硕力更高频电子线路第二章高频电路基础 ppt课件

1、第第2 2章章 高频电路根底高频电路根底2.1高频电路中的根本元器件高频电路中的根本元器件 2.2高频电路中的根本电路高频电路中的根本电路 2.3 电子噪声及其特性电子噪声及其特性2.4 噪声系数和噪声温度噪声系数和噪声温度 高高 频频 电电 子子 线线 路路22.2 高频电路中的根本电路高频电路中的根本电路2.2.1 高频振荡回路高频振荡回路高频振荡回路是高频电路中运用最广的无源网络，也是高频振荡回路是高频电路中运用最广的无源网络，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、信号选择等义务，并可直接作为负载运路

2、中完成阻抗变换、信号选择等义务，并可直接作为负载运用。下面分简单振荡回路、抽头并联振荡回路和耦合振荡回用。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。路三部分来讨论。 高高 频频 电电 子子 线线 路路3 并联谐振回路并联谐振回路储能元件电感和电容并联储能元件电感和电容并联电流驱动，电压输出电流驱动，电压输出传输函数具有阻抗的量纲传输函数具有阻抗的量纲1.简单简单振振荡荡回路回路串联谐振回路：电压驱动，电流输出串联谐振回路：电压驱动，电流输出)()( jjjIVZgoP ）（）（ jjjZVIso1)()( LCLC谐振回路是最简单也是最根本的谐振回路是最简单也是最根本的L

3、CLC滤波器电路。滤波器电路。 高高 频频 电电 子子 线线 路路4自在振荡景象：自在振荡景象：R、L、C电路具有自在振荡景象。电路具有自在振荡景象。10diLRiidtdtC 2LC1R=0，等幅振荡，等幅振荡;2R0，减幅振荡，减幅振荡 R ，没有振荡。，没有振荡。2LCL1120C2V1TD = 0TF = 0PW = 100uPER =V1 = 0TR = 0V2 = 1R1V-V+ 高高 频频 电电 子子 线线 路路5为回路自然角频率。为回路自然角频率。LC10 1R=0，等幅振，等幅振荡荡 高高 频频 电电 子子 线线 路路62 2R0R0，减幅振荡，减幅振荡 R R 2LC 高高

4、 频频 电电 子子 线线 路路73 3R0R ，没没有振有振荡荡。 高高 频频 电电 子子 线线 路路91电路特点电路特点 固有损耗也可等效表示为并联谐振电阻固有损耗也可等效表示为并联谐振电阻RPRP 回路电感元件的固有损耗电阻回路电感元件的固有损耗电阻RSRS包括电包括电感线圈感线圈 导线的欧姆电阻、由趋肤效应引起的导线的欧姆电阻、由趋肤效应引起的高频损耗电阻高频损耗电阻 高高 频频 电电 子子 线线 路路10n传输函数传输阻抗传输函数传输阻抗 CLjRCjLjRCjLjRCjLjRjIjVjZSsssgoP 1111)()()(n谐振：谐振：n回路电压与输入鼓励电流同相位回路电压与输入鼓励

5、电流同相位n回路呈纯阻特性回路呈纯阻特性0)(jXP2221111111QCLRLCLRLCoSSP LCo1 11pSSpSLLQRCRCR其中其中PpgoRjIV)(max 高高 频频 电电 子子 线线 路路11 sssCRRLCLRQ0011 n 回路空载固有质量因数回路空载固有质量因数 Q Q 易丈量易丈量n 意义：表征回路谐振过程中一个周期的电抗意义：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情况的比值。元件的储能与电阻元件耗能情况的比值。20211)(1QLRLCsP 当当 Q 1 时：时：0 Pn 回路谐振角频率：回路谐振角频率：为回路无阻尼振荡角频率。为回路无阻尼

