高频电子线路第2章
高频电子线路二版第二章.高频电路基础
次级回路自阻抗
M2
Zf1 Z22
初级回路自阻抗
M2
Zf2
Z11
Z22 次级回路自阻抗
Z11 初级回路自阻抗
广义失谐量： 0L ( 0 ) 2Q
r 0
0
耦合因子： A Q
临界耦合 A 1
欠耦合 A<1
过耦合 A>1
理相
1
0.7
实际
0.1
0
ω0
ω
② 选择性: 表征了对无用信号的抑制能力，
Q值越高，曲线越陡峭，选择性越好，但通频
带越窄。
③ 理想回路：幅频特性在通频带内应完全
平坦。是一个矩型.
矩型系数: 表征实际幅频特性与理想幅
频特性接近的程度.谐振曲线下降为谐振值( f0 处 )的0.1时对应的频带宽度B0.1与通频带B0.707 之比:
+
IS
RS
C
N1 N2 RL
+
R'L
IS
RS
C
L
分析：
由 N1:N2=1:n ，得 n = N2 / N1（接入系数）。利用ⅰ 的方法，也可求得负载RL等效到初级回路的等效电阻是：
பைடு நூலகம்RL
1 n2
RL
或 gL n2gL
ⅲ. 电容分压式阻抗变换电路
Ú
+
IS RS
L
C1 ÚT
C2
IS RS C L
C1 R'L
⑷ 分析几种常用的抽头并联谐振回路
ⅰ.自耦变压器阻抗变换电路
Ú1
+
IS
RS
C
N1 Ú2 L
N2
RL
高频电子线路第二章
本地载波的产生
平方器
带通滤波器
分频器
2. 单边带调幅
双边带抑制载波调幅方式中，不含固定载波
分量，因而可以有效地利用发射机的功率传递 信息
➢但它是双边带信号，所占带宽仍为调制信号最高
➢ 通信接收机中的混频电路 ➢ 二极管混频电路 ➢ 混频失真
2.4 振幅调制与解调电路
➢ 振幅调制电路 ➢ 二极管包络检波电路 ➢ 同步检波电路
什么是调制？
调制是使消息载体的某些特性随消息变化的过程
➢调制的作用是把消息置于消息载体，以便传输和处理 ➢解调是调制的逆过程，从消息载体中还原出原来的消息
两种方案
幅度调制其实是一个变频过程，即两个信号相乘
二、双边带和单边带调制电路组成模型
1.（抑制载波的）双边带调幅
从信息传输的角度看，载波是多余的，并且普通AM载波的功率占了
总功率的一半以上，对充分利用发射机功率是不利的 ➢采用抑制载波调幅
波形图
DSB AM的性 质
已调信号的幅度随调制信号的变化而变化，但其包络不能反映调制信号的形状 ➢调制信号正值时的载波相位与调制信号负值时的相位是反相的（差180） ➢不能使用包络检波，只能采用同步检波（相干解调） ➢抑制载波调幅不含固定的载波分量，如果调制信号的平均值不为0，将会出现
调制分类
按调制信号vΩ(t)
➢模拟调制、数字调制
按载波vc(t)
➢脉冲调制、正弦波调制、光强度调制
正弦波调制
➢幅度调制、角度调制（频率调制、相位调制）
2.1 频谱搬移电路的组成模型
2.1.1 振幅调制电路的组成模型
幅度调制（AM）是指载波的幅度随调制信号的变化规律而变化，而其角
频率和初相位均为常数
高频电子线路 第2章-高频电路基础
1 1 L= 2 = ω0 C (2π ) 2 f 02C
以兆赫兹(MHz)为单位 Ｃ以皮法 为单位, 以皮法(pF)为单位 L以 为单位, 将f0以兆赫兹 为单位 为单位 以 微亨（ ）为单位， 上式可变为一实用计算公式： 微亨（µH）为单位， 上式可变为一实用计算公式：
1 2 1 25330 6 L = ( ) 2 × 10 = 2 2π f 0 C f0 C
(3) 求满足 求满足0.5 MHz带宽的并联电阻。 设回路上并联 带宽的并联电阻。 带宽的并联电阻 电阻为R 并联后的总电阻为R 电阻为 1, 并联后的总电阻为 1∥R0, 总的回路有载品 f0 质因数为Q 由带宽公式, 质因数为 L。 由带宽公式 有 Q =
L
B
此时要求的带宽B=0.5 MHz, 故 QL = 20 此时要求的带宽 回路总电阻为
主要包括电台、工业、空间电磁、天电等 主要包括电台、工业、空间电磁、
内部产生的一般称为噪声
人为:接地 回路耦合等 人为 接地,回路耦合等 接地 系统内:电阻 电子器件等的热噪声等 系统内 电阻,电子器件等的热噪声等 电阻
电子噪声：电子线路中普遍存在。 电子噪声：电子线路中普遍存在。指电子线路中的随 机起伏的电信号，与电子扰动有关。 机起伏的电信号，与电子扰动有关。 当噪声,干扰与信号可比拟时 称信号被噪声淹没 当噪声 干扰与信号可比拟时,称信号被噪声淹没 干扰与信号可比拟时 称信号被噪声淹没.
