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第2章-高频电路基础分解教程文件

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第2章高频电路基础

第2章高频电路基础

（2）电容器 等效电路：
理想电容器
LC—— 分布电感、极间电感 RC—— 极间绝缘电阻
损耗一般用品质因数QC和损耗角 C 表示：
实际电容器 高频时
QC
电容储能 电阻耗能
UI C UI R
UI sin UI cos
tan
1
tan C
在高频电路中，电容损耗可以忽略不计，在微波波段，电容损耗必须考虑
Zp
1
1
R0
1 (Q 2 )2
1 2
0
B 2f f0 Q
Z arctan(2Q 0 ) arctan
并联回路谐振时的电流、 电压关系：
.
.
.
IC
I C jCU
. I 0
. IL
.
IL
.
U
jL
U
IR0
.
U
R0
Q0 L
Q
0C
IL IC QI
并联谐振回路选频应用：
并联振荡回路输入幅值相同、频率 不同的电流信号时，只有频率在通 频带内部的信号在回路两端产生的 电压较大。
接入系数：
1
p U C2 C1
UT
1
C1 C2
C1C2
C1 C2
输入端等效电阻：
R
U ( UT
)2 R0
p2 R0
①自耦变压器接入系数
p U N1
N1
UT N
（3）折算方法
UT
U
①电阻等效折算
UT2 U2 2RiT 2Ri
R iT
1 p2
Ri
p N 1 N
结论：电阻从低端向高端折合，阻值变大，是
. UC
Uc

高频电子线路二版第二章.高频电路基础

高频电子线路二版第二章.高频电路基础

次级回路自阻抗
M2
Zf1 Z22
初级回路自阻抗
M2
Zf2
Z11
Z22 次级回路自阻抗
Z11 初级回路自阻抗
广义失谐量： 0L ( 0 ) 2Q
r 0
0
耦合因子： A Q
临界耦合 A 1
欠耦合 A<1
过耦合 A>1
理相
1
0.7
实际
0.1
0
ω0
ω
② 选择性: 表征了对无用信号的抑制能力，
Q值越高，曲线越陡峭，选择性越好，但通频
带越窄。
③ 理想回路：幅频特性在通频带内应完全
平坦。是一个矩型.
矩型系数: 表征实际幅频特性与理想幅
频特性接近的程度.谐振曲线下降为谐振值( f0 处 )的0.1时对应的频带宽度B0.1与通频带B0.707 之比:
+
IS
RS
C
N1 N2 RL
+
R'L
IS
RS
C
L
分析：
由 N1:N2=1:n ，得 n = N2 / N1（接入系数）。利用ⅰ 的方法，也可求得负载RL等效到初级回路的等效电阻是：
பைடு நூலகம்RL
1 n2
RL
或 gL n2gL
ⅲ. 电容分压式阻抗变换电路
Ú
+
IS RS
L
C1 ÚT
C2
IS RS C L
C1 R'L
⑷ 分析几种常用的抽头并联谐振回路
ⅰ.自耦变压器阻抗变换电路
Ú1
+
IS
RS
C
N1 Ú2 L
N2
RL

第二章 高频电路基础-PPT文档资料

第二章 高频电路基础-PPT文档资料

p,呈现感性 p,呈现容性
2.谐振频率f0
Is
C L
Rp G 1
B 谐 振0 时 条， 件回 : 电 路 压 V 端 IS R p C LI S ， R V 与 I S 同 。 相
B 0 p C 1 p L pL 1,C fp2 1 LC
结论：
①电感线圈与电容器两端的电压模值相等，且等于外加电压 的Q倍。
②Q值一般可以达到几十或者几百，故电容或者电感两端的 电压可以是信号电压的几十或者几百倍，称为电压谐振， 在实际应用的时候要加以注意。
③串联谐振时电路中的电流或者电压可以绘成向量图。
注意：损耗电阻是包含在R中的，所以 VL0 jQVS
L
z
C

