[工学]第二章 高频电路基础2

第第 2章章 高频电路基础高频电路基础2.1高频电路中的基本元器件 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高 频 电 子 线 路22.2 高频电路中的基本电路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，也是构成高频放大器、振荡器以及各种滤波器的主要部件，在电路中完成阻抗变换、信号选择等任务，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。高 频 电 子 线 路3并联谐振回路 储能元件（电感和电容）并联 电流驱动，电压输出 传输函数具有阻抗的量纲1.简单 振 荡 回路串联谐振回路：电压驱动，电流输出 LC谐振回路是最简单也是最基本的 LC滤波器电路。高 频 电 子 线 路4自由振荡现象： R、 L、 C电路具有自由振荡现象。1） R=0，等幅振荡 ;2） R0，减幅振荡（ R ，没有振荡。高 频 电 子 线 路5为回路 自然角频率。1） R=0，等幅振 荡高 频 电 子 线 路62） R0，减幅振荡 （ R ， 没 有振 荡 。高 频 电 子 线 路9（ 1）电路特点 固有损耗也可等效表示为并联谐振电阻 RP 回路电感元件的 固有损耗 电阻 RS（包括电感线圈 导线的欧姆电阻、由趋肤效应引起的高频损耗电阻）高 频 电 子 线 路10n 传输函数（传输阻抗 ）n 谐振： 回路电压与输入激励电流同相位 回路呈 纯阻特性其中高 频 电 子 线 路11n 回路空载（固有）品质因数 Q （ 易测量 ）意义 ： 表征回路谐振过程中一个周期的电抗元件的储能与电阻元件耗能状况的比值。当 Q 1 时：n 回路谐振角频率 ：为回路无阻尼振荡角频率。n 特性阻抗 ：高 频 电 子 线 路12使网络阻抗（ ZP（ j） ） 相等进行等效串联与并联回路 Q值相同高 频 电 子 线 路13（ 2）并联回路端阻抗的模和相角随频率变化的关系为：高 频 电 子 线 路14并联回路的阻抗特性 = 0 ，呈纯电阻且阻值最大 0 ，呈容性 0 ，呈感性高 频 电 子 线 路16（ 3）谐振特性并联回路谐振时 ，流过其电抗支路的电流 IL、 IC 比激励电流 Ig大 Q倍，故并联谐振又称电流谐振。所以品质因数 Q 易测量。并联谐振时 （ Q值很高），输出最大电压： 并联回路在谐振时的电流、电压相位关系如图所示。高 频 电 子 线 路17 串联回路谐振时 ，电抗上电压是激励电压的 Q 倍，故串联谐振又称电压谐振。所以品质因数 Q 易测量。 串联回路谐振时 ，回路呈纯电阻，且阻值最小，回路电流最大。 串联回路在谐振时的电流、电压相位关系如图所示。高 频 电 子 线 路18（ 4） 频率特性、通频带和谐波 抑制度 频率特性：以 = 时的输出电压 对 归一化，可得并联谐振回路的 相对幅频特性与相频特性 ，其值分别如下：高 频 电 子 线 路19并联谐振回路的相对幅频特性 和 相对相频特性Q值增大 选择性更好 Q值增大 斜率的绝对值增大单位谐振曲线可表示选择性好坏。高 频 电 子 线 路20串联谐振回路的相对幅频特性和 相对相频特性Q值增大 选择性更好 Q值增大 斜率的绝对值增大高 频 电 子 线 路21广义失谐n 通频带（ BW）： 当保持外加信号的幅值不变而改变其频率时 , 将 并联回路端电压值 (串联回路电流值 ） 下降为谐振值的 时对应的频率范围称为回路的通频带。在实际应用中 , 外加信号的频率 与回路谐振频率 0之差 = - 0表示频率偏离谐振的程度 , 称为 失谐 。当 与 0很接近时 ,令：则：高 频 电 子 线 路22=1,则：则：令：高 频 电 子 线 路23n 谐波 抑制度 例：若 Q=100，二次谐波 抑制度高 频 电 子 线 路24为了衡量实际幅频特性曲线接近理想幅频特性曲线的程度，提出了 “矩形系数 ”这个性能指标。 矩形系数 0.1： 为单位谐振曲线 （ ）值下降到 .时的频带范围 0.1与通频带 0.7之比， 即 :n 矩形系数 K高 频 电 子 线 路25 0.1是一个大于或等于的数， 其数值越小， 则对应的幅频特性越理想。高 频 电 子 线 路26解： 取 用类似于求通频带 0.7的方法可求得 :一个单谐振回路的矩形系数是一个定值 ,与其回路值和谐振频率无关，且这个数值较大，接近， 说明单谐振回路的幅频特性不大理想。 例： 求并联谐振回路的矩形系数 0.1 。 高 频 电 子 线 路27（ 5） 信号源 內 阻和负载电阻对并联谐振回路的影响影响谐振回路谐振频率。减小 通频带加宽 选择性变坏。有载品质因数影响：高 频 电 子 线 路28在有信号源 內 阻和负载电阻情况下，为了对并联谐振回路的影响小， 需要应用阻抗变换电路。并联谐振回路希望 用恒流源激励。结论：串联谐振回路希望 用恒压源激励。高 频 电 子 线 路29(1) 全耦合变压器等效从 功率 等效角度证明： 理想变压器无损耗：接入系数 :2.