ωM M = 对于互感耦合: 对于互感耦合 k = 2 L1L2 ω L1L2
通常情况: 通常情况
M L1 = L2 = L 则 k = L
CC k= 对于电容耦合: 对于电容耦合 (C1 + CC )(C2 + CC )
第2章《高频电子线路》_(曾兴雯)_版高等教育出版社课后答案
2.2 高频电路中的基本电路
1、简单振荡回路 （1）并联谐振回路 （2）串联谐振回路
17
第2章 高频电路基础
（1）并联谐振回路 谐振特性：
振荡回路的阻抗在某一特定频率上具 有最大或最小值的特性称为谐振特性。
1 jC Zp 1 r jL j C （当 L r 时） L C 1 r j (L ) 谐振条件： C 当回路总电抗 X=0 时，回路呈谐振状态
Q0
L
r
品质因数 Q
Q 定义：高频电感器的感抗与其串联损耗电阻之比。
Q 值越高，表明该电感器的储能作用越强，损耗越小。
8
第2章 高频电路基础
2.1 高频电路中的元器件
二、高频电路中的有源器件 主要是：
二极管 晶体管
集成电路
完成信号的放大、非线性变换等功能。
9
第2章 高频电路基础
2.1 高频电路中的元器件
第2章 高频电路基础
第2章 高频电路基础
2.1 高频电路中的元器件 2.2 高频电路中的基本电路 2.3 电子噪声及其特性 2.4 噪声系数和噪声温度
1
第2章 高频电路基础
2.1 高频电路中的元器件
一、高频电路中的元件 高频电路中使用的元器件与在低频电路中使 用的元器件基本相同，但要注意它们在高频使用 时的高频特性。
号中心频率fs=10 MHz，回路电容C=50 pF，
试计算所需的线圈电感值。
(1) 若线圈品质因数为Q=100，试计算回路谐振电阻
及回路带宽。 (2) 若放大器所需的带宽B0.7=0.5 MHz，则应在回路 上并联多大电阻才能满足放大器所需带宽要求?
36
第2章 高频电路基础
（2）串联谐振回路 串联谐振回路是与并联谐振回路对偶的电路， 其基本特性与并联谐振回路呈对偶关系，通频带、 矩形系数与并联谐振回路相同。 电路组成： 电抗特性：
(完整版)高频电子线路(知识点整理)
127.02ωωω-=∆高频电子线路重点第二章 选频网络一. 基本概念所谓选频（滤波)，就是选出需要的频率分量和滤除不需要的频率分量。
电抗(X ）=容抗（ ）+感抗（wL ） 阻抗=电阻(R ）+j 电抗 阻抗的模把阻抗看成虚数求模 二．串联谐振电路 1。
谐振时,（电抗） ,电容、电感消失了，相角等于0,谐振频率： ，此时|Z ｜最小=R ，电流最大2。
当w<w 0时,电流超前电压，相角小于0，X<0阻抗是容性；当w>w 0时,电压超前电流，相角大于0,X>0阻抗是感性； 3。
回路的品质因素数 （除R ），增大回路电阻，品质因数下降，谐振时,电感和电容两端的电位差大小等于外加电压的Q 倍，相位相反4。
回路电流与谐振时回路电流之比 （幅频),品质因数越高，谐振时的电流越大，比值越大,曲线越尖，选频作用越明显，选择性越好5.失谐△w=w(再加电压的频率）-w 0（回路谐振频率），当w 和w 0很相近时， , ξ=X/R=Q ×2△w/w 0是广义失谐，回路电流与谐振时回路电流之比6。
当外加电压不变,w=w 1=w 2时,其值为1/√2，w 2-w 1为通频带，w 2，w 1为边界频率/半功率点,广义失谐为±17. ，品质因数越高，选择性越好，通频带越窄8.通频带绝对值 通频带相对值 9.相位特性 Q 越大,相位曲线在w 0处越陡峭 10.能量关系电抗元件电感和电容不消耗外加电动势的能量,消耗能量的只有损耗电阻。
回路总瞬时储能 回路一个周期的损耗 ， 表示回路或线圈中的损耗。
就能量关系而言,所谓“谐振"，是指：回路中储存的能量是不变的,只是在电感与电容之间相互转换；外加电动势只提供回路电阻所消耗的能量，以维持回路的等幅振荡，而且谐振回路中电流最大。
11. 电源内阻与负载电阻的影响Q L 三。