1
RjL1C RLC jC1L
并联谐振时，呈现纯电阻，
且阻抗为最大值 因此回路谐振时：
其 中 ：GP RCL为 谐 振 电 RP L RC为 谐 振 电 阻
电纳 B0，回路导 Y纳 GP为最小 。值 电压 V0 IS /GP相应达到最大IS同 值相 且与
非线性应用：大功率放大器、振荡器、调 制、解调
一、高频电路中的元件
1.高频电阻 （1）常用的电阻：金属膜电阻、碳膜电阻、线绕电阻 （2）主要参数：电阻值、额定功率和稳定性
电阻值：高频时电阻值将增加； 额定功率：在正常工作状态下电阻器容许消耗的功率； 稳定性：电阻器的工作条件变化时（eg.温度升高或 降低），其电阻值的变换应在容许的范围内。
一、高频振荡回路 1.简单振荡回路
串联振荡回路 并联振荡回路
• 概述 • 谐振及谐振条件 • 谐振特性 • 能量关系 • 谐振曲线和通频带 • 信号源内阻及负载对串联谐振回路的影响

第2章 高频电路基础 151页PPT文档

第2章 高频电路基础 151页PPT文档
15
第2章 高频电路基础
2.2 高频电路中的基本电路
一、高频振荡回路
是高频电路中应用最广的无源网络，它是构成高频 放大器、振荡器以及各种滤波器的主要部件。
完成功能：
阻抗变换、信号选择与滤波、相频转换和移相 等功能，并可直接作为负载使用。
下面分简单振荡回路、抽头并联振荡回路和耦合振荡 回路三部分来讨论。
第2章 高频电路基础
第2章 高频电路基础
2.1 高频电路中的元器件 2.2 高频电路中的基本电路 2.3 电子噪声及其特性 2.4 噪声系数和噪声温度
1
第2章 高频电路基础
2.1 高频电路中的元器件
各种高频电路基本上是由有源器件、 无源 元件和无源网络组成的。
高频电路中使用的元器件与在低频电路中使 用的元器件基本相同，但要注意它们在高频使用 时的高频特性。
iS
RS C
R0
L RL
并联 谐振回路的有载 Q 值： 空载Q值：
QL

Rs
// R0 //
oL
RL
二者关系： QL

1

Q0 GS
QO GL

R0
oL
G0
36
第2章 高频电路基础
37
第2章 高频电路基础
例 2-1 设一放大器以简单并联振荡回路为负载，信 号中心频率fs=10 MHz，回路电容C=50 pF，
②并联谐振回路
Kr 0 .1 1
B0.1
102 1 f0 Q
Kr0.1 102 1
结论: 单谐振回路的选择性很差。
30
第2章 高频电路基础
Q Kr0.1 B0.707 三者关系 需要注意：
回路的Q越高， 谐振曲线越尖锐，回 路的B0.707越窄，但其 Kr0.1并不改变。

[高频电子线路].曾兴雯第2章 高频电路基础解读

[高频电子线路].曾兴雯第2章 高频电路基础解读
L
0 Lห้องสมุดไป่ตู้1
1 1 L L r LC r r C r
即在电感L的损耗电阻r相同的条件下，回路的品质因 数Q与特性阻抗 成正比。 谐振的物理意义：电容中储存的电能和电感中储存的 磁能周期性的转换，并且储存的最大能量相等。
西安电子科技大学ISN国家重点实验室——付卫红
第2章 高频电路基础
0 1 jQ( ) 0
L Cr
0
式中,
0 是相对于回路中心频率的绝对角频偏，称为失谐。
f f0
2Q
为广义失谐。
西安电子科技大学ISN国家重点实验室——付卫红
第2章 高频电路基础
2.2 高频电路中的基本电路
一、高频振荡回路 R0 R0 Z p 1) 简单振荡回路 2 1 j 1 jQ 0 ① 并联谐振回路（电感、电容并联）
/2 Q1 0 － /2 感性 Q 2 容性 Q 1 ＞Q 2
相频特性的斜率：
Q值越大，斜率越大，曲线越陡 峭。在谐振频率附件，相频特性 呈近似线性关系，且Q值越小， 线性范围越宽。
（d）相频特性
西安电子科技大学ISN国家重点实验室——付卫红
第2章 高频电路基础
2.2 高频电路中的基本电路
一、高频振荡回路 1) 简单振荡回路 ① 并联谐振回路（电感、电容并联）
ZP
一般并联回路用于窄带系统，即此时 与 0 相差不大，则
0 2 02 0 0 2 ( )( ) 2 0 0 0 0 0
Zp R0 R0 2 1 j 1 jQ
定义：使感抗与容抗相等的频率为并联谐振频率 0 ，即令 Z p 的虚部为0，则有：

