高頻第2章 高頻電路基礎課件.ppt

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1、第2章高頻電路基礎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2.1.1高頻電路中的元件1電阻2電容由介質(zhì)隔開的兩導體即構成電容。一個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（b）虛線所示,其中,f為工作頻率,ω=2πf。圖2—2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3電感高頻電感器與普通電感器一樣,電感量是其主要參數(shù)。電感量L產(chǎn)生的感抗為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

2、—3高頻電感器的自身諧振頻率SRF2.1.2高頻電路中的有源器件1二極管半導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。2晶體管與場效應管（FET）在高頻中應用的晶體管仍然是雙極晶體管和各種場效應管，這些管子比用于低頻的管子性能更好,在外形結構方面也有所不同。?高頻晶體管有兩大類型:一類是作小信號放大的高頻小功率管,對它們的主要要求是高增益和低噪聲;另一類為高頻功率放大管,除了增益外,要求其在高頻有較大的輸出功率。3集成電路用于高頻的集成電路的類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用型兩種。2.2高頻電路中的組件高頻電路

3、中的無源組件或無源網(wǎng)絡主要有高頻振蕩（諧振）回路、高頻變壓器、諧振器與濾波器等,它們完成信號的傳輸、頻率選擇及阻抗變換等功能。2.2.1高頻振蕩回路1簡單振蕩回路（1）串聯(lián)諧振回路。稱為諧振電流,當圖2—4串聯(lián)震蕩回路及其特性(2—4)其模為（2—5）稱為回路的品質(zhì)因數(shù),其中在任意頻率下的回路電流與諧振電流之比為串聯(lián)回路在諧振時的電流、電壓關系在實際應用中,外加信號的頻率ω與回路諧振頻率ω0之差Δω=ω-ω0表示頻率偏離諧振的程度,稱為失諧。當ω與ω0很接近時,（2—7）（2—8）令為廣義失諧,則式（2—5）可寫成(2—9)（2—5）當保持外加信號的幅值不變而改變其頻率時,將

4、回路電流值下降為諧振值的時對應的頻率范圍稱為回路的通頻帶,也稱回路帶寬,通常用B來表示。令式則可推得ξ=±1,從而可得帶寬為.(2—10)圖2—7(a)并聯(lián)諧振回路;（b）等效電路;并聯(lián)諧振回路的并聯(lián)阻抗為(2—11)(2）并聯(lián)諧振回路。定義使感抗與容抗相等的頻率為并聯(lián)諧振頻率ω0,令Zp的虛部為零,求解方程的根就是ω0,可得式中,Q為回路的品質(zhì)因數(shù),有當時,?；芈吩谥C振時的阻抗最大,為一電阻R0(Z的實部）（2—12）（2—13）（2—14）（2—15）由得（2—16（2—17）例1設一放大器以簡單并聯(lián)振蕩回路為負載,信號中心頻率fs=10MHz,回路電容C=50pF,(1

5、)試計算所需的線圈電感值。(2)若線圈品質(zhì)因數(shù)為Q=100,試計算回路諧振電阻及回路帶寬。(3)若放大器所需的帶寬B=0.5MHz,則應在回路上并聯(lián)多大電阻才能滿足放大器所需帶寬要求?解(1)計算L值。將f0以兆赫茲(MHz)為單位,Ｃ以皮法(pF)為單位,L以微亨（μH）為單位，上式可變?yōu)橐粚嵱糜嬎愎?將f0=fs=10MHz代入,得(2)回路諧振電阻和帶寬。由式回路帶寬為(3)求滿足0.5MHz帶寬的并聯(lián)電阻。設回路上并聯(lián)電阻為R1,并聯(lián)后的總電阻為R1∥R0,總的回路有載品質(zhì)因數(shù)為QL。由帶寬公式,有此時要求的帶寬B=0.5MHz,故回路總電阻為需要在回路上并聯(lián)7.97k

6、Ω的電阻。2)抽頭并聯(lián)振蕩回路對于圖2—9（b）的電路,其接入系數(shù)p圖2—9幾種常見抽頭振蕩回路2)抽頭并聯(lián)振蕩回路諧振時的回路電流IL和IC與I的比值要小些,而不再是Q倍。由圖2—10電流源的折合及（2—22）可得（2—23）例2如圖2—11，抽頭回路由電流源激勵,忽略回路本身的固有損耗,試求回路兩端電壓u(t)的表示式及回路帶寬。圖2—11例2的抽頭回路解由于忽略了回路本身的固有損耗,因此可以認為Q→∞。由圖可知,回路電容為諧振角頻率為電阻R1的接入系數(shù)等效到回路兩端的電阻為回路兩端電壓u(t)與i(t)同相,電壓振幅U=IR=2V,故輸出電壓為回路有載品質(zhì)因數(shù)回路帶寬

7、3)耦合振蕩回路在高頻電路中,有時用到兩個互相耦合的振蕩回路,也稱為雙調(diào)諧回路。把接有激勵信號源的回路稱為初級回路,把與負載相接的回路稱為次級回路或負載回路。圖2—12兩種常見的耦合回路及其等效電路耦合因子:A=kQ耦合系數(shù):圖2—12兩種常見的耦合回路及其等效電路圖2—13耦合回路的頻率特性(2—35)耦合因子A=kQ=1，k=k0，臨界耦合。A>1，k>k0過耦合。A<1，k