(高频电子线路)第二章高频电路基础

西安电子科技大学出版社XIDIAN UNIVERSITY PRESS 第二章 高频电路基础第二章 高频电路基础第一节 高频电路中的选频网 络第二节 电子噪声及其特性思考题与练习 题西安电子科技大学出版社XIDIAN UNIVERSITY PRESS 第二章 高频电路基础第一 节 高频电路中的选频网络一、串联谐振回路串联 谐振回路是电感、电容串联组成的振荡回路，如 图 2-1（ ）所示。在工作角频率 为 时，该回路的串联 阻抗 Zs为(2-1)西安电子科技大学出版社XIDIAN UNIVERSITY PRESS 第二章 高频电路基础图 2-1 串联谐振回路及其特性西安电子科技大学出版社XIDIAN UNIVERSITY PRESS 第二章 高频电路基础西安电子科技大学出版社XIDIAN UNIVERSITY PRESS 第二章 高频电路基础Q值 越高，表明该电感的储能作用越强，损耗越小。考虑 在谐振频率附近，回路工作在 高 Q状态 ，窄带工作时， 有(2-4)式中， 0为 相对于回路中心频率的绝对角频率偏移，它表示频率偏离谐振的程度 ，称为 失谐；令 Q 0 Qf f0 为广义失谐。 则Zs = r(1+j ) (2-5)阻抗模 值 ：(2-6)西安电子科技大学出版社XIDIAN UNIVERSITY PRESS 第二章 高频电路基础(2-7)西安电子科技大学出版社XIDIAN UNIVERSITY PRESS 第二章 高频电路基础(2-8)(2-9)(2-10)西安电子科技大学出版社XIDIAN UNIVERSITY PRESS 第二章 高频电路基础串联 回路谐振时， 电感 L两端 的 电压 ,电容两端的 电压 ,图 2-2给 出了串联谐振回路谐振时，电感电容两端的电压与谐振电流之间的矢量关系 。式 (2-10)所 述的电流特性如 图 2-3所 示。西安电子科技大学出版社XIDIAN UNIVERSITY PRESS 第二章 高频电路基础图 2-2 串联谐振回路谐振时电流电压关系西安电子科技大学出版社XIDIAN UNIVERSITY PRESS 第二章 高频电路基础图 2-3 串联振荡回路电流特性西安电子科技大学出版社XIDIAN UNIVERSITY PRESS 第二章 高频电路基础(2-11)西安电子科技大学出版社XIDIAN UNIVERSITY PRESS 第二章 高频电路基础从图 2-3可以 看到，品质因数越大，曲线越尖锐，回路的通频带越窄 。二、并联谐振回路简单 并联谐振回路电路如 图 2-4（ a） 所示 ， L为 电感线圈 ， r是 其损耗电阻 ， r通常很小 ，可以忽略 ， C为 电容。振荡回路的谐振特性可以从它们的阻抗频率特性看出来。 对于图 2-4（ a） 的并联振荡回路，当信号角频率为 时，其并联阻抗为(2-12)西安电子科技大学出版社XIDIAN UNIVERSITY PRESS 第二章 高频电路基础图 2-4 并联谐振回路及其等效电路、阻抗特性和辐角特性西安电子科技大学出版社XIDIAN UNIVERSITY PRESS 第二章 高频电路基础(2-13)(2-14)西安电子科技大学出版社XIDIAN UNIVERSITY PRESS 第二章 高频电路基础(2-15)(2-16)西安电子科技大学出版社XIDIAN UNIVERSITY PRESS 第二章 高频电路基础我们 还关心并联回路在谐振频率附近的阻抗特性，同样考虑 高 Q条件 下，可将式 （ 2-12）表 示 为并联 回路通常用于窄带系统，此时 与 0 相差不大，式 （ 2-17） 可进一步简化 为对于 相频特性，有(2-17)(2-18)(2-19)西安电子科技大学出版社XIDIAN UNIVERSITY PRESS 第二章 高频电路基础根据 上式可画出归一化的并联谐振阻抗特性和辐角特性，如 图 2-4(c)、图 2-4(d)所 示 ，分别 称为谐振曲线的幅频特性和相频特性。