第2章 高频电路基础

第2章 高频电路基础
第2章 高频电路基础
第2章 高频电路基础
2.1 高频电路中的元器件 2.2 高频电路中的组件
第2章 高频电路基础
学 习 目 的
理解高频信号处理中的电阻、电容、电感、二极管等
元器件的高频特性； 熟练掌握串并联谐振回路、抽头并联谐振回路的组成、 工作原理、谐振特性分析和电路参数计算。 掌握石英晶体谐振器的等效电路、工作原理与谐振特
路。
简单振荡回路或单振荡回路：只有一个回路的 振荡电路。具有谐振特性和频率选择功能，分 为串联和并联谐振回路。 谐振特性：阻抗在某一特定频率上具有最大或 最小值的特性。此频率称为谐振频率。
第2章 高频电路基础
（1） 串联谐振回路 (Series Resonant Circuit)
串联振荡回路
（2 — 7）
第2章 高频电路基础
令
w f 2Q 2Q w0 f0
（2 — 8）
为 广 义 失 谐 (generalized detuning), 则 式 （2 — 5）可写成：
I I0
1 1
2
(2 — 9)
第2章 高频电路基础
回路的通频带（带宽）：当保持外加信号的 幅值不变而改变其频率时, 将回路电流值下降 为谐振电流值的 1 2 时对应的频率范围。 令式（2 — 9）等于 1 2 , 则有：ε =±1, 从而有带宽：
0
B0.1 K 0.1 B0.7
第2章 高频电路基础
例1： 设一放大器以简单串联振荡回路为负载, 电 路中回路电感L＝6uH，回路电容C=60 pF，电 容品质因数为Q=100。 (1) 试计算回路谐振频率f0 。 (2) 试计算回路谐振电阻r及回路带宽B。 (3) 若放大器所需的带宽 B=2MHz, 则应在 回路上串联多大负载RL电阻才能满足放大器所 需带宽要求?

高频西电教学课件2-高频电路基础.ppt

IL IC QI
. IC
. I
0
.
U
17
（2-12） （2-14）
. IL
图2-5 表示了并联振荡回路中谐振时的电流、 电压关系。
第2章 高频电路基础
18
Zp
1
R jQ 2
R0 1 j
0
6）通频带（半功率点频带）
当保持外加信号的幅值不变而改变其频率时, 将回路电流值下降 为谐振值的 1 2 时对应的频率范围称为回路的通频带, 也称回路带宽, 通常用B来表示。 令上式等于 R0 2 , 则可推得ξ=±1, 从而可得带宽为：
矩形系数是大于1的（理想时为1），矩形系数越小，回路的
选择性越好。
对于单级简单并联谐振回路，可以计算出其矩形系数为：
Kr0.1 102 1 9.96
第2章 高频电路基础
20
需要说明的几点：通过前面分析可知
(1) 回路的品质因素越高，谐振曲线越尖锐，回路的通 频带越狭窄，但矩形系数不变。因此，对于简单（单级） 并联谐振回路，通频带与选择性是不能兼顾的。
11
|zp|/R0
.
I
1
. .＋
L
.
C
IC C
IR IL . U
R0 L
1/ 2
Q1＞Q2 Q1 Q2
Z /2
感性 Q2 0
Q1 Q1＞Q2 容性
r
－
感性区
容性区 －/2
0
0
B
(a)
(b)
(c)
(d)
图2-4 并联谐振回路及其等效电路、 阻抗特性和辐角特性
(a) 并联谐振回路; （b）等效电路; （c）阻抗特性; （d）辐角特性
第2章 高频电路基础

