖所示。 外形及管腳分布,如附圖所示。 GND IN OUT 電子信息學(xué)院 1 23 RF 無線電通信電路測試與設(shè)計(jì) 三端穩(wěn)壓器 RF 電子信息學(xué)院 RF 無線電通信電路測試與設(shè)計(jì) 參數(shù) RF 電子信息學(xué)院 RF 輸出電壓 無線電通信電路測試與設(shè)計(jì) 穩(wěn)壓器的輸出電壓,能穩(wěn)定在多少V 7805輸出電壓穩(wěn)定在5V 穩(wěn)壓器的輸出電壓,能穩(wěn)定在

6、多少V,7805輸出電壓穩(wěn)定在5V 輸出電壓穩(wěn)定在 線性調(diào)整率 穩(wěn)壓器的輸入電壓一般都比較寬,在該范圍內(nèi), 穩(wěn)壓器的輸入電壓一般都比較寬,在該范圍內(nèi),輸入如果變化輸出電壓的變化 有多大呢?該參數(shù)就是描述這種變化的一個(gè)參數(shù)。 有多大呢?該參數(shù)就是描述這種變化的一個(gè)參數(shù)。很顯然輸出電壓的變化是越 小越好了,一般都是幾毫伏。 小越好了,一般都是幾毫伏。 7805在常溫 輸出500mA電流的情況下,輸入電壓在725V之間變化的時(shí)候, 在常溫, 500mA電流的情況下 725V之間變化的時(shí)候 7805在常溫,輸出500mA電流的情況下,輸入電壓在725V之間變化的時(shí)候,輸 出電壓的變化典型值為3mV 最

7、大值為50mV 3mV, 出電壓的變化典型值為3mV,最大值為50mV 負(fù)載調(diào)整率 負(fù)載發(fā)生變化時(shí),輸出電壓也會相應(yīng)的發(fā)生變化,一般是負(fù)載越重, 負(fù)載發(fā)生變化時(shí),輸出電壓也會相應(yīng)的發(fā)生變化,一般是負(fù)載越重,輸出電壓 會有所下降,負(fù)載越輕輸出電壓會有所上升。 會有所下降,負(fù)載越輕輸出電壓會有所上升。負(fù)載調(diào)整率就是反應(yīng)這種變化的 RF 一個(gè)量。7805在負(fù)載變化在5mA1.5A時(shí) 輸出電壓的變化范圍在1050mV 在負(fù)載變化在5mA1.5A 一個(gè)量。7805在負(fù)載變化在5mA1.5A時(shí),輸出電壓的變化范圍在1050mV 靜態(tài)電流 對于線性穩(wěn)壓器來說是一個(gè)非常重要的參數(shù)。 對于線性穩(wěn)壓器來說是一個(gè)非

8、常重要的參數(shù)。該電流為驅(qū)動大功率調(diào)整管所必 須的,它不流向負(fù)載,而是直接流向地,因此該電流是越小越好。 須的,它不流向負(fù)載,而是直接流向地,因此該電流是越小越好。 7805在負(fù)載小于1A的情況下 靜態(tài)電流為8mA 在負(fù)載小于1A的情況下, 8mA。 7805在負(fù)載小于1A的情況下,靜態(tài)電流為8mA。 電子信息學(xué)院 RF 無線電通信電路測試與設(shè)計(jì) 輸出噪聲電壓 三端穩(wěn)壓塊輸出噪聲電壓都是一些高頻噪聲(低頻噪聲被衰減了) 三端穩(wěn)壓塊輸出噪聲電壓都是一些高頻噪聲(低頻噪聲被衰減了) 7805在10Hz100kHz頻率范圍內(nèi)輸出噪聲電壓為 頻率范圍內(nèi)輸出噪聲電壓為40uV 7805在10Hz100kH

9、z頻率范圍內(nèi)輸出噪聲電壓為40uV 紋波抑制比 紋波抑制指輸入電壓的一個(gè)小信號變化引起輸出電壓的變化,常用mV/V dB來 紋波抑制指輸入電壓的一個(gè)小信號變化引起輸出電壓的變化,常用mV/V 或dB來 表示,三端穩(wěn)壓塊的另一個(gè)非常重要的參數(shù),低頻電路可以不關(guān)心這個(gè)參數(shù), 表示,三端穩(wěn)壓塊的另一個(gè)非常重要的參數(shù),低頻電路可以不關(guān)心這個(gè)參數(shù), 高頻電路這個(gè)參數(shù)就顯得非常重要了。 高頻電路這個(gè)參數(shù)就顯得非常重要了。 7805在負(fù)載電流小于1A的情況下 120kHz點(diǎn)的紋波抑制比最小為62dB, 在負(fù)載電流小于1A的情況下, 點(diǎn)的紋波抑制比最小為62dB 7805在負(fù)載電流小于1A的情況下,120kH

