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高频电路第2章讲义

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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。

第2章高频电路基础(1)PPT课件

第2章高频电路基础(1)PPT课件

三:抽头并联振荡回路(主要用作阻抗变换、匹配)
1)电感抽头:
UT
UT
L
p U U TL L 1 1称 为 接 入 系 数 ( 或 抽 头 系 数 )U R0 L1 C R0 或 C
L
U
将谐振电阻等效到
信号源端以 R
表示:
0
由功率相等
1U2 1UT2 功率相等 2 R0 2 R0
R0
(U UT
对于单并联谐振回路: Kr0.1 10219.96 Q越大，谐振曲线越尖锐，B减小，但是矩形系数并不改变，所以品质因
数对于回路宽带宽和高选择性这一矛盾不能兼顾。
例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=10MHz, 回路电容C=50 pF。 (1) 试计算所需的线圈电感L值。 (2) 若回路品质因数为Q0=100, 试计算回路谐振电阻 及回路带宽。
电阻为R1, 并联后的总电阻为R1∥R0, 总的回路有载品
质因数为QL。 由带宽公式, 有
QL
f0 B
此时要求的带宽B=0.5 MHz, 故 Q L 20
回路总电阻为
RR 00RR 11 QL0L2021075.071066.37k
R16R.0376.R 370 7.97k
需要在回路上并联7.97 kΩ的电阻。
第二章 高频电路基础
概述 电子元器件的高频特性。电阻、电感或电容都不是理想的元
件，高频时要考虑引线电感、分布电容和损耗；晶体二、三 极管高频使用时要考虑其结电容和引线电感。 选频电路。信号经调制后具有一定带宽，通常需要用具有带 通特性的选频电路选通。在高频电路中大量用到振荡回路来 实现选频或频带成型。 噪声、噪声系数及分析计算。干扰和噪声是设备和信道中客 观存在的，但是不是我们所希望的，如何减少它们的影响提 高通信质量是研究噪声及其分析计算的目的。

高频电子线路第二章精品PPT课件

高频电子线路第二章精品PPT课件
2.2.3 其他形式的滤波器
2.2.3.1、石英晶体滤波器
一、石英晶体的物理特性
1、石英晶体的结构
图2.2.3.1（a）表示自然结晶
体，图（b）表示晶体的横断。
为了便于研究，人们根据石英晶
体的物理特性，在石英晶体内画
出三种几何对称轴，连接两个角
锥顶点的一根轴Z，称为光轴； 在图（b）中沿对角线的三条X 轴，称为电轴；与电轴相垂直的
当 JT 作滤波器使用时，f f p fq 决定了滤波器的通 带宽度。
2.2.3.1
晶体谐振器与一般振荡回路比较，有以下几个明显 的特点：
• ① 晶体的谐振频率 f p和 fq非常稳定。这是因为
Lq、Cq、rq 由晶体尺寸决定，由于晶体的物理特性
它们受外界因素（如温度、震动等）的影响小。
•② 有非常高的品质因数。而普通LC振荡回路的 Q 值只能到几百。
当 fs 偏离f0 ，强度减小 （原因是各 A0振幅不变，但相位变化）。
表面声波滤波器的幅频特性为具有 sin x x 的函数形式， 式中x n f f0 ，（f f f0 ）。
2.2.3.3
目前表面声波滤波器的中心频率可在10MHz～ 1GHz之间，相对带宽0.5为00 50 00 ，插入损耗最低仅几个dB，
沿弹性体表面传递的声波，有n节换能器，（n+1） 个电极或 N n个2 周期段。指间距b、指宽a决定声波波 长。
换能器频率 f0 d ， 传播速度。
周期段长（波长）：0 M 2(a b)
当外加信号频率 fs 时f0 ， 各节所发出的表面波同相迭加，振幅最大， 总振幅 As nA0
（A0 为每节所激发声波强度振幅）。
矩形系数可达1.2。 图2.2.3.8所示为一接有声表面波滤波器的预中放电

高频西电教学课件2-高频电路基础.ppt

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

第2章高频电路基础16691 152页PPT

第2章高频电路基础16691 152页PPT

高频电感器也具
有自身谐振频率SRF。
图 2 －3 高频电感器的自身谐振 频率SRF
8
第2章 高频电路基础 2.1 高频电路中的元器件
3、高频电感
高频等效电路：
如何表示高频电感的损耗性能？
Q0

