高频电子线路2高频电路基础.ppt

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1、第二章高频电路基础 这部分是学习后面内容的准备，重点需要复习以下知识：这部分是学习后面内容的准备，重点需要复习以下知识：并联谐振回路的谐振特性、谐振频率、品质因数、通频带、阻抗特性（幅度和相角）、选择性等，以及这些特性之间相互的关系。特别强调抽头（部分接入）并联谐振回路的阻抗变换关系。从低抽头向高抽头转换时：等效阻抗增大1/p2倍，注意电感、电容、电阻（电导）值大小的变化电流源减小了P倍电压源增大1/p倍串并联阻抗的等效互换了解等效噪声带宽、噪声系数等概念。了解声表面波器件的特点。说明2主要内容高频电路中的元件、器件和组件概述高频电路中的元件、器件和组件概述高频振荡回路高频振荡回路简单振荡回路

2、简单振荡回路串联谐振（振荡）回路串联谐振（振荡）回路并联谐振（振荡）回路并联谐振（振荡）回路LC 串、并联谐振回路比较串、并联谐振回路比较抽头并联谐振回路抽头并联谐振回路耦合振荡回路耦合振荡回路串并联阻抗的等效互换串并联阻抗的等效互换声表面波滤波器声表面波滤波器作业作业32.1高频电路中的元器件高频电路中的元器件 高频电路中的元器件：高频电路中的元器件：各种高频电路基本上是由各种高频电路基本上是由有源器件、无源元有源器件、无源元件和无源网络件和无源网络组成的。组成的。高频电路中的高频电路中的有源器件有源器件主要是二极管、晶体主要是二极管、晶体管和集成电路，用以完成信号的放大、非线管和集成电路，

3、用以完成信号的放大、非线性变换等功能。性变换等功能。高频电路中使用的元器件与低频电路中使用高频电路中使用的元器件与低频电路中使用的元器件基本相同，但要注意它们的的元器件基本相同，但要注意它们的高频特高频特性性。42.1 高频电路中的元器件高频电路中的元器件一、高频电路中的元件一、高频电路中的元件 高频元件包括：电阻，电容，电感。高频元件包括：电阻，电容，电感。注意注意：高频元件在使用时要注意他们的：高频元件在使用时要注意他们的 高频特性。高频特性。51、高频电路中的电阻高频电路中的电阻l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，还表现有电抗特性的一面。l电阻器的高频特性与制

4、作电阻的材料、电阻的封装形式和尺寸大小有密切关系。l一个电阻R的高频等效电路如下图所示,其中,CR为分布电容,LR为引线电感,R为电阻。图 1 电阻的高频等效电路 6 图2 电容器的高频等效电路 (a)电容器的等效电路;（b）电容器的阻抗特性 2、高频电路中的电容l电容定义电容定义:由介质隔开的两导体即构成电容由介质隔开的两导体即构成电容。l每个电容器都有一个自身谐振频率SRF（Self Resonant Frequency）。当工作频率小于自身谐振频率时，电容器呈正常的电容特性，但当工作频率大于自身谐振频率时，电容器将等效为一个电感。理想特性73、高频电路中的电感l高频电感器一般由导线绕制（

5、空心或有磁芯、单层或多层）而成（也称电感线圈）。l品质因数品质因数Q定义为高频电感器的感抗与其串联损耗电阻之比。Q值越高，表明该电感器的储能作用越强，损耗越小。l因此，在中短波波段和米波波段，高频电感可等效为电感和电阻的串联或并联。若工作频率更高，等效电路应考虑电感两端总的分布电容，它应与电感并联。8高频电感器也具有自身谐振频率高频电感器也具有自身谐振频率SRFSRF，在，在SRFSRF上，高频电感上，高频电感的阻抗的幅值最大，而相角为零。如图的阻抗的幅值最大，而相角为零。如图3 3所示。所示。RFCsRFCs（RF coilsRF coils）高频扼流线圈）高频扼流线圈 图 2-3 高频电感

6、器的自身谐振频率SRF。92.1 高频电路中的元器件高频电路中的元器件二、高频电路中的器件二、高频电路中的器件 高频电路中的有源器件主要是二极管、晶体管和集成电路（IC），完成信号的放大、非线性变换等功能。101、二极管l类型（1）非线性变换二极管。主要用于调制、检波（解调）及非线性变换二极管。主要用于调制、检波（解调）及混频等电路中，一般工作于低电平。它们的极间（结）混频等电路中，一般工作于低电平。它们的极间（结）电容小，工作频率高。常用点接触式（如电容小，工作频率高。常用点接触式（如2AP2AP系列）和系列）和表面势垒式（肖特基）两种形式表面势垒式（肖特基）两种形式。（2）变容二极管。它的

