电路路波

A. 趣谈微波电路基础

微波，可能初学者听到这个字眼，心里都打颤。因为，它见不到摸不着，同丛颤时理论又很深，公式推导起来又很繁琐。其实啊，我们做工程的，在产品设计及研发阶段，基本上靠应用软件就能解决掉90%以上的问题。那些复杂的公式啊，变态的推导过程啊，都被嵌入到软件内部，藏得深深的。初级工程师只要练习几遍，基本上都能得心应手。乍看起来，貌似只要熟悉了这些应用软件，就能够谈笑风生，淡定工作了。但是，一旦产品出现了问题，那么在调试过程中，不可避免要接触到微波理论。说到这里，心里又开始打颤了，因为心里有阴影，又要啃那些晦涩的书本了。

其实大可不必，我们上学时候学习的微波理论，大部分属于公式推导，工作后基本上会忘光。我们可以记住主要的结论，潜意识里知道这些结论的来源就足够了。这就是工程和理论的区别。当然，如果那位同志不甘心丢掉那些光辉的学业战绩，也可以继续深造，这倒是好事。

那么言归正传，我们需要知道哪些结论呢？以下，我将以个人经验进行总结。如有雷同，纯属巧合。

话说微波频率范围约300MHz-300GHz，300MHz对应的波长为1m，约和人体相当，所有如果有一个波长为1m的微波，每秒钟振荡次数为300000000次；如果频率300GHz波长1mm的微波，每秒钟振荡次数为300000000000次，这振荡次数也忒恐怖了。然而微波就是这样劳累的工作。

接下来我们先形象点，先认识和微波相关的产品吧！我们做产品时，不可避免要接触到PCB板，微波如何在PCB板中乖乖的传输呢？微波传输路径有很多种，常见的有微带线、带状线、波导、同轴线等。

微波集成电路如下，我们可以看到，电路元器件比较紧凑，是不是有一种小桥流水人家那种感觉呢？

常见的元器件主要如下：

常用的微波板材如下，当然，可根据产品特点选择最适合的板材。

名称介电常数（εr）

聚四氟乙烯玻璃纤维基片2.7

陶瓷（Al2O3）基片(99%)9.6

微波复合介质基片可选

RT/roid 58802.2

RO40033.38

TMM10I9.8

平时我们看到的板子上采用微带线实现的电路五花八门，滤波器啊，功分器啊，耦合器啊，其实都可以等效为LC等效电路来简化并知晓各个电路的原理，比如平行耦合微带线，可等效为电感电容形式的带通滤波器，以下为清郑差各种形式的微带答皮结构，形成各种功能电路。

我们为了实现这些功能电路，要用哪些工具实现呢？举例如下

序号名称主要性能

1ADS综合软件包

2Serenade综合软件包

3MW Office线性/非线性电路、2.5D电磁场仿真

4GENESYS 线性/非线性电路、滤波器设计等

5HFSS3D电磁场仿真

6Symphony系统仿真

7Clementine共形天线设计

8Protel电路板布线

9AutoCAD电路板布线

常用指标及公式

VSWR：电压驻波比，常用来表征器件输入输出信号能量传输能力，VSWR越大，信号传输质量越差。比如一个水管粗细均匀，那么水流稳定，水流没有被反弹，ρ为零，VSWR就为1，当水管突然变窄后，水流被反弹了10%，那么VSWR就大于1了。

1dB压缩点输出功率(P-1)：

P-1是表示一个放大器的非线性特性和输出能力的一项重要指标。

三阶互调公式也要熟记于心啊，在测试测量中经常会应用得到：

下面表格中的公式和数据举例运算无论是课堂上还是工程上经常会用到。微波工程公式那么多，让你记住这点已经不错了啊，放心吧，只要你记住以下几条，能超过全国同行公司里80%的微波工程师了（难道大家岁数都大了吗？）！更何况我还不要求你记住麦克斯韦的微分方程组甚至是积分方程组呢。

下图是矢量网络分析仪S参数测量意义，这个我不想说啥了啊！

微波在自由空间传输损耗公式如下：

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

输入阻抗公式也能排上记忆的座次，输入阻抗的概念在工程设计中经常会用到，有了传输线某一点出的输入阻抗，可将在改点右侧及负载一并去掉，并在改点处跨接一个等于改点处的输入阻抗的负载，则在改点左侧点电压和电流不受影响。这个公式用到的机会非常多，比如开路短路线啊，谐振腔啊，微带滤波器啊等等。       

