第二章高频电路基础PPT讲稿.ppt

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1、第二章 高频电路基础第1页，共38页，编辑于2022年，星期二第一节第一节 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 1 1、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：高频元件在使用时要注意他们的高频特性。注意：高频元件在使用时要注意他们的高频特性。电阻的高频等效电路 电容的高频等效电路 电感的高频等效电路 第2页，共38页，编辑于2022年，星期二第一节第一节 高频电路中的元器件高频电路中的元器件（1 1）自身谐振频率）自身谐振频率SRFSRF（Self Resonant FrequencySelf Resonant Freq

2、uency）f SRFf SRF f SRF时，电容器等效为一个电感。时，电容器等效为一个电感。与电容器类似，高频电感器也具有自身谐振频率与电容器类似，高频电感器也具有自身谐振频率SRFSRF。理想电容器的阻抗特性高频电感器也具有自身谐振频率SRF自身谐振频率自身谐振频率感性区感性区容性区容性区 SRF第3页，共38页，编辑于2022年，星期二第一节第一节 高频电路中的元器件高频电路中的元器件（2 2）品质因数品质因数Q 品质因数品质因数 Q Q 定义为高频电感的感抗与其定义为高频电感的感抗与其串联损耗电阻之比。串联损耗电阻之比。Q Q值的计算值的计算：Q Q值越高，表明该电感的储能作用越强，

3、损耗越小。值越高，表明该电感的储能作用越强，损耗越小。第4页，共38页，编辑于2022年，星期二第一节第一节 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、高频电路中的有源器件主要是二极管、晶体管和集成电路（晶体管和集成电路（ICIC），完成信号的），完成信号的放大、放大、非线性变换非线性变换等功能等功能。第5页，共38页，编辑于2022年，星期二第二节第二节 高频电路中的基本电路高频电路中的基本电路一、高频振荡回路一、高频振荡回路 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简单振荡回路的阻抗在某

4、一特定频率上具有最大或最小值的特性称为谐振特性，这具有最大或最小值的特性称为谐振特性，这个特定频率称为谐振频率。个特定频率称为谐振频率。高频振荡回路包括：高频振荡回路包括：并联谐振回路和串联谐振回路。并联谐振回路和串联谐振回路。第6页，共38页，编辑于2022年，星期二第二节第二节 高频电路中的基本电路高频电路中的基本电路1 1、并联谐振回路、并联谐振回路（1 1）电路结构）电路结构 L L：电感线圈；：电感线圈；r r：损耗电阻；：损耗电阻；（交流电阻）（交流电阻）C C：为电容。：为电容。并联谐振回路 第7页，共38页，编辑于2022年，星期二第二节第二节 高频电路中的基本电路高频电路中的

5、基本电路（2 2）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0 0：令：令ZpZp的虚部为零，的虚部为零，求解可得求解可得第8页，共38页，编辑于2022年，星期二第二节第二节 高频电路中的基本电路高频电路中的基本电路并联谐振回路并联谐振回路等效电路回路在谐振时阻抗最大为：回路在谐振时阻抗最大为：第9页，共38页，编辑于2022年，星期二第二节第二节 高频电路中的基本电路高频电路中的基本电路 在高在高 条件下，有：条件下，有：第10页，共38页，编辑于2022年，星期二第二节第二节 高频电路中的基本电路高频电路中的基本电路根据根据阻抗特性阻抗特性 辐角特性辐角特性 容性容性

6、感性感性作用作用1 1：选频：选频作用作用2 2：移相：移相第11页，共38页，编辑于2022年，星期二第二节第二节 高频电路中的基本电路高频电路中的基本电路回路带宽回路带宽(半功率点频带半功率点频带)定义矩形系数：定义矩形系数：第12页，共38页，编辑于2022年，星期二第二节第二节 高频电路中的基本电路高频电路中的基本电路电抗特性电抗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）电路组成电路组成2 2、串联谐振回路、串联谐振回路第13页，共38页，编辑于2022年，星期二讨论一讨论一 一余弦脉冲电流一余弦脉冲电流 i 通过一通过一LCLC并联谐振回路并联谐振回路,如图所示，试