7、主要特点是其结电容随所加的变容二极管。它的主要特点是其结电容随所加的反偏反偏电压电压而变化。工作于反偏状态。多用于调谐、振荡、混而变化。工作于反偏状态。多用于调谐、振荡、混频与倍频等电路中。频与倍频等电路中。VCOVCO：变容管若用于振荡器中，可以通过改变其反偏电压来变容管若用于振荡器中，可以通过改变其反偏电压来改变振荡信号的频率。这种振荡器称为压控振荡器（改变振荡信号的频率。这种振荡器称为压控振荡器（VCOVCO）（3）PINPIN二极管。二极管。PINPIN二极管是在二极管是在PNPN结中间增加了一层本结中间增加了一层本征（征（I I）半导体，因此具有较强的正向电荷储存能力。半导体，因此具

8、有较强的正向电荷储存能力。其主要特点是高频等效电阻受正向电流的控制。是一其主要特点是高频等效电阻受正向电流的控制。是一电电可调电阻可调电阻。一般用于开关、限幅、衰减和移相电路中。一般用于开关、限幅、衰减和移相电路中。112、三极管（类型）类型双极晶体管高频小功率管高频大功率管场效应管小信号场效应管功率场效应管 高频小信号（功率）晶体管或场效应管高频小信号（功率）晶体管或场效应管（FETFET）主要用主要用于小信号的放大、振荡、调制于小信号的放大、振荡、调制/解调和混频电路中。对它解调和混频电路中。对它的主要要求是高增益和低噪声。的主要要求是高增益和低噪声。功率管功率管主要用于功放电路，除了要求

9、增益外，还要有主要用于功放电路，除了要求增益外，还要有大的输出功率。大的输出功率。122、三极管（等效电路）混混等效电路与参数等效电路与参数混混参数在一定频率范围内与频率无关，只与参数在一定频率范围内与频率无关，只与工作点关，因此可用于宽带分析。工作点关，因此可用于宽带分析。Y Y参数等效电路参数等效电路Y Y参数不仅与工作点有关，而且与频率有关，参数不仅与工作点有关，而且与频率有关，因此只适用于窄带分析。因此只适用于窄带分析。Y Y参数是在输入或输出交流短路时所得到的，参数是在输入或输出交流短路时所得到的，它只代表晶体管本身的特征，而与外电路无关。它只代表晶体管本身的特征，而与外电路无关。在

10、低频电路中晶体管用在低频电路中晶体管用h h参数等效。参数等效。133、集成电路（IC）用于高频电路的集成电路分为用于高频电路的集成电路分为通用型通用型ICIC和和专用型专用型ICIC（ASICASIC）。）。通用通用型型ICIC主要是主要是宽带集成放大器宽带集成放大器和和模拟乘法器模拟乘法器。专用型专用型ASICASIC主要是主要是集成锁相环集成锁相环（PLLPLL）、）、FMFM信号信号解解调器调器、单片接收机单片接收机等。另外还有一些功放的组件等。另外还有一些功放的组件或模块。或模块。142.2高频电路中的组件高频电路中的组件高频电路中的无源组件或无源网络主要有高频振高频电路中的无源组件

11、或无源网络主要有高频振荡（谐振）回路、高频变压器、谐振器与滤波器荡（谐振）回路、高频变压器、谐振器与滤波器等。它们完成等。它们完成信号的传输、频率选择及阻抗变换信号的传输、频率选择及阻抗变换等功能等功能。高频电路中的其它组件：平衡调制（混频）器、高频电路中的其它组件：平衡调制（混频）器、正交调制（混频）器、移相器、匹配器与衰减器、正交调制（混频）器、移相器、匹配器与衰减器、分配器与合路器、定向耦合器、隔离器与缓冲器、分配器与合路器、定向耦合器、隔离器与缓冲器、高频开关与双工器等。高频开关与双工器等。15一、一、高频振荡回路高频振荡回路 振荡回路就是由电感和电容串联或并联振荡回路就是由电感和电容

12、串联或并联形成的回路形成的回路。是高频电路中应用最广应用最广的无源网络，也是构成高频放大器和振荡器的主要部件，在电路中完成阻抗变换、信号阻抗变换、信号选择选择(选频选频)等任务，并可作为负载作为负载。简单振荡回路简单振荡回路阻抗变换及抽头振荡回路的阻抗变换阻抗变换及抽头振荡回路的阻抗变换耦合振荡回路耦合振荡回路2.2高频电路中的组件高频电路中的组件162.2高频电路中的组件高频电路中的组件1、简单振荡回路、简单振荡回路 简单振荡回路包括简单振荡回路包括并联谐振回路并联谐振回路和和串串联谐振回路联谐振回路。振荡回路的谐振特性振荡回路的谐振特性 简单振荡回路的阻抗在某一特定频率上具有简单振荡回路的

