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元件、有源器件和无源网络组成的。高频电子线路中使用的元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元器件的参数性质，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。一无源器件1.电阻器一个实际的电阻器,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,CR为分布电容, LR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1/(jC),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,=2f。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,=2f。 3电感理想电感器L的感抗为jL,其中为工作角频率。实际高频电感器存在分布电容、损耗电阻，因此有自身谐振频率SRF。在SRF上,高频电感阻抗的幅值最大，表现为电阻性质，相角为零, 实际高频电感器特性如图2-3所示。 二有源器件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。2 .晶体管与场效应管（FET）在高频中应用的晶体管仍然是双极型晶体管和各种场效应管，在外形结构方面有所不同。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;另一类为高频功率管,其在高频工作时允许有较大管耗，且能输出较大功率。3 集成电路用于高频的集成电路的类型和品种主要分为通用型和专用型等类型。2.2 LC并联振荡回路高频振荡回路是高频电子线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,可直接作为负载使用。振荡回路是由电感和电容组成。只有一个回路的振荡回路称为简单振荡回路或单振荡回路，分为串联谐振回路或并联谐振回路。主讲LC并联回路并联谐振回路由于阻抗较大，且有阻抗变换功能，在电路中除用作选频和滤波网络外，常直接作为放大器的负载使用。并联谐振回路即其等效电路如图2-4(a)（b）所示。1.定义：指信号源、电阻、电容三者相并联组成的电路。2.回路的导纳、等效阻抗 并联回路：回路的等效导纳 （2-1）则阻抗为 （2-2）其中G0=Cr/L=1/Ro, G0称谐振电导，Ro称谐振电阻。根据（2-2）公式可画出并联谐振回路的等效电路，如图2-4（b）所示。3. 谐振频率 或 （2-3）4. 回路的阻抗特性 （2-4）当谐振即 时，回路阻抗最大且为纯电阻，失谐时阻抗变小，时，0,回路呈感性，时，0, 回路呈容性。图2-5为并联谐振回路的阻抗的幅频特性曲线和阻抗的相频特性曲线。5.谐振电阻并联回路：回路处于谐振状态时，回路导纳最小，阻抗最大，回路呈现为纯电阻。则称回路谐振时的电阻R0为并联谐振回路的谐振电阻。6.并联谐振回路的谐振时电压若在并联振荡回路两端加一频率变化的恒流源信号,则发生并联谐振时因回路阻抗最大, 因此并联谐振回路的谐振时电压最大,称为谐振电压,其值为: (2-5)7.回路的品质因数 (2-6)品质因数Q值包含了三个元件参数（L，C，r或L，C，R0），反映了三个参数对回路特性的影响，是描述回路特性的综合参数。Q越大，则LC并联谐振回路的幅频特性曲线越尖锐，选频作用越好。如图2-5（a)所示两条阻抗的幅频特性曲线，可知它们Q的大小。2.3谐振回路的接入方式负载或信号源不直接接入回路两端，而是通过变压器或电容分压与回路一部分相接，称为“部分接入”方式。采用部分接入方式，可以通过改变线圈匝数、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。在这种部分接入方式电路中，有一个非常重要的参数接入系数p，它是回路与外电路之间的调节因子。一 常见抽头振荡回路几种常见抽头振荡回路如图2-6所示。接入系数p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。 二. 阻抗的电感抽头接入阻抗的电感抽头接入回路的电路及其等效电路有以下形式：1.电感抽头接入回路L1与L2间无互感2.电感抽头接入回路L1与L2间有互感M电感抽头接入回路L1与L2间有互感M的电路,其接入系数p可以用阻抗比值求出：p =( L2+M)/(L1+ L2+2M)= ( L2+M) /(L1+ L2+2M） （2-8）3.电感抽头接入回路L1与L2间完全耦合电感抽头接入回路L1与L2间完全耦合组成自耦变压器，其电路及等效电路如图2-8所示,其接入系数p为： p =(L2+M)/(L1+ L2+2M）=N2/N1 （2-9）三阻抗的电容抽头接入电容抽头接入回路的电路如图2-9所示 其接入系数p为： （2-10） 四抽头并联振荡回路参数的折合如图2-8电感抽头接入回路L1与L2间完全耦合的自耦变压器电路为例P=N2/N11.电阻的转换RLRLp2 （2-11）若负载阻抗为ZL，转换后ZL 则有:ZLZLp2（2-12）2.电容的转换 Cp2C （2-13） 3.电源的转换 (1)电压源的转换 USUSp（2-14） （2）电流源的转换 ISpIS （2-15）2.4 高频晶体管的y参数等效电路共发射极晶体管如图2-10所示,把晶体管看作四端（两端口）网络，存在输入电压、输入电流、输出电压、输出电流，四个参量、，如果把其中的两个参量作自变量，另两个参量作为自变量的函数。就可得A，H,Y,Z等四种参量的参数方程，存在着四种不同的等效电路，这种等效电路就称为参数等效电路。 在高频电子电路中，常以 和 为自变量，则可以写出：和 的参数方程: 这组方程称为高频晶体管的y 参数方程，其中 称为输出短路时的输入导纳； 称为输入短路时的反向传输导纳； 称为输出短路时的正向传输导纳； 称为输入短路时的输出导纳。 由y参数方程可得高频晶体管的y参数等效电路如图2-11所示。 若为共发射极电路则:； 本课小结：1. 电子线路中的元器件在高频时具有特殊的性质，在使用时要注意这些特性。2. LC并联选频网络有阻抗变换功能，在电路中除用作选频和滤