10、z點(diǎn)的紋波抑制比最小為62dB,典型值 80dB。一般的Data Sheet給出的紋波抑制比都是在120Hz。頻率越高, 給出的紋波抑制比都是在120Hz 為80dB。一般的Data Sheet給出的紋波抑制比都是在120Hz。頻率越高,紋波抑 制比一般會變小。 制比一般會變小。 輸入輸出電壓差 RF 是指輸入電壓與輸出電壓的電壓差值。 X7805中電壓差為2V, 是指輸入電壓與輸出電壓的電壓差值。在X7805中電壓差為2V,也就表示輸入 中電壓差為2V 電壓必須比輸出電壓大2V或者更多,芯片才能正常工作。 2V或者更多 電壓必須比輸出電壓大2V或者更多,芯片才能正常工作。 電子信息學(xué)院 RF

11、 無線電通信電路測試與設(shè)計(jì) 電源電路設(shè)計(jì) 固定輸出連接 圖2.1.2穩(wěn)壓電路 穩(wěn)壓電路 在設(shè)計(jì)時(shí)必須注意:(VI)和(Vo)之間的關(guān)系, 7805為例, RF 在設(shè)計(jì)時(shí)必須注意:(VI)和(Vo)之間的關(guān)系,以7805為例,該三端穩(wěn)壓器 之間的關(guān)系 為例 的固定輸出電壓是5V 而輸入電壓至少大于8V 這樣輸入/輸出之間有3V 5V, 8V, 的固定輸出電壓是5V,而輸入電壓至少大于8V,這樣輸入/輸出之間有3V 的壓差。使調(diào)整管保證工作在放大區(qū)。但壓差取得大時(shí), 的壓差。使調(diào)整管保證工作在放大區(qū)。但壓差取得大時(shí),又會增加集成塊 的功耗,所以,兩者應(yīng)兼顧, 的功耗,所以,兩者應(yīng)兼顧,即既保證在最

12、大負(fù)載電流時(shí)調(diào)整管不進(jìn)入飽 又不致于功耗偏大。 和,又不致于功耗偏大。 電子信息學(xué)院 RF 無線電通信電路測試與設(shè)計(jì) 仿真: 仿真:三端式穩(wěn)壓器電路的仿真分析 U1 LM7812KC XMM1 C1 0.33uF C2 0.1uF R1 1000ohm V1 16V RF 電子信息學(xué)院 RF 無線電通信電路測試與設(shè)計(jì) 問題: 問題: 變化對輸出電壓U 的影響( 輸入電壓UI變化對輸出電壓 O的影響(RL=100? ) ? UI/V UO/V 30 12.012 25 12.009 20 12.007 15 12.007 9 7.530 5 3.564 1 468.282nv 負(fù)載電阻R 變化對

13、輸出電壓U 的影響( 負(fù)載電阻 L變化對輸出電壓 O的影響( UI=20V ) V RL /? UO/V 12.008 5000 1000 200 12.008 12.008 12.007 20 12.001 10 RF 11.995 5 11.859 電子信息學(xué)院 RF 無線電通信電路測試與設(shè)計(jì) 2. 擴(kuò)大輸出電流連接 圖2.1.3所示電路W7800系 2.1.3所示電路W7800系 所示電路W7800 列集成穩(wěn)壓器擴(kuò)展輸出電流 的應(yīng)用電路。 的應(yīng)用電路。當(dāng)穩(wěn)壓電路所 需輸出電流大于2A 2A時(shí) 需輸出電流大于2A時(shí),利用 的作用, 電阻R1的作用,使外接的功 率晶體管導(dǎo)通來擴(kuò)大輸出電 流I

14、O。 RF 電子信息學(xué)院 RF 無線電通信電路測試與設(shè)計(jì) 擴(kuò)流三端穩(wěn)壓器仿真 Q1 BJT_PNP_VIRTUAL XMM1 R1 30ohm U1 MC7812CT V1 30V C2 0.33uF C1 0.1uF RF 電子信息學(xué)院 RF 無線電通信電路測試與設(shè)計(jì) 10, 0.5, 0.3V, 例:計(jì)算若功率管 = 10,U BE = -0.3V,電阻R = 0.5, I3 = 1A。試計(jì)算擴(kuò)展輸出電流IO。(設(shè)公共端的電流I2 0) 1A。 0) 。(設(shè)公共端的電流 IC IR R 0.5 I I 1 B I3 I0 RF 電子信息學(xué)院 RF 無線電通信電路測試與設(shè)計(jì) I O = I