13、阻抗在某一特定频率上具有最大或最小值的特性称为谐振特性，这个特定频最大或最小值的特性称为谐振特性，这个特定频率称为率称为谐振频率谐振频率。172.2高频电路中的组件高频电路中的组件（1）串联谐振回路串联谐振回路 串联谐振回路其电路组成、电抗特性、幅频特性和辐角特性（相串联谐振回路其电路组成、电抗特性、幅频特性和辐角特性（相频特性）如图所示。频特性）如图所示。串联谐振角频率为串联谐振角频率为:电抗特性电抗特性电抗特性电抗特性幅频特性幅频特性幅频特性幅频特性辐角特性（相频特性）辐角特性（相频特性）辐角特性（相频特性）辐角特性（相频特性）电路组成电路组成电路组成电路组成18（1）串联谐振回路串联谐振

14、回路 串联振荡回路：由电压源与电容、电感串联构成的振荡回路。当 时达到最大：回路谐振回路谐振 z=r+jx=r+j(L )阻抗阻抗Z19串联谐振回路（特性曲线）串联谐振回路（特性曲线）当 0时|z|r，0，x0呈容性，电流超前电压，z 0，x0呈感性，电流滞后电压，z0 =0 ，|z|=r，x=0达到串联谐振，阻抗为纯阻r。当回路谐振时的感抗或容抗，称之为特性阻抗。用表示20 谐振特性谐振特性1)2)谐振时电流最大且与电源同相串联回路在谐振时的电流、电压关系图n3)3)电感及电容两端电压模值相等，且等于外加电压的Q倍21谐振时回路感抗值（或容抗值）与回路电阻r的比值称为回路的品质因数，以Q表示

15、，它表示回路损耗的大小。当谐振时：因此串联谐振时，电感L和电容C上的电压达到最大值且为输入信号电压的Q倍。Q值一般可以达到几十或者几百，故串联谐振也称为电压谐振。在实际应用的时候要预先注意回路元件的耐压问题耐压问题。4)品质因数品质因数Q Q定义定义225)5)信号源内阻及负载对串联谐振回路的影响信号源内阻及负载对串联谐振回路的影响结论：串联谐振回路通常适用于信号源内阻Rs很小 （恒压源）和负载电阻RL也不大(如微波电路)的情况通常把没有接入信号源内阻和负载电阻时回路本身的Q值叫做无载Q（空载Q值），如式把接入信号源内阻和负载电阻的Q值叫做有载Q值，用QL表示：其中r为回路本身的损耗，RS为信

16、号源内阻，RL为负载 236)广义失谐系数广义失谐系数 广义失谐是表示回路失谐大小的量，其定义为广义失谐是表示回路失谐大小的量，其定义为：当当 0即失谐不大时即失谐不大时：当谐振时当谐振时：=0。247)谐振曲线谐振曲线串联谐振回路中电流幅值与外加信号源频率之间的关系曲线称为谐振曲线谐振曲线。可用N(f)表示谐振曲线的函数。Q Q值不同即损耗值不同即损耗r r不同时，对曲线有很大影响，不同时，对曲线有很大影响，Q Q值大曲线值大曲线尖锐，选择性好，尖锐，选择性好，Q Q值小曲线钝，通带宽值小曲线钝，通带宽。258)通频带通频带 当回路外加电压的幅值不变时，改变频率，回路电流I下降到Io 的 时

17、所对应的频率范围称为谐振回路的通频带用B表示，当 而 所以也可用频率f0表示，即 B=126电感上储存的瞬时能量的最大值与电容上储存的瞬时能量 的最大值相等。能量W是一个不随着时间变化的常数，这说明整个回路中储存 的能量保持不变，只是在线圈和电容器之间相互转换，电 抗元件不消耗外加电源的能量。外加电源只是提供回路电阻所消耗的能量，以维持回路的 等幅振荡，谐振时振荡器回路中的电流最大。能量关系能量关系272.2高频电路中的组件高频电路中的组件（2）并联谐振回路）并联谐振回路 简单并联谐振回路简单并联谐振回路电路所示，电路所示，L为电感线为电感线圈，圈，r是其损耗电阻，是其损耗电阻，通常很小，可以