并联谐振回路1.一般无特殊说明都考虑wL>>R,Z 反之w p =√[1/LC-(R/L ）2］=1/√RC ·√1—Q 22。
第2章 噪声系数和噪声温度
通常需要描述一个电路或系统内部噪声的大小，因此需要引入相应的物理量（噪声系数或噪声指数）来描述。
一．噪声系数的定义图 2-35 为一线性四端网络, 它的噪声系数定义为输入端的信号噪声功率比(S/N)i 与输出端的信号噪声功率比(S/N)o 的比值, 即 图 2-35 噪声系数的定义第四节 噪声系数和噪声温度线性电路K P N F S iN i S o N o信号功率噪声功率图中, K P 为电路的功率传输系数(或功率放大倍数)，K P =Ｓo /S i。
用N a 表示线性电路内部附加噪声功率在输出端的输出, 考虑到K P =Ｓo /S i , 上式可以表示为：o o i i o i F N S N S N S N S N ==)()(1i p a a p p F i i N K N N K K N N N +==+o p o F i p iN K N N N K N ==噪声系数通常用dB 表示, 用dB 表示的噪声系数为o i F F NS N S Lg LgN dB N )()(1010)(==关于噪声系数，有以下几点需要说明：(1) 由于噪声功率是与带宽B相联系的，为了不使噪声系数依赖于 (1)指定的频宽，因此国际上式(2-6(2-611)定义中的噪声功率是指单位频带内的噪声功率，即是指输出、输入噪声功率谱密度。
此时的噪声系数将随指定的工作频率不同而不同，即表示点频的噪声系数。
(2) 由式(2-60)可以看出，输入、输出信号功率是成比例变化的， (2)即噪声系数与输入信号大小无关，但却与输入噪声功率Ni有关，因此，为了明确，在噪声系数的定义中，规定输入噪声功率Ni为信号源内阻Rs的热噪声最大输出功率（由前可知为kTB），并规定温度为290K。
(3) 在噪声系数的定义中，没有对网络的匹配情况提出要求，因而是普遍适用的。
实际上输出端的阻抗是否匹配并不影响噪声系数的大小。
因此噪声系数可以表示为输出端开路时两均方电压之比或输出端短路时两均方电流之比，即2222nionoF nio no F I I N UU N ==(4) 上述噪声系数的定义只适用于线性或准线性电路。
高频电子线路第二章 高频小信号放大器
(2) 为了增大Ａu0, 要求负载电导小, 如果负载是下一级放 大器, 则要求其ｇie小。 (3) 回路谐振电导ｇe0越小, Ａu0越大。 (4) Ａu0与接入系数ｎ1、ｎ2有关, 但不是单调递增或单调 递减关系。由于ｎ1和ｎ2还会影响回路有载 Ｑ值Ｑe, 而Ｑe又 将影响通频带,所以ｎ1与ｎ2的选择应全面考虑, 选取最佳值。
结论：
以上这些质量指标，相互之间即有联系又有矛盾。 增益和稳定性是一对矛盾，通频带和选择性是一 对矛盾。
应根据需要决定主次，进行分析和讨论。
4、 晶体管的高频小信号等效电路
形式等效电路（网络参数等效电路） 包括：Y参数、h参数、z参数、s参数等效电路 混合π型等效电路(物理模拟等效电路)
2.2.1 单管单调谐放大器※
1.电路组成及特点
●右图是一个典型的单管单调谐放大器。
Ｃ b 与 Ｃ c 分别是和信号源（或前级放大器）、 负载（或后级放大器）的耦合电容, Ｃe是旁路
UCC R2 L Cc
电容。 ●电容Ｃ与电感Ｌ组成的并联谐振回路作为晶 体管的集电极负载 , 其谐振频率应调谐在输入 有用信号的中心频率上。 ● 回路与晶体管的耦合采用自耦变压器耦合方 式 , 这样可减弱晶体管输出导纳对回路的影响。 ● 负载（或下级放大器）与回路的耦合采用自 耦变压器耦合和电容耦合方式, 这样, 既可减弱 负载（或下级放大器）导纳对回路的影响 , 又 可使前、 后级的直流供电电路分开。 ● 另外 , 采用上述耦合方式也比较容易实现前、 后级之间的阻抗匹配。
