高頻高頻電路基礎(chǔ)

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1、第2章高頻電路基礎(chǔ)2.1高頻電路中的元器件和組件重點(diǎn)：串、并聯(lián)諧振回路的選頻特性12.1.1高頻電路中的元件1.電阻器一個(gè)實(shí)際的電阻器,在低頻時(shí)主要表現(xiàn)為電阻特性,但在高頻使用時(shí)不僅表現(xiàn)有電阻特性的一面,而且還表有電抗特性的一面。電阻器的電抗特性反映的就是其高頻特性。一個(gè)電阻R的高頻等效電路如圖2—1所示,其中,CR為分布電容,LR為引線電感,R為電阻。圖2-1電阻的高頻等效電路232.電容器由介質(zhì)隔開(kāi)的兩導(dǎo)體即構(gòu)成電容。一個(gè)電容器的等效電路卻如圖2-2（a）所示。理想電容器的阻抗1/(jωC),如圖2-2（

2、b）虛線所示.其中,f為工作頻率,ω=2πf。(a)電容器的等效電路;（b）電容器的阻抗特性圖2—2電容器的高頻等效電路4實(shí)際電容的阻抗特性53.電感高頻電感器的電感量是其主要參數(shù)。感抗為jωL,其中,ω為工作角頻率。高頻電感器也具有自身諧振頻率SRF。在SRF上,高頻電感的阻抗的幅值最大,而相角為零,如圖2—3所示。圖2—3高頻電感器的自身諧振頻率SRF6導(dǎo)線趨膚效應(yīng)示意圖趨膚效應(yīng)：交變電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)，由于感應(yīng)作用引起導(dǎo)體截面上電流分布不均勻，愈近導(dǎo)體表面電流密度越大。這種現(xiàn)象稱(chēng)“趨膚效應(yīng)”。趨膚效應(yīng)使導(dǎo)體的

3、有效電阻增加。頻率越高，趨膚效應(yīng)越顯著。782.1.2高頻電路中的有源器件1）二極管半導(dǎo)體二極管在高頻中主要用于檢波、調(diào)制、解調(diào)及混頻等非線性變換電路中,工作在低電平。變?nèi)荻O管又稱(chēng)“可變電抗二極管”。是一種利用PN結(jié)電容（勢(shì)壘電容)與其反向偏置電壓的依賴(lài)關(guān)系而制成的二極管。反偏電壓愈大，則結(jié)電容愈小。普通可變電容采用機(jī)械調(diào)節(jié)改變?nèi)萘浚內(nèi)荻O管用電調(diào)方式改變?nèi)萘浚?102）晶體管與場(chǎng)效應(yīng)管（FET）在高頻中應(yīng)用的晶體管仍然是雙極晶體管和各種場(chǎng)效應(yīng)管，這些管子比用于低頻的管子性能更好,在外形結(jié)構(gòu)方面也有所不同。高頻

4、晶體管有兩大類(lèi)型:一類(lèi)是作小信號(hào)放大的高頻小功率管,對(duì)它們的主要要求是高增益和低噪聲;另一類(lèi)為高頻功率放大管,除了增益外,要求其在高頻有較大的輸出功率。113）集成電路用于高頻的集成電路的類(lèi)型和品種要比用于低頻的集成電路少得多,主要分為通用型和專(zhuān)用型兩種。12振蕩（諧振）回路高頻變壓器諧振器濾波器平衡調(diào)制（混頻）器正交調(diào)制（混頻）器移相器匹配器衰減器分配器與合路器等2.1.2高頻電路中的組件131.高頻振蕩回路高頻振蕩回路是高頻電路中應(yīng)用最廣的無(wú)源網(wǎng)絡(luò)，也是構(gòu)成高頻放大器、振蕩器以及各種濾波器的主要部件，在電路中完

5、成阻抗變換、信號(hào)選擇等任務(wù),并可直接作為負(fù)載使用。1415選頻的基本概念所謂選頻：就是選出需要的頻率分量并且濾除不需要的頻率分量。16單振蕩回路耦合振蕩回路振蕩回路（由L、C組成）各種濾波器LC集中濾波器石英晶體濾波器陶瓷濾波器聲表面波濾波器串聯(lián)振蕩回路并聯(lián)振蕩回路17要求fof1f22Δf0.72Δf0.1理想實(shí)際α(f)=H(f)/H(fo)f0.40.60.81.00.20通頻帶外的幅頻特性應(yīng)滿(mǎn)足理想的幅頻特性應(yīng)是矩形，既是一個(gè)關(guān)于頻率的矩形窗函數(shù)。定義矩形系數(shù)K0.1表示選擇性：2Δf0.7稱(chēng)為通頻帶：顯然，

6、理想選頻電路的矩形系數(shù)K0.1=1，而實(shí)際選頻電路的矩形系數(shù)均大于1。理想的選頻電路通頻帶內(nèi)的幅頻特性選頻電路的通頻帶寬度傳輸信號(hào)有效頻譜寬度相一致18Example1-1:TheseriesLRCcircuithasthefollowingcomponentvalues:r=10?,L=10?H,andC=100pFDeterminetheimpedanceZ,thecurrentforVZ=10Vrms(rootmeansquare),theresultingvoltagedroppedacrossthecapa

7、citor,andthepowerdissipatedbythecircuit.(allatf=5.5MHz).Solution:1.Atf=5.5MHz,?=2?*5.5MHz=34.56Mrad/s,XL=?L=345.6?,XC=1/?C=289.4?,Hence,Z=10+j345.6-j289.4=10+j56.2=57.1?∠80o2.i=v/Z=10V/57.1?∠80o=175mA∠-80o.Thephaseangle?=-80oindicatesthatthecurrentlagstheapplie

8、dvoltage(orthevoltageleadsthecurrent)forthisessentiallyinductivecircuit.3.Vc=iXC=(175mA∠-80o)(289.4?∠-90o)=50.6V∠-170o4.Thepowerdissipatedinthecircuitisthatlostintheresistan