18、忽略，通常很小，可以忽略，C为电容。为电容。并联谐振回路 282.2高频电路中的组件高频电路中的组件并联谐振回路的计算并联谐振回路的计算并联谐振频率并联谐振频率 ：令：令 的虚部为零，求解可得：的虚部为零，求解可得：回路在谐振时的阻抗回路在谐振时的阻抗 最大，为：最大，为：并联阻抗并联阻抗 ：当信号角频率为当信号角频率为时时292.2高频电路中的组件高频电路中的组件由于有 得到：时 ，图2-7（a）的并联谐振回路可用图2-7（b）所示的等效电路来表示。图2-7（b）并联谐振回路等效电路图2-7（a）并联谐振回路 302.2高频电路中的组件高频电路中的组件 在高在高 条件下，有：条件下，有：并联

19、回路通常用于窄带系统，此时并联回路通常用于窄带系统，此时 与与 相差不大，因此，相差不大，因此，可进可进 一步简化为：一步简化为：并联谐振回路 312.2高频电路中的组件高频电路中的组件根据根据 可画出归一化的并联谐振阻抗特性可画出归一化的并联谐振阻抗特性 和辐角特性。和辐角特性。容性容性感性感性图2-4（c）阻抗特性 图2-4（d）辐角特性 322.2高频电路中的组件高频电路中的组件回路带宽回路带宽 3dB通频带（半功率点通频带）定义为阻抗幅频特性下降为谐振通频带（半功率点通频带）定义为阻抗幅频特性下降为谐振值（中心频率值（中心频率 处）的处）的 时对应的频率范围，也称回路带宽，通时对应的频

20、率范围，也称回路带宽，通常用常用 或或 来表示。来表示。回路带宽的计算回路带宽的计算令令 等于等于 ，则可推得，则可推得 =1，从而，从而可得可得3dB带宽为带宽为：定义定义矩形系数矩形系数：33谐振电阻为：谐振时，谐振电阻为感抗或者容抗的谐振时，谐振电阻为感抗或者容抗的Q0倍，当倍，当Q0很大时，这个很大时，这个电阻值是很大的。电阻值是很大的。品质因数品质因数:34谐振特性谐振特性谐振时电感支路或者电容支路的电流幅值为外加电流谐振时电感支路或者电容支路的电流幅值为外加电流源源I IS S的的Q Q0 0倍。因此，并联谐振又称为电流谐振。倍。因此，并联谐振又称为电流谐振。一般Q为几十到几百，因

21、此信号源的电流不是很大，而支路内的电流却是很大。并联振荡回路中谐振时的电流、电压关系图 35信号源内阻和负载对并联谐振回路的影响信号源内阻和负载对并联谐振回路的影响36标准串、并联谐振回路形式及对信号传输的作用r频率与谐振频率一致的信频率与谐振频率一致的信号无损耗通过，加到负载号无损耗通过，加到负载上，上，L L、C C网络如同短路线网络如同短路线频率与谐振频率一致的信频率与谐振频率一致的信号无损耗通过，加到负载号无损耗通过，加到负载上，上，L L、C C网络如同断开一网络如同断开一样样VSVSLCRLISISLC373839 例例 1 设一放大器以简单并联振荡回路为负载,信号中心频率fs=1

22、0MHz,回路电容C=50 pF,(1)试计算所需的线圈电感值。(2)若线圈品质因数为Q=100,试计算回路谐振电阻及回路带宽。(3)若放大器所需的带宽B=0.5 MHz,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?40将f0以兆赫兹(MHz)为单位,以皮法(pF)为单位,L以微亨（H）为单位，上式可变为一实用计算公式:将f0=fs=10 MHz代入,得 (2)回路谐振电阻和带宽。解解 (1)计算L值。41回路带宽为 (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R1R0,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

23、回路总电阻为 需要在回路上并联7.97 k的电阻。422.2高频电路中的组件高频电路中的组件2.抽头并联振荡回路抽头并联振荡回路 激励源或负载与回路电感或电容部分联接的并联振荡回路，称为抽头并联振荡回路抽头并联振荡回路。抽头回路的作用抽头回路的作用：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，或者进行阻抗变换。信号源部分接入信号源部分接入负载部分接入负载部分接入432.2高频电路中的组件高频电路中的组件抽头系数（接入系数）抽头系数（接入系数）定义：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。用电压比来表示：负载部分接入负载部分接入信号源部分接入信号源部分接入442