6、振荡角频率。LC10 n 特性阻抗特性阻抗 ：CLCL001 P sR 高高 频频 电电 子子 线线 路路12SQSPRQRQR212)1( LLQLQP12)11( 使网络阻抗使网络阻抗ZPj相等进展等效相等进展等效LRCRCRRLQoPPoSoSo 1串联与并联回路串联与并联回路Q值一样值一样 高高 频频 电电 子子 线线 路路13)()()(1)(1)(002002arctgQQRjYjZPPPP2并联回路端阻抗的模和相角随频率变化的关系为：并联回路端阻抗的模和相角随频率变化的关系为： 高高 频频 电电 子子 线线 路路14并联回路的阻抗特性并联回路的阻抗特性 = 0 ，呈纯电阻且阻值最

7、大，呈纯电阻且阻值最大 0 ，呈容性，呈容性 0 ，呈感性，呈感性 高高 频频 电电 子子 线线 路路15串联回路的阻抗特性串联回路的阻抗特性 = 0 ，呈纯电阻且阻值最小，呈纯电阻且阻值最小 0 ，呈感性，呈感性 高高 频频 电电 子子 线线 路路163谐振特性谐振特性并联回路谐振时，流过其电抗支路的电流并联回路谐振时，流过其电抗支路的电流ILIL、IC IC 比鼓励电流比鼓励电流IgIg大大Q Q倍，故并联谐振又称电流谐倍，故并联谐振又称电流谐振。所以质量因数振。所以质量因数 Q Q 易丈量。易丈量。并联谐振时并联谐振时 Q Q值很高，输出最大电压：值很高，输出最大电压：PogooRjIj

8、V)()(max 并联回路在谐振时的并联回路在谐振时的电流、电压相位关系如电流、电压相位关系如下图。下图。 高高 频频 电电 子子 线线 路路17 串联回路谐振时，电抗上电压是鼓励电压的串联回路谐振时，电抗上电压是鼓励电压的 Q Q 倍，故串联谐振又称电压谐振。所以质量因数倍，故串联谐振又称电压谐振。所以质量因数 Q Q 易丈量。易丈量。 串联回路谐振时，回路呈纯电阻，且阻值最小，串联回路谐振时，回路呈纯电阻，且阻值最小，回路电流最大。回路电流最大。串联回路在谐振时的电串联回路在谐振时的电流、电压相位关系如下图。流、电压相位关系如下图。 高高 频频 电电 子子 线线 路路184 频率特性、通频

9、带调和波抑制度频率特性、通频带调和波抑制度 频率特性：频率特性： 以以 = 时的输出电压时的输出电压 对对 归一化，可得并联谐振回路的相对幅频特性与相频归一化，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：特性，其值分别如下：)(0 jVo)( jVo0 20020)(11)()()( QjVjVoov)()(00 arctgQv )(11)()()(000 jQjVjVjoov 高高 频频 电电 子子 线线 路路19并联谐振回路的相对幅频特性和相对相频特性并联谐振回路的相对幅频特性和相对相频特性Q Q值增大值增大选择性更好选择性更好Q Q值增大值增大斜率的绝对值增大斜率的绝对值增大

10、2002)(11)( Qv)()(00 arctgQv单位谐振曲线可表示选择性好坏。单位谐振曲线可表示选择性好坏。 高高 频频 电电 子子 线线 路路20）（）（ 00 arctgQi串联谐振回路的相对幅频特性和相对相频特性串联谐振回路的相对幅频特性和相对相频特性Q Q值增大值增大选择性更好选择性更好Q Q值增大值增大斜率的绝对值增大斜率的绝对值增大2002)(11)( Qi)(11)()()(000 jQjIjIjooi 高高 频频 电电 子子 线线 路路2121 广义失谐广义失谐n通频带通频带BW：当坚持外加信号的幅值不变而改动其：当坚持外加信号的幅值不变而改动其频率时频率时, 将并联回路

11、端电压值将并联回路端电压值(串联回路电流值下降为串联回路电流值下降为谐振值的谐振值的 时对应的频率范围称为回路的通频带。时对应的频率范围称为回路的通频带。00: ()Q 在实践运用中在实践运用中, 外加信号的频率外加信号的频率与回路谐振频率与回路谐振频率0之之差差=-0表示频率偏离谐振的程度表示频率偏离谐振的程度, 称为失谐。称为失谐。000000202002)(2)( 当当与与0很接近时很接近时,令：令：2020022(11)(11)( QQ那么：那么： 高高 频频 电电 子子 线线 路路22QffBW02 2/1 202022002)2(11)2(1111)(11)( ffQQQ =1,那