15、3 + I C = I 3 + I B = I 3 + ( I 1 ? I R ) UBE 0.3 = (1+ )I3 + = (1+10)×1?10× = 5A R 0.5 可見I 擴(kuò)大5倍了 倍了。 可見 O比I3擴(kuò)大 倍了。 RF 電子信息學(xué)院 RF 3. 擴(kuò)展輸出電壓的電路 無線電通信電路測試與設(shè)計(jì) 所示電路為W7800系列集成穩(wěn)壓器擴(kuò)展輸出電壓的應(yīng)用電路。試寫出擴(kuò)展 系列集成穩(wěn)壓器擴(kuò)展輸出電壓的應(yīng)用電路。 所示電路為 系列集成穩(wěn)壓器擴(kuò)展輸出電壓的應(yīng)用電路 輸出電壓U 的表達(dá)式并說明調(diào)輸出電壓的方法。 輸出電壓 O的表達(dá)式并說明調(diào)輸出電壓的方法。 CW78xx +

16、U O + R4 R3 R1 R2 UO UI U O F007 RF - 電子信息學(xué)院 RF 無線電通信電路測試與設(shè)計(jì) 設(shè)集成穩(wěn)壓器的輸出電壓為 UO 集成運(yùn)算放大器的輸出為 U O R4 R2 R4 U O = (1 + ) UO ? UO R 3 R1 + R 2 R3 因 (1) ) UO =UO +UO (2)代入(1) )代入( ) UO (2) ) RF UO R3 R2 = (1 + )( )U O R1 R3 + R 4 此電路能獲得一個(gè)穩(wěn)定輸出, 可調(diào)的直流電壓。為穩(wěn)定的輸出電壓, 此電路能獲得一個(gè)穩(wěn)定輸出, 可調(diào)的直流電壓。為穩(wěn)定的輸出電壓,當(dāng)改 的滑動端子時(shí),在輸出端就

17、能得到可調(diào)而穩(wěn)定的直流電壓。 變R1和R2的滑動端子時(shí),在輸出端就能得到可調(diào)而穩(wěn)定的直流電壓。 電子信息學(xué)院 RF 無線電通信電路測試與設(shè)計(jì) 2.1 電源電路設(shè)計(jì) 2.1.2 電源耦合部分設(shè)計(jì) 現(xiàn)代射頻電路中一般都含有模擬電路和數(shù)字電路兩部分, 現(xiàn)代射頻電路中一般都含有模擬電路和數(shù)字電路兩部分,并且模擬電路中 還分為很多模塊進(jìn)行設(shè)計(jì),因此所需提供的電源種類就會很多, 9V、5V、 還分為很多模塊進(jìn)行設(shè)計(jì),因此所需提供的電源種類就會很多,如9V、5V、 3.3V等等 電源種類越多對于電路的穩(wěn)定性影響越大, 等等。 3.3V等等。電源種類越多對于電路的穩(wěn)定性影響越大,所以要盡可能的減少 電源種類,

18、最好選用同種電壓的芯片。 電源種類,最好選用同種電壓的芯片。這樣就會出現(xiàn)多個(gè)模塊電路公用一種 電源的情況。這樣每個(gè)模塊的直流和交流分量都要串入公用電源, 電源的情況。這樣每個(gè)模塊的直流和交流分量都要串入公用電源,這樣后級 電路就會和前級電路產(chǎn)生串?dāng)_,例如,多級放大電路中, 電路就會和前級電路產(chǎn)生串?dāng)_,例如,多級放大電路中,末級放大電路信號 RF 由電源串入第一級放大電路中,即使只是很少一點(diǎn)的信號, 由電源串入第一級放大電路中,即使只是很少一點(diǎn)的信號,經(jīng)過多級放大都 會產(chǎn)生很大的干擾,從而影響整個(gè)電路的穩(wěn)定。 會產(chǎn)生很大的干擾,從而影響整個(gè)電路的穩(wěn)定。 電子信息學(xué)院 RF 無線電通信電路測試與設(shè)

19、計(jì) 解決這種串?dāng)_最好的 方法就是在各模塊直流供 電電路間加入耦合電路, 電電路間加入耦合電路, 由于串?dāng)_一般都是交流信 號,因此我們在各模塊間 加入可以抑制相應(yīng)頻率交 流信號的耦合電路就可以 有效的減小串?dāng)_。 有效的減小串?dāng)_。 圖2.1.4低通型型耦合電路 這個(gè)電路放置在兩個(gè)模塊電路 RF 的直流電源供電電路之間, 的直流電源供電電路之間,使 得各模塊相互隔離, 得各模塊相互隔離,去除了各 模塊間的交流信號串?dāng)_。 模塊間的交流信號串?dāng)_。 電子信息學(xué)院 RF 無線電通信電路測試與設(shè)計(jì) 2.2 濾波器的設(shè)計(jì) 無線通信系統(tǒng)中所需傳輸?shù)男盘柕膸捴徽颊麄€(gè)頻 段的一小部分, 段的一小部分,因此無線通信系