24、.2高频电路中的组件高频电路中的组件阻抗变换和信号源变换阻抗变换和信号源变换 对于信号源部分接入：对于信号源部分接入：由功率相等：由功率相等：信号源部分接入信号源部分接入452.2高频电路中的组件高频电路中的组件阻抗变换和信号源变换阻抗变换和信号源变换 对于负载部分接入：对于负载部分接入：由功率相等：由功率相等：负载部分接入负载部分接入46电容部分连接的形式电容部分连接的形式47结论：1、抽头改变时，、的比值改变，即P改变；2、抽头由低高，等效导纳降低P2倍，Q值提高许多，即等效电阻提 高了 倍，并联电阻加大，Q值提高。因此抽头的目的是：减小信号源内阻和负载对回路的影响。因此抽头的目的是：减小

25、信号源内阻和负载对回路的影响。负载电阻和信号源内阻小时应采用串联方式；负载电阻和信号源内阻大时应采用并联方式；负载电阻和信号源内阻不大不小采用部分接入方式。48图 2 10 电流源的折合 电流源的部分接入49图2 9 几种常见抽头振荡回路 抽头并联振荡回路抽头并联振荡回路50 为了减小信号源与负载并在回路两端对回路性能的影响为了减小信号源与负载并在回路两端对回路性能的影响 （Q下降，下降，fo改变，失配），采用部分接入（抽头）方式。改变，失配），采用部分接入（抽头）方式。接入系数接入系数P实为抽头与回路两端（指电感两端）的电压比实为抽头与回路两端（指电感两端）的电压比,而且而且Pk0Kk0ff

26、1faf0fbf20592.2.2 高频变压器和传输线变压器 高频变压器的功用主要是进行信号传输和高频变压器的功用主要是进行信号传输和阻抗变换，但也可用来隔绝直流。阻抗变换，但也可用来隔绝直流。传输线变压器是高频中专用的，它可以工传输线变压器是高频中专用的，它可以工作在更高工作频率，而且它的工作频带宽，还作在更高工作频率，而且它的工作频带宽，还可以完成一些其它功能。可以完成一些其它功能。60高高频频变变压压器器与与普普通通变变压压器器一一样样是是靠靠互互感感进进行行耦耦合合的的。但但高高频频变变压压器器相相对对普普通通变变压压器器在在磁磁芯材料和变压器结构上有其特点：芯材料和变压器结构上有其特

27、点：为了减少损耗为了减少损耗,高频变压器常用导磁率高频变压器常用导磁率高、高、高频损耗小的软磁材料作磁芯。高频损耗小的软磁材料作磁芯。高频变压器一般用于小信号场合高频变压器一般用于小信号场合,尺寸小尺寸小,线线圈的匝数较少。圈的匝数较少。1.高频变压器61（a a）环形磁芯）环形磁芯 (b)(b)罐形磁芯罐形磁芯 (c)(c)双孔磁芯双孔磁芯 高频变压器的磁芯结构62高频变压器及其等效电路 影响带宽特性的因素是影响带宽特性的因素是L L、L LS S和和C CS S。在低频端，。在低频端，L LS S和和C CS S的影响可忽略，励磁电感的影响可忽略，励磁电感L L的阻抗小，对负载起分流作用，

28、的阻抗小，对负载起分流作用，影响低频响应；在高频端，影响低频响应；在高频端，L L的旁路作用可忽略，分布电的旁路作用可忽略，分布电容容C CS S阻抗小，起旁路作用，漏感阻抗小，起旁路作用，漏感L LS S阻抗大，起分压作用，阻抗大，起分压作用，L LS S和和C CS S是影响高频响应的主要因素。是影响高频响应的主要因素。N1N2LSCSLN1N263中心抽头变压器电路N1N1U1.U2.+-+-I1.I2.N2+-I3.Z1Z2Z4Z3n:1U3.中心抽头变压器可实现多个输入信号的相加或相减，在中心抽头变压器可实现多个输入信号的相加或相减，在某些端口间有隔离，另一些端口间有最大功率传输。也

29、可作某些端口间有隔离，另一些端口间有最大功率传输。也可作为四端口器件，实现功率分配、合成等。为四端口器件，实现功率分配、合成等。64 传传输输线线就就是是利利用用两两导导线线间间的的分分布布电电容容和和分分布布电电感感形形成成一一电电磁磁波波的的传传输输系系统统，其其主主要要参参数数是是波波速速、波波长长及及特特性阻抗。性阻抗。2.传输线变压器2143磁环4213 传传输输线线变变压压器器就就是是利利用用绕绕制制在在磁磁环环上上的的传传输输线线而而构构成的高频变压器。成的高频变压器。65传输线变压器的工作方式 传输线变压器有两种工作方式：传输线工作方式和变压传输线变压器有两种工作方式：传输线工