指在电源电压变化或器件参数变化时以上三参数的稳定程 度。 为使放大器稳定工作，必须采取稳定措施，即限制每级 增益，选择内反馈小的晶体管，应用中和或失配方法等。
第2章 抽头并联振荡回路
UT IL
I L
C
R0
U
U
(a)
UT
C1
L
R0
C2
(b)
《高频电子线路》
UT
C2 L
U
C1 R1
(c)
UT C
U1 L
R1
C1
UT
L
U1
C2 R1
(d)
(e)
图2-7 几种常见抽头振荡回路
第2章 高频电路基础
《高频电子线路》
下面以图2-7(a)、(b)为例分析抽头并联振荡回路的 特性。
(2) 阻抗变换特性
《高频电子线路》
回路两端电压u(t)与i(t)同相, 电压振幅U=IR=2 V, 故
输出电压为
u(t) = 2 cos107tV
u1(t) = pu(t) = cos107tV
回路有载品质因数
R 2000 QL = ω0L = 100 = 20
回路带宽
B = ω0 = 5 ×105 rad / s QL
≈ 199kΩ
有载品质因数QL
=
1
Q0 + R0
100 =
1 + 199
≈ 1.546
RL′
3.125
第2章 高频电路基础
《高频电子线路》
2-3 图示为一电容抽头的并联振荡回路。谐振频率 f0=1MHz，C1=400 pF，C2=100 pF 求回路电感L。 若 Q0=100，RL=2kΩ，求回路有载 QL值。
第2章 高频电路基础
《高频电子线路》
C = C1C2 = 40000 = 80 pF , C1 + C2 500 1
对于图(2-7)(a)，考虑是窄带高Q的实际情况，设
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信号偏离谐振回路的谐振频率时，谐振回路 的幅频特性下降为最大值的 1/ 2 (≈ 0.7)时对 应的频率范围，称为通频带，用BW0.7表示。
BW0.7
2f0.7
f0 Q
I
1
1
I max
1
jQ
0
0
1 j
II 1
I max
I max
12
arctan
➢谐振回路的品质因数越大，通频带越窄
2．并联谐振回路
Yp
1 Zp
1 rp
j C
1 L
1 rp
1
j rp 0 L
0
0
1
j
谐振时 0
Zp max rp Q
L C
U max Is rp
IC j0CUmax j0Crp Is jQIs
IL
U max j0 L
j rp 0 L
解：将图2.9(a)等效为图2.9(b)，各等效元件的参数计算如下
p1
N12 N13
1 5
，p2
N 45 N13
1 10
RL
RL p22
102
2 200(k)
因为Ys
p12Ys
1 Rs
jCs
p12
(
1 Rs
jCs )
所以Rs
Rs p12
52 10 250(k)
Cs
p12Cs
100 52
Rp
X
2 p
Rp2
X
2 p
j Rp2 X p
Rp2
X
2 p
等效变换前后回路的品 质因数应该相等
X s Rp Q
Rs
Xp
当Q值较大(>10)时
Rs
Rp 1 Q2
Q2
Xs
1 Q2
Xp
Rp 1 Q2 Rs
Xp
1
1 Q2
Xs
Rp Q2 Rs , X p X s
➢串联电路变换成等效的并联 电路后，Xp与Xs性质相同，大 小基本不变，而Rp是Rs的Q2倍
j L
1
C
UC
Imax
1
j0C
Us
j0CrL
jQUs
UL
Imax j0 L
j 0 LUs
rL
jQUs
➢谐振时，串联谐振回路电容和电感的电 压幅度比端口电压大Q倍。
电感L和电容C串联形成回 路 ， rL 为 电 感 线 圈 的 损 耗 电阻，电容损耗可以忽略
1) 串联谐振回路阻抗的谐振特性
Zs
rL 1
jQ
2 0
rL
1
j
Zs
es
Zs rL 1 2 , s arctan
0
广义失谐
Q 2 0
0 时，回路呈容性(相角为负值) 0 时，回路呈感性(相角为正值) 0 时，回路阻抗最小并呈纯电阻性
1L Zs min rL Q C