12、么：那么：那么：那么：令：令：)(00 Q 高高 频频 电电 子子 线线 路路23n 谐波抑制度谐波抑制度 ?基基波波成成分分输输出出功功率率某某种种谐谐波波成成分分输输出出功功率率 例：假设例：假设Q=100，二次谐波抑制度，二次谐波抑制度20020)(11)()()( QjVjVoovdBv5 .432lg200 高高 频频 电电 子子 线线 路路24 为了衡量实践幅频特性曲线接近理想幅频特性曲线的程度，提出了“矩形系数这个性能目的。 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:7 . 01 . 01 . 0BWBWKn 矩形系数矩形系数K 高高 频

13、频 电电 子子 线线 路路257 . 01 . 01 . 0BWBWK 0.1是一个是一个大于或等于大于或等于的数，的数， 其数值其数值越小，越小， 那么对那么对应的幅频特性应的幅频特性越理想。越理想。 高高 频频 电电 子子 线线 路路26解：解： 取取 220011()1021()ffQf 用类似于求通频带用类似于求通频带0.7的方法可求得的方法可求得:002341 . 0110QfffBW95. 911027 . 01 . 01 . 0BWBWK 一个单谐振回路的矩形系数是一个定值一个单谐振回路的矩形系数是一个定值,与其回路值与其回路值调和振频率无关，且这个数值较大，接近，调和振频率无关

14、，且这个数值较大，接近， 阐明单谐阐明单谐振回路的幅频特性不大理想。振回路的幅频特性不大理想。 例：例： 求并联谐振回路的矩形系数求并联谐振回路的矩形系数0.1 。 高高 频频 电电 子子 线线 路路275 信号源內阻和负载电阻对并联谐振回路的影响信号源內阻和负载电阻对并联谐振回路的影响LgPRRRR/ LRQe0 LgCCCC 影响谐振回路谐振频率。影响谐振回路谐振频率。减小减小 通频带加宽通频带加宽 选择性变坏。选择性变坏。gI)(0QfBw 有载质量因数有载质量因数影响：影响： 高高 频频 电电 子子 线线 路路28 在有信号源內阻和负载电阻情况下，为了在有信号源內阻和负载电阻情况下，为

15、了对并联谐振回路的影响小，需求运用阻抗变换对并联谐振回路的影响小，需求运用阻抗变换电路。电路。并联谐振回路希望用恒流源鼓励。并联谐振回路希望用恒流源鼓励。结论：结论：串联谐振回路希望用恒压源鼓励。串联谐振回路希望用恒压源鼓励。 高高 频频 电电 子子 线线 路路29(1) (1) 全耦合变压器等效全耦合变压器等效2222112LLLLVVRVRRRV LRVP222 211LRVP 从功率等效角度证明：从功率等效角度证明：12PP 理想变压器无损耗：理想变压器无损耗：212NN 212LLNRRN接入系数接入系数:11212 NNVVpL2L1RpR 2. 抽抽头并联头并联振振荡荡回路回路 高

16、高 频频 电电 子子 线线 路路30部分接入法：负载电阻部分接入法：负载电阻 RL是经过双电容分压接入并联谐是经过双电容分压接入并联谐 振回路的振回路的,称为部分接入法。称为部分接入法。 令接入系数：令接入系数：可得：可得：2pRRLL 21112CCCVVp (2) (2) 双电容耦合电路双电容耦合电路)1( ,2cRL u 由低抽头向高抽头转换，阻抗提高。由低抽头向高抽头转换，阻抗提高。 高高 频频 电电 子子 线线 路路31L211RVP L222RVP 21PP L2L221L1RpRVVR 接入系数接入系数1p12 VV功率守恒功率守恒2L1CRCCVVp 11212 2CC2112