30、作方式和变压器工作方式，不同方式取决于信号对它的不同激励。器工作方式，不同方式取决于信号对它的不同激励。RSES1324U1.RLU2.I.(a)(a)传输线方式传输线方式I.RSES1234U1.RLUL(b)(b)变压器方式变压器方式 传输线工作方式的特点是：传输线两端电压相等、方向传输线工作方式的特点是：传输线两端电压相等、方向相同；两导线流过的电流大小相等、方向相反。相同；两导线流过的电流大小相等、方向相反。66传输线变压器的应用RSES.RLRbRL42A13U1.BUL.UL.I2.I1.(d)3分贝耦合器RSESU1.132U2.RLUL.(a)高频反相器I1.I2.4(b)不平

31、衡平衡变换器RSESU1.132RL_24I1.I2.U2.RL_2U1.2U1.2.RSU1.132U2.RLUL.(c)1:4阻抗变换器I.I.I.ES.467RSU1.132U2.RLUL.(c)1:4阻抗变换器I.IL.I.ES.4.I1682.2.3 石英晶体谐振器 石英是一种各向异性的结晶体，其化学成分是石英是一种各向异性的结晶体，其化学成分是S Si iO O2 2，其，其形状为结晶的六角锥体。从一块晶体上按一定的方位角切形状为结晶的六角锥体。从一块晶体上按一定的方位角切割成的薄片称为晶片，晶片的特性与其切割的方位有关。割成的薄片称为晶片，晶片的特性与其切割的方位有关。在高频电路

32、中，石英晶体振荡器它广泛应用于频率稳定性在高频电路中，石英晶体振荡器它广泛应用于频率稳定性高的振荡器中，也用作高性能的窄带滤波器和鉴频器。高的振荡器中，也用作高性能的窄带滤波器和鉴频器。691.物理特性石英晶体的基本特性是它具有压电效应。石英晶体的基本特性是它具有压电效应。压电效应：当晶体受外力作用而变形时，就在它对应压电效应：当晶体受外力作用而变形时，就在它对应的表面上产生正、负电荷，呈现出电压的表面上产生正、负电荷，呈现出电压,称为正压电效称为正压电效应。当在晶体两面加电压时，晶体又会产生机械形变，应。当在晶体两面加电压时，晶体又会产生机械形变，称为反压电效应。称为反压电效应。若在晶体两端

33、加交变电压时，晶体就会发生周期性的若在晶体两端加交变电压时，晶体就会发生周期性的振动，同时由于电荷的周期性变化，又会有交流电流振动，同时由于电荷的周期性变化，又会有交流电流流过晶体。当外加交变电压的频率与石英晶片的固有流过晶体。当外加交变电压的频率与石英晶片的固有振动频率相等时，晶片便发生共振，产生了类似于振动频率相等时，晶片便发生共振，产生了类似于LCLC回路中发生串联谐振的现象。回路中发生串联谐振的现象。70q1q3q5C0LqCqrqC02.等效电路C Co o是晶片的静态电容，是晶片的静态电容，L Lq q相当于晶体的惯性，相当于晶体的惯性，C Cq q相当于晶体的弹性，相当于晶体的弹

34、性，r rq q相当于晶片振动时的损耗。相当于晶片振动时的损耗。713.阻抗特性Xe0q0724.石英晶体的特点1.1.石英晶体的串联谐振频率和并联谐振频率非常石英晶体的串联谐振频率和并联谐振频率非常稳定，稳定，频率稳定度一般可达频率稳定度一般可达1010-7-71010-8-8或更高数或更高数量级量级。2.2.石英晶体有非常高的品质因数，一般大于石英晶体有非常高的品质因数，一般大于10104 4数数量级。量级。3.3.石英晶体的接入系数非常小，一般小于石英晶体的接入系数非常小，一般小于1010-3-3数数量级。量级。4.4.石英晶体在工作频率附近阻抗变化率很大，有石英晶体在工作频率附近阻抗变

35、化率很大，有很高的并联谐振阻抗。很高的并联谐振阻抗。73 5.晶体谐振器的应用 晶体谐振器主要应用于晶体振荡器中，将晶体谐振器主要应用于晶体振荡器中，将晶体谐振器用作振荡器的振荡回路，就可以得晶体谐振器用作振荡器的振荡回路，就可以得到稳定的工作频率。到稳定的工作频率。晶体谐振器的另一种应用是用它作成高频晶体谐振器的另一种应用是用它作成高频窄带滤波器。晶体滤波器的特点是中心频率很窄带滤波器。晶体滤波器的特点是中心频率很稳定，带宽很窄，阻带内有陡峭的衰减特性。稳定，带宽很窄，阻带内有陡峭的衰减特性。74集中选频滤波器具有接近理想矩形地幅频特性，应用最广地有：晶体滤波器陶瓷滤波器声表面波滤波器薄膜体