记不住的话我就板书给你o(∩_∩)o 

再记不住我再请上我的祖师爷了。

Smith圆图大家不必死记硬背，基本上和匹配有关系，无非就是和电感电容打交道，使用ADS软件，搞几次就会了。

还要浪费一下大家脑壳，矩形波导截止频率公式如下。

无耗传输线特征阻抗如下，大哥，不好意思了，这个公式死缠烂打也要记住哈！

特征阻抗不等同于阻抗，如果有人拿着一根英尺1000长的电缆对你说”这是50欧姆阻抗的电缆，好好用吧”，然后你决定拿着欧姆表来验证一下是否真的如此。你将欧姆表的两根引线分别连到电缆的内导体和外导体，而线缆的尾端保持着开路，你会惊讶地看到它读到接近无限阻抗！然后你再把尾端处的内外导体短接，然后从这一头的开口端再测，现在读数变成接近零欧姆了，怎么会这样？然后你赶紧安慰自己“不要慌”，其实它真的应该是50欧姆的。您的仪表没有告诉您电缆为50欧姆的原因是它无法读取瞬时电压/电流比（V = IR）。其实普通的欧姆表具有非常高的内阻，欧姆表中的任何电容将与内部电阻结合会形成非常大的时间常数，这种大的时间常数使得这种类型的仪器不可能快速响应。

常用的仪器

好了，不说了，我要睡觉了！！

B. 在整流滤波电路中如果输出电压波形为半波 电路中有什么故障

如果输出电压波形为半波电路，可能由以下故障引起：1. 整流二极管损坏或反接：当整流二极管出现损坏或反接时，会导致只有半个周期的电压可以通过电路，从而出现半波电压输出的问题。2. 滤波电容失效：如果滤波电容失效，将导致电容无法将剩余波形平滑化伏念，从而出现半波电压输出。3. 整流电感损坏：整流电感如果出现故障，将导致输入电压无法稳定，也会导致半波电压输出。4. 负载电阻太小：如果负载电阻太小，将导缺悉困致电容无法充分放电，从而出现半波电压输出。5. 其他元器件损坏：如果整流滤波电路中其他元器件如稳压管等出现问题，也会导陆告致半波电压输出。

C. 数字电路组合逻辑电路波形图怎么画有图

1、函数Y简化有问题

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波形图也存在误差

正确作图：回

线路标注答：

J1=Q2，K1=Q2' ，J2=K2=Q1’；

按 Qn=J *Q' + K' * Q；

则 Q1n = Q2，

初态 Q1=Q2=0；

第1个脉冲后，Q1n = Q2 =0，Q2n = Q1' *Q2’+ Q1 * Q2 =1；

第2个脉冲后，Q1n = Q2 =1，Q2n = Q1' *Q2’+ Q1 * Q2 =0；

第3个脉冲后，Q1n = Q2 =0，Q2n = Q1' *Q2’+ Q1 * Q2 =0；

完成一个循环

(3)电路路波扩展阅读：

现代的数字电路由半导体工艺制成的若干数字集成器件构造而成。逻辑门是数字逻辑电路的基本单元。存储器是用来存储二进制数据的数字电路。

D. 两个波形组合在一起电路怎么实现

要将两个波形组合在一起，可以使用基本电路元件如电容、电感、电阻和放大器等来实现。下面介绍两种基本的组合电路。毕租1. 电容耦合组合电路电容耦合组合电路是将两个电路分别通过电容连接在一起的方手乱兆法。两个输入信号分别通过电容传递到输出端，通过调整电容值可以实现不同的波形组合效果。实现方法：将两个输入信号的音频信号分别通过电容连接到输出端。在连接电容之前可以通过放大器将信号放大以便更好的组合。2. 电阻分压组合电陪竖路电阻分压组合电路是将两个电路通过电阻串联连接在一起的方法。两个电路的输入信号通过电阻分压器分别传递到输出端，通过调整电阻值可以实现不同的波形组合效果。实现方法：将两个输入信号的音频信号通过电阻串联连接到输出端。在连接电阻之前也可以通过放大器将信号放大以便更好的组合。

E. 桥式整流电路和电容滤波电路的特点

桥式整流电路由一组电源及4只整流二极管构成，输出的与全波整流电路的波形是一样的，电路区别在于桥式整流电路比全波整流电路少用了一组电流，多用了2只二极管。

电容滤波输出特性比较软，空载输出电压会高到电源电压的1.414倍，重载输出时可能会降到电源电压的0.9倍，一般合适用在负载不重或对电压稳定度要求不太高的场合。

经典滤波的概念，是根据傅里叶分析和变换提出的一个工程概念。根据高等数学理论，任何一个满足一定条件的信号，都可以被看成是由无限个正弦波叠加而成。

换句话说，就是工程信号是不同频率的正弦波线性叠加而成的，组成信号的不同频率的正弦波叫做信号的频率成分或叫做谐波成分。只允许一定频率范围内的信号成分正常通过，而阻止另一部分频率成分通过的电路，叫做经典滤波器或滤波电路。