17、2121CCCCCCCC 高高 频频 电电 子子 线线 路路32(3) (3) 双电感抽头耦合电路忽略了互感双电感抽头耦合电路忽略了互感M M 负载电阻负载电阻RLRL是经过双电感抽头接入并联谐振回路是经过双电感抽头接入并联谐振回路的的, ,为部分接入法。为部分接入法。 令接入系数：令接入系数：21212LLLVVp 得：得：2pRRLL ，(P1时，那么简化为：时，那么简化为： Rp Q2Rs Xp Xs结论：结论：2串联电抗变为同性质的并联电抗。串联电抗变为同性质的并联电抗。1小的串联电阻变为大的并联电阻。小的串联电阻变为大的并联电阻。当质量因数足够高时当质量因数足够高时 高高 频频 电电

18、 子子 线线 路路40 对于复杂的并联谐振回路，其谐振频率调和振阻抗的计算对于复杂的并联谐振回路，其谐振频率调和振阻抗的计算普通更为繁琐。然而，当整个电路满足高普通更为繁琐。然而，当整个电路满足高Q条件时，计算可以条件时，计算可以大大化简。大大化简。 高高 频频 电电 子子 线线 路路41 Is C L R 损耗电阻损耗电阻Q高LC1p 对于高对于高Q值并联谐振回路，其谐振频率与串联谐值并联谐振回路，其谐振频率与串联谐振回路相近，谐振阻抗可以经过串联支路的串并联互振回路相近，谐振阻抗可以经过串联支路的串并联互换得到。换得到。 Is C L Rp CRLRQR2pp 高高 频频 电电 子子 线线

19、 路路42当质量因数足够高时当质量因数足够高时LC1p2p212p1pp)(LRRGGG 对于高对于高Q值并联谐振回路，其谐振频率与串联谐值并联谐振回路，其谐振频率与串联谐振回路相近，谐振阻抗可以经过串联支路的串并联互振回路相近，谐振阻抗可以经过串联支路的串并联互换得到。换得到。End 高高 频频 电电 子子 线线 路路43 高高 频频 电电 子子 线线 路路44 高高 频频 电电 子子 线线 路路45 高高 频频 电电 子子 线线 路路46补充题补充题1 1：串联回路如以下图所示。：串联回路如以下图所示。 信号源频率信号源频率 F =1MHz, F =1MHz,电压有效值电压有效值 V=0.

20、1V。将。将1-1端短接，电容端短接，电容C 调到调到100PF时谐振。此时，电容时谐振。此时，电容 C 两端两端电压有效值为电压有效值为10V。如如1-1端开路再串接一阻抗端开路再串接一阻抗 Z 电阻和电容串联，那么回电阻和电容串联，那么回路路失谐，电容失谐，电容 C 调到调到200PF时重新谐振。此时，电容时重新谐振。此时，电容 C 两端两端的电压有效值为的电压有效值为2.5V。试求：线圈的电感试求：线圈的电感 L，串接阻抗，串接阻抗Z前后的回路质量因数前后的回路质量因数 Q 以以及未知阻抗及未知阻抗 Z 。 高高 频频 电电 子子 线线 路路47 并联回路如以下图所示。知：并联回路如以下

21、图所示。知：L1= L2=5uH，(固有固有)Q=100。C1 =C2=8PF，信源内阻：，信源内阻：Rg =40K,负载电阻：负载电阻：RL=10K。提示提示:思索电感本身的损耗。思索电感本身的损耗。补充题补充题 2 2：试求：无阻尼谐振频率；试求：无阻尼谐振频率； 等效谐振电阻等效谐振电阻 R ； 通频带通频带 。 不接不接 ， 如何变？如何变？RLBWBW 高高 频频 电电 子子 线线 路路48 耦合回路是由两个或两个以上的电路构成的一个网络，耦合回路是由两个或两个以上的电路构成的一个网络，两个电路之间必需有公共阻抗存在，才干完成耦协作两个电路之间必需有公共阻抗存在，才干完成耦协作用。用

22、。3. 耦合振耦合振荡荡回路回路 高高 频频 电电 子子 线线 路路49在耦合回路中接有鼓励信号源的回路称为初级回在耦合回路中接有鼓励信号源的回路称为初级回路，与负载相接的回路称为次级回路。路，与负载相接的回路称为次级回路。为了阐明回路间的耦合程度，常用耦合系数来为了阐明回路间的耦合程度，常用耦合系数来表示，它的定义是：耦合回路的公共电抗或电阻表示，它的定义是：耦合回路的公共电抗或电阻绝对值与初、次级回路中同性质的电抗或电阻的绝对值与初、次级回路中同性质的电抗或电阻的几何中项之比，即几何中项之比，即221112XXXk 耦合振荡回路在高频电路中的主要功用:一是用来进展阻抗转换以完成高频信号的传

