高頻電路基本上是由無源元件、有源器件和無源網(wǎng)絡(luò)組成的。高頻電路中使用的元器件與低頻電路中使用的元器件頻率特性是不同的。高頻電路中無源線性元件主要是電阻(器)、電容(器)和電感(器)。
在電子技術(shù)領(lǐng)域,射頻電路的特性不同于普通的低頻電路。主要原因是在高頻條件下,電路的特性與低頻條件下不同,因此需要利用射頻電路理論去理解射頻電路的工作原理。在高頻條件下,雜散電容和雜散電感對(duì)電路的影響很大。雜散電感存在于導(dǎo)線連接以及組件本身存在的內(nèi)部自感。雜散電容存在于電路的導(dǎo)體之間以及組件和地之間。在低頻電路中,這些雜散參數(shù)對(duì)電路的性能影響很小,隨著頻率的增加,雜散參數(shù)的影響越來越大。在早期的VHF頻段電視接收機(jī)中的高頻頭,以及通信接收機(jī)的前端電路中,雜散電容的影響都非常大以至于不再需要另外添加電容。
此外,在射頻條件下電路存在趨膚效應(yīng)。與直流不同的是,在直流條件下電流在整個(gè)導(dǎo)體中流動(dòng),而在高頻條件下電流在導(dǎo)體表面流動(dòng)。其結(jié)果是,高頻的交流電阻要大于直流電阻。
在高頻電路中的另一個(gè)問題是電磁輻射效應(yīng)。隨著頻率的增加,當(dāng)波長(zhǎng)可與電路尺寸12比擬時(shí),電路會(huì)變?yōu)橐粋€(gè)輻射體。這時(shí),在電路之間、電路和 外部環(huán)境之間會(huì)產(chǎn)生各種耦合效應(yīng),因而引出許多干擾問題。這些問題在低頻條件下往往是無關(guān)緊要的。
模擬信號(hào)電路分為兩部分:發(fā)射部分和接收部分。發(fā)射部分的主要作用是:數(shù)- 模轉(zhuǎn)換輸出的低頻模擬信號(hào)與本地振蕩器提供的高頻載波經(jīng)過混頻器上變頻成射頻調(diào)制信號(hào),射頻信號(hào)經(jīng)過天線輻射到空間中去。接收部分的主要作用是:空間輻射 信號(hào)經(jīng)過天線耦合到接收電路中去,接收到的微弱信號(hào)經(jīng)過低噪聲放大器被放大后與本地振蕩信號(hào)經(jīng)過混頻器下變頻為包含中頻信號(hào)分量的信號(hào)。濾波器的作用就是 將有用的中頻信號(hào)濾出來后輸入模-數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào),然后進(jìn)入數(shù)字處理部分處理。
射頻電路板設(shè)計(jì)由于在理論上還有很多不確定性,因此常被形容為一種“黑色藝術(shù)”,但這個(gè)觀點(diǎn)只有部分正確,RF電路板設(shè)計(jì)也有許多可以遵循的準(zhǔn)則和不應(yīng)該被忽視的法則。
不過,在實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí),真正實(shí)用的技巧是當(dāng)這些準(zhǔn)則和法則因各種設(shè)計(jì)約束而無法準(zhǔn)確地實(shí)施時(shí)如何對(duì)它們進(jìn)行折衷處理。當(dāng)然,有許多重要的RF設(shè)計(jì)課題值得討論,包括阻抗和阻抗匹配、絕緣層材料和層疊板以及波長(zhǎng)和駐波等,在全面掌握各類設(shè)計(jì)原則前提下的仔細(xì)規(guī)劃是一次性成功設(shè)計(jì)的保證。
射頻功率放大器用于發(fā)射機(jī)的末級(jí),它將已調(diào)制的頻帶信號(hào)放大到所需要的功率值,送到天線中發(fā)射,保證在一定區(qū)域內(nèi)的接收機(jī)可以收到滿意的信號(hào)電平,并且不干擾相鄰信道的通信。不同的應(yīng)用場(chǎng)合對(duì)發(fā)射功率的大小要求不一,如移動(dòng)通信基站的發(fā)射功率可達(dá)上百瓦,衛(wèi)星通信的發(fā)射功率可達(dá)上千瓦,而便攜式無線通信設(shè)備卻只需幾十毫瓦到幾百毫瓦。
射頻功率放大器的主要指標(biāo)有工作頻段、輸出功率、功率增益和增益平坦度、噪聲系數(shù)、輸入輸出駐波比、輸入輸出三階交調(diào)點(diǎn)、鄰道功率比、效率等。與低噪聲放大器相比,射頻功率放大器除了要滿足一定的增益、駐波比、帶寬,還要有高的輸出功率和轉(zhuǎn)換效率及小的非線性失真。
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