高频电子线路第二章
高频电子线路_张肃文_第6版课件_第2章_选频网络
2.1.3 串联振荡回路的相位特性曲线
由于人耳听觉对于相位特性引起的信号失真不 敏感，所以早期的无线电通信在传递声音信号时， 对于相频特性并不重视。 但是，近代无线电技术中，普遍遇到数字信号 与图像信号的传输问题，在这种情况下，相位特性 失真要严重影响通信质量。
1 代入上式，则得 LC L Q C R
+ – Vs
C
在LC谐振回路中，用Q评价谐振回路损耗的大小。 Q值常在几十到几百左右。Q值越大，回路的损耗 越小，其选择性越好。
2.1.1 基本原理
总结
1. 谐振时，回路阻抗值最小，即Z=R；当信号源为电压源 V s ，具有带通选频特性。 时，回路电流最大，即 I 0 R 2. 阻抗性质随频率变化的规律：
又因为
1 w0 L w 0C
C
所以
V V L0 C0
谐振时，电感、电容消失了！
2.1.1 基本原理
1 w0 L w0C 回路的品质因数 w0 L 1 Q R w0CR
考虑到，谐振时
L + – Vs
R
I jw L V L0 0 0
1 V 1 1 s VC 0 I 0 j Vs jQV s jw0C R jw0C w0CR
. (w ) I 1 N (w ) N (w )e j (w ) (w ) w w0 I 0 1 j Q( )
w0
w
w w0 arctan Q w w arctan 0
2.1 arctan Q w w arctan 0
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2章
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
高频电子线路(第二版)课件第二章
R0 Q0L 100 2 107 5.07 106 3.18104
31.8k
21
回路带宽为
B f0 100 kHz Q
(3) 求满足0.5 MHz带宽的并联电阻。 设回路上并
联电阻为R1, 并联后的总电阻为R1∥R0, 总的回路有载品 质因数为QL。 由带宽公式, 有
QL
f0 B
此时要求的带宽B=0.5 MHz, 故
并联谐振回路的并联阻抗为：
(r jL) 1
Zp
r
jL
jC
1
jC
12
(2-1)
2）谐振频率：定义使感抗与容抗相等的频率为并联谐振
频率ω0。令Zp的虚部为零, 求解方程的根就是ω0, 可得
0
1 LC
1
1 Q2
（2-2）
式中, Q为回路的品质因数, 有：
Q 0L 1 r 0Cr
（2-3）
Q 1
管，通常这些管子比用于低频的管子性能更好, 在外形结构 方面也有所不同。
高频晶体管有两大类型: (1) 一类是作小信号放大的高频小功率管, 对它们的主
要要求是高增益和低噪声; (2) 另一类为高频功率放大管, 除了增益外, 要求其在高
频有较大的输出功率。
8
3、 用于高频的集成电路的类型和品种要比用于低频的
I L
C
R0
U
U
(a)
UT
C1
L
R0
C2
U
(b)
UT C2
L 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
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 )
高频电子线路第二章精品PPT课件
2.2.3.1、石英晶体滤波器
一、石英晶体的物理特性
1、石英晶体的结构
图2.2.3.1（a）表示自然结晶
体，图（b）表示晶体的横断。
为了便于研究，人们根据石英晶
体的物理特性，在石英晶体内画
出三种几何对称轴，连接两个角
锥顶点的一根轴Z，称为光轴； 在图（b）中沿对角线的三条X 轴，称为电轴；与电轴相垂直的
当 JT 作滤波器使用时，f f p fq 决定了滤波器的通 带宽度。
2.2.3.1
晶体谐振器与一般振荡回路比较，有以下几个明显 的特点：
• ① 晶体的谐振频率 f p和 fq非常稳定。这是因为