23、输; 一是构成比简单振荡回路更好的频率特性。 通常运用时都满足下述两个条件: 一是两个回路都对信号频率调谐; 另一个是都为高Q电路。 高高 频频 电电 子子 线线 路路50 在高频电子线路中，常采用两种耦合回路。在高频电子线路中，常采用两种耦合回路。为互感耦合串联型回路；为电容耦合并联型回路。为互感耦合串联型回路；为电容耦合并联型回路。21LLMk )(21MMMCCCCCk 高高 频频 电电 子子 线线 路路5121111IMjZIV12IMjZI220由基尔霍夫定律得出回路电压方程为由基尔霍夫定律得出回路电压方程为 式中，式中，Z11为初级回路的自阻抗，即为初级回路的自阻抗，即Z11=R1

24、1+jX11, Z22为次级回路的自阻抗，即为次级回路的自阻抗，即Z22=R22+jX22。 高高 频频 电电 子子 线线 路路52由基尔霍夫定律得出回路电压方程为由基尔霍夫定律得出回路电压方程为2221111)(ZMZVI112221122)(jZMZZVMI解得解得21111IMjZIV12IMjZI220 高高 频频 电电 子子 线线 路路532221111)(ZMZVI 反射阻抗，又称为耦合阻抗，它的物理意义是：次反射阻抗，又称为耦合阻抗，它的物理意义是：次级电流经过互感的作用，在初级回路中感应的电动势级电流经过互感的作用，在初级回路中感应的电动势对初级电流的影响，可用一个等效阻抗对初

25、级电流的影响，可用一个等效阻抗Zf1来表示。来表示。222f1ZMZ)( 高高 频频 电电 子子 线线 路路54112221122)(jZMZZVMI 高高 频频 电电 子子 线线 路路55在次级回路中反射阻抗在次级回路中反射阻抗Zf2：112f2ZMZ)( 高高 频频 电电 子子 线线 路路56 高高 频频 电电 子子 线线 路路57 普通采用普通采用 稍大于稍大于1 1，这时在，这时在通带内放大均匀，而在通带外通带内放大均匀，而在通带外衰减很大，为较理想的幅频特衰减很大，为较理想的幅频特性。性。 2222max22412 VVQK 高高 频频 电电 子子 线线 路路58 普通采用普通采用

26、稍大于稍大于1 1，这时在通带内，这时在通带内放大均匀，而在通带外衰减很大，为较放大均匀，而在通带外衰减很大，为较理想的幅频特性。理想的幅频特性。 1:过耦合过耦合 =1:临界耦合临界耦合 1kHzf1kHz时可忽略时可忽略fkTrvbbbb 24fqIin 22dfqIidCcn)1(2022 f Wi ( f ) 3dB/ 十倍频十倍频 1/f 噪声占优噪声占优 6dB/ 十倍频十倍频 分配噪声占优分配噪声占优 白噪声白噪声 电阻热噪声和散粒噪声占优电阻热噪声和散粒噪声占优 2. 2. 晶体管的噪声晶体管的噪声 高高 频频 电电 子子 线线 路路85 场效应管的噪声场效应管的噪声 沟道热噪

27、声：导电沟道电阻沟道热噪声：导电沟道电阻 栅极散粒噪声：栅极电荷不规那么起伏栅极散粒噪声：栅极电荷不规那么起伏 很小很小 栅极感应噪声：沟道中的起伏噪声经过栅极感应噪声：沟道中的起伏噪声经过沟道与栅极之间的电容，在栅极上感应沟道与栅极之间的电容，在栅极上感应产生的噪声。与栅源电容成正比。产生的噪声。与栅源电容成正比。 1/f 1/f 噪声：主要影响低频段噪声：主要影响低频段f1kHzf1kHz强于双极型三极管强于双极型三极管fkTgimnd 42fqIiGnG 22FET不存在分配噪声，散粒噪声又很小，不存在分配噪声，散粒噪声又很小，通常情况下，噪声小于通常情况下，噪声小于BJT 高高 频频

