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标签:GSM(548)射频(1767)模拟电路(622)

  高频电子线路是电子工程、通信工程、自动控制等电子类专业的重要基础课。面对21世纪,原有教材已跟不上时代的要求,有必要编一本新的教材。

  作者从事射频模拟电路教学与科研近30年,对该领域的学科内容有深大的体会。“高频电子线路”名称中,“高额”这个概念是含糊的,究竞高频范围的上限、下限是什么?高频与微波的频率界限在什么地方?一般认为,不管频率高低,只要可用“路”(集总参数)的概念来分析问题,都结为模拟电子线路的内容。“微波”电路则是用“场”(分布参数)的概念来分析电路。事实上,电路尺寸只要小于八分之一导波波长,就可用路的概念来分析电路。据有关报道,惠普公司用集总参数制造的H控振荡器的频率已达18GHz,因此高频与微波已无频率界限可言。鉴于上述分析,“高频电子线路”课程名称改为“射频模拟电路”更为贴切。

  随着信息时代的来临,通信工程飞速发展,为节省频谱资源,提高数字通信系统的信道容量及传递信息的准确可靠性,数字调制技术发展迅速。第三代GSM系统、高清晰数字电视等都对通信信道的指标要求更加苛刻,特别足对射频电子电路提出了更高要求,如系统的动态范围线性度,本振源的频谱纯度等。

  为了满足移动通信手机小型化的要求,集成射频电路不断推陈出新。集成度更高、功耗更小、性能更佳。体积更小、成本更低。可靠性更高。这是集成射频电路的追求。例如,美信(MAXIM)公司推出了双频手机系统芯片MAX2338, MAX2310及MAX2366。MAX2338 用于低噪声放大及混频, MAX2310用于调制及解调, MAX2366用于发送器及功率放大,配以适当的双工器外围元件及基带信号处理芯片即可构成超小型化手机。高频集成芯片发展迅速,但是基本概念、基本原理是不会变化的。而且由于工作频率甚高,电路的结构参数,即分布电容、杂散电容引线电感、分布电感。电磁辐射。互耦等对电路性能影响严重。集成高频芯片的外围元件设计与装配调试还要遵循射频模拟电路的-一般规则,否则集成芯片不能正常工作。

  射频模拟电路包含的内容愈来愈多,但受限于新的教学大纲,该]课的投课学时越来越少。在此前提下,要编写一本具有新的特色,面向21世纪学生的教材困难是很大的。作者分析了因外的-些特色教材,结合自己的教学体会及该领域的科研实践,力求在教材中体现以下特色:

  1.面向学生。不管信息技术如何发展,基本概念、基本原理是不会变化的。教材始终强调基本概念、基本原理、基本电路、基本测试方法;即使加大新内容,如第2章的线性功率放大器,也是以打基础为宗旨。

  2.删除了陈口的内容,增加了新的内容。例如增加了第2章“线性功率放大器”第6章“射频电子系统”第7章“射频电路集成芯片”;第3章“波形发生与变换电路“中增加了有关信号源频谱纯度的基本概念和基本定义的内容。可以这样说,整个教材中有三分之一的内容是以往的老教材中没有反映或者说是全新的。作者认为,这些全新的内容中有些是必须讲的,有些是可以让学生自学的。例如,第2章及第3章增加的内容应全讲,第6章可讲可不讲第7章则可以不讲。

  3.教材内容作了大量的调整。把这1 ]课称为“非线性电路”或“射频电子线路’都有其局限性。本教材不以线性、非线性区分电路,而是以电路的内容来区分。因此,第1章“选频放大器”中,既包含小信号电路射频小信 号放大器,也包含非线性电路一谐振高频功率放大器。第1章中的“稠合谐振回路”属选讲内容,可讲可不讲。本教材删除了宽带高频功率放大器的内容。第3章的“非正弦波产生电路”可不讲。第4意“额谱搬移电路”应突出模拟乘法器的作用。第s章“角度调制与解调”完全副除了比例鉴频器的内容。

  4.第6章”射频电子系统”除‘放大器中的噪声”内容外。其他都是根据作者多年的设计经验总结出来的,不足之处希望同行专家指导批评。这都分内容主要是系统的概念。如何E确也设计射频电子系统不是-~件很容易的事情,它需要多方面的综合知识。

  5.对于第7章“射频电路集成芯片”,由于射频集成芯片发展太迅速,教材中仅列出极少一部分。这部分内容完全可不讲。国外有一本教材叫做“集成射频电路”,它以砷化镓场效应管电路为主讲述了各类射频电路,包含集成电路,如小信号放大器混频器、振荡器功率放大器等,有兴趣的读者可参阅该教材。

  6.“射频模拟电路”是一门工程性质的课程,足“模拟电路基础”的后续课程,还涉及非线性电路的内容。学生普遍反映难学难黛。原因如下:(1)这门课所学单元电路都是从工程实践电路中抽象出来的,有些就是实际电路。绝大部分学生并没有真正接触到实际电路,学起来很空洞。(2)这门课大部分内容属非线性电路,涉及到的分析方法有泰勒级数法折线法开关函数法线性时变分析法。同一电路不同的T.作状态可以要采用不同的分析方法。(3)射频电路中,电感、电容的作用各异。大电感为什么可作为射频扼流圈?大电容为什么可作为隔直电容、旁路电容?究竟在什么顎率范围,电感、电容大到什么程度才可作为射频扼流圈与隔直电容?射频电路中为什么要加大去耦”电路?这些问题对电路工作者而言是非常简单的,对学生则不然。如何在教材中解决学生的这些困感不是一件很容易的事,只有采用多次重复。反复强调,电路中尽可能不要省略“去耦”电路等方法来解决。(4)“射频模拟电路”各章节之间的内容缺乏关联性,实际电路的关联性是靠射频电子系统来完成的(这也是要增加第6章的理由之一) ,学生很难理解。

  7.电路图是电子工程师的“语言”,如何读图、设计电路图是这门课需培养的能力。

  本教材方图在“培养”上下功夫,希望学生完成这门课程后,应初步具备这方面的能力,

  8.射频模拟电路的CAD软件已推出了很多,但每种软件价格昂贵。特别是包含电磁兼容特性仿真的软件价格更为昂贵。每种软件总有在局限性,这是由于软件是由大编气的,每个大对知识的理解与掌握有局限性。射颖模拟电路中,由J器件的多样性电路种类形式的多样性,电路结构、印刷电路板结构。电磁兼容特性的多样性等等要推出一种万能的包罗万象的CAD软件是极其困难的、木教材没有反映这方面的内容,不能不说是一种遗憾。

  9.非线性电路的分析方法有新的发展,如谐波平衡法。这部分内容本教材没有反映。

  10.出于编写时间紧迫,习题编写没有给予足够的重视,仅编写了要求学牛完成的号题:这些习题大部分不同于老教材的习题这完全足精选的结果,

  11.本教材力求精练,易于阅读,重要结论和基本概念- -目了然。

  12.根据L程实际应用的需要,本教材增加了附承“传输线变F器的原理及应用”。

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