Lq、Cq、rq 由晶体尺寸决定，由于晶体的物理特性
它们受外界因素（如温度、震动等）的影响小。
•② 有非常高的品质因数。而普通LC振荡回路的 Q 值只能到几百。
当 fs 偏离f0 ，强度减小 （原因是各 A0振幅不变，但相位变化）。
表面声波滤波器的幅频特性为具有 sin x x 的函数形式， 式中x n f f0 ，（f f f0 ）。
2.2.3.3
目前表面声波滤波器的中心频率可在10MHz～ 1GHz之间，相对带宽0.5为00 50 00 ，插入损耗最低仅几个dB，
沿弹性体表面传递的声波，有n节换能器，（n+1） 个电极或 N n个2 周期段。指间距b、指宽a决定声波波 长。
换能器频率 f0 d ， 传播速度。
周期段长（波长）：0 M 2(a b)
当外加信号频率 fs 时f0 ， 各节所发出的表面波同相迭加，振幅最大， 总振幅 As nA0
（A0 为每节所激发声波强度振幅）。
矩形系数可达1.2。 图2.2.3.8所示为一接有声表面波滤波器的预中放电
(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。
高频电子线路最新版课后习题解答第二章 选频网络与阻抗变换习题解答
第二章 选频网络与阻抗变换网络思考题与习题2.1选频网络的通频带指归一化频率特性由１下降到 0.707 时的两边界频率之间的宽度。
理想选频网络矩形系数1.0k ＝ 1 。
2.2 所谓谐振是指ＬＣ串联回路或并联回路的固有频率0f 等于 信号源的工作频率f 。
当工作频率f ＜0f 时，并联回路呈 感 性；当工作频率f ＞0f 并联回路呈 容 性；当工作频率f ＝0f 时，并联谐振回路的阻抗呈 纯阻 性且最 大 。
2.3 若0f 为串联回路的固有频率。
当信号源的工作频率f＜0f 时，串联回路呈 容 性；当工作频率f ＞0f 串联回路呈 感 性；当工作频率f ＝0f 时，串联谐振回路的阻抗呈 纯阻 性且最 小 。
2.4 串、并联谐振回路的Ｑ值定义为2π谐振时回路总储能谐振时回路一周内的耗能。
Ｑ值越大，意味着回路损耗小 ，谐振曲线越 陡 ，通频带宽越 窄 。
当考虑ＬＣ谐振回路的内阻和负载后，回路品质因数 下降 。
2.5 设r 为LC 并联谐振回路中电感L 的损耗电阻，则该谐振回路谐振电阻为reo L R C =，品质因数为ro o L Q ω= ,谐振频率为o ω谐振时流过电感或电容支路的电流为信号源电流的o Q 倍。
2.6 设r 为ＬＣ串联谐振回路中电感Ｌ的损耗电阻，则回路的品质因数为ro o L Q ω=，谐振频率为o ω=o Q 倍。
2.7 已知LC 串联谐振回路的C =100pF ，0f =1.5MHz ，谐振时的电阻5r =Ω，试求：L 和0Q 。
解：由0f =得22025330253301.5100L f C ==⨯112.6H μ=66002 1.510112.6105LQ r ωπ-⨯⨯⨯⨯==212≈2.8 在图2.T.1所示电路中，信号源频率f 0=1MHz ，信号源电压振幅s V =0.1mV ，回路空载Q值为100，r 是回路损耗电阻。
将1、2两端短路，电容C 调至100pF 时回路谐振。
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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
有新频率产生，一定是非线性过程 频谱只是在频率轴上进行了简单的平移，没有结构上的变化，故称线性调制
普通AM特性再讨论（3 ）
幅度调制是一种非线性过程，因为
它将调制信号的各频率分量变换为载 波频率与这些频率的和频和差频分量 ➢但这都是将信号的频谱在频率轴上平
移，因此又称幅度调制为线性调制
2.实现普通幅度调制电路组成模型
- 数学表达式 - 波形图 - 频谱图 - 矢量图 - 功率在各频谱分量之间的分配关系
