第二章高频电路分析基础

第二章 高频电路分析基础 高频电路元器件 高频电路中的组件 阻抗变换和阻抗匹配 电子噪声 非线性失真第二章第二章 高频电路基础高频电路基础第二章 教学目的 了解电路的基本元器件。 了解电子噪声的概念来源及噪声温度的概念。 掌握 LC串并联回路的组成、原理及特性。 掌握 LC阻抗变换电路的结构、分析方法。 掌握噪声系数的定义和计算。一、高频电路中元器件高频电路由有源器件、无源元件和无源网络组成。 无源器件主要有电阻器、电容器、电感器 电阻器的高频特性： 电容器的高频特性 电感的高频特性 高频电路中的有源器件 主要的有源器件：半导体二极管、晶体管、场效应管、半导体集成电路。 作用：完成信号的放大、非线性变换等功能。 高频电路中的无源网络 主要无源组件或无源网络：高频振荡（谐振）回路、高频变压器、谐振器与滤波器 作用它们完成信号的传输、频率选择及阻抗变换等功能。 二、高频电路中的组件 主要无源组件或无源网络：高频振荡（谐振）回路、高频变压器、谐振器与滤波器。谐振回路在高频电路中即为选频网络，它能选出我们需要的频率分量和滤除不需要的频率量。在高频电子线路中应用的选频网络分为两大类：第一类是由电感和电容元件组成的振荡回路（也称谐振回路），它又可分为单谐振回路和耦合谐振回路；第二类是各种滤波器，如 LC集中参数滤波器，石英晶体滤波器，陶瓷滤波器和声表面波滤波等。谐振回路由 电感线圈和电容 组成，当外界授予一定能量，电路参数满足一定关系时，可以在回路中产生电压和电流的周期振荡回路。若该电路在某一频率的交变信号作用下 ,能在电抗原件上产生最大的电压或流过最大的电流，即具有谐振特性，故该电路又称 谐振回路 。谐振回路按电路的形式分为：1.串联谐振回路2.并联谐振回路3.耦合谐振回路 高频电路中的谐振回路 用途：1.利用他的选频特性构成各种谐振发大器2.在自激振荡器中充当谐振回路3.在调制、变频、解调充当选频网络简单谐振回路串联谐振电路串联谐振电路的阻抗是：谐振角频率为：Q2Q1Q1Q2w0 wI/I0 串联谐振电路的幅频特性回路的品质因数越高，谐振曲线越尖锐，回路的选择性越好。 信号源内阻及负载电阻对串联谐振回路的影响无载 Q 值为 Q0 ( 没有接入负载和电压内阻的 Q值 ) 有载 Q 值为 QL ( 接入负载和电压内阻的 Q值 )结论 : 回路串联接入的 Rs和 RL越大，则 QL较 Q0下降就越多 ,串联谐振火炉的选择性变坏，通频带加宽。串联回路在谐振时的电流、电压关系：并联谐振电路实际中线圈的电阻很小，所以在谐振时，有所以得到所以得到：并联回路在谐振时的电流、电压关系：并联谐振回路的幅频特性信号源内阻及负载电阻对并联谐振回路的影响无载 Q 值为 Q0 ( 没有接入负载和电流内阻的 Q值 ) 有载 Q 值为 QL ( 接入负载和电流内阻的 Q值 )结论 : 回路并联接入的 gs和 gL越大 (即 Rs和 RL越小 )，则 QL较 Q0下降就越多 ,也就是信号源内阻和负载电阻的旁路作用越严重 。 信号源内阻及负载电阻对并联谐振回路的影响抽头并联振荡电路 定义：在实际应用中，常用到激励或负载与回路电感或电容部分连接的并联振荡电路。 目的：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或进行阻抗变换。 信号源的阻抗匹配 Rs = Ri负载的阻抗匹配 RL = R0阻抗匹配 C LrRLRsRi Ro 基本参数：Q， w0， R0， p（可调节因子或抽头系数）。抽头系数被定义为接入部分的相应阻抗与振荡回路中相应总阻抗之比 ； 常见抽头电路C L RLCLRLRLU1U2从功率相等关系，有 阻抗的电感抽头接入 阻抗的电容抽头接入 接入系数：R0 信号源的阻抗匹配 信号源的折合例 1：图示电路是一电容抽头的并联振荡回路，信号角频率试计算谐振时回路电感 L和有载 QL值。并计算输出电压与回路电压的相位差 .(设线圈 Qo值为 100)；解答：根据题意有 耦合振荡回路 概述单振荡回路具有 频率选择性 和 阻抗变换 的作用。但是： 1、选频特性不够理想2、阻抗变换不灵活、不方便为了使网络得到接近于矩形的频率响应特性，或者完成阻抗变换的需要，需要采用 耦合振荡回路 。单谐振回路矩形选频特性f0 f耦合振荡回路 耦合振荡回路耦合振荡回路是将两个振荡回路通过公共阻抗（电抗或电阻）耦合在一起，能较好的解决通频带和选择性之间的矛盾。 常见的耦合振荡回路耦合振荡回路 基本参数为了说明回路间耦合程度的强弱，引入 “耦合系数 ”的概念并以 k 表示。按耦合参量的大小：强耦合、弱耦合、临界耦合耦合振荡回路耦合因子：通常将 A=1的情况称为临界耦合，而将此时耦合系数称为临界耦合系数。所以将 A1， 或 kk0称为过耦合；将 Ak0k=k0kk0 石英晶体振荡器 物理结构石英是矿物质硅石的一种（也可人工制造），化学成分是 SiO2， 其形状为结晶的六角锥体。滤波器Y X1 X Y Z Y Y X X Y Y X X Y Y X X (a) (b) C 0 rq C q L q JT b a