《高頻電子電路》課件-第8

第8章應(yīng)用示例無(wú)限電接收與發(fā)射設(shè)備是高頻電子電路的綜合應(yīng)用，是現(xiàn)代通信系統(tǒng)、廣播與電視系統(tǒng)、報(bào)警系統(tǒng)、遙控遙測(cè)系統(tǒng)、雷達(dá)系統(tǒng)、電子對(duì)抗系統(tǒng)、無(wú)線電制導(dǎo)系統(tǒng)等必不可少的核心設(shè)備。按調(diào)制方式，無(wú)限電收發(fā)系統(tǒng)可分為調(diào)幅收發(fā)系統(tǒng)、調(diào)頻收發(fā)系統(tǒng)、調(diào)相收發(fā)系統(tǒng)以及它們的組合調(diào)制系統(tǒng)。8.1小功率調(diào)幅發(fā)射與接收8.1.1小功率調(diào)幅發(fā)射機(jī)8.1.2調(diào)幅接收機(jī)在超外差接收系統(tǒng)中，由于中頻放大器的中心頻率是固定不變的，而接收機(jī)的主要放大倍數(shù)由中頻放大器承擔(dān)，所以，整機(jī)增益在接收頻率范圍內(nèi)，高端和低端的差別就會(huì)很小。對(duì)于調(diào)諧來(lái)說(shuō)，只需對(duì)混頻器的選頻回路和本地振蕩器進(jìn)行同步調(diào)諧，這是容易實(shí)現(xiàn)的。8.2頻率合成器頻率直接合成法就是將一個(gè)或幾個(gè)晶體振蕩器的振蕩頻率作為基準(zhǔn)頻率，由這些基準(zhǔn)頻率產(chǎn)生一系列的諧波，這些諧波具有與晶體振蕩器同樣的頻率穩(wěn)定度、準(zhǔn)確度，然后，從這一系列的諧波中選取兩個(gè)或幾個(gè)進(jìn)行和或差等組合，經(jīng)過(guò)適當(dāng)方式的處理后獲取所需要的頻率。8.3調(diào)制技術(shù)在抑制PWM型開關(guān)電源電磁干擾中的應(yīng)用PWM型開關(guān)電源是用高頻方波脈沖信號(hào)（PWM信號(hào)）控制大功率晶體管導(dǎo)通與關(guān)斷，晶體管工作于開關(guān)狀態(tài)，功率損耗大大減小，使得電源的效率大為提高；開關(guān)頻率高而使得濾波電容、電感的體積小；控制開關(guān)管的導(dǎo)通與關(guān)斷時(shí)間比例即控制脈沖寬度可方便地改變輸出電壓值。PWM型反激式開關(guān)電源的原理電路方波脈沖Vb的頻率很高，負(fù)載RL可獲得脈動(dòng)很小的直流電壓Vo，且Vo

D×Vin。正常工作時(shí)，PWM型開關(guān)電源的控制方波脈沖頻率fs是固定的，利用輸出電壓負(fù)反饋來(lái)調(diào)整方波脈沖的寬度就可調(diào)節(jié)PWM信號(hào)的占空比D，以保證輸出電壓的穩(wěn)定。由于開關(guān)電源中的半導(dǎo)體器件是工作于高頻、開關(guān)狀態(tài)，快速開關(guān)過(guò)程必會(huì)產(chǎn)生很高的電壓變化率du/dt和電流變化率di/dt，這些電壓、電流的尖峰都會(huì)在電路中產(chǎn)生較大的電磁干擾，并會(huì)沿著傳播路徑傳導(dǎo)到其他電子器件中，從而影響電子設(shè)備正常工作，降低設(shè)備的可靠性。用頻率為F（<<fs）的周期信號(hào)u(t)=cos(2

Ft)對(duì)方波脈沖進(jìn)行頻率調(diào)制，調(diào)制前后的方波脈沖波形及其頻譜如圖所示。調(diào)制后的方波脈沖占空比不變，但頻譜在fs及其諧波附近拓寬、諧波峰值減小，且諧波階次越高，邊帶越寬，有效降低各次開關(guān)諧波電磁噪聲。頻率調(diào)制反激式開關(guān)電源原理圖8.4調(diào)制技術(shù)在復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)阻抗測(cè)量中的應(yīng)用測(cè)量是獲取復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)阻抗特性的主要手段。為了提高阻抗測(cè)量速度，文獻(xiàn)[19]給出了一種用幅度調(diào)制技術(shù)生成一個(gè)寬頻帶測(cè)試信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)一次注入測(cè)試信號(hào)可同時(shí)獲得阻抗網(wǎng)絡(luò)多個(gè)頻率點(diǎn)的阻抗值。1）基于幅度調(diào)制技術(shù)的測(cè)試信號(hào)i