可以看到，并联谐振回路同样具有滤波特性， 并与 串联谐振回路具有相同的滤波特性，即并联谐振回路 的 3dB通频带 B0.707=f0/Q。谐振 时 （ f f0）， 回路呈纯电阻，输出电压与信号电流源同相。失谐时， 若 f f0 ，回路呈容性。相频特性呈负斜率，在谐振频率处为(2-20)西安电子科技大学出版社XIDIAN UNIVERSITY PRESS 第二章 高频电路基础西安电子科技大学出版社XIDIAN UNIVERSITY PRESS 第二章 高频电路基础IL=IC=QI 图 2-5表示 了并联振荡回路中谐振时的电流、 电压 关系。应当 指出，以上讨论的是 高 Q的 情况。 如果 Q值较低 时，并联振荡回路谐振频率将低于 高 Q情况 的频率 ，并 使谐振曲线和相位特性 随着 Q值 而偏离。还应当 强调指出 ，以上所用到的品质因数都是指回路没有外加 负载时 的值，称为 空载 Q值或 Q0。 当回路有外加负载时， 品质因数要用有 载 Q值或 QL 来表示，其中的 电阻 r应为考虑 负载后的总的损耗电阻。 (2-21)西安电子科技大学出版社XIDIAN UNIVERSITY PRESS 第二章 高频电路基础图 2-5 并联回路中谐振时 的电流 、电压关系西安电子科技大学出版社XIDIAN UNIVERSITY PRESS 第二章 高频电路基础例 2-1 如 图 2-6所 示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 50pF，试计算所需的线圈电感值。又若线圈品质因数 为 Q 100，试计算回路谐振电阻 及回路 带宽。若放大器所需的带宽 为0.5MHz， 则应在回路上并联多大电阻才能满足 放大器 所需带宽要求？西安电子科技大学出版社XIDIAN UNIVERSITY PRESS 第二章 高频电路基础图 2-6西安电子科技大学出版社XIDIAN UNIVERSITY PRESS 第二章 高频电路基础解 （ 1）计算 L值 。由式 （ 2-15）， 可 得将 f0 以兆赫 （ MHz） 为单位 ， C以 皮法 （ pF） 为单位 ， L以微亨（ ）为单位。上式可变为一实用计算公式 ：将 f0 fs 10 MHz代入 ， 得西安电子科技大学出版社XIDIAN UNIVERSITY PRESS 第二章 高频电路基础（ 2） 回路谐振电阻和带宽由式 （ 2-17） 可 得（ 3） 求 满足 0.5 MHz带宽 的并联电阻。设回路上并联电阻 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， 有此时 要求的 带宽 B 0.5 MHz， 故：西安电子科技大学出版社XIDIAN UNIVERSITY PRESS 第二章 高频电路基础回路 总电阻 为需要在回路上 并联 7.97 的电阻。西安电子科技大学出版社XIDIAN UNIVERSITY PRESS 第二章 高频电路基础三、抽头并联谐振回路在 实际应用中，常常用到激励源或负载与回路电感或电容部分连接的并联谐振回路 ，称为 抽头并联谐振回路。 图 2-7是 几种常用的抽头并联谐振回路。采用抽头 回路，可以通过 改变抽头位置或电容分压比来实现回路与信号源的阻抗匹配（如 图 2-7（ a） 、 图 2-7（ b）所 示），或者进行阻抗变换（如 图 2-7（ d） 、 图 2-7（ e） 所示）。也就是说，除了回路的基本 参数 0、 Q和 R0 外，还增加了一个可以调节的因子。这个调节因子就是抽头系数（接入系数）p， 其定义如下：与外电路相连的那部分电抗与本回路参与分压的同性质总电抗之比。也 可以 用电压比来表示，即西安电子科技大学出版社XIDIAN UNIVERSITY PRESS 第二章 高频电路基础(2-22)(2-23)(2-24)西安电子科技大学出版社XIDIAN UNIVERSITY PRESS 第二章 高频电路基础西安电子科技大学出版社XIDIAN UNIVERSITY PRESS 第二章 高频电路基础图 2-7 几种常见抽头振荡回路西安电子科技大学出版