電路路波

A. 趣談微波電路基礎

微波，可能初學者聽到這個字眼，心裡都打顫。因為，它見不到摸不著，同叢顫時理論又很深，公式推導起來又很繁瑣。其實啊，我們做工程的，在產品設計及研發階段，基本上靠應用軟體就能解決掉90%以上的問題。那些復雜的公式啊，變態的推導過程啊，都被嵌入到軟體內部，藏得深深的。初級工程師只要練習幾遍，基本上都能得心應手。乍看起來，貌似只要熟悉了這些應用軟體，就能夠談笑風生，淡定工作了。但是，一旦產品出現了問題，那麼在調試過程中，不可避免要接觸到微波理論。說到這里，心裡又開始打顫了，因為心裡有陰影，又要啃那些晦澀的書本了。

其實大可不必，我們上學時候學習的微波理論，大部分屬於公式推導，工作後基本上會忘光。我們可以記住主要的結論，潛意識里知道這些結論的來源就足夠了。這就是工程和理論的區別。當然，如果那位同志不甘心丟掉那些光輝的學業戰績，也可以繼續深造，這倒是好事。

那麼言歸正傳，我們需要知道哪些結論呢？以下，我將以個人經驗進行總結。如有雷同，純屬巧合。

話說微波頻率范圍約300MHz-300GHz，300MHz對應的波長為1m，約和人體相當，所有如果有一個波長為1m的微波，每秒鍾振盪次數為300000000次；如果頻率300GHz波長1mm的微波，每秒鍾振盪次數為300000000000次，這振盪次數也忒恐怖了。然而微波就是這樣勞累的工作。

接下來我們先形象點，先認識和微波相關的產品吧！我們做產品時，不可避免要接觸到PCB板，微波如何在PCB板中乖乖的傳輸呢？微波傳輸路徑有很多種，常見的有微帶線、帶狀線、波導、同軸線等。

微波集成電路如下，我們可以看到，電路元器件比較緊湊，是不是有一種小橋流水人家那種感覺呢？

常見的元器件主要如下：

常用的微波板材如下，當然，可根據產品特點選擇最適合的板材。

名稱介電常數（εr）

聚四氟乙烯玻璃纖維基片2.7

陶瓷（Al2O3）基片(99%)9.6

微波復合介質基片可選

RT/roid 58802.2

RO40033.38

TMM10I9.8

平時我們看到的板子上採用微帶線實現的電路五花八門，濾波器啊，功分器啊，耦合器啊，其實都可以等效為LC等效電路來簡化並知曉各個電路的原理，比如平行耦合微帶線，可等效為電感電容形式的帶通濾波器，以下為清鄭差各種形式的微帶答皮結構，形成各種功能電路。

我們為了實現這些功能電路，要用哪些工具實現呢？舉例如下

序號名稱主要性能

1ADS綜合軟體包

2Serenade綜合軟體包

3MW Office線性/非線性電路、2.5D電磁場模擬

4GENESYS 線性/非線性電路、濾波器設計等

5HFSS3D電磁場模擬

6Symphony系統模擬

7Clementine共形天線設計

8Protel電路板布線

9AutoCAD電路板布線

常用指標及公式

VSWR：電壓駐波比，常用來表徵器件輸入輸出信號能量傳輸能力，VSWR越大，信號傳輸質量越差。比如一個水管粗細均勻，那麼水流穩定，水流沒有被反彈，ρ為零，VSWR就為1，當水管突然變窄後，水流被反彈了10%，那麼VSWR就大於1了。

1dB壓縮點輸出功率(P-1)：

P-1是表示一個放大器的非線性特性和輸出能力的一項重要指標。

三階互調公式也要熟記於心啊，在測試測量中經常會應用得到：

下面表格中的公式和數據舉例運算無論是課堂上還是工程上經常會用到。微波工程公式那麼多，讓你記住這點已經不錯了啊，放心吧，只要你記住以下幾條，能超過全國同行公司里80%的微波工程師了（難道大家歲數都大了嗎？）！更何況我還不要求你記住麥克斯韋的微分方程組甚至是積分方程組呢。

下圖是矢量網路分析儀S參數測量意義，這個我不想說啥了啊！

微波在自由空間傳輸損耗公式如下：

          Ls（dB）=92.4+20logd（km）+20logf (GHz)

輸入阻抗公式也能排上記憶的座次，輸入阻抗的概念在工程設計中經常會用到，有了傳輸線某一點出的輸入阻抗，可將在改點右側及負載一並去掉，並在改點處跨接一個等於改點處的輸入阻抗的負載，則在改點左側點電壓和電流不受影響。這個公式用到的機會非常多，比如開路短路線啊，諧振腔啊，微帶濾波器啊等等。       

