資料介紹
高頻電子線路是電子工程、通信工程、自動控制等電子類專業的重要基礎課。面對21世紀,原有教材已跟不上時代的要求,有必要編一本新的教材。
作者從事射頻模擬電路教學與科研近30年,對該領域的學科內容有深大的體會。“高頻電子線路”名稱中,“高額”這個概念是含糊的,究競高頻范圍的上限、下限是什么?高頻與微波的頻率界限在什么地方?一般認為,不管頻率高低,只要可用“路”(集總參數)的概念來分析問題,都結為模擬電子線路的內容。“微波”電路則是用“場”(分布參數)的概念來分析電路。事實上,電路尺寸只要小于八分之一導波波長,就可用路的概念來分析電路。據有關報道,惠普公司用集總參數制造的H控振蕩器的頻率已達18GHz,因此高頻與微波已無頻率界限可言。鑒于上述分析,“高頻電子線路”課程名稱改為“射頻模擬電路”更為貼切。
隨著信息時代的來臨,通信工程飛速發展,為節省頻譜資源,提高數字通信系統的信道容量及傳遞信息的準確可靠性,數字調制技術發展迅速。第三代GSM系統、高清晰數字電視等都對通信信道的指標要求更加苛刻,特別足對射頻電子電路提出了更高要求,如系統的動態范圍線性度,本振源的頻譜純度等。
為了滿足移動通信手機小型化的要求,集成射頻電路不斷推陳出新。集成度更高、功耗更小、性能更佳。體積更小、成本更低。可靠性更高。這是集成射頻電路的追求。例如,美信(MAXIM)公司推出了雙頻手機系統芯片MAX2338, MAX2310及MAX2366。MAX2338 用于低噪聲放大及混頻, MAX2310用于調制及解調, MAX2366用于發送器及功率放大,配以適當的雙工器外圍元件及基帶信號處理芯片即可構成超小型化手機。高頻集成芯片發展迅速,但是基本概念、基本原理是不會變化的。而且由于工作頻率甚高,電路的結構參數,即分布電容、雜散電容引線電感、分布電感。電磁輻射。互耦等對電路性能影響嚴重。集成高頻芯片的外圍元件設計與裝配調試還要遵循射頻模擬電路的-一般規則,否則集成芯片不能正常工作。
射頻模擬電路包含的內容愈來愈多,但受限于新的教學大綱,該]課的投課學時越來越少。在此前提下,要編寫一本具有新的特色,面向21世紀學生的教材困難是很大的。作者分析了因外的-些特色教材,結合自己的教學體會及該領域的科研實踐,力求在教材中體現以下特色:
1.面向學生。不管信息技術如何發展,基本概念、基本原理是不會變化的。教材始終強調基本概念、基本原理、基本電路、基本測試方法;即使加大新內容,如第2章的線性功率放大器,也是以打基礎為宗旨。
2.刪除了陳口的內容,增加了新的內容。例如增加了第2章“線性功率放大器”第6章“射頻電子系統”第7章“射頻電路集成芯片”;第3章“波形發生與變換電路“中增加了有關信號源頻譜純度的基本概念和基本定義的內容。可以這樣說,整個教材中有三分之一的內容是以往的老教材中沒有反映或者說是全新的。作者認為,這些全新的內容中有些是必須講的,有些是可以讓學生自學的。例如,第2章及第3章增加的內容應全講,第6章可講可不講第7章則可以不講。
3.教材內容作了大量的調整。把這1 ]課稱為“非線性電路”或“射頻電子線路’都有其局限性。本教材不以線性、非線性區分電路,而是以電路的內容來區分。因此,第1章“選頻放大器”中,既包含小信號電路射頻小信 號放大器,也包含非線性電路一諧振高頻功率放大器。第1章中的“稠合諧振回路”屬選講內容,可講可不講。本教材刪除了寬帶高頻功率放大器的內容。第3章的“非正弦波產生電路”可不講。第4意“額譜搬移電路”應突出模擬乘法器的作用。第s章“角度調制與解調”完全副除了比例鑒頻器的內容。
4.第6章”射頻電子系統”除‘放大器中的噪聲”內容外。其他都是根據作者多年的設計經驗總結出來的,不足之處希望同行專家指導批評。這都分內容主要是系統的概念。如何E確也設計射頻電子系統不是-~件很容易的事情,它需要多方面的綜合知識。
5.對于第7章“射頻電路集成芯片”,由于射頻集成芯片發展太迅速,教材中僅列出極少一部分。這部分內容完全可不講。國外有一本教材叫做“集成射頻電路”,它以砷化鎵場效應管電路為主講述了各類射頻電路,包含集成電路,如小信號放大器混頻器、振蕩器功率放大器等,有興趣的讀者可參閱該教材。
6.“射頻模擬電路”是一門工程性質的課程,足“模擬電路基礎”的后續課程,還涉及非線性電路的內容。學生普遍反映難學難黛。原因如下:(1)這門課所學單元電路都是從工程實踐電路中抽象出來的,有些就是實際電路。絕大部分學生并沒有真正接觸到實際電路,學起來很空洞。(2)這門課大部分內容屬非線性電路,涉及到的分析方法有泰勒級數法折線法開關函數法線性時變分析法。同一電路不同的T.作狀態可以要采用不同的分析方法。(3)射頻電路中,電感、電容的作用各異。大電感為什么可作為射頻扼流圈?大電容為什么可作為隔直電容、旁路電容?究竟在什么顎率范圍,電感、電容大到什么程度才可作為射頻扼流圈與隔直電容?射頻電路中為什么要加大去耦”電路?這些問題對電路工作者而言是非常簡單的,對學生則不然。如何在教材中解決學生的這些困感不是一件很容易的事,只有采用多次重復。反復強調,電路中盡可能不要省略“去耦”電路等方法來解決。(4)“射頻模擬電路”各章節之間的內容缺乏關聯性,實際電路的關聯性是靠射頻電子系統來完成的(這也是要增加第6章的理由之一) ,學生很難理解。
7.電路圖是電子工程師的“語言”,如何讀圖、設計電路圖是這門課需培養的能力。
本教材方圖在“培養”上下功夫,希望學生完成這門課程后,應初步具備這方面的能力,
8.射頻模擬電路的CAD軟件已推出了很多,但每種軟件價格昂貴。特別是包含電磁兼容特性仿真的軟件價格更為昂貴。每種軟件總有在局限性,這是由于軟件是由大編氣的,每個大對知識的理解與掌握有局限性。射穎模擬電路中,由J器件的多樣性電路種類形式的多樣性,電路結構、印刷電路板結構。電磁兼容特性的多樣性等等要推出一種萬能的包羅萬象的CAD軟件是極其困難的、木教材沒有反映這方面的內容,不能不說是一種遺憾。
9.非線性電路的分析方法有新的發展,如諧波平衡法。這部分內容本教材沒有反映。
10.出于編寫時間緊迫,習題編寫沒有給予足夠的重視,僅編寫了要求學牛完成的號題:這些習題大部分不同于老教材的習題這完全足精選的結果,
11.本教材力求精練,易于閱讀,重要結論和基本概念- -目了然。
12.根據L程實際應用的需要,本教材增加了附承“傳輸線變F器的原理及應用”。
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