20、統(tǒng)中很多地方都使用到濾 波器。濾波器主要是用來選擇或者抑制某一頻段信號的裝 波器。 濾波器按照頻率選擇性可以分為低通濾波器、 置。濾波器按照頻率選擇性可以分為低通濾波器、高通濾 波器、帶通濾波器和帶阻濾波器。 波器、帶通濾波器和帶阻濾波器。 前面三種濾波器使在其頻段內(nèi)的信號能夠順利通過, 前面三種濾波器使在其頻段內(nèi)的信號能夠順利通過, 這個(gè)頻段叫做通帶,而對于其頻段外的信號衰減很大, 這個(gè)頻段叫做通帶,而對于其頻段外的信號衰減很大,從 RF 而阻止信號通過稱為阻帶。帶阻濾波器和前面三種相反, 而阻止信號通過稱為阻帶。帶阻濾波器和前面三種相反, 它主要是對頻段內(nèi)信號進(jìn)行阻礙, 它主要是對頻段內(nèi)信

21、號進(jìn)行阻礙,而使頻段外信號可以順 利通過。、 利通過。、 電子信息學(xué)院 RF 無線電通信電路測試與設(shè)計(jì) 濾波器按照頻率選擇性可以分為: 濾波器按照頻率選擇性可以分為: 低通濾波器 U U 高通濾波器 低通濾波器 f 高通濾波器 f 帶通濾波器 U U 帶阻濾波器 RF f 帶通濾波器 帶阻濾波器 f 圖2.2.1 濾波器幅頻特性圖 電子信息學(xué)院 RF 無線電通信電路測試與設(shè)計(jì) 無源濾波器: 無源濾波器: LC濾波器、晶體濾波器、陶瓷濾波器、聲表面波濾波器等。 LC濾波器、晶體濾波器、陶瓷濾波器、聲表面波濾波器等。 濾波器 LC濾波器主要利用分立元件(電容、電感) LC濾波器主要利用分立元件(電

22、容、電感)來實(shí)現(xiàn)濾 濾波器主要利用分立元件 波特性。LC濾波器一般用于中心頻率小于500MHz的電路 濾波器一般用于中心頻率小于500MHz的電路, 波特性。LC濾波器一般用于中心頻率小于500MHz的電路, 并且其Q值也不會太大,一般在幾百。 LC濾波器可以 并且其Q值也不會太大,一般在幾百。但LC濾波器可以 很容易的獲得較大的帶寬。 很容易的獲得較大的帶寬。 RF 電子信息學(xué)院 RF 無線電通信電路測試與設(shè)計(jì) R + Ui L I C LC諧振電路 2.2.1 LC諧振電路 (1)串聯(lián)諧振電路 為信號源電壓,頻率為 電路電流為I Ui為信號源電壓,頻率為;電路電流為I Z = R + j

23、L + 1 j C 1 ? ? = R + j ? L ? ? = R + jX C ? ? 圖2-3 串聯(lián)諧振電路 圖2.2.2串聯(lián)諧振電路 X表示電抗。由此式可以得到串聯(lián)諧振的一些特點(diǎn)。 表示電抗。由此式可以得到串聯(lián)諧振的一些特點(diǎn)。 表示電抗 當(dāng)滿足X=0,也即 當(dāng)滿足 , L =1 C 0 0 RF 串聯(lián)諧振電路電抗為0,電路呈純阻態(tài), 串聯(lián)諧振電路電抗為 ,電路呈純阻態(tài), 這時(shí)電路會出現(xiàn)諧振狀態(tài), 這時(shí)電路會出現(xiàn)諧振狀態(tài),其諧振頻率為 o = 1 LC 電子信息學(xué)院 RF 無線電通信電路測試與設(shè)計(jì) 諧振時(shí)電路的阻抗最低為R。 諧振時(shí)電路的阻抗最低為 。 由于電流Io=Ui/R, 由于電

24、流 , 所以諧振時(shí)電流最大。 所以諧振時(shí)電流最大。 品質(zhì)因素可以表示為 R + Ui - L I C 圖2-3 串聯(lián)諧振電路 1 Q0 = = R 0 CR Q0一般在50200之間 0 L RF 電子信息學(xué)院 RF 無線電通信電路測試與設(shè)計(jì) X 得到 容性 感性 0 ? Z = R + jQ0 R? ? ? ? ? ? 0 ? 當(dāng)工作頻率低于 0 0 0 時(shí),電路呈容抗特性; 串聯(lián)諧振電路阻抗曲線 (b) 當(dāng)工作頻率高于 0 時(shí),電路呈感抗特性; 當(dāng)工作頻率等于 0時(shí),電路呈純電阻特性。 RF 電子信息學(xué)院 RF 無線電通信電路測試與設(shè)計(jì) + U (2)并聯(lián)諧振電路 ) Z = (R + j