L
r
品质因数 Q
Q 定义：高频电感器的感抗与其串联损耗电阻之比。
Q 值越高，表明该电感器的储能作用越强，损耗越小。
9
第2章 高频电路基础 2.1 高频电路中的元器件
二、高频电路中的有源器件
主要是：
二极管
晶体管
集成电路
完成信号的放大、非线性变换等功能。
10
第2章 高频电路基础 2.1 高频电路中的元器件
1、晶体二极管 主要用于检波、调制、解调及混频等非线性变
换电路中，工作在低电平。 高频中常用二极管：
①点接触式二极管、表面势垒二极管(又称肖特基二极管)。 特点：它们的极间电容小、工作频率高。
谐振特性：
振荡回路的阻抗在某一特定频率上具 有最大或最小值的特性称为谐振特性。
并联阻抗：(r jL) 1
Zp

r
jL
jC
1
jC
（ 当Lr时 ） L
C
谐振条件： r

j
(L

1
C
)
当 回 路 总 电 抗 X = 0 时 ， 回 路 呈 谐 振 状 态
18
第2章 高频电路基础
Z 0 并联LC回路呈感性。
③ 当 =0 时，即 0
容性
回路谐振，呈纯电阻。
相频特性曲线呈负斜率 特性，Q值越高曲线越陡峭。
28
第2章 高频电路基础

高频电子线路第二版第2章高频基础电路PPT课件

高频电子线路第二版第2章高频基础电路PPT课件
Yr01jLjCG 0()jB ()
B()Cr02L2L2
G0()
r02
r0
2L2
哈尔滨工程大1学6
高频电子线路
首页 上页 下页 退出
并联谐振回路谐振频率 B() 0
P
1 r02 LCL
0
1Q 102
其中, 0 1 LC 为回路无阻尼振荡频率
Q0 0L r0 为回路的空载品质因数
当 Q0 1时, P 0 ； Q 0 较低时,P 0 。
两种表示方式的结论是一致的。
哈尔滨工程大2学6
高频电子线路
3.双电容分压耦合连接的变比关系
首页 上页 下页 退出
首先将RL与C2组成的并联支路等效为串联支路, 在QC2 1条件下,X不变，即C2不变，电阻RLS为
R L SQ 1 c 22 R L(0C 1 2R L )2R L0 2C 1 2 2R L
高频电子线路
串联谐振的相对幅频特性与相频特性
首页 上页 下页 退出
相对幅频特性
QL1QL2
相对相频特性
QL1QL2
阻抗特性
0 等效纯电阻 0 等效感抗 0 等效容抗
哈尔滨工程大1学5
高频电子线路
2.2.3 并联谐振回路 1.无负载电阻的并联谐振回路
首页 上页 下页 退出
并联回路的导纳
高频电子线路
首页 上页 下页 退出
电阻器是电子线路中最常用的无源元件之一。在 电子电路中，一个或多个电阻可构成降压或分压电路 用于有源器件的直流偏置，也可作为直流或电子电路 的负载电阻完成某些特定功能。
电阻的主要类型：
高密度碳介质合成的碳膜电阻；
鎳或其它材料的线绕电阻；
温度穏定材料的金属膜电阻； 铝或铍基材料薄膜片的表面贴装（SMD）电阻。

高频电子线路阳昌汉版第2章_高频小信号放大器PPT课件

高频电子线路阳昌汉版第2章_高频小信号放大器PPT课件

X 2 (1 1 Q 2 ) X1 X1
结果表明:串联电路转换为等效并联电路后，电抗元件性质不变， 且在高Q时，电抗值基本不变，而并联电路的电阻为串联电路的Q2倍
24
三、阻抗变换电路 信号源内阻或负载直接并联在LC回路两端，该接法存在的问题：
（1）谐振回路的Ｑ值大大下降 （2）信号源和负载电阻常常是不相等的，即阻抗不匹配，
f 为失谐量
U
U0
1 (Q 2f )2
f0
12
U 常用的谐振曲线为归一化谐振曲线，即为
U0
1 1 (Q 2f )2
f0
Q1 Q2
Q2 > Q1
在谐振点,Δf=0，U/U0=1。随着|Δf|的增大， U/U0将减小。 对于同样的偏离值Δf，Q越高，U/U0衰减就越多，谐振曲线就越
尖锐，即回路两端电压衰减越快，对外加信号的选频作用越显著， 即选择性越好
Z 1
1
Y
G0
j(C
1) L
U Is Z Is
1
G02
(C
1
L
)2
I s R0
1
(C
1
L
)2
R02
I s R0
U0
1 Q2( f f0 )2
1 Q2( f f0 )2
f0 f
f0 f
当 f 在 f0 附近时，
f f0 ( f f0 )( f f0 ) 2 f
f0 f
ff0
f0
2 2
\R1
R2
X
2 2
R22
X
2 2
X1
R22 X 2
R22
X
2 2
Q1
X1 R1