(5)电路路波扩展阅读：

半波整流利用二极管单向导通特性，在输入为标准正弦波的情况下，输出获得正弦波的正半部分，负半部分则损失掉。

桥式整流器利用四个二极管，两两对接。输入正弦波的正半部分是两只管导通，得到正的输出；输入正弦波的负半部分时，另两只管导通，由于这两只管是反接的，所以输出还是得到正弦波的正半部分。 桥式整流器对输入正弦波的利用效率比半波整流高一倍。桥式整流毕返是交流电转换成直流电的第一个步骤。

桥式整流器是由多只整流二极管作桥式连接，外用绝缘慎数亮塑料封装而成，大功率桥式整流器在绝缘层外添加金属壳包封，增强散热。桥式整流器品种多，宽宽性能优良，整流效率高，稳定性好，最大整流电流从0.5A到50A，最高反向峰值电压从50V到1000V。

在电感线圈不变的情况下，负载电阻愈小，输出电压的交流分量愈小。只有在RL>>ωL时才能获得较好的滤波效果。L愈大，滤波效果愈好。

另外，由于滤波电感电动势的作用，可以使二极管的导通角接近π，减小了二极管的冲击电流，平滑了流过二极管的电流，从而延长了整流二极管的寿命。

F. 三相半波可控整流电路，电阻负载，α＝45°的波形图怎么话。

三相半波可控整流电路是一种通过调节可控硅导通角度来实现半波整流的电路。在电阻负载下，当可控硅导通的角度为α=45°时，其波形图如下：在整个周期内，神游可控硅只有脊瞎纳在正半周期（0~π）内导通，电压呈周期性的半波整流形态，导通角度为45°时电压峰值的1/√2。在不导通的负半周期（π~2π）内，电阻负载中没有电流通过，因此电压为0。因此，在该电樱没路中，输出的直流电压会随着可控硅导通角度的变化而不同。

G. 试画出单相全波整流电路图

单相全波整流电路图两种画法看下面图片。

单相全波桥式整流器电内路的工作容原理：

电路中采用四个二极管，互相接成桥式结构。利用二极管的电流导向作用，在交流输入电压U2的正半周内，二极管D1、D3导通，D2、D4截止，在负载RL上得到上正下负的输出电压；在负半周内，正好相反，D1、D3截止，D2、D4导通，流过负载RL的电流方向与正半周一致。因此，利用变压器的一个副边绕组和四个二极管，使得在交流电源的正、负半周内，整流电路的负载上都有方向不变的脉动直流电压和电流。桥式整流的名称只是说明电路连接方法是桥式的接法，桥式整流二极管：大家常用的一般是由4只单个二极管封装在一起的元件，取名桥式整流二极管,整流桥或全桥二极管。

H. 桥式整流电路，若观察到输出电压波形为全波，电路中可能是什么故障

桥式整流电路，若观察没唤到输出电压波形为全波，电路中枯晌凯可能是
第1个可能是二极管击穿测的是电源电压
第2个可能是没有负载，在没电流是开路状态，测谨首量也是全波

I. 根据波形图说明桥式整流电路是全波整流还是半波整流

根据波形图说明桥式整流电路是全波整流。

桥式整流电路的工作原理如下：E2为正半周时，对D1、D3加正向电压，D1、D3导通；对D2、D4加反向电压，D2、D4截止。电路中构成E2、D1、Rfz 、D3通电回路，在Rfz 上形成上正下负的半波整流电压，E2为负半周时，对D2、D4加正向电压，D2、D4导通；

对D1、D3加反向电压，D1、D3截止。电路中构成E2、D2、Rfz 、D4通电回路，同样在Rfz 上形成上正下负的另外半波的整流电压。如此重复下去，结果在Rfz上便得到全波整流电压。其波形图和全波整流波形图是一样的。

(9)电路路波扩展阅读

全波整流使交流电的两半周期都得到了利用。其各项整流因数则与半波整流时不同。全波整流电路如图所示。它是由次级具有中心抽头的电源变压器Tr、两个整流二极管D1、D2和负载电阻RL组成。变压器次级电压u21和u22大小相等，相位相反，即u21=-u22

式中，U2是变压器次级半边绕组交流电压的有效值。

全波整流电路的工作过程是：在u2的正半周（ωt=0~π）D1正偏导通，D2反偏截止，RL上有自上而下的电流流过，RL上的电压与u21相同。

在u2的负半周（ωt=π~2π），D1反偏截止，D2正偏导通，RL上也有自上而下的电流流过，RL上的电压与u22相同。

J. 整流滤波电路中,若观察到输出波形为半波,电路中可能出现什么问题

如果是用四个二极管构成的桥式整流电路，出现这种半波的波形，就说明有一个二极管开路，或者接反了。其带载能力会下降很多。
他的波形会变成较陡的锯齿波。