25、 L ) / r 1 j C = j C 1 (R + j L + ) r j c 1 ? Cr 1 R + j ( C ? ) L L (R + j L ) r 1 Ii C R L _ 圖2.2.3并聯(lián)諧振電路 R 1 Cr 1 Y= = + j (C ? ) Z L L =G+jB RF 電子信息學(xué)院 RF 無線電通信電路測試與設(shè)計(jì) 2.2.1 LC諧振電路 諧振電路 (2)并聯(lián)諧振電路 電路產(chǎn)生諧振, 電路產(chǎn)生諧振,諧振頻率為 0C = 1 0 L o = 1 LC 諧振時(shí)電路的導(dǎo)納最低為G 諧振時(shí)電路的導(dǎo)納最低為G, 也就是電阻最大 輸出電壓 U = Ii /Y 諧振時(shí)電壓最大 品質(zhì)

26、因素可以表示為 1 = Q0 = G 0 LG 0C RF 電子信息學(xué)院 RF 無線電通信電路測試與設(shè)計(jì) 當(dāng)工作頻率低于 時(shí),電路呈感抗特性; 0 當(dāng)工作頻率等于 時(shí),電路呈純電阻特性。 0 當(dāng)工作頻率高于 時(shí),電路呈容抗特性; 0 電子信息學(xué)院 RF RF 無線電通信電路測試與設(shè)計(jì) 令廣義失諧 Z= 1 1 1 + j (C ? ) Reo L = Reo 1 + jReo (C ? 1 ) L = Reo f f 1 + jQ0 ( ? 0 ) f0 f f f0 2?f = Qo( ? ) = Qo f0 f f0 Reo Z= = 2?f 1 + j 1 + jQ0 f0 Z = Re

27、o 2?f 2 1 + Q0 ( ) f0 2 Reo RF = Reo 1+ 2 電子信息學(xué)院 RF 無線電通信電路測試與設(shè)計(jì) 矩形系數(shù): 通頻帶 選擇性 矩形系數(shù): 當(dāng)增益下降到Auo 的0.707倍時(shí)對應(yīng)的頻率范圍: 當(dāng)增益下降到 倍時(shí)對應(yīng)的頻率范圍 1、通頻帶fbw0.7 : 令 N( f ) = 1 2 2?f 2 1 + Q0 ( ) f0 = 1 2 得: BW0.7 fbw0.7 = 2?f 0.7 = f 2 ? f1 = f 0 Q 0 Q0 值越大fbw0.7 越窄,選擇性好。 2、矩形系數(shù):選擇性好壞。 RF Kr0.1 = fbw0.1 / fbw0.7 Q0 值越大

28、曲線愈尖銳,選擇性越好。 理想情況下 K 0.1 = 1 選擇性與fbw0.7 選擇性與 矛盾。 矛盾。 電子信息學(xué)院 RF 無線電通信電路測試與設(shè)計(jì) 2.2.2 LC濾波電路 濾波電路 LC濾波電路 2.2.2 LC濾波電路 1、低通濾波器 L C C L RF 圖2.2.4低通濾波單元電路 電子信息學(xué)院 RF 無線電通信電路測試與設(shè)計(jì) 2.2.2 LC濾波電路 濾波電路 1、低通濾波器 L C L C L C C L 2L C C L 2C L RF 電子信息學(xué)院 RF 無線電通信電路測試與設(shè)計(jì) 2.2.2 LC濾波電路 濾波電路 2、高通濾波器 C L L C 圖2.2.6高通濾波器單元

29、電路 RF 電子信息學(xué)院 RF 無線電通信電路測試與設(shè)計(jì) 2.2.2 LC濾波電路 濾波電路 2、高通濾波器 C L C L C L L C C/2 L L C L/2 RF C 電子信息學(xué)院 RF 無線電通信電路測試與設(shè)計(jì) 2.2.2 LC濾波電路 濾波電路 3、帶通濾波器 L1 C1 L2 C2 L3 C3 L4 C4 L5 C5 RF 圖2.2.8寬帶帶通濾波器 電子信息學(xué)院 RF 無線電通信電路測試與設(shè)計(jì) 2.2.2 LC濾波電路 濾波電路 3、帶通濾波器 L1 C1 C2 L2 L2 C2 C1 L1 圖2.2.8帶通濾波器單元電路 RF 電子信息學(xué)院 RF 無線電通信電路測試與設(shè)計(jì)