35第二章 高频电路基础PPT课件

35第二章 高频电路基础PPT课件
R1R 6.0376.R 3077.97k
2.1.3. LC 阻抗变换网络
1. 串、并联等效互换的模型电路
A X1
RX
R1
B
A
X2
R2
B
等效：电路在同频率工作ω时，从AB端看进去阻抗 或（导纳）相等。
为了分析电路的方便，常需把串联电路变换为并联电路。其中 X1 为电抗元件（纯电感或纯电容）， Rx 为 X1 的损耗电阻； R1 为 与 X1 串联的外接电阻，X 2 为转换后的电抗元件，R2 为转换后的 电阻。
Rp
电容性
p
o
ω0
ω
L
Zp
C R jX
L/ RC
1
j
L(
R
C1 L)
Rp
1
j
L R
(
1
CL
)
1joLR(po)1jRQp2
R o
0
Rp 1 j
Zp ejp
4）. 谐振曲线
u() 定义U ： Is
u Is
Z回 路 R 电 j(压 Is L与 LC工 1作 C )频 率 之 间 的 关 系RSIs
①
②
又 回 路 的 品 质 因 数 Q L 1 R 1 X 1 R X Q L 2X R 2 2
由①式得：
= R1 RX
R2 1 ( R2
)2
R2 1 QL21
得： R2 ( R1 RX )( 1 QL21 )
X2
同理,由(2)式得：
X2
X1(
1
1 QL21
)
得 结 果 为 ： R 2 ( R 1 R X ) 1 Q ( L 2 1 ) 同 理 ：X 2X 1(1Q 1 L 21)
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且其具体形状与电容器的种类和电容量的不同有关。由此
可知，每个电容器都有一个自身谐振频率SRF(Self Resonant Frequency)。当工作频率小于自身谐振频率时， 电容器呈正常的电容特性，但当工作频率大于自身谐振频 率时，电容器将等效为一个电感。
第2章 高频电路基础
3. 电感器 高频电感器与普通电感器一样，电感量是其主要参数。
表面势垒二极管，工作频率可高至微波范围。
第2章 高频电路基础
另一种在高频中应用很广的二极管是变容二极管，其特点是 电容随偏置电压变化。 利用PN结反偏时势垒电容随外加反偏电压变化的机理，在制
作时用专门工艺和技术经特殊处理而制成的具有较大电容变化
范围的二极管就是变容二极管。变容二极管的结电容Cj与外加反 偏电压u之间呈非线性关系。变容二极管在工作时处于反偏截止 状态，基本上不消耗能量，噪声小，效率高。将它用于振荡回 路中，可以作成电调谐器，也可以构成自动调谐电路等。
第2章 高频电路基础
变容管若用于振荡器中，可以通过改变电压来改变振荡 信号的频率。这种振荡器称为压控振荡器(VCO)。压控振荡
器是锁相环路的一个重要部件。电调谐器和压控振荡器也
广泛用于电视接收机的高频头中。具有变容效应的某些微 波二极管(微波变容管)还可以进行非线性电容混频、倍频。
还有一种以P型、N型和本征(I)型三种半导体构成的PIN
电感量L产生的感抗为jωL，其中，ω为工作角频率。高频
电感器一般由导线绕制(空心或有磁芯、单层或多层)而成 (也称电感线圈)，由于导线都有一定的直流电阻，所以高 频电感器具有直流电阻R。把两个或多个电感线圈靠近放 置就可组成一个高频变压器。
第2章 高频电路基础
工作频率越高，趋肤效应越强，再加上涡流损失、磁芯电 感在磁介质内的磁滞损失以及由电磁辐射引起的能量损失等，
第2章 高频电路基础
3. 集成电路 用于高频的集成电路的类型和品种要比用于低频的集成电 路少得多，主要分为通用型和专用型两种。目前通用型的宽带 集成放大器，工作频率可达一二百兆赫兹，增益可达五六十分
贝， 甚至更高。用于高频的晶体管模拟相乘器，工作频率也可