(t)是頻率為F、占空比為0.5、幅度為1的方波脈沖信號(hào)，信號(hào)特性如圖。2）基于幅度調(diào)制技術(shù)的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)阻抗快速測(cè)量按圖的方式計(jì)算出待測(cè)網(wǎng)絡(luò)在的頻率范圍內(nèi)m個(gè)頻率點(diǎn)的阻抗值。將雙載波幅度調(diào)制測(cè)試電流信號(hào)is(t)注入待測(cè)網(wǎng)絡(luò)，測(cè)得待測(cè)網(wǎng)絡(luò)的響應(yīng)電壓uo(t)，如圖。采用此方法進(jìn)行阻抗快速測(cè)量時(shí)需注意：①阻抗測(cè)量結(jié)果的頻譜分辨率為2F。②在fc1<f<fc2的頻率范圍內(nèi)，應(yīng)在滿足測(cè)量信噪比的條件下選擇合適的m值，或在保證頻譜分辨率的條件下合理選擇fc2的值。③若阻抗測(cè)量的頻率范圍較寬時(shí)，可以將上述過(guò)程多次操作即可。8.5高頻電子電路在電容式傳感器中的應(yīng)用電容式傳感器把被測(cè)物理量（如壓力、流量等）轉(zhuǎn)換為電容參數(shù)C，為了便于信號(hào)傳輸和測(cè)量，還需要將電容參數(shù)進(jìn)一步轉(zhuǎn)換為電壓、電流、頻率等電量參數(shù)。為此，經(jīng)常采用高頻電子電路中的調(diào)制型電路將電容參數(shù)轉(zhuǎn)換為電量參數(shù)。8.5.1電容式傳感器調(diào)制型測(cè)量電路-調(diào)頻電路電容式傳感器作為電容元件被接在振蕩器的振蕩電路中。8.5.2電容式傳感器調(diào)制型測(cè)量電路-調(diào)幅電路配有這種電路的系統(tǒng)，在其電路輸出端取得的是具有調(diào)福波的電壓信號(hào)，其幅值近似地正比于被測(cè)信號(hào)。用如圖所示測(cè)出電容變化量的方法稱為交流激勵(lì)法將電容式傳感器接入交流電橋作為電橋的一個(gè)臂或兩個(gè)相鄰臂，另兩臂可以是電阻、電容或電感，也可以是變壓器的兩個(gè)二次繞組。用此方法測(cè)出電容變化量稱為交流電橋法。例如8.6高頻電子電路在電感式傳感器中的應(yīng)用電感式傳感器是利用線圈自感或互感的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)測(cè)量的一種裝置，可以用來(lái)測(cè)量位移、振動(dòng)、壓力、流量、重量、力矩、應(yīng)變等多種物理量。電感式傳感器的核心部分是可變電感或可變互感在將被測(cè)量轉(zhuǎn)換為線圈自感或互感的變化時(shí)，一般要利用磁場(chǎng)作為媒介或利用鐵磁體的某些現(xiàn)象。這類傳感器首先將被測(cè)物理量（如壓力、流量等）轉(zhuǎn)換為自感系數(shù)L、互感系數(shù)M或者交流阻抗Z，為了便于信號(hào)傳輸和測(cè)量，經(jīng)常采用高頻電子電路中的調(diào)制型電路將自感系數(shù)L、互感系數(shù)M或者交流阻抗Z等參數(shù)進(jìn)一步轉(zhuǎn)換為電壓、電流、頻率等電量參數(shù)。8.6.1電感式傳感器調(diào)制型測(cè)量電路-調(diào)頻電路傳感器電感L變化將引起調(diào)頻電路輸出電壓頻率f的變化，根據(jù)f的大小即可測(cè)出被測(cè)量值。8.6.2電感式傳感器調(diào)制型測(cè)量電路-調(diào)相電路當(dāng)電感L變化時(shí)，輸出電壓uo的幅值不變，相位φ隨之變化。8.6.3電感式傳感器調(diào)制型測(cè)量電路-調(diào)幅電路自感式實(shí)現(xiàn)了將被測(cè)量的變化轉(zhuǎn)換為電感量的變化，為了測(cè)出電感量L的變化，同時(shí)也為了送入下級(jí)電路進(jìn)行放大和處理，可以將電感L的變化轉(zhuǎn)化為電