高頻電路基礎(chǔ)教學(xué)課件PPT

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1、第2章高頻電路基礎(chǔ)2.1高頻電路中的元件、器件和組件2.2電子噪聲2.1高頻電路中的元器件基本元件有源器件（二極管、晶體管和集成電路）無源元件（電阻、電容和電感）無源網(wǎng)絡(luò)（高頻諧振回路、高頻變壓器、諧振器與濾波器等）高頻電路中使用的元器件與在低頻電路中使用的元器件基本相同，但是注意它們在高頻使用時(shí)的高頻特性。主要作用:有源器件完成信號的放大，非線性變換等功能。無源網(wǎng)絡(luò)完成信號的傳輸，阻抗變換、選頻等功能。2.1.1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，而且還表現(xiàn)有電

2、抗特性的一面。電阻器的電抗特性反映的就是高頻特性。一個(gè)電阻R的高頻等效電路如圖所示，其中CR為分布電容，LR為引線電感，R為電阻。電阻的高頻等效電路CRRLR2.電感線圈的高頻特性電感線圈在高頻頻段除表現(xiàn)出電感L的特性外，還具有一定的損耗電阻r和分布電容。在分析一般長、中、短波頻段電路時(shí)，通常忽略分布電容的影響。因而，電感線圈的等效電路可以表示為電感L和電阻r串聯(lián)，如圖所示。電感線圈的串聯(lián)等效電路rL電阻r隨頻率增高而增加，這主要是集膚效應(yīng)的影響。所謂集膚效應(yīng)是指隨著工作頻率的增高，流過導(dǎo)線的交流電流向?qū)Ь€表面集中這一現(xiàn)象，當(dāng)頻率很高時(shí)，

3、導(dǎo)線中心部位幾乎完全沒有電流流過，這相當(dāng)于把導(dǎo)線的橫截面積減小為導(dǎo)線的圓環(huán)面積，導(dǎo)電的有效面積較直流時(shí)大為減小，電阻r增大。工作頻率越高，圓環(huán)的面積越小，導(dǎo)線電阻就越大。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,如圖所示。設(shè)流過電感線圈的電流為I，則電感L上的無功功率為I2ωL，而線圈的損耗功率，即電阻r的消耗功率為I2r，故由式（2.1.1）得到電感的品質(zhì)因數(shù)(2.1.1)(2.1.2)Q值是一個(gè)比值，它是感抗ωL與損耗電阻r之比，Q值越高損耗越小，一般情況下,線圈的Q值通常在幾十到一二百

4、左右。在無線電技術(shù)中通常不是直接用等效電阻r，而是引入線圈的品質(zhì)因數(shù)這一參數(shù)來表示線圈的損耗性能。品質(zhì)因數(shù)定義為無功功率與有功功率之比:3電容由介質(zhì)隔開的兩導(dǎo)體即構(gòu)成電容。一個(gè)電容器的等效電路卻如圖（a）所示。理想電容器的阻抗1/(jωC),如圖2—2（b）虛線所示,其中,f為工作頻率,ω=2πf。電容器的高頻等效電路(a)電容器的等效電路;（b）電容器的阻抗特性Rc為極間絕緣電阻，LC為分布電感或極間電感，小容量電容的引線電感。高頻運(yùn)用時(shí)其阻抗特性實(shí)線所示。當(dāng)工作頻率小于自身諧振頻率，呈容性，工作頻率大于自身諧振頻率，呈感性。容性感

5、性在分析一般米波以下頻段的諧振回路時(shí)，常常只考慮電容和損耗。電容器的等效電路也有兩種形式，如圖所示。電容器的串、并聯(lián)等效電路rCRCp2.1.2高頻電路中的組件諧振回路由電感線圈和電容組成，當(dāng)外界授予一定能量，電路參數(shù)滿足一定關(guān)系時(shí)，可以在回路中產(chǎn)生電壓和電流的周期振蕩回路。若該電路在某一頻率的交變信號作用下,能在電抗原件上產(chǎn)生最大的電壓或流過最大的電流，即具有諧振特性，故該電路又稱諧振回路。諧振回路按電路的形式分為：1.串聯(lián)諧振回路2.并聯(lián)諧振回路3.耦合諧振回路高頻電路中的無源組件或無源網(wǎng)絡(luò)主要有高頻振蕩（諧振）回路、高頻變壓器、諧振

6、器與濾波器等,它們完成信號的傳輸、頻率選擇及阻抗變換等功能。用途：1.利用他的選頻特性構(gòu)成各種諧振發(fā)大器2.在自激振蕩器中充當(dāng)諧振回路3.在調(diào)制、變頻、解調(diào)充當(dāng)選頻網(wǎng)絡(luò)本章討論各種諧振回路在正弦穩(wěn)態(tài)情況下的諧振特性和頻率特性。RpLCRSiSRLCRSiSRLCRSuS1）.串聯(lián)諧振RLCRSuSZS(1)阻抗特性ωXω0容性感性RRLCRSuSZSω0ω(3)諧振曲線回路電流幅值與外加電壓頻率之間的關(guān)系曲線。RLCRSuSiS其中幅頻特性Q2Q1Q1>Q2ω0ωI/I0小失諧諧振特性方程（通用式）失諧量廣義失諧量式中相頻特性曲線RLCR

7、SuSω0ω感性容性ω感性容性RLCRSuSiSω0串聯(lián)諧振相頻特性Q1>Q2RLCRSuSisRLCRSuS+uC-+uL-is+ui-+uR-1RLCRSiSZP2.并聯(lián)諧振RpLCRSiS諧振時(shí)當(dāng)ωL>>R時(shí)1）諧振頻率RpRLCRSiSZP當(dāng)ωL>>R條件不滿足時(shí)，諧振時(shí)，Z為實(shí)數(shù)，則分子中虛部必須與分母中虛部相抵消。即準(zhǔn)確并聯(lián)回路諧振頻率RpLCRSiS+ui-RLCRSiSRLCRSiS電感性電容性Rpω0ωRLCRSiS+-是與外電流相比較而言Q2Q1Q1>Q20ξωω0ω感性容性RpLCRSiSiiiCiRiL+u-1例1

8、設(shè)一放大器以簡單并聯(lián)振蕩回路為負(fù)載,信號中心頻率fs=10MHz,回路電容C=50pF,(1)試計(jì)算所需的線圈電感值。(2)若線圈品質(zhì)因數(shù)為Q=100,試計(jì)算回路諧振電阻及回路帶寬。(3)若放