《射频电路基础》教学大纲

课程编号：EE3019

课程名称：射频电路基础                     英文名称：Fundamentals of RF Circuits

学分/学时：3/48                            课程性质：必修

适用专业：理工类电子线路相关专业           建议开设学期：第5学期

先修课程：模拟电子技术基础、信号与系统     开课单位：电子工程学院

一、课程的教学目标与任务

射频电路基础是电子工程、通信工程、电磁场与微波技术、电磁场与无线技术等专业必修的一门学科基础课。

学生通过本课程的学习，熟悉射频电路的系统结构和各部件的功能、组成、特点和性能指标，以及射频电路在无线电通信系统中的地位与作用；熟悉射频电路的基本概念和工作原理；掌握射频电路的分析计算方法和软件仿真技术；理解非线性电路的特点和设计思想；能看懂一般的实用电路，具备一定的实验操作能力；初步建立无线电通信系统的整体概念，了解射频电路新技术的发展趋势，为后续专业课的学习打好基础。

二、课程具体内容及基本要求

(一) 绪论(1学时)

无线电频段和波段的划分、无线电波的特点、射频电路的系统结构和各部件的功能、射频电路的非线性特点、本课程的特色与学习方法。

1. 基本要求

(1) 了解射频电路的发展历史和本课程的内容；

(2) 熟悉无线电频段和波段的划分及各段无线电波的特点；

(3) 掌握射频电路的基本系统结构、各部件的基本功能；

(4) 掌握射频电路的非线性设计和分析思想。

2. 重点、难点

重点：各频段和波段的无线电波的特点、典型射频电路的系统结构和各部件的功能、调制与解调的频谱搬移、射频电路基础和其它电子线路课程的联系和区别。

难点：射频电路的非线性设计特点和非线性分析思想。

3. 作业及课外学习要求

作业：根据所需无线电波的特点选择合适的无线电频段和波段；计算无线电通信的信道分配；认识射频电路系统中的非线性部件；对比小信号和大信号工作时晶体管放大器输出电流的波形和频谱。

课外学习：查阅资料，选择一种无线电通信系统，识别其中射频电路的布局。

(二) 谐振功率放大器(5学时)

谐振功率放大器的原理电路、图解分析、工作状态、性能指标、馈电电路和匹配网络。

1. 基本要求

(1) 了解无线电通信系统中使用的功率放大器；

(2) 熟悉谐振功放的基本电路和工作原理；

(3) 掌握谐振功放的图解分析、工作状态的判断和工作状态的调整；

(4) 掌握谐振功放的性能指标及其计算；

(5) 熟悉谐振功放的馈电电路的设计和匹配网络的设计；

(6) 了解其它高效率、高功率功放和功率合成技术。

2. 重点、难点

重点：谐振功放的工作原理、基于动特性曲线的图解分析和性能指标的计算、LC并联谐振回路的选频滤波作用。

难点：谐振功放工作状态的调整和最佳工作状态、输出电流中有用频率分量的滤波提取。

3. 作业及课外学习要求

作业：根据谐振功放输入、输出的电压和电流，绘制动特性曲线；根据动特性曲线和余弦脉冲分解系数表计算谐振功放的性能指标；根据动特性曲线判断工作状态；分析信号与元件参数的调整与工作状态的相互作用；用变压器阻抗变换实现最佳工作状态。

课外学习：查阅资料，选择一种实用D类功率放大器，学习电路的基本结构和工作原理。

(三) 正弦波振荡器(8学时)

反馈式振荡器的原理和振荡条件、LC正弦波振荡器、石英晶体振荡器、RC正弦波振荡器、各种振荡器中振荡条件和振荡频率与元器件参数的关系。

1. 基本要求

(1) 了解无线电通信系统中使用的振荡器；

(2) 熟悉反馈式振荡器的结构和工作原理；

(3) 掌握反馈式振荡器产生振荡的条件；

(4) 掌握LC正弦波振荡器的工作原理和振荡频率、反馈系数的计算；

(5) 了解LC正弦波振荡器的振幅起振条件与元器件参数的关系；

(6) 熟悉LC正弦波振荡器的频率稳定度、提高频率稳定度的措施和电路；

(7) 掌握石英晶体振荡器的工作原理和振荡频率、反馈系数的计算；

(8) 掌握RC正弦波振荡器的工作原理和振荡频率的计算。

2. 重点、难点

重点：反馈式振荡器产生振荡的六个条件、相位平衡条件和振幅起振条件在各种振荡器中的具体表现、振荡器类型的判断、振荡频率和反馈系数的计算。

难点：振荡器交流通路的作图、反馈原理的电路实现、各种振荡器的区别、决定振荡频率的LC谐振回路的识别、石英谐振器的选频稳频作用、RC移相网络的识别。

3. 作业及课外学习要求

作业：绘制振荡器的交流通路；标注变压器耦合式振荡器的同名端；判断三端式振荡器的类型，确定振荡频率范围和对元件参数的要求；计算差分对振荡器的振荡频率；计算LC正弦波振荡器的反馈系数；判断石英晶体振荡器的类型，计算振荡频率和反馈系数；判断RC正弦波振荡器能否振荡；计算文氏桥振荡器的振荡频率。