28、电电 子子 线线 路路862.4噪声系数和噪声温度 但信噪比不能反映网络对信号质量的影响也不能表示网络本身噪声性能的好坏引入噪声系数来描画或评价一个网络的噪声性能。/snPSNRSNP表示为n 一个实践网络的输出信号质量可以用输出信噪比来衡量n信噪比:信号噪声功率之比，是衡量信号质量优劣的目的 高高 频频 电电 子子 线线 路路87 定义：在规范信号源鼓定义：在规范信号源鼓励下，网络输入信噪比励下，网络输入信噪比与其输出信噪比的比值。与其输出信噪比的比值。/iiFooSNNSNfkTRvsn 42 2nv sv sR 标准信号标准信号源源 n规范信号源规范信号源n信号电压为信号电压为vsn内阻

29、为内阻为Rsn并仅含有由并仅含有由Rs产生的白噪声产生的白噪声或称为噪声指数理想网络理想网络NF12.4.1 噪声系数噪声系数 高高 频频 电电 子子 线线 路路88对噪声系数对噪声系数的三种描画的三种描画a. 信噪比恶化程度/iiooFoooiipiSNNNNSNSSNK Nb. 网络输出噪声功率和输入噪声功率在输出端的比值功率增益：网络输出与输入信号功率比值功率增益：网络输出与输入信号功率比值/PoiKSS/iiFooSNNSN sRsv2nv/iiSN/ooSNiRoRLRFNpKaN线性电路线性电路 标标准准信信号号源源 高高 频频 电电 子子 线线 路路89c. 任何实践网络的噪声系

30、数，都是在理想网络噪声系数的根底上加上一个增量1aFPiNNK NoPiaNK NNn 网络附加噪声的输出功率：aN/iiooFoooiipiSNNNNSNSSNK N 高高 频频 电电 子子 线线 路路901噪声系数定义中的噪声功率是按每单位频带内的噪声功率定义的，也就是按输出、输入功率谱密度定义的。此时噪声系数只是随指定的任务频率不同而不同，即表示为点频的噪声系数。 在实践运用中，假设引入等效噪声带宽，即此定义中的噪声功率为系统内的实践功率，这时的噪声系数具有平均意义。 高高 频频 电电 子子 线线 路路912噪声系数与输入噪声功率Ni有关，假设不给Ni以明确的规定，那么噪声系数就没有意义

31、。为此，在噪声系数的定义中，规定Ni为信号源内阻RS的最大输出功率。表示为电压源的噪声电压均方值为 4kTBRS，输出的最大功率为kTB，与RS大小无关，并规定RS的温度为 290 K，此温度称为规范噪声温度。需求阐明的是，Ni并不一定是实践输入线性系统的噪声功率，只是在输入端匹配时才相等。 高高 频频 电电 子子 线线 路路92(3) (3) 输出端的阻抗匹配与否并不影响噪声系数的大小，即输出端的阻抗匹配与否并不影响噪声系数的大小，即噪声系数与输出端所接负载的大小噪声系数与输出端所接负载的大小( (包括开路或短路包括开路或短路) )无关。无关。因此，噪声系数也可表示成输出端开路时的两均方电压

32、之因此，噪声系数也可表示成输出端开路时的两均方电压之比或输出端短路时的两均方电流之比，即比或输出端短路时的两均方电流之比，即2nio2noFUUN 2nio2noFIIN 高高 频频 电电 子子 线线 路路93式中，和分别是网络输出端开路和短路时总的输出式中，和分别是网络输出端开路和短路时总的输出均方噪声电压和电流均方噪声电压和电流; ; 和分别是网络输出端开和分别是网络输出端开路和短路时理想网络的输入均方噪声电压和电流。这两种计路和短路时理想网络的输入均方噪声电压和电流。这两种计算噪声系数的方法分别称为开路电压法和短路电流法。算噪声系数的方法分别称为开路电压法和短路电流法。噪声系数的大小与四

