高頻西電教學(xué)課件：2 高頻電路基礎(chǔ).ppt

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1、1第2章高頻電路基礎(chǔ)2.1高頻電路中的元器件2.2高頻電路中的基本電路2.3電子噪聲2.4噪聲系數(shù)和噪聲溫度22.1高頻電路中的元器件各種高頻電路基本上是由有源器件、無(wú)源元件和無(wú)源網(wǎng)絡(luò)組成的。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,但要注意它們?cè)诟哳l使用時(shí)的高頻特性。高頻電路中的元件主要是電阻(器)、電容(器)和電感(器),它們都屬于無(wú)源的線性元件。一、高頻電路中的元件1、電阻一個(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)有電抗特3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,C

2、R為分布電容,LR為引線電感,R為電阻。通常，表面貼裝電阻的高頻特性好于金膜電阻，金膜電阻好于炭膜電阻，線繞電阻的高頻特性最差。圖2-1電阻的高頻等效電路42、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。高頻電路中常常使用片狀電容和表面貼裝電容，因?yàn)槠涓哳l特性較好。圖2-2電容器的高頻等效電路(a)電容器的等效電路;（b）電容器的阻抗特性自身諧振頻率容性區(qū)感性區(qū)53、電感電感的作用：諧振元件、濾波元件、阻隔元件。電感的耗損：電感一般都是由導(dǎo)線繞制的，一般都有一定直流電阻，

3、同時(shí)由于存在渦流、磁滯和電磁輻射等損失，所以電感就存在耗損。品質(zhì)因素：定義為電路中無(wú)功功率與有功功率之比，是專門用來(lái)描述電路的能量耗損的。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。6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SRF感性區(qū)容性區(qū)7二、高頻電路中的有源器件用于低頻或其它電子線路的器件沒(méi)有什么根本不同。1、二極管二極管的作用：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。常用高頻二極管的類型：(1)點(diǎn)

4、觸式二極管：其最高工作頻率約200～300MHz(2)表面勢(shì)壘二極管：其最高工作頻率約200～300MHz(3)變?nèi)荻O管：其電容隨偏置電壓變化而變化。82、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，通常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。高頻晶體管有兩大類型:(1)一類是作小信號(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;(2)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。93、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。目前通用型的寬帶集成放大器，其

5、增益可達(dá)50～60dB甚至更高，其工作頻率可達(dá)100～200MHz甚至更高。10本節(jié)將介紹高頻電路中常用的基本（無(wú)源）電路，也稱無(wú)源組件或無(wú)源網(wǎng)絡(luò)，這些無(wú)源組件或無(wú)源網(wǎng)絡(luò)主要包括：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(hào)的傳輸、頻率選擇及阻抗變換等功能。2.2高頻電路中的基本電路11一、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。1、簡(jiǎn)單振蕩回路(只有一個(gè)回路)振蕩回路就是由電感和電容串聯(lián)或并聯(lián)形成的回路。只有一個(gè)回路的振蕩電路稱為簡(jiǎn)單振蕩回路或單

6、振蕩回路。(1)、并聯(lián)諧振回路1）電路結(jié)構(gòu)12圖2-4并聯(lián)諧振回路及其等效電路、阻抗特性和輻角特性(a)并聯(lián)諧振回路;（b）等效電路;（c）阻抗特性;（d）輻角特性并聯(lián)諧振回路的并聯(lián)阻抗為：(2-1)感性區(qū)容性區(qū)13回路諧振時(shí)，虛部應(yīng)為零，即：142）諧振頻率：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：（2-4）（2-2）（2-3）154）諧振電阻：回路在諧振時(shí)的阻抗最大,為一純電阻R0：（2-5）由前面分析可知，若電感的耗損電阻越小，回路的Q值越高，其諧振電阻R0越大。3）特征阻抗：定義為（2-6）16（2-7）（

7、2-9）并聯(lián)回路通常用于窄帶系統(tǒng),此時(shí)ω與ω0相差不大,式（2-7）可進(jìn)一步簡(jiǎn)化為式中,Δω=ω-ω0。稱為廣義失諧。對(duì)應(yīng)的阻抗模值與相角分別為5）相位特性高Q時(shí)，由式(2-1)可得：17在實(shí)際應(yīng)用中,外加信號(hào)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(dāng)ω與ω0很接近時(shí),18（2-12）（2-14）圖2-5表示了并聯(lián)振蕩回路中諧振時(shí)的電流、電壓關(guān)系。196）通頻