記不住的話我就板書給你o(∩_∩)o 

再記不住我再請上我的祖師爺了。

Smith圓圖大家不必死記硬背，基本上和匹配有關系，無非就是和電感電容打交道，使用ADS軟體，搞幾次就會了。

還要浪費一下大家腦殼，矩形波導截止頻率公式如下。

無耗傳輸線特徵阻抗如下，大哥，不好意思了，這個公式死纏爛打也要記住哈！

特徵阻抗不等同於阻抗，如果有人拿著一根英尺1000長的電纜對你說」這是50歐姆阻抗的電纜，好好用吧」，然後你決定拿著歐姆表來驗證一下是否真的如此。你將歐姆表的兩根引線分別連到電纜的內導體和外導體，而線纜的尾端保持著開路，你會驚訝地看到它讀到接近無限阻抗！然後你再把尾端處的內外導體短接，然後從這一頭的開口端再測，現在讀數變成接近零歐姆了，怎麼會這樣？然後你趕緊安慰自己「不要慌」，其實它真的應該是50歐姆的。您的儀表沒有告訴您電纜為50歐姆的原因是它無法讀取瞬時電壓/電流比（V = IR）。其實普通的歐姆表具有非常高的內阻，歐姆表中的任何電容將與內部電阻結合會形成非常大的時間常數，這種大的時間常數使得這種類型的儀器不可能快速響應。

常用的儀器

好了，不說了，我要睡覺了！！

B. 在整流濾波電路中如果輸出電壓波形為半波 電路中有什麼故障

如果輸出電壓波形為半波電路，可能由以下故障引起：1. 整流二極體損壞或反接：當整流二極體出現損壞或反接時，會導致只有半個周期的電壓可以通過電路，從而出現半波電壓輸出的問題。2. 濾波電容失效：如果濾波電容失效，將導致電容無法將剩餘波形平滑化伏念，從而出現半波電壓輸出。3. 整流電感損壞：整流電感如果出現故障，將導致輸入電壓無法穩定，也會導致半波電壓輸出。4. 負載電阻太小：如果負載電阻太小，將導缺悉困致電容無法充分放電，從而出現半波電壓輸出。5. 其他元器件損壞：如果整流濾波電路中其他元器件如穩壓管等出現問題，也會導陸告致半波電壓輸出。

C. 數字電路組合邏輯電路波形圖怎麼畫有圖

1、函數Y簡化有問題

正解流程：

Y1=AC，Y2=BC，

Y=(Y1+Y2)'=(AC+BC)'=[C(A+B)]'=C'+(A+B)'=C'+A'B'，而不是Y=C'+(AB)' ！

2、Y波形圖也存在誤差

正確作圖：回

線路標注答：

J1=Q2，K1=Q2' ，J2=K2=Q1』；

按 Qn=J *Q' + K' * Q；

則 Q1n = Q2，

初態 Q1=Q2=0；

第1個脈沖後，Q1n = Q2 =0，Q2n = Q1' *Q2』+ Q1 * Q2 =1；

第2個脈沖後，Q1n = Q2 =1，Q2n = Q1' *Q2』+ Q1 * Q2 =0；

第3個脈沖後，Q1n = Q2 =0，Q2n = Q1' *Q2』+ Q1 * Q2 =0；

完成一個循環

(3)電路路波擴展閱讀：

現代的數字電路由半導體工藝製成的若干數字集成器件構造而成。邏輯門是數字邏輯電路的基本單元。存儲器是用來存儲二進制數據的數字電路。

D. 兩個波形組合在一起電路怎麼實現

要將兩個波形組合在一起，可以使用基本電路元件如電容、電感、電阻和放大器等來實現。下面介紹兩種基本的組合電路。畢租1. 電容耦合組合電路電容耦合組合電路是將兩個電路分別通過電容連接在一起的方手亂兆法。兩個輸入信號分別通過電容傳遞到輸出端，通過調整電容值可以實現不同的波形組合效果。實現方法：將兩個輸入信號的音頻信號分別通過電容連接到輸出端。在連接電容之前可以通過放大器將信號放大以便更好的組合。2. 電阻分壓組合電陪豎路電阻分壓組合電路是將兩個電路通過電阻串聯連接在一起的方法。兩個電路的輸入信號通過電阻分壓器分別傳遞到輸出端，通過調整電阻值可以實現不同的波形組合效果。實現方法：將兩個輸入信號的音頻信號通過電阻串聯連接到輸出端。在連接電阻之前也可以通過放大器將信號放大以便更好的組合。

E. 橋式整流電路和電容濾波電路的特點

橋式整流電路由一組電源及4隻整流二極體構成，輸出的與全波整流電路的波形是一樣的，電路區別在於橋式整流電路比全波整流電路少用了一組電流，多用了2隻二極體。

電容濾波輸出特性比較軟，空載輸出電壓會高到電源電壓的1.414倍，重載輸出時可能會降到電源電壓的0.9倍，一般合適用在負載不重或對電壓穩定度要求不太高的場合。

經典濾波的概念，是根據傅里葉分析和變換提出的一個工程概念。根據高等數學理論，任何一個滿足一定條件的信號，都可以被看成是由無限個正弦波疊加而成。

換句話說，就是工程信號是不同頻率的正弦波線性疊加而成的，組成信號的不同頻率的正弦波叫做信號的頻率成分或叫做諧波成分。只允許一定頻率范圍內的信號成分正常通過，而阻止另一部分頻率成分通過的電路，叫做經典濾波器或濾波電路。