36、声滤波器75 陶瓷滤波器陶瓷滤波器电路 76声表面波滤波器一种以铌酸锂、锆钛酸铅或石英等压电材料为基体（或衬底）构成的一种电声换能元件。体积小、重量轻。中心频率可以适合于高频、超高频（几MHz1GHz）工作。幅频特性为：相对通频带有时可以达到50%。（董在望教材P50）用平面加工工艺制造，与集成电路工艺类似。制造简单、重复性好。接入实际电路时，必须实现良好的匹配。(有三次反射现象)在接入实际电路时，会有一定的损耗。矩形系数可做到1.1-277声表面波滤波器的结构和幅频特性声表面波滤波器的结构和幅频特性（a）结构示意图（结构示意图（b）均匀对指的幅频特性均匀对指的幅频特性78一种用于通信机中的声

37、表面波滤波器特性一种用于通信机中的声表面波滤波器特性793、薄膜体声滤波器工作频率高、工艺简单、尺寸小、易于集成等优点,成为目前应用于高频通信前置滤波器的首选 802.2.5 衰减器与匹配器1.1.高频衰减器高频衰减器 利用高频衰减器可以调整信号传输通道上的信号电平。利用高频衰减器可以调整信号传输通道上的信号电平。高频衰减器分为固定衰减器和高频可变高频衰减器分为固定衰减器和高频可变(调调)衰减器两种。衰减器两种。除了微波衰减器可以用其他形式构成外，高频衰减器通常都除了微波衰减器可以用其他形式构成外，高频衰减器通常都用电阻网络、开关电路或用电阻网络、开关电路或PIN二极管实现二极管实现。2.2.

38、高频匹配器高频匹配器 如果相连接的两部分高频电路阻抗匹配，则可以直接相如果相连接的两部分高频电路阻抗匹配，则可以直接相连。连。但如果阻抗不匹配，就需要用高频匹配器或阻抗变换但如果阻抗不匹配，就需要用高频匹配器或阻抗变换器来连接。器来连接。812-5 一个 5 MHz的基频石英晶体谐振器，Co=6 pF,Cq=2.4102 pF，rq=15。求此谐振器的Q值和串、并联谐振频率。作业作业 补充题 有一耦合回路如图所示。已知f01=f02=1MHz，1=2=1k，R1=R2=20，(A)=1。试求：1）回路参数L1、L2、C1、C2和M；2）图中a、b两端的等效谐振阻抗ZP；3）初级回路的等效品质因

39、数Q1；4）回路的通频带BW。L2C2R2L1C1MR1ba822.3阻抗变换与阻抗匹配2.3.1振荡回路的阻抗变换1、利用抽头并联振荡回路实现阻抗变换2、耦合振荡回路，调节互感M可实现阻抗变换832.3.2 LC网络阻抗变换 所谓等效，就是指电路工作在某一频率时，不管其内部的所谓等效，就是指电路工作在某一频率时，不管其内部的电路形式如何，从端口看过去其阻抗或者导纳是相等的。电路形式如何，从端口看过去其阻抗或者导纳是相等的。图图图图 3.3.1 3.3.1 串联串、并联阻抗串联串、并联阻抗串联串、并联阻抗串联串、并联阻抗的等效互换的等效互换的等效互换的等效互换要要串、并联阻抗等效，即串、并联阻

40、抗等效，即XpRpXsRs84故故 尽管尽管电路形式路形式变化，但是二者的品化，但是二者的品质因数因数应该相等。相等。所以等效互所以等效互换的的变换关系关系为：85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。当品质因数足够高时当品质因数足够高时QL 110时时，XpRpXsRs862 2、L L型网络阻抗变换型网络阻抗变换RpRpLLCRL(小)CRL(大)(b)RLRp匹配网络(a)RLRp匹配网络873 T3 T型和型和型网络阻抗变换型网络阻抗变换：88例2：89三三.常用常用L、C匹配网络匹配