单元二高频电路基础.doc

课题：单元二高频电路基础单元二2. 1高频电子线路中的元器件2.2 LC并联振荡回路2.3谐振回路的接入方式2.4高频晶体管的y参数等效电路教学目的:1.充分了解高频电子线路基本元件及特性2 .掌握电阻（器）、电容（器）和电感（器）的物理特性、等效电路和基本计算方法3.掌握LC选频网络的类型、特点和应用4.掌握三极管Y参数等效电路5.掌握折合的概念在分析高频电路中的应用教学重点：1.LC并联选频网络2.三极管Y参数等效电路3.折合的概念教学难点：LC并联选频网络的特点教学方法：讲授课时：2学时教学进程单元二高频电路基础电子线路是由无源无件、有源器件和无源网络组成的。

高频电子线路中使用的无器件与低频电路中使用的元器件频率特性是不同的。

高频电子线路中无源元件主要是电阻(器)、电容(器)和电感(器)；有源器件主要有半导体二极管、晶体管、场效应管(FET) 与集成电路。

选频网络及三极管Y参数等效电路是高频电子线路的重要内容，此外折合的概念在分析高频放大器时也非常重要。

所以掌握本章基本内容是学习高频电子线路的基础。

2.1高频电子线路中的元器件根据无器件的参数性质，高频电子线路中的元器件分为线性元器件非线性元器件和时变元器件。

%1.无源器件1.电阻器R图2-1电阻的高频等效电路一个实际的电阻器，在低频时主要表现为电阻特性，但在高频使用时不仅表现有电阻特性，而且还表现有电抗特性。

电阻器的电抗特性反映的就是其高频特性。

一个电阻R的高频等效电路如图2-1所示,其中,G为分布电容，L为引线电感,R为等效电阻。

2.电容器由介质隔开的两导体构成电容器。

一个理想电容器的容抗为l/(j3C),电容器的容抗与频率的关系如图2-2 (b)虚线所示，其中f为工作频率，3=2"。

一个实际电容C的高频等效电路如图2-2 (a)所示，其中Rc为损耗电阻，Lc为引线电感。

容抗与频率的关系如图2-2 (a)实线所示，其中f为工作频率，3=2nf。

《高频高频电路基础》PPT课件

12 第二讲 高频电路中的元件、器件和组件
第2章 高频电路基础
2.1.2 高频电路中的组件
• 振荡（谐振）回路 • 高频变压器 • 谐振器 • 滤波器 • 平衡调制（混频）器 • 正交调制（混频）器 • 移相器 • 匹配器 • 衰减器 • 分配器与合路器等
13 第二讲 高频电路中的元件、器件和组件
dH( f ) 0 df
1.0 0.8
0.6
通频带外的幅频特性应满足
0.4
2Δf0.7
H(f)0
0.2
理想的幅频特性应是矩形， 0
既是一个关于频率的矩形窗函数。
f1 fo f2 2Δf0.1
理想 实际 f
定义矩形系数K0.1表示选择性：
K0.12 2 ff0 0..7 1
P% P/2
2Δf0.7称为通频带 ：B f 2 f 1 2 ( f 2 f 0 ) 2 f 0 . 7
单振荡回路
振荡回路（由L、C组成）
并联振荡回路
耦合振荡回路
各种滤波器
LC集中滤波器 石英晶体滤波器 陶瓷滤波器 声表面波滤波器
17 第二讲 高频电路中的元件、器件和组件
第2章 高频电路基础
要求
选频电路的通频带宽度 传输信号有效频谱宽度
相一致
理想的选频电路通频带内的幅频特性
α(f)=H(f ) / H(fo)
C
Solution:
(a)
1. At f = 5.5MHz, = 2*5.5MHz = 34.56M rad/s,
XL = L = 345.6Ω, XC = 1/C = 289.4Ω,
|ZS|
Hence, Z = 10 + j345.6 - j289.4 = 10 + j56.2 =