达一百兆赫兹以上。随着集成技术的发展，也生产出了一些高 频的专用集成电路(ASIC)。其中包括集成锁相环、集成调频信
第2章 高频电路基础
图2-2 电容器的高频等效电路 (a) 电容器的等效电路; (b) 电容器的阻抗特性
第2章 高频电路基础
理想电容器的阻抗为1/(jωC)，如图2-2(b)虚线所示， 其中，f 为工作频率，ω=2πf。但实际的电容器在高频运用 时的阻抗频率特性如图2-2(b)实线所示，呈V形特性，而
第2章 高频电路基础
若工作频率更高，电感内线圈匝与匝之间及各匝与地之
间的分布电容的作用就十分明显，等效电路应考虑电感两端
总的分布电容，它应与电感并联。 与电容器类似，高频电感器也具有自身谐振频率SRF。 在SRF上，高频电感的阻抗的幅值最大，而相角为零，如图 2-3所示。
第2章 高频电路基础
图 2-3 高电视机中的专用集成电路等。
第2章 高频电路基础
2.2 高频电路中的组件
2.2.1 高频振荡回路 高频振荡回路是高频电路中应用最广的无源网络，也是
二极管，它具有较强的正向电荷储存能力。它的高频等效 电阻受正向直流电流的控制，是一电可调电阻。它在高频 及微波电路中可以用作电可控开关、限幅器、电调衰减器 或电调移相器。
第2章 高频电路基础
2. 晶体管与场效应管(FET)
高频晶体管有两大类型: 一类是作小信号放大的高频小功
率管，对它们的主要要求是高增益和低噪声; 另一类为高频功 率放大管，除了增益外，要求其在高频有较大的输出功率。 目前双极型小信号放大管，工作频率可达几千兆赫兹，噪声 系数为几分贝。 小信号的场效应管也能工作在同样高的频率，且噪声更 低。一种称为砷化镓的场效应管，其工作频率可达十几千兆 赫兹以上。在高频大功率晶体管方面，在几百兆赫兹以下频 率，双极型晶体管的输出功率可达十几瓦至上百瓦。而金属 氧化物场效应管(MOSFET)，甚至在几千兆赫兹的频率上还 能输出几瓦功率。
第2章 高频电路基础
2.1.2 高频电路中的有源器件 1. 二极管
半导体二极管在高频中主要用于检波、调制、解调及混频
等非线性变换电路中，工作在低电平。因此主要用点接触式二 极管和表面势垒二极管(又称肖特基二极管)。两者都利用多数 载流子导电机理，它们的极间电容小、工作频率高。常用的点 接触式二极管(如2AP系列)，工作频率可到100～200 MHz，而
第2章 高频电路基础
第 2章
高频电路基础与系统问题
2.1 高频电路中的元器件
2.2 高频电路中的组件
2.3 阻抗变换与阻抗匹配 2.4 电子噪声与接收灵敏度 2.5 非线性失真与动态范围 2.6 高频电路的电磁兼容
思考题与习题
第2章 高频电路基础
2.1 高频电路中的元器件
2.1.1 高频电路中的元件 1． 电阻器 一个电阻R的高频等效电路如图2-1所示，其中，CR为分 布电容，LR为引线电感，R为电阻。分布电容和引线电感越小， 表明电阻的高频特性越好。 电阻器的高频特性与制作电阻的材料、电阻的封装形式和 尺寸大小有密切关系。
都会使高频电感的等效电阻(交流电阻)大大增加。一般地，交
流电阻远大于直流电阻，因此，高频电感器的电阻主要指交流 电阻。但在实际中，并不直接用交流电阻来表示高频电感器的
损耗性能，而是引入一个易于测量、使用方便的参数——品质
因数Q来表征。品质因数Q定义为高频电感器的感抗与其串联 损耗电阻之比。Q值越高，表明该电感器的储能作用越强，损 耗越小。因此，在中短波段和米波波段，高频电感可等效为电 感和电阻的串联或并联。
图 2-1 电阻的高频等效电路
第2章 高频电路基础
2. 电容器
一个电容器的等效电路如图2-2(a)所示。其中，电阻RC
为极间绝缘电阻，它是由于两导体间的介质的非理想(非完 全绝缘)所致，通常用损耗角δ或品质因数QC来表示; 电感LC
为分布电感或(和)极间电感，小容量电容器的引线电感也是
其重要组成部分。