1. 普通幅度调制的基本特性-1
数学表达式
调幅系数（调幅度）
以单音调制为例
定义 波形 频谱
普通 幅度 调制 的基 本特 性-2
波形图
在普通幅度调制中，为了不出现过调制，要求Ma 1
普通幅度调制的基本特性-3 频谱图
载漏现象
DSB AM的实 现
乘法器实现
➢模拟乘法器 ➢环行乘法器
带通滤波器
同步解调的关键在于产生出和载波信号同频同相的本地载波信号
DSB AM的解 调 由于抑制载波调幅信号的幅度包络不反映调制信号的波形，因而也不能应用峰
值包络检波方法。对包络不能反映调制信号变化规律的调幅信号，只能使用同步 解调方法
普通幅度调制的基本特性-4
矢量图
普通幅度调制的基本特性-5 功率分配
➢载波占有功率 ➢上边带功率 ➢下边带功率 ➢总功率
标准调幅波的有用信息包含在边带内，但一半以上功率却浪费在载波上：缺点 由于有大的载波，使得接收机可以使用简单而便宜的解调器电路：主要优点
在保证不过调的情况下，要使用尽可能高的调制百分比 对于振幅最大的有用信号，标准AM系统应保证其调制指数在0.9~0.95之间
高频电子线路第二章
2020年4月24日星期五
主要内容说明
2.1 频谱搬移电路的组成模型
➢ 振幅调制电路的组成模型 ➢ 振幅解调电路和混频电路的组成模型
2.2 相乘器电路
➢ 非线性器件的相乘作用及其特性 ➢ 双差分对平衡调制器和模拟相乘器 ➢ 大动态范围平衡调制器AD630 ➢ 二极管双平衡混频器
2.3 混频电路
一、普通调幅信号及其电路组成模型
普通幅度调制是各种幅度调制中最基本的一种
➢由于在合理使用功率和占有频带宽度等方面，不如其他调幅方式优越，
其应用范围受到限制
在关于幅度调制的性质以及调制与解调技术原理等方面，它还是
最基本的。 ➢将幅度调制的共同问题，集中在普通幅度调制里说明，从不同角度说明
幅度调制信号的特性
普通AM特性再讨论（2）
普通调幅波的频谱由两部分组成。一部分是载波频谱，另一部分是平移至载波处调制信
号的频谱，幅度减半
普通调幅信号所占的频带宽度为2m--调制信号频带宽度的两倍 但从传递信息的角度看，普通调幅信号所占的频带宽度中有一半是多余的，因此，这种
调幅方式在频率资源利用上是有缺点的 ➢ 用单边带调幅
接收下来
➢天线的尺寸和波长相关，如采用/4天线，对于3kHz的声音信号，天线尺寸为
25km，这是无法实现的，如果调制在900MHz上，天线仅需8cm，容易实现
➢无线传输系统，调制是一个基本环节
调制可以将不同信号分在同一信道中传输而互不影响，例如分频复用 调制可以降低干扰对信号传输的影响，如扩频调制
调制是一种非线性过程。载波被调制后将产生新的频率分量， 通常它们分布在载波频率的两边，并占有一定的频带
幅度调制方式
➢普通（标准）幅度调制（Standard AM） ➢双边带幅度调制（Double SideBand AM）
- 抑制载波调幅（Suppressed Carrier AM）
➢单边带幅度调制（Single SideBand AM） ➢残留边带幅度调制（Vestigial SideBand AM） ➢正交幅度调制（Quadrature AM） ➢数字幅度调制（幅度键控，ASK）
例：调制指数和功率
有一标准AM波，未调制载波峰值电压为10V，负载电阻为10，调制指数为1，求
载波和上下边带的功率；如果调制指数变化为0.5，载波和上下边带功率？
普通AM特性再讨论（1）
已调信号的幅度随调制信号而变化。因此，调幅信号幅度的包络线近似为
调制信号的波形，只要能取出这个包络信号就可实现AM的解调
用来传送消息的载体vc(t)称为载波，消息vΩ(t)称为调制信号，调制后的
信号v(t)称为已调信号 ➢用调制信号vΩ (t)控制载波vc(t)的某些参数，使之随vΩ (t)的变化而变化，就可实
现调制
调制可以实现有效地发射和有选择地信道中传输信号时，利用电磁场在空间的传播，需要天线把电磁波发射和