30、 2.2.2 LC濾波電路 濾波電路 1、帶通濾波器 L1 C1 C1 L1 C1 L1 L1 C1 L2 C2 C2 L2 C2 L2 L2 C2 (a) L1 C1 C1 L1 C1/2 2L1 L2/2 2C2 C2 L2 RF L2 C2 圖2.2.8帶通濾波器級聯(lián)電路 電子信息學(xué)院 RF 無線電通信電路測試與設(shè)計(jì) 2.2.2 LC濾波電路 濾波電路 3、帶通濾波器頻率特性的測試 RF 電子信息學(xué)院 RF 無線電通信電路測試與設(shè)計(jì) 2.2.3 其它無源濾波電路 1、石英晶體濾波器 在無線接收機(jī)的中頻放大器(頻帶放大器)中,因中頻 是固定不變的,為提高中頻濾波器的選擇性并簡化調(diào)試 工藝,

31、常用集中參數(shù)濾波器, 常用的有石英晶體濾波器、陶瓷濾波器和聲表面波濾波 器等。 RF 電子信息學(xué)院 RF 石英晶體的電特性 無線電通信電路測試與設(shè)計(jì) 結(jié)構(gòu) 石英晶體俗稱水晶, 石英晶體俗稱水晶,是一種化學(xué)成分為 SiO2兩端呈角錐的六棱柱結(jié)晶體 兩端呈角錐的六棱柱結(jié)晶體, SiO2兩端呈角錐的六棱柱結(jié)晶體,具有穩(wěn)定的 物理化學(xué)性能。 物理化學(xué)性能。按一定的方位角將晶體切成薄 片稱石英晶片(正方形、長方形、圓形), ),不 片稱石英晶片(正方形、長方形、圓形),不 同方位的切片有不同程度的頻率特性, 同方位的切片有不同程度的頻率特性,即石英 晶片尺寸、厚度決定頻率。 晶片尺寸、厚度決定頻率。 R

32、F 電子信息學(xué)院 RF 無線電通信電路測試與設(shè)計(jì) RF 電子信息學(xué)院 RF 無線電通信電路測試與設(shè)計(jì) 什么是壓電效應(yīng)呢?當(dāng)晶體受到機(jī)械力時(shí),它的表 面上就產(chǎn)生了電荷。如果機(jī)械力由壓力變?yōu)閺埩Γ?則晶體表面的電荷極性就反過來。這種效應(yīng)稱為正 壓電效應(yīng)。反之,如果在晶體表面加入一定的電壓, 則晶體就會產(chǎn)生彈性變形。如果外加電壓作交流變 化,晶體就產(chǎn)生機(jī)械振動。振動的大小基本上正比 于外加電壓幅度,這種效應(yīng)稱為反壓電效應(yīng)。 RF 電子信息學(xué)院 RF 無線電通信電路測試與設(shè)計(jì) RF 石英晶體具有諧振電路的特性,它的反壓電效應(yīng)可 用串聯(lián)諧振回路等效。 電子信息學(xué)院 RF 無線電通信電路測試與設(shè)計(jì) 容性區(qū)

33、 感性區(qū) 容性區(qū) RF 感抗 X e 與 不成線性關(guān)系 陡峭的電抗特性 對頻率的變化具有強(qiáng)烈的補(bǔ)償能力 電子信息學(xué)院 RF 電抗曲線(取rq=0) 無線電通信電路測試與設(shè)計(jì) fq = 串聯(lián)諧振頻率 1 2 LqC q 并聯(lián)諧振頻率 1 fp = C qC o 2 L q Cq + Co C 1RF q f q (1 + ) 2 Co fp只略大于 q 只略大于f 電子信息學(xué)院 RF 無線電通信電路測試與設(shè)計(jì) 晶體振子參數(shù) 振蕩頻率 453.5KH Z 2.457MH Z 4.00MHZ 8.00MHZ Lq/H Cq/pF C0/pF rq/ Q ?f/KHZ 8.6×106 7.2

34、×105 2.1×105 1.4×104 × × × × 0.015 5.15 1060 23000 0.6 0.005 2.39 37 298869 3 0.007 2.39 22.1 0.027 5.57 8.0 RF 88677 240986 6 19 fq=4.1511(MHZ); fp=4.157(MHZ); fp-fq=6KHZ頻率差非常窄小 電子信息學(xué)院 RF (1)石英晶體諧振器 無線電通信電路測試與設(shè)計(jì) C0代表石英晶體支 架靜電容量,一般 為幾至幾十皮法 (pF) Lq、Cq、rq 代表晶體本身的特性:

35、Lq相當(dāng)于晶體的質(zhì)量(慣性),Cq 相當(dāng)于晶體的等效彈性模數(shù),rq相 當(dāng)于摩擦損耗。晶體的LCR參量是 很特異的, Lq很大,一般以幾亨(H)至十分 之幾亨計(jì); Cq很小,一般以百分之幾皮法計(jì); rq一般以幾至幾百歐(?)計(jì)。 因而圖2.22的等效電路的Qq值極高, 等效阻抗極大(以幾百k?計(jì))。 RF 圖2.22 石英諧振器的基頻等效電路和電路符號 電子信息學(xué)院 RF 一為左支路的串聯(lián) 諧振頻率fq,即石 英片本身的自然諧 振頻率 無線電通信電路測試與設(shè)計(jì) 另一個(gè)為石英諧振器的 并聯(lián)諧振頻率 電路必然有兩個(gè)諧振頻率。 fP = 2 Lq = 1 2 Lq C 1 Cq C0 Cq + C0

36、fq = 1 2 Lq C q RF 式中,C為C0和Cq串聯(lián)后的等效電容。 顯然,fP fq 。但由于C0 >>Cq,所以CCq, fP fq相差很小。 電子信息學(xué)院 RF 無線電通信電路測試與設(shè)計(jì) 參見圖2.22,在忽略rq 的情況下,設(shè)其總等效電抗為jXe, 則可畫出石英諧振器的等效電抗曲線如圖2.23所示。 RF 圖2.23 石英諧振器的電抗曲線(忽略rq) 必須指出,在頻率fP 和fq之間,諧振器所呈現(xiàn)的等效電感它 并不等于石英晶體片本身的等效電感Lq。 電子信息學(xué)院 RF 無線電通信電路測試與設(shè)計(jì) 2、陶瓷濾波器 利用某些陶瓷材料的壓電效應(yīng)構(gòu)成的濾波器,稱為陶瓷濾波 器

37、(ceramic filter)。常用的陶瓷濾波器是用鋯鈦酸鉛 Pb(ZrTi)O3壓電陶瓷材料(簡稱PZT)兩面涂以銀漿,加 高溫?zé)瞥摄y電極,再經(jīng)直流高壓極化之后即成。它具有與 石英晶體相類似的壓電效應(yīng),因此也可以用作濾波器。 這種濾波器的優(yōu)點(diǎn)是:陶瓷容易焙燒,可以制成各種形狀, 適合濾波器的小型化;而且耐熱性、耐濕性較好,很少受外 界條件的影響。它的等效品質(zhì)因數(shù)QL為幾百以上,比LC濾波 RF 器高,但遠(yuǎn)比石英晶體濾波器低。 因此作濾波器時(shí),通帶沒有石英晶體那樣窄,選擇性也比石 英晶體濾波器差。 電子信息學(xué)院 RF 無線電通信電路測試與設(shè)計(jì) 單片陶瓷濾波器的等效電路和電路符號如圖2.24

38、所示。 RF 圖2.24 單片陶瓷濾波器的等效電路和電路符號 因此陶瓷諧振器的等效電路結(jié)構(gòu)與石英晶體的相同。 電子信息學(xué)院 RF 無線電通信電路測試與設(shè)計(jì) 適當(dāng)選擇串臂和并臂陶瓷濾波器的串、并聯(lián)諧振頻率,就得到理想的 衰減特性。 例如,要求濾波器通過(455±5)kHz的頻帶,那么,串臂陶瓷片的 串聯(lián)諧振頻率fq1 應(yīng)和并臂陶瓷片的并聯(lián)諧振頻率fP2相重合,并等于 如將陶瓷濾波器連成如圖2.25所示的形式,即為四端陶瓷濾波器。圖 455kHz。而串臂陶瓷片的并聯(lián)諧振頻率fP1應(yīng)等于(455+5)kHz,并 2.21(a)為兩個(gè)諧振子連接成的三端式(雙端口)陶瓷濾波器(只需 臂陶瓷片的

39、串聯(lián)諧振頻率fq2 則應(yīng)等于(455 ?5)kHz。對455 kHz的 3個(gè)引腳),(b)和(c)分別為由五個(gè)諧振子和九個(gè)諧振子連接成的 載頻信號來說,串臂陶瓷片產(chǎn)生串聯(lián)諧振,阻抗最?。徊⒈厶沾善a(chǎn) 三端式陶瓷濾波器。諧振子數(shù)目愈多,濾波器的性能愈好。 生并聯(lián)諧振,阻抗最大,因而能讓信號通過。對(455+5)kHz的信 號,串臂陶瓷片產(chǎn)生并聯(lián)諧振,阻抗最大,信號不能通過;對(455 ?5)kHz的信號,并臂陶瓷片產(chǎn)生串聯(lián)諧振,阻抗最小,使信號旁路 (無輸出)。因此,濾波器僅能通過頻帶為(455±5)kHz的信號。 RF (a) (b) (c) 圖2.25 三端式陶瓷濾波器 電子信息學(xué)