2) 串联谐振回路的谐振曲线与通频带
RL
Is p1Is
变压器部分接入的并联谐振回路与等效电路
2．电容、电感抽头的部分接入并联谐振回路
接 入 系 数
变换前后回路元件功率相等
U2 23
p1
U 23 U13
I2
1 0C2
I
2
(1 0C1
1 0C2
)
Rs
C1 C1 C2
U2 13
，U
2 43
Rs RL
U2 13
RL
，IsU
23
IsU13
C C1C2 C1 C2
L L1 L2
抽头接入并联谐振回路与等效电路
【例2.1】 图2.9(a)所示为LC并联谐振回路的应用原理图。信号源和负载以变压
器方式接入回路。已知线圈绕组的匝数分别为N12=10，N13 =50，N45 =5， L13=10mH ， 回 路 固 有 品 质 因 数 Q0=100 ， C=100pF ， Rs=10kW ， Is=1mA ， Cs=100pF，RL=2kW。试求实际回路的品质因数QL、通频带BW0.7和谐振时的 输出电压Uo。
Is
jQIs
0 回路呈感性 0回路呈容性
0
1 LC
,
f0
2
1 LC
Q
rp 0 L
0Crp
rp
C L
Zp
rp , 12
p arctan
|Zp(ω)| φp(ω)
U/Umax
U 1
U max
12
.
I
1
Q1>Q2
L
. IC
CC
. .+
Ir
IL .
U
rp L
φp(ω)
π
2 感性
|Zp(ω)|
4(pF)
图2.9
回路的等效总电感不变仍为L13，而回路的等效总电容CΣ为
C C Cs 100 4 104(pF)
2.1.2 串、并联谐振回路的基本特性
1．串联谐振回路
1)
串联谐振回路阻抗的谐振特性
谐振频率 0
1 LC
或
f0
Zs rL
1
2 LC
j L
1 C
回路的品质因数 Q 0 L 1 1 L rL 0CrL rL C
谐振时 Zs min rL
I max
Us rL
I Us
Us
Zs
rL
折合到谐振回路后的电阻和电流源
Rs
1 p12
Rs，RL
1 p22
RL，I
s
p1Is
p2
U 43 U13
I20 L2 I20 (L1 L2 )
L2 L1 L2
一 般
外接电路两端的电压 p 回路两端的电压
Z 1 Z p2
关 与外电路相连的那部分电抗 或 Y p2Y
系 回路参与分压的同性质总电抗 Is pIs
1/ 2
Q1 Q2
rL (a)
-
(b)
0
容性
0
π 2
(c)
f0
f
BW0.7 (d)
BW0.7
f0 Q
2.1.3 回路的部分接入与阻抗变换
❖ 信号源内阻或负载电阻直接并联在回路两端 ，将对回路的Q值、谐振频率影响较大，为 解决这个问题，可用部分接入的阻抗变换电 路，将它们折算到回路两端，以改善对回路 的影响。
1．变压器部分接入的并联谐振回路
变换前后回路元件功率相等
U2 12 Rs
U2 13
,
U2 45
Rs RL
U2 13
RL
，IsU12
IsU13
定义接入系数为
p1
U12 U13
N12 N13
，
p2
U 45 U13
N 45 N13
折合到谐振回路后的电阻和电流源
Rs
1 p12
Rs， RL
1 p22
❖ LC谐振回路由电感和电容组成，根据连接方 式不同可以分为串联谐振回路和并联谐振回 路两种。
❖ LC谐振回路是构成高频谐振放大器、正弦波 振荡器及各种选频电路的基础电路。
2.1.1 阻抗的串、并联变换
等效变换的原则是等效
变换前的电路与等效变 换后的电路阻抗相等
Rs
jX s
Rp jX p Rp jX p
第2章 小信号选频放大电路
❖ 小信号选频放大电路处于接收机什么位置？ 起何作用？
❖ 小信号选频放大电路如何构成？有哪些类型 ？
❖ 如何分析小信号选频放大电路？如何计算增 益、带宽等参数？
2.1 LC谐振与阻抗变换电路
❖ LC谐振回路的主要特点就是具有选频作用： 由多种频率分量组成的输入信号，经过谐振 回路，只选出某些频率分量，而对其他的频 率分量有不同程度的抑制作用。