7、分析如图所示，试分析LCLC并联谐振回路两端电压并联谐振回路两端电压 u 波形。波形。第14页，共38页，编辑于2022年，星期二例例2-1 2-1 设一放大器以简单并联谐振放大器为负载，信号设一放大器以简单并联谐振放大器为负载，信号中心频率为中心频率为f fs s=10MHz,=10MHz,回路电容回路电容C=50pFC=50pF，试计算：，试计算：（1 1）所需的线圈电感值）所需的线圈电感值（2 2）若线圈的品质因数）若线圈的品质因数Q=100Q=100，试计算回路谐振，试计算回路谐振 电阻和回路带宽电阻和回路带宽（3 3）若放大器所需的带宽）若放大器所需的带宽B=0.5MHzB=0.5M

8、Hz，应在回路，应在回路 上并联多大的电阻才能满足放大器所需带上并联多大的电阻才能满足放大器所需带 宽要求？宽要求？第15页，共38页，编辑于2022年，星期二第二节第二节 高频电路中的基本电路高频电路中的基本电路二、二、抽头并联振荡回路抽头并联振荡回路信号源部分接入信号源部分接入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负载部分接入负载部分接入抽头回路的作用抽头回路的作用：阻抗变换。阻抗变换。第16页，共38页，编辑于2022年，星期二第二节第二节 高频电路中的基本电路高频电路中的基本电路1 1、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

9、压的定义：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。同性质总电抗之比。用电压比来表示：用电压比来表示：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第17页，共38页，编辑于2022年，星期二第二节第二节 高频电路中的基本电路高频电路中的基本电路 2 2、阻抗变换和信号源变换、阻抗变换和信号源变换 （1）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电源部分接入电源部分接入电阻减小电阻减小 第18页，共38页，编辑于2022年，星期二第二节第二节 高频电路中的基本电路高频电路中的基本电路（2 2）对于负载部分接入：）对于负

10、载部分接入：由功率相等：由功率相等：由功率相等：由功率相等：负载部分接入负载部分接入部分接入到全接入电部分接入到全接入电阻增加阻增加 第19页，共38页，编辑于2022年，星期二第二节第二节 高频电路中的基本电路高频电路中的基本电路三、石英晶体谐振器三、石英晶体谐振器 晶体谐振器与一般振荡回路比较，有几晶体谐振器与一般振荡回路比较，有几个明显的特点个明显的特点:（1 1）晶体的谐振频率非常稳定。）晶体的谐振频率非常稳定。（2 2）有非常高的品质因数。）有非常高的品质因数。（3 3）接入系数非常小。）接入系数非常小。（4 4）晶体在工作频率附近阻抗变化率大，）晶体在工作频率附近阻抗变化率大，有很

11、高的并联谐振阻抗。有很高的并联谐振阻抗。第20页，共38页，编辑于2022年，星期二例例2-22-2 如图所示并联谐振回路，信号源与负载都为如图所示并联谐振回路，信号源与负载都为部入接入。已知部入接入。已知R RS S、R RL L，并知回路参数，并知回路参数L L、C1C1、C2C2和空载品质因数和空载品质因数Q QO O，求，求（1 1）fofo与与B B0.7070.707；（2 2）R RL L不变，要求总负载与信号源匹配，如何不变，要求总负载与信号源匹配，如何调整回路参数？调整回路参数？第21页，共38页，编辑于2022年，星期二第二节第二节 高频电路中的基本电路高频电路中的基本电路

12、四、传输线变压器四、传输线变压器 1 1、电路结构、电路结构(a)结构示意图;（b）电路第22页，共38页，编辑于2022年，星期二第二节第二节 高频电路中的基本电路高频电路中的基本电路(a)传输线方式;(b)变压器方式 2 2、工作方式、工作方式第23页，共38页，编辑于2022年，星期二第二节第二节 高频电路中的基本电路高频电路中的基本电路3 3、应用：、应用：（14 14 阻抗变换器）阻抗变换器）第24页，共38页，编辑于2022年，星期二第三节第三节 电子噪声及其特性电子噪声及其特性定义：噪声就是除有用信号以外的一切不需要定义：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

