射頻電子學基礎 射頻模擬電路概述

2021-08-13 02:36:00 字數 2700 閱讀 7714

分布引數——分布電容與引線電感。

分布電容:既看不見也摸不著,存在於兩個導體之間、導體與元器件之間、導體與地之間或元件之間。

引線電感:一種元件間連線導線的電感,有時也稱為內部構成電感。

分布引數在直流和低頻時對電路的影響是不嚴重的,但是在vhf和uhf頻段,分布引數會影響接收機前端調諧電路。因此在這種調諧電路中,需要可調整的電容。

rf頻段:介於集中引數頻段與分布引數頻段之間。集中引數頻段可用「路」的概念來分析,分布引數頻段則用「場」的概念來分析。

rf頻段與電路尺寸有關,電路尺寸只要小於八分之一導波波長,就可用「路」的概念來分析電路。

18ghz是公認的微波頻率。

rf電路既可用「路」的概念分析問題,又可用分布引數概念——長線理論來分析。(用「路」分析時,還要考慮分布引數的影響)

趨膚效應:交流電流流經導體時趨向於導體外邊部分,而直流電流均勻地流經整個導體的截面積。隨著頻率的公升高,趨膚效應形成乙個較小的導流帶,結果,形成了大於直流電阻的交流電阻。

導體交流電流密度分布從表面起到導體中心按指數規律迅速減小。

趨膚效應的影響:引起訊號傳輸途徑中的損耗增加。

趨膚深度ε:電流密度降到表面電流密度1/e=0.368處的臨界深度。

ε=sqrt(1/2πfγ

μ)f——頻率(hz)

μ——磁導率(h/m)

γ——電導率(s/m)

隨著頻率的公升高,電流愈趨向表面。

rf電路中發現的另乙個問題:訊號很容易從電路內向外部和在電路內部之間輻射。這樣就造成了電路內部元件之間,電路與其環境之間、其環境與電路之間的互相耦合,這種耦合又叫做寄生耦合。

電路元件之間的耦合造成了rf電路中的寄生反饋,引起電路的不穩定及效能下降。

電路中的訊號向外輻射造成了兩個後果:1.rf電路中的損耗增加  2.干擾環境中的其他rf電路。

rf電路中產生的干擾及其他效應都是這種互耦造成的,互耦造成rf電路的不穩定,或工作在臨界穩定狀態——亞穩態,當工作條件或環境溫度發生變化時,電路即變為不穩定狀態。例如:rf電路中的放大器很容易就成了振盪器,而rf振盪器又不起振,或者振盪不穩定。

互耦效應在直流電路中及低頻電路中是見不到的。

rf電路的訊號傳輸常常是用互相分開的雙根線傳輸訊號,其中一根線作為公共參考線——地線。地線作為訊號電壓公共的零電壓點,既是訊號電流的迴線,又是有源器件直流電壓的參考點和直流電流的迴線。

遮蔽:就是把易引起電磁輻射的元器件用金屬盒遮蔽起來,外殼接地。遮蔽是克服rf電路中寄生反饋的有效手段。

公用電源的耦合:公用電源中每乙個單元電路的交流、直流分量都要通過電源。電源都是非理想的,具有內阻。通過這個公用內阻,把這些單元電路互相耦合在一起。(交流耦合),這就加劇了rf電路的不穩定性。

rf放大鏈的總增益不允許超過55-60db。

解決公用電源的耦合的方法:

圖1-4(a)使用射頻扼流圈和電容構成的低通型π去耦電路,每個rf單元由單元的電容構成閉合迴路,rfc起單元間的隔離作用。

圖1-4(b)實際的二級不同電壓功率放大器電源供電電路,使用了穩壓二極體改變供電電壓。

圖1-4(c)實際二級同電壓功率放大器供電電路,該電路使用電阻代替rfc

電容和電感值的選取:從理論上講,隔直電容、旁路電容的容量應滿足1/ωc。圖1-5(a)、(b)給出了隔直電容和旁路電容的使用簡化圖。圖1-5(a)中,輸入電壓vi在電容c及ri上分壓,電容c上分得的電壓必須遠小於ri上分得的電壓。

由此,必須滿足

1/ωc<1/10ri

一般情況電容值愈大的電容高頻損耗愈大,很多大容量的電容不允許應用於rf頻段,而且容量大的電容**也高。一般在1000pf、0.1uf、1uf、10uf等。

射頻扼流圈——rfc,rfc對交流電流呈現無窮大的阻抗,即ωlrfc→∞,對直流電流呈現的直流電阻為零。rfc呈現有限的阻抗值,而且具有直流電阻,對流過的直流電阻的大小有限制。

rfc電感值應滿足ωlrfc>(5~10)ri。

rfc電感線圈的選取要注意兩個問題:1.線圈之間的分布電容與lrfc一起形成了諧振迴路。(工作頻率》諧振頻率:電感線圈呈容性;工作頻率《諧振頻率:電感線圈呈感性;工作頻率=諧振頻率:電感線圈呈非常小的阻抗。

)2.rfc通過的直流電流愈大,繞匝線徑愈粗,繞制的rfc電感量愈小。

綜上寧可選小的電感量。

如圖1-5(d)是公用電源π型去耦合電路,c1、c2的選擇標準如下:

1/ωc1<1/10rl和1/ωc2<1/10rs

如圖1-5(d)的rfc電感量的選擇原則如下:

ωlrfc>(5~10)1/(ωc1c2/(c1+c2))

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