33、端网络输入端的匹配情况有关。输噪声系数的大小与四端网络输入端的匹配情况有关。输入端的阻抗匹配情况决议于信号源内阻与四端网络输入阻抗入端的阻抗匹配情况决议于信号源内阻与四端网络输入阻抗之间的关系。在不同的匹配情况下，网络内部产生的附加噪之间的关系。在不同的匹配情况下，网络内部产生的附加噪声及功率放大倍数是不同的，这当然要影响噪声系数。至于声及功率放大倍数是不同的，这当然要影响噪声系数。至于如何影响将取决于电路中噪声源的详细情况，比如，设计低如何影响将取决于电路中噪声源的详细情况，比如，设计低噪声放大器时，就应思索最正确的阻抗关系噪声放大器时，就应思索最正确的阻抗关系( (噪声匹配噪声匹配) )。

34、2noU2noI2nioI2nioU 高高 频频 电电 子子 线线 路路94(4) (4) 噪声系数的定义只适用于线性或准线性电路。对于非线噪声系数的定义只适用于线性或准线性电路。对于非线性电路，由于信号与噪声、噪声与噪声之间的相互作用，将性电路，由于信号与噪声、噪声与噪声之间的相互作用，将会使输出端的信噪比更加恶化，因此，噪声系数的概念就不会使输出端的信噪比更加恶化，因此，噪声系数的概念就不能适用。所以，我们通常讲的接纳机的噪声系数，实践上指能适用。所以，我们通常讲的接纳机的噪声系数，实践上指的是检波器之前的线性电路，包括高频放大、变频和中放。的是检波器之前的线性电路，包括高频放大、变频和中

35、放。变频虽然是非线性变换，但它对信号而言，只产生频率的搬变频虽然是非线性变换，但它对信号而言，只产生频率的搬移，可以以为是准线性电路。移，可以以为是准线性电路。 高高 频频 电电 子子 线线 路路95LOSiRRRR , 2iisssiRRRvP 匹配：匹配：2222 , 44,44sOsimsomsLnnimomsLvEPPRRveNNRR2.4.2 2.4.2 噪声系数的计算噪声系数的计算 sRsv2nv/iiSN/ooSNiRoRLR线性电路线性电路 标标准准信信号号源源 OROE2ne1.额定功率法额定功率法 高高 频频 电电 子子 线线 路路96 输入信噪比与输入匹配无关输入信噪比与

36、输入匹配无关22222 , NsnsiiiisisisiisnivvPRRRRRRSNRPNvv sRsv2nvnisiPP /nosoPP /iRoRLRnFpmGnAP放大器放大器 标标准准信信号号源源 高高 频频 电电 子子 线线 路路97 输出信噪比与输出匹配无关 sRsv2nvnisiPP /nosoPP /iRoRLR放大器放大器 标标准准信信号号源源 OROE2ne22222 , NOnsoLoLOLOLSOOOnOEePRRRRRRSNRPNEe 高高 频频 电电 子子 线线 路路98fkTRfkTRRvPRvPsssnnimsssim 444 422例例：sompmsimPP

37、例：Kn 额定功率是指信号源包括噪声源可额定功率是指信号源包括噪声源可以输出的最大功率匹配。以输出的最大功率匹配。 额定功率增益是指四端网络输入端额定功率增益是指四端网络输入端和输出端分别匹配时的功率增益和输出端分别匹配时的功率增益 sRsv2nvnisiPP /nosoPP /iRoRLR放大器放大器 标标准准信信号号源源 OROE2ne 高高 频频 电电 子子 线线 路路99四端网络输入端和输出端分别匹配时的噪声系数四端网络输入端和输出端分别匹配时的噪声系数/simimomomFsomompmimpmPNNNNPNKNKkT f24 N44nsimssvkTRfkT fRRomFpmNNG