(5)電路路波擴展閱讀：

半波整流利用二極體單向導通特性，在輸入為標准正弦波的情況下，輸出獲得正弦波的正半部分，負半部分則損失掉。

橋式整流器利用四個二極體，兩兩對接。輸入正弦波的正半部分是兩只管導通，得到正的輸出；輸入正弦波的負半部分時，另兩只管導通，由於這兩只管是反接的，所以輸出還是得到正弦波的正半部分。 橋式整流器對輸入正弦波的利用效率比半波整流高一倍。橋式整流畢返是交流電轉換成直流電的第一個步驟。

橋式整流器是由多隻整流二極體作橋式連接，外用絕緣慎數亮塑料封裝而成，大功率橋式整流器在絕緣層外添加金屬殼包封，增強散熱。橋式整流器品種多，寬寬性能優良，整流效率高，穩定性好，最大整流電流從0.5A到50A，最高反向峰值電壓從50V到1000V。

在電感線圈不變的情況下，負載電阻愈小，輸出電壓的交流分量愈小。只有在RL>>ωL時才能獲得較好的濾波效果。L愈大，濾波效果愈好。

另外，由於濾波電感電動勢的作用，可以使二極體的導通角接近π，減小了二極體的沖擊電流，平滑了流過二極體的電流，從而延長了整流二極體的壽命。

F. 三相半波可控整流電路，電阻負載，α＝45°的波形圖怎麼話。

三相半波可控整流電路是一種通過調節可控硅導通角度來實現半波整流的電路。在電阻負載下，當可控硅導通的角度為α=45°時，其波形圖如下：在整個周期內，神遊可控硅只有脊瞎納在正半周期（0~π）內導通，電壓呈周期性的半波整流形態，導通角度為45°時電壓峰值的1/√2。在不導通的負半周期（π~2π）內，電阻負載中沒有電流通過，因此電壓為0。因此，在該電櫻沒路中，輸出的直流電壓會隨著可控硅導通角度的變化而不同。

G. 試畫出單相全波整流電路圖

單相全波整流電路圖兩種畫法看下面圖片。

單相全波橋式整流器電內路的工作容原理：

電路中採用四個二極體，互相接成橋式結構。利用二極體的電流導向作用，在交流輸入電壓U2的正半周內，二極體D1、D3導通，D2、D4截止，在負載RL上得到上正下負的輸出電壓；在負半周內，正好相反，D1、D3截止，D2、D4導通，流過負載RL的電流方向與正半周一致。因此，利用變壓器的一個副邊繞組和四個二極體，使得在交流電源的正、負半周內，整流電路的負載上都有方向不變的脈動直流電壓和電流。橋式整流的名稱只是說明電路連接方法是橋式的接法，橋式整流二極體：大家常用的一般是由4隻單個二極體封裝在一起的元件，取名橋式整流二極體,整流橋或全橋二極體。

H. 橋式整流電路，若觀察到輸出電壓波形為全波，電路中可能是什麼故障

橋式整流電路，若觀察沒喚到輸出電壓波形為全波，電路中枯晌凱可能是
第1個可能是二極體擊穿測的是電源電壓
第2個可能是沒有負載，在沒電流是開路狀態，測謹首量也是全波

I. 根據波形圖說明橋式整流電路是全波整流還是半波整流

根據波形圖說明橋式整流電路是全波整流。

橋式整流電路的工作原理如下：E2為正半周時，對D1、D3加正向電壓，D1、D3導通；對D2、D4加反向電壓，D2、D4截止。電路中構成E2、D1、Rfz 、D3通電迴路，在Rfz 上形成上正下負的半波整流電壓，E2為負半周時，對D2、D4加正向電壓，D2、D4導通；

對D1、D3加反向電壓，D1、D3截止。電路中構成E2、D2、Rfz 、D4通電迴路，同樣在Rfz 上形成上正下負的另外半波的整流電壓。如此重復下去，結果在Rfz上便得到全波整流電壓。其波形圖和全波整流波形圖是一樣的。

(9)電路路波擴展閱讀

全波整流使交流電的兩半周期都得到了利用。其各項整流因數則與半波整流時不同。全波整流電路如圖所示。它是由次級具有中心抽頭的電源變壓器Tr、兩個整流二極體D1、D2和負載電阻RL組成。變壓器次級電壓u21和u22大小相等，相位相反，即u21=-u22

式中，U2是變壓器次級半邊繞組交流電壓的有效值。

全波整流電路的工作過程是：在u2的正半周（ωt=0~π）D1正偏導通，D2反偏截止，RL上有自上而下的電流流過，RL上的電壓與u21相同。

在u2的負半周（ωt=π~2π），D1反偏截止，D2正偏導通，RL上也有自上而下的電流流過，RL上的電壓與u22相同。

J. 整流濾波電路中,若觀察到輸出波形為半波,電路中可能出現什麼問題

如果是用四個二極體構成的橋式整流電路，出現這種半波的波形，就說明有一個二極體開路，或者接反了。其帶載能力會下降很多。
他的波形會變成較陡的鋸齒波。