(高频电子线路)第二章高频电路基础

和适用场景。
低通滤波器的应用包括信号处理、 电源滤波等，可以有效地抑制高
频噪声，提高信号的信的电路。其特点是通带范围较 窄，阻带范围较宽。
高通滤波器的电路结构也有多种形式，如RC、LC等。不同结构的高通滤波器具有不 同的性能指标和适用场景。
对信号进行放大，提高信号的 幅度和功率。
振荡器
产生高频振荡，为电路提供所 需频率的信号。
信号源
产生高频信号，提供电路所需 输入信号。
滤波器
对信号进行滤波，提取所需频 率成分，抑制无用频率成分。
调制解调器
对信号进行调制和解调，实现 信号的传输和处理。
02
高频电子器件
电感器
01
02
03
04
电感器定义
差。
调相振荡器的应用
调相振荡器广泛应用于信号处理、 电子对抗和通信等领域。
锁相环路
锁相环路的定义
锁相环路是一种自动控制系统，它通过比较输入信号和输出信号的 相位差，自动调节输出信号的频率和相位。
锁相环路的工作原理
当输入信号和输出信号的相位差在一定范围内时，锁相环路会自动 调节其内部参数，使输出信号的频率和相位与输入信号保持一致。
标和适用场景。
带通滤波器的应用包括信号选频、 消除干扰等，可以有效地提取特 定频段的信号，提高信号的准确
度。
带阻滤波器
带阻滤波器是一种阻止某一频段内的信 号通过而允许其他频段信号的电路。其 特点是阻带范围较窄，通带范围较宽。
带阻滤波器的应用包括消除特定频段干 扰、抑制噪声等，可以有效地抑制特定 频段的噪声，提高信号的清晰度。
高频电路的应用领域
通信领域
高频电路广泛应用于通信 领域，如无线通信、卫星
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当 L＝ 1/ C时，回路产生谐振，由式（2-4）可知并
联谐振回路在谐振时其等效阻抗为纯电阻且为最大，可
用符号 表示，即
Z RP
并联谐振回路的谐振频率
L Cr
（2-5）
0
1 LC
或
f0
Hale Waihona Puke 21 LC（2-6）
2.1.1 并联谐振回路的选频特性
在 LC谐振回路中，为了评价谐振回路损耗的大小， 常 引入品质因数 Q，它定义为回路谐振时的感抗（或容抗） 与回路等效损耗电阻r 之比，即
jQ 2
（2-11）
0
2.1.1 并联谐振回路的选频特性
其幅频特性和相频特性分别为
Z
RP
2
1
Q
2 0
（2-12）
arctaQn2()（2-13） 0
2.1.1 并联谐振回路的选频特性
根据式（2-12）和式（2-13）可作出并联谐振回路阻抗 幅频特性和相频特性曲线，如图2-2（a）、（b）所示。
2．常用阻抗变换电路
（1）变压器分压式电路
n N1 N2
UU12 II12 （2-31）
由此不难得到负载电阻 折算到 一次绕组两端的等效电阻 为
RL U I 11 In 2U /2 nn2RL（2-32） 图2-8 变压器阻抗变换电路
2.1.2 串联谐振回路的选频特性
图2-5是LC 串联谐振回路的基本形式，其中 是电感 的 损耗电阻。由图可知并联谐振回路的等效阻抗为
ZU I OrjLj1 CrjLj 1C
图2-5 LC串联谐振回路
2.1.3 阻抗变换电路
1．信号源及负载对谐振回路的影响
图2-7（a）所示为实用的并联谐振回路,图中 为信号源
图2-2 并联谐振回路阻抗频率特性曲线
（a）幅频特性曲线
（b）相频特性曲线
2．并联谐振回路的通频带和选择性
（1）电压谐振曲线 上面已求得并联谐振回路的阻抗频率特性。当维持信
号的源 变化U 的规 0I S幅律值与不回变路时阻，抗改频变率其特频性率相，似并。联回路两端电压 由图2-1可知，并联回路两端输出电压 等于
Z 1 j[ (L R P 1 C )/r] 1 j r 0 L R ( P 0 0) 1 jQ (R P 0 0)（2-10）
由通于常，十谐分振接回近路于主要研0，究故谐可振近频似率认为0附＋近的0≈频2率，特性。