38、kT fomN为网络额定输出噪声功率等效到网络的输入端为/moiompmNNKmoiFNNkT f 高高 频频 电电 子子 线线 路路100n 无源网络输出端匹配时无源网络输出端匹配时1FpmNLGL：网络的衰减 无源网络的噪声系数等于网络的衰减。产生网络噪无源网络的噪声系数等于网络的衰减。产生网络噪声的有损元件，是导致网络传输信号衰减的要素。声的有损元件，是导致网络传输信号衰减的要素。2444nOomLLekTRfNkT fRRomFpmNNKkT f无源网络噪声系数的计算无源网络噪声系数的计算 高高 频频 电电 子子 线线 路路101 sRsv2nviRoRLR1R设设网网络络输输入入端端

39、匹匹配配 设设网网络络输输出出端端匹匹配配 ssovRRRE11 oosomREP42 sssimRvP42 ssoRRRRR 112121somsopmsimossPR ERKPRvRR11sFRNR 1FpmNK 高高 频频 电电 子子 线线 路路1022.级联四端网络的噪声系数级联四端网络的噪声系数 sRsv网络网络1 网络网络2 2 11,pmFKN22,pmFKN1aN2aNomN2112ompmpmaaNKKkTfNNfkT11pmaKkT fN oPniaNK PN 高高 频频 电电 子子 线线 路路103 2211111111FFFFFpmpmNNNNNKK1aFPniNNK

40、P111(1)aFpmNNKkTf2112ompmpmaaNKKkTfNNomFpmNNKkT f12pmpmpmKKK222(1)aFpmNNKkTf 高高 频频 电电 子子 线线 路路104n级联网络的噪声系数，主要由网络前级的噪声级联网络的噪声系数，主要由网络前级的噪声系数确定。前级的噪声系数越小，功率增益越系数确定。前级的噪声系数越小，功率增益越高，那么级联网络的噪声系数就越小。高，那么级联网络的噪声系数就越小FFNFFFpmpmpmpmpmNNNNNKKKKKN N级级联网络的噪声系数级级联网络的噪声系数 sRsv网络网络1 网络网络2 2 11,pmFKN

41、22,pmFKN1aN2aNomN 高高 频频 电电 子子 线线 路路1053.3.噪声系数与接纳机的灵敏度噪声系数与接纳机的灵敏度/iiFooSNNSNioFioSSNNN(min)minoiFoSSN KTfNn 接纳机的灵敏度：是指当接纳端处于匹配时，接纳机的灵敏度：是指当接纳端处于匹配时，为了保证一定的输出信噪比，接纳端所要求的最为了保证一定的输出信噪比，接纳端所要求的最小有用信号功率。小有用信号功率。 高高 频频 电电 子子 线线 路路106n最小可检测信号电压：是与灵敏度功率相对应最小可检测信号电压：是与灵敏度功率相对应的、输入端处于匹配时有用信号的电压。的、输入端处于匹配时有用信

42、号的电压。(min)min2sSiVR S为信号源内阻为信号源内阻SR2(min)(min)4SiSVSR(min)minoiFoSSN KTfN 高高 频频 电电 子子 线线 路路107例：例： 一个输入电阻为一个输入电阻为5050的接纳机，噪声系数为的接纳机，噪声系数为 6dB6dB，通频带为，通频带为1MHz1MHz。当要求输出信噪比为。当要求输出信噪比为1 1，接纳机的最小有用信号功率和电压各为多少？接纳机的最小有用信号功率和电压各为多少？dBNF64nF23614min1 4 1.38 10290 1 101.60 10iSW -11min10lg 1.60 10108 iSdBm

43、VVVi 79. 1 1079. 11060. 1502614min 高高 频频 电电 子子 线线 路路1082.4.4 噪声温度 实践网络用一无噪声网络和一噪声源等效。实践网络用一无噪声网络和一噪声源等效。 设等效噪声电压是由信号源内阻设等效噪声电压是由信号源内阻RsRs在一假想温在一假想温度度TeTe下产生的噪声电压下产生的噪声电压fRKTvsee 42n 网络的噪声性能也可以用噪声温度来表示。n留意:网络的噪声温度不是该网络的实践物理温度，而是用以表征该网络噪声性能的一种假想温度。 高高 频频 电电 子子 线线 路路109噪声温度与噪声系数噪声温度与噪声系数 网络的噪声温度与网络的噪声系数之间具有固网络的噪声温度与网络的噪声系数之间具有固定的转换关系定的转