40、院 RF Xe 無線電通信電路測試與設(shè)計(jì) fq2=455-5 0 fp2= fq1=455 fp1=455+5 f RF 電子信息學(xué)院 RF 無線電通信電路測試與設(shè)計(jì) 2、陶瓷濾波器 調(diào)頻用 LT10.7 系列是應(yīng)用壓電陶瓷良好的厚度振動,單塊 集成的電路,有著高選擇性、高穩(wěn)定性、低假響應(yīng)等特點(diǎn)。 調(diào)頻接收機(jī)用LT10.7M系列 (與Murata SFE10M7 FM-IF系列相容) 系列 系列相容) 調(diào)頻接收機(jī)用 系列相容 型號 LT10.7MA5 LT10.7MS2 LT10.7MS3 3分貝帶寬 (kHz) 280±50 230±50 180±40 20分貝

41、帶寬 (kHz) max 650 600 520 插入損耗 (dB) max 6 6 7 阻帶衰耗 (912MHz)(dB)min 30 RF 40 40 輸入/ 輸出阻抗:330 。 電子信息學(xué)院 RF 無線電通信電路測試與設(shè)計(jì) RF 電子信息學(xué)院 RF 10.7M系列 規(guī)格 系列 無線電通信電路測試與設(shè)計(jì) 中心頻率 D:10.64MHz±30kHz B:10.67MHz±30kHz A:10.70MHz±30kHz C:10.73MHz±30kHz E:10.76MHz±30kHz 色標(biāo) 黑 藍(lán) 紅 橙 白 RF 電子信息學(xué)院 RF 無線電

42、通信電路測試與設(shè)計(jì) 10.7M系列特性曲線 系列特性曲線 RF 電子信息學(xué)院 RF 無線電通信電路測試與設(shè)計(jì) 任務(wù)2.2.2 任務(wù)2.2.2 石英濾波器頻率特性的測試 RF 電子信息學(xué)院 2.3 阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì) RF 無線電通信電路測試與設(shè)計(jì) 阻抗匹配是無線電技術(shù)中常見的一種工作狀態(tài),它 反映了輸入電路與輸出電路之間的功率傳輸關(guān) 系當(dāng)電路實(shí)現(xiàn)阻抗匹配時(shí),將獲得最大的功率傳 輸反之,當(dāng)電路阻抗失配時(shí),不但得不到最大的 功率傳輸,還可能對電路產(chǎn)生損害 阻抗匹配常見于 各級放大電路之間、 放大器與負(fù)載之間、 測量儀器與被測電路之間、 天線與接收機(jī)或 發(fā)信機(jī)與天線之間 電子信息學(xué)院 RF 2.3 阻

43、抗匹配網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì) RF 無線電通信電路測試與設(shè)計(jì) 例如,擴(kuò)音機(jī)的輸出電路與揚(yáng)聲器之間必須做到阻 抗匹配,不匹配時(shí),擴(kuò)音機(jī)的輸出功率將不能全部 送至揚(yáng)聲器如果揚(yáng)聲器的阻抗遠(yuǎn)小于擴(kuò)音機(jī)的輸 出阻抗,擴(kuò)音機(jī)就處于過載狀態(tài),其末級功率放大 管很容易損壞反之,如果揚(yáng)聲器的阻抗高于擴(kuò)音 機(jī)的輸出阻抗過多,會引起輸出電壓升高,同樣不 利于擴(kuò)音機(jī)的工作,聲音還會產(chǎn)生失真因此擴(kuò)音 機(jī)電路的輸出阻抗與揚(yáng)聲器的阻抗越接近越好 RF 電子信息學(xué)院 2.3 阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì) RF 無線電通信電路測試與設(shè)計(jì) 又如,無線電發(fā)信機(jī)的輸出阻抗與饋線的阻抗、 饋線與天線的阻抗也應(yīng)達(dá)到一致如果阻抗值不 一致,發(fā)信機(jī)輸出的高頻能量將不能全部由天線 發(fā)射出去這部分沒有發(fā)射出去的能量會反射回 來,產(chǎn)生駐波,嚴(yán)重時(shí)會引起饋線的絕緣層及發(fā) 信機(jī)末級功放管的損壞為了使信號和能量有效 地傳輸,必須使電路工作在阻抗匹配狀態(tài),即信 號源或功率源的內(nèi)阻等于電路的輸入阻抗,電路 RF 的輸出阻抗等于負(fù)載的阻抗 電子信息學(xué)院 2.3 阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì) RF 無線電通信電路測試與設(shè)計(jì) 對于功率放大器,當(dāng)信號源的輸出阻抗與放大電 路的輸入阻抗相等時(shí)即稱阻抗匹配,這時(shí)放大電 路就能在輸出端獲得最大功率輸出阻抗是指電 路對著負(fù)載講的阻抗將電路輸入端的電源短路, 輸出端去掉負(fù)載后,從輸出端看進(jìn)去的等效阻抗 稱為輸出阻抗如果負(fù)載阻抗與

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