课外学习：查阅资料，选择一种实用石英晶体振荡器，学习电路的基本结构和工作原理。

(四) 振幅调制与解调(10学时)

振幅调制信号、调幅原理、调幅电路、包络检波、乘积型和叠加型同步检波、振幅调制与解调中的失真、平衡对消技术。

1. 基本要求

(1) 了解振幅调制与解调的线性频谱搬移作用；

(2) 掌握调幅信号的产生、分析和计算；

(3) 熟悉非线性器件调幅和线性时变电路调幅的原理；

(4) 掌握调幅电路的分析计算；

(5) 掌握包络检波的原理和分析计算；

(6) 掌握乘积型和叠加型同步检波的原理和分析计算；

(7) 熟悉振幅调制与解调中的失真和应对措施；

(8) 了解平衡对消技术在振幅调制与解调中的应用。

2. 重点、难点

重点：调幅信号的产生原理、表达式、波形、频谱、带宽和功率，基于开关函数的线性时变电路调幅的分析计算，基于包络检波原理和同步检波原理的分析计算。

难点：普通调幅信号和双边带调幅信号的波形、线性时变电路调幅原理、乘法器的电路实现和分析计算、包络检波和同步检波的分析计算。

3. 作业及课外学习要求

作业：互推调幅信号的表达式、波形和频谱；根据表达式判断调幅信号类型，计算功率；分析计算线性时变电路调幅的过程和结果；分析计算包络检波、乘积型和叠加型同步检波的过程和结果。

课外学习：查阅资料，选择一种基于线性时变电路调幅原理的实用调幅电路，以及一种实用包络检波电路，学习电路的基本结构和工作原理。

(五) 混频(4学时)

混频原理、时变静态电流、时变电导、混频跨导、混频电路、组合频率干扰。

1. 基本要求

(1) 了解混频的作用及其与振幅调制与解调的联系和区别；

(2) 熟悉混频的主要指标；

(3) 掌握混频原理和混频前后已调波频率的计算；

(4) 掌握基于开关函数的混频电路的分析计算；

(5) 掌握基于时变静态电流和时变电导的混频电路的分析计算；

(6) 了解混频中的组合频率干扰。

2. 重点、难点

重点：混频前后的已调波频率和本振信号频率的关系、本振信号控制放大器半周期导通时混频电路的分析计算、本振信号控制任意通角时混频电路的分析计算。

难点：基于泰勒级数和傅立叶级数分解的线性时变电路混频的工作原理、任意通角时基于时变静态电流和时变电导的混频电路的分析计算。

3. 作业及课外学习要求

作业：下混频和上混频时，互推输入、输出已调波的频率和本振信号的频率；基于开关函数，分析计算混频的过程和结果；基于时变静态电流和时变电导，分析计算混频的过程和结果。

课外学习：查阅资料，选择一种实用超外差收音机变频器，学习电路的基本结构和工作原理。

(六) 角度调制与解调(9学时)

角度调制信号、调角原理、变容二极管调频电路、线性频偏扩展、斜率鉴频、乘积型和叠加型相位鉴频。

1. 基本要求

(1) 了解角度调制与解调的非线性频谱搬移作用；

(2) 掌握调频和调相信号的产生、分析和计算；

(3) 熟悉三种频率调制原理和三种相位调制原理；

(4) 掌握变容二极管直接调频电路的分析计算；

(5) 掌握变容二极管间接调频电路的分析计算；

(6) 掌握线性频偏扩展方法；

(7) 熟悉斜率鉴频的原理和分析计算；

(8) 掌握乘积型相位鉴频和叠加型相位鉴频的原理和分析计算；

(9) 熟悉线性幅频特性网络和线性相频特性网络的电路实现；

(10) 了解脉冲计数鉴频和限幅鉴频。

2. 重点、难点

重点：调频信号和调相信号的产生原理、表达式、波形、频谱、带宽和功率，变容二极管直接调频、间接调频电路的分析计算，基于混频和倍频的线性频偏扩展方法，斜率鉴频的原理和分析计算，乘积型相位鉴频和叠加型相位鉴频的原理和分析计算。

难点：调频信号和调相信号的带宽和最大频偏随调制信号参数的变化，变容二极管直接调频、间接调频电路的分析计算，基于同步检波的乘积型相位鉴频和叠加型相位鉴频的原理和分析计算。

3. 作业及课外学习要求

作业：根据调制信号参数的变化计算调频、调相信号的最大频偏和卡森带宽；分析计算变容二极管直接调频、间接调频的过程和结果；线性频偏扩展中，计算混频器的本振信号频率和倍频器的倍频数；分析计算乘积型相位鉴频和叠加型相位鉴频的过程和结果；绘制鉴相、鉴频特性曲线，确定线性鉴相、鉴频范围和最大鉴相、鉴频范围。