13、总称。的信号及各种电磁扰动的总称。噪声来源主要有两方面噪声来源主要有两方面:电阻热噪声和半导体管噪声。电阻热噪声和半导体管噪声。一、电阻热噪声一、电阻热噪声 电阻电阻 R R 两端噪声电压的均方值为两端噪声电压的均方值为:第25页，共38页，编辑于2022年，星期二电阻热噪声电压波形电阻热噪声电压波形第26页，共38页，编辑于2022年，星期二第三节第三节 电子噪声及其特性电子噪声及其特性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和和均方电流谱密度均方电流谱密度分别对应分别对应于单位频带内的于单位频带内的噪声电压均方值噪声电压均方值与与噪声电流均方噪声电流均方值：值：第27页，共3

14、8页，编辑于2022年，星期二第三节第三节 电子噪声及其特性电子噪声及其特性1 1、线性电路中的热噪声、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：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两个电阻串联的噪声分析模型第28页，共38页，编辑于2022年，星期二第三节第三节 电子噪声及其特性电子噪声及其特性 热噪声通过线性网络。热噪声通过线性网络。热噪声通过线路路的模型 如果传输函数表示电如果传输函数表示电压之比则有：压之比则有：输出端的均方噪声电压为：输出端的均方噪声电压为：第29页，共38页，编辑于2022年，星期二第三节第三节 电子噪声及其特性电子噪声及

15、其特性定义等效噪声带宽定义等效噪声带宽可以得到：可以得到：等效噪声带宽第30页，共38页，编辑于2022年，星期二第三节第三节 电子噪声及其特性电子噪声及其特性二、晶体三极管的噪声二、晶体三极管的噪声 分布电阻产生热噪声分布电阻产生热噪声 散弹（粒）噪声散弹（粒）噪声 分配噪声分配噪声 闪烁噪声闪烁噪声 三、场效应管噪声三、场效应管噪声第31页，共38页，编辑于2022年，星期二第四节第四节 噪声系数和噪声温度噪声系数和噪声温度一、噪声系数一、噪声系数 定义：输入端的信号定义：输入端的信号噪声功率比与输出端噪声功率比与输出端的信号噪声功率比的的信号噪声功率比的比值，即比值，即用用dBdB表示为

16、：表示为：线性电路第32页，共38页，编辑于2022年，星期二第四节第四节 噪声系数和噪声温度噪声系数和噪声温度二噪声温度二噪声温度 将线性电路的内部附加噪声折算到输入端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此附加噪声可以用提高信号源内阻上的温度来等效。来等效。第33页，共38页，编辑于2022年，星期二第四节第四节 噪声系数和噪声温度噪声系数和噪声温度三、噪声系数的计算三、噪声系数的计算 1 1、“额定功率额定功率”和和“额定功率增益额定功率增益”的概念。的概念。额定功率，又称资用功率或可用功率，是额定功率，又称资用功率或可用功率，是指信号源所能输出的最

17、大功率。指信号源所能输出的最大功率。额定功率增益是指四端网络的输出额定功率额定功率增益是指四端网络的输出额定功率和输入额定功率之比，即和输入额定功率之比，即:第34页，共38页，编辑于2022年，星期二第四节第四节 噪声系数和噪声温度噪声系数和噪声温度2 2、噪声系数的计算、噪声系数的计算 因为：因为：、所以：所以：等效到输入端有：等效到输入端有：第35页，共38页，编辑于2022年，星期二第四节第四节 噪声系数和噪声温度噪声系数和噪声温度3 3、级联四端网络的噪声系数、级联四端网络的噪声系数级联网络噪声系数级联网络噪声系数第一级第一级第二级第二级第36页，共38页，编辑于2022年，星期二第

18、四节第四节 噪声系数和噪声温度噪声系数和噪声温度4 4、灵敏度、灵敏度 灵敏度就是保持接收机输出端一定信噪比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）。接收机有足够的增益）。第37页，共38页，编辑于2022年，星期二讨论二讨论二 某接收机的噪声系数为某接收机的噪声系数为5dB5dB，带宽为，带宽为10MHz,10MHz,输入阻抗为输入阻抗为5050。若要求输出信噪比应为。若要求输出信噪比应为10dB10dB，问接收机的灵敏度为多少？，问接收机的灵敏度为多少？作业：作业：2-1 2-1、2-3 2-3、2-10 2-10第38页，共38页，编辑于2022年，星期二