0≈
2，并令
0
－
0 ＝Δ
，则式（2-10）可写成
Z
1
RP
成电感与电阻并联电路时，在 r<< 时L，电感值可近
似不变，并联的电阻值变为 多。
,它R比p 串联电阻值r 大很
将图2-7(b)中所有电阻合并为 R e ，即
因此，可R 把e图2R -7s（/b/R ）p简/化/R为L图（2-72（-29c））所示.
由式（2-9）可得
Qe Re
C L
(2-30)
将式（2-11）U代入0 式（I02Z-14），则得（2-14）
U 0 1Ij SQR2P01jUQ P2 f0f（2-15）
2．并联谐振回路的通频带和选择性
用出电U压P对幅式频（特2-性15）（两归边一相化除谐并振取函模数数），为即得并联谐振回路输
U0 UP
1
（2-16）
1
Q
2f f0
2
输出电压相频特性为 arctaQ n2(f )（2-17）
内阻， 为负载电阻。由图2-7（a）可写出 、 串联电路
的导纳为
Yr1 jLr2r2L 2jr2 L2L 2
（a）电路
（b）等效电路
图 2-7 实用并联谐振回路
（c）简化电路
2.1.3 阻抗变换电路
Yr 1 j Lr2 r2 L 2jr2L 2 L 2
当r << L时，r22L22L2,所以，上式可近似为
f0
根据式（2-16）和式（2-17）可以给出并联谐振回路以失调
量所示 。f表由示图的可幅见频,特Q性值和越相大频，特幅性频曲特线性，曲如线图越2尖-3锐（，a）相、移（特b）
性曲线越陡峭。
图2-3 并联谐振回路幅频特性和相频特性曲线
（a）幅频特性
（b）相频特性
2．并联谐振回路的通频带和选择性
2.1.1 并联谐振回路的选频特性
由图（a）可得 ZU I SO(rrjjLL)11(//jjC C（)2-1）
由图（b）可得
1
Z
1 RP
jC
1 jL
C
arctan
1L
1
RP
（2-2） （2-3）
2.1.1 并联谐振回路的选频特性
L 在实际电路中，通常 r很小，满足r << ，因此，式 （2-1）可近似为 Zrj(LL/ C1/C) （2-4）
Q0L1/0C （2-7）
式一（般2L-C4谐）振代回入路式的（rQ2-值7）在，几则r十得到几Q百范CL围/ r内（，2-Q8）值愈大，
回路的损耗愈小，其选频特性就愈好。将式（2-8）代 入式（2-5）可得
RpLr/CLr/C rrQ2rQC L （2-9）
2.1.1 并联谐振回路的选频特性
将式（2-5）、式（2-6）和式（2-7）代入式（2-4），则得 并联谐振回路阻抗频率特性为
Y2 rL2 j2L L2 （2-27）
可见，式（2-27）可以看成一个电阻与电感L的并联电
路。由于谐振回路通常研究在谐振频率附近的特性，所
以式（2-27）中的 2L2近/r似等于
2L2
r
02L2
r
C LrRp（2-28）
2.1.3 阻抗变换电路
由此可见，将并联谐振回路中电感与电阻串联电路变换
（2）通频带 当占有一定频带的信号在并联回路中传 输时，由于幅频特性曲线的不均匀性，输出电压便不可 避免地产生频率失真。为了限制谐振回路频率失真的大 小而规定了谐振回路的通频带。
图2-4 并联谐振回路的通频带和选择性
2．并联谐振回路的通频带和选择性
（3）选择性
选择性是指回路从含有各种不问频率信号总 和中选出有用信号、排除干扰信号的能力。 由于谐振回路具有谐振特性，所以它具有选 择有用信号的能力。回路的谐振曲线越尖锐， 对无用信号的抑制作用越强，选择性就越好。
第2章-高频电路基础分解
2.1.1 并联谐振回路的选频特性
1．并联谐振回路阻抗频率特性 并联谐振回路如图2-1所示。图（a）中，r
代表线圈L 的等效损耗电阻，RP 为图（b） 的等效电阻。由于电容器的损耗很小，略 去其损耗电阻。 IS 为电流源，UO为并联 回路两端输出电压。
由图2-1可知并联谐 振回路的等效阻抗为：