课外学习：查阅资料，选择一种实用调频无线话筒，以及一种实用限幅鉴频器，学习电路的基本结构和工作原理。

(七) 反馈与控制(2学时)

自动增益控制、自动频率控制、锁相环、锁相频率合成。

1. 基本要求

(1) 掌握自动增益控制的原理和应用；

(2) 掌握自动频率控制的原理和应用；

(3) 掌握锁相环的原理、性能分析和应用；

(4) 了解频率合成的概念、方法、锁相频率合成的原理和应用。

2. 重点、难点

重点：自动增益控制的工作原理、传输特性和电路实现，自动频率控制的工作原理及其在本地振荡器频率控制和调频负反馈解调中的应用，锁相环的基本方程。

难点：自动频率控制与锁相环的联系和区别、锁相环的基本方程与捕获分析。

3. 作业及课外学习要求

作业：基于自动增益控制和自动频率控制的具体电路结构，分析工作原理；判断锁相环锁定时输入、输出频率和相位的关系，以及瞬时频差、固有频差和控制频差的关系。

课外学习：查阅资料，选择一种实用锁相频率合成器，学习电路的基本结构和工作原理。

(八) 总复习(1学时)

射频电路的重点和难点、复习内容、复习方法、答疑和考试安排、考场纪律。

三、教学安排及方式

总学时48学时，其中：讲授40学时，实践8学时，线上8学时。

四、考核及成绩评定方式

总评成绩由平时作业成绩、课堂点名成绩、期中考试成绩、期末考试成绩和大作业论文成绩加权求和而成，各部分成绩所占比例如下。

平时作业成绩：10%。主要考核对每堂课知识点的复习、理解和掌握程度。

课堂点名成绩：10%。主要考核旷课、迟到、早退、上课时外出等违纪行为。

期中考试成绩：30%。主要考核前一半课程知识的综合掌握情况和应用解题水平。45分钟闭卷笔试。题型为大题综合计算。

期末考试成绩：40%。主要考核课程知识的综合掌握情况和应用解题水平。120分钟闭卷笔试。题型以大题综合计算为主，填空题和选择题为辅。

大作业论文成绩：10%。从软件仿真和器件学习两方面综合考核学生对课程知识的实用能力，以及电路设计、测试优化、文献检索、资料整理、写作表述能力。期中阶段，任课教师提出两个大作业题目。学生一方面自学电路设计仿真软件，如PSpice,设计电路，完成仿真，记录结果，分析数据。另一方面，学生查找常用射频器件资料，参考资料学习器件的性能参数和电路设计。课程结束前，学生归纳大作业材料，撰写论文，汇报工作。

过程成绩提交时间和总评成绩计算说明表

五、教材及参考书目

教材：《射频电路基础（第二版）》，赵建勋 等，西安：西安电子科技大学出版社，2010

参考书目：

1.《射频电路基础（第二版）学习指导》，赵建勋，西安：西安电子科技大学出版社，2020

2.《通信电子线路》，高如云 等，西安：西安电子科技大学出版社，2008

3.《通信电子线路（第二版）学习指导》，张企民，西安：西安电子科技大学出版社，2004

4.《高频电子线路》，曾兴雯 等，北京：高等教育出版社，2004

5.《射频电路设计》，W.A. Davis, K.K. Agarwal著，李福乐 等译，北京：机械工业出版社，2005

6.《电子线路非线性部分》，谢嘉奎 等，北京：高等教育出版社，2000

7.《高频电子线路》，杨霓清 等，北京：机械工业出版社，2007

8.《通信电子线路》，严国萍，龙占超，北京：科学出版社，2006

9.《射频通信电路》，陈邦媛，北京：科学出版社，2006

10.《OrCAD/PSpice 9实用教程》，贾新章，西安：西安电子科技大学出版社，1999

11.《电子线路PSPICE分析与设计》，赵雅兴，天津：天津大学出版社，1995

六、说明

（一） 与相关课程的分工衔接

射频电路基础的先修课程包括模拟电子技术基础和信号与系统。模拟电子技术基础将基本的电路结构知识、数学建模和计算技术应用到低频线性电路的设计和分析中。信号与系统提供时域和频域的信号变换的知识和技术。在先修课程的支持下，射频电路基础将电路从低频扩展到高频，从线性扩展到非线性，通过信号变换，把设计和分析扩展到无线电发射和接收领域。后续课程中，与射频电路基础配套的电子线路实验三宜放在第6学期或第5学期的下半学期开设。届时，学生已经学完本课程的全部内容或实验需要的前期内容，为实验打好了理论基础，并通过实验巩固本课程的知识。

（二） 其他说明

除与模拟电子技术基础和电子线路实验三分工衔接，构成平台课程外，射频电路基础宜配套开设精品资源共享课，针对难度较大的知识点做重点讲解。

（执笔人：赵建勋       审核人：×××）

2020年2月10日