41、网络90变压器的阻抗变换 1 自耦变压器 2中心抽头变压器 3传输线变压器1：4；1：9电阻网络阻抗变换912.4 电子电子 噪噪 声声定义：噪声就是除有用信号以外的一切不需要的信号及各种电磁扰动的总称。在电子线路中，噪声来源主要有两方面:电阻热噪声和半导体管噪声。922.4 电电 噪噪 声声1电阻热噪声电阻热噪声 电阻两端噪声电压的均方值电阻两端噪声电压的均方值为电阻热噪声等效电路定义定义均方电压谱密度均方电压谱密度均方电压谱密度均方电压谱密度和和均方电流谱密度均方电流谱密度均方电流谱密度均方电流谱密度分别对应于单位频带内的分别对应于单位频带内的噪声电压均方值噪声电压均方值噪声电压均方值噪声

42、电压均方值与噪声电流均方值噪声电流均方值噪声电流均方值噪声电流均方值：932.4 电电 噪噪 声声（2）线性电路中的热噪声 多个电阻的热噪声。以两个电阻串联为例：两个电阻串联的噪声分析模型942.4 电电 噪噪 声声热噪声通过线性网络。为电路的传输函数，如果传输函数表示电压之比则有：热噪声通过线路电路的模型 可以求出输出端的噪声电压可以求出输出端的噪声电压可以求出输出端的噪声电压可以求出输出端的噪声电压均方值均方值均方值均方值为为为为定义等效噪声带宽等效噪声带宽等效噪声带宽等效噪声带宽可以得到：可以得到：等效噪声带宽952.4 电电 噪噪 声声 2晶体三极管的噪声晶体三极管的噪声 分布电阻产生

43、热噪声 散弹（粒）噪声：载流子随机起伏流动产生的噪声 分配噪声：集电极、基极电流的分配比例的变化引起的起伏 噪声。闪烁噪声：材料及制造工艺引起的表面清洁处理不好而引起 的噪声。3场效应管噪声场效应管噪声96三、三、噪声系数和噪声温度噪声系数和噪声温度1、噪声系数、噪声系数 噪声系数定义为输入端的信号噪声功率比与输出端的信号噪声功率比的比值，即 噪声系数通常用噪声系数通常用dBdB表示，用表示，用dBdB表示的噪声系数为表示的噪声系数为线性电路97三、三、噪声系数和噪声温度噪声系数和噪声温度对噪声系数的一些说明：对噪声系数的一些说明：1.噪声功率是按每单位频带内的噪声功率定义的，但是若引入等效噪

44、声带宽，则也可以用于整个频带内的噪声功率。2.与 、无关，但与 、有关 3.与输入端、输出端是否匹配无关。4.噪声系数的定义只适用于线性或准线性电路。98 2噪声温度噪声温度 将线性电路的内部附加噪声折算到输入端,此附加噪声可以用提高信号源内阻上的温度来等效,这就是“噪声温度”。由式(2 72),等效到输入端的附加噪声为Na/KP,令增加的温度为Te,即噪声温度,可得（2 76）这样,式(2 62)可重写为（2 77）(2 78)99四、四、噪声系数的计算噪声系数的计算1、“额定功率额定功率”和“额定功率增益额定功率增益”的概念。额定功率，又称资用功率或可用功率，是指信号源所能输出的最大功率。

45、额定功率增益额定功率增益是指四端网络的输出额定功率和是指四端网络的输出额定功率和输入额定功率之比，即输入额定功率之比，即 100四、四、噪声系数的计算噪声系数的计算将实际功率改为额定功率，并不改变噪声系数的定义，则因为 、，所以也可以等效到输入端，有101四、四、噪声系数的计算噪声系数的计算2级联四端网络的噪声系数级联四端网络的噪声系数第一级第二级级联网络噪声系数102四、四、噪声系数和噪声温度噪声系数和噪声温度3.噪声系数与灵敏度噪声系数与灵敏度 灵敏度就是保持接收机输出端一定信噪比时，接收机输入的最小信号电压或功率（设接收机有足够的增益）。103图 2 41 用噪声信号源测量噪声系数 噪声

46、系数为（2 79）2.4.5 噪声系数的测量噪声系数的测量 1 采用噪声信号源的测量方法采用噪声信号源的测量方法 图 2 41 是测量系统的构成。1042.5非线性失真非线性失真一、非线性失真主要表现：增益压缩、谐波失真、一、非线性失真主要表现：增益压缩、谐波失真、阻塞干扰、交调干扰、互调干扰等阻塞干扰、交调干扰、互调干扰等二、非线性失真与动态范围二、非线性失真与动态范围接收机能正常工作所承受的信号变化范围为动态范围；上限由最大可接受的非线性失真所决定；下限是接收机的灵敏度。三、改善非线性失真的措施1、放大器的线性化技术增大放大器的线性区(功率回退）抵消法（前馈法和预失真法）2、提高接收机线性度的措施提高接收系统的三阶截点105