高频电子线路课件:阻抗变换电路

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高频电子线路完整章节完整课件(胡宴如版)

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第2章 小信号选频放大器
主要内容:
LC谐振回路
小信号谐振放大器
集中选频放大器
2.1 LC谐振回路—概述
LC 谐振回路是高频电路里最常用 的无源选频网络,包括并联回路和串联回路 两种结构类型。
利用LC谐振回路的幅(度)频(率) 特性和相(位)频(率)特性,不仅可以进 行选频,即从输入信号中选择出有用频率分 量而抑制掉无用频率分量或噪声(例如在选 频放大器和正弦波振荡器中),而且还可以
1.1、通信与通信系统
4)信道:信息的传送通道,又称传输媒介。信道 可分为无线信道和有线信道两大类;
5)接收机:把由信道传送过来的已调信号取出并 进行处理,得到与发送相对应的原基带信号, 把这一过程称为解调;
6)输出变换器:把基带信号恢复成原来形式的信 息。
1.1、通信与通信系统
通信系统按传输的基带信号不同,分为模拟通信系统和 数字通信系统两大类。 1)模拟通信系统:直接传输模拟信号(即基带信号为 模拟信号)的通信系统,称为模拟通信系统。 典型的模拟通信系统的发送设备的组成框图和接收 设备的组成框图分别如图2和图3所示。 图2为调幅发射机的组成框图。 图3为超外差式调幅接收机的组成框图。 2)数字通信系统:传输数字信号(即基带信号为数字 信号)的通信系统,称为数字通信系统。
2.1.1 并联谐振回路的选频特 性
谐振回路
谐振回路由电感线圈和电容器组成,它具有选择 信号及阻抗变换作用。
LC并联谐振回路
图2.1.1是电感L、电容C和外加信号源组成的
并联谐振回路。r是电感L的等效损耗电阻,电容的
.
损耗一般可以忽略。 I
S
为电流源,U
为并联回路两
O
端输出电压。

基础知识---高频电子线路PPT

基础知识---高频电子线路PPT

串联 LC 谐振回路
并联 LC 谐振回路
C
L
RS
C
L
uS
R
RS iS
R
Rp Q2R
iS RS
C
Rp
L
SIAS 《高频电子线路》第1章基础知识
1.1.1 LC谐振回路的选频特性
一、并联谐振回路 1 电路结构
RS iS
C
L
R
iS RS
C
Rp
L
RpQ 2RR 0L01 C RRC L R
SIAS 《高频电子线路》第1章基础知识
SIAS 《高频电子线路》第1章基础知识
第一章 基础知识
主要内容:
❖1.1 LC谐振回路的选频特性和阻抗变换特性
❖1.2 集中选频滤波器
❖1.3 电噪声
本章重点
LC并联回路的选频特性、阻抗变换、阻抗匹配 系统总噪声的降低方法;
SIAS 《高频电子线路》第1章基础知识
1.1 LC谐振回路的选频特性和阻抗变换特性
Rp
1 (Q0 )2
1
1
Q
0
2
(
2
f f0
)2
1
SIAS 《高频电子线路》第1章基础知识
7 通频带、选择性、矩形系数
通频带:单位谐振曲线上 N ( f ) 所1包含的频率 2
范围为回路的通频带,用BW0.7表示。
由定义可得:Q0
2f0.7 fo
1
BW0.7
2f0.7
fo Q0
结论:Q 值越大频带越窄.
C
Rp
L
L
R
时,回路呈谐振状态
L
(2 )并 联 谐 振 阻 抗
ZP

高频-第2章 高频电路基础 (3)滤波器与阻抗变换

高频-第2章 高频电路基础 (3)滤波器与阻抗变换

符号及等效电路
Lq 2L Cq Rq
图中C0 等效为压电陶瓷谐振子的固定 电容;Lq 为机械振动的等效质量; Cq 为机械振动的等效弹性模数;Rq Co 为机械振动的等效阻尼;其等效电路 与晶体相同。 1 其串联谐振频率 q Lq Cq
1 Lq Cq C0 Cq C0 1 Lq C
很大,一般为几万到几百万。这是
普通LC电路无法比拟的。 ② 由于 C0 Cq,这意味着等效电路中的接入系数很小,
因此外电路对它影响很小。
③ 晶体的内部参数受外界因素(温度、振动)的影响很
小,谐振频率很稳定。
阻抗特性(石英谐振器的等效电抗) 石英晶体有两个谐振角频率。一个是左边支路的串联谐振 角频率q,即石英片本身的自然角频率。另一个为石英谐振器 的并联谐振角频率0。 串联谐振频率
3. 薄膜体声(FBAR薄膜体声波谐振器)滤波器
这是一种体积更小、损耗更低、Q值更高、使用频率更高(高达20G) 新型滤波器。且结构与半导体技术工艺兼容,便于射频集成电路(RFIC) 的集成。在3G技术广泛应用。
2.2.5 高频衰减器
利用高频衰减器可以调整信号传输通道上的信号电平。 高频衰减器分为固定衰减器和高频可变(调)衰减器两种。 除了微波衰减器可以用其他形式构成外,高频衰减器通常 都用电阻网络、开关电路或PIN二极管实现 。 分固定衰减器和可变衰减器。器件的终端阻抗和线路的匹
RL (1 Q 2 ) 2 L2 Q
2.4 电子噪声
噪声是一种随机信号,其频谱分布于整个无线电工作 频率范围,因此它是影响各类收信机性能的主要因素之一。 噪声和干扰是两个不同的术语,但没有本质的区别。 习惯上,将外部的称为干扰,内部的称为噪声。 干扰与噪声的分类如下: (1)干扰一般指外部干扰,可分为自然的和人为的干扰。 自然干扰有天电干扰、宇宙干扰和大地干扰等。 人为干扰 主要有工业干扰和无线电器的干扰。

高频电子线路chap3.3

高频电子线路chap3.3
+ C P + RL VL a) b) C L R L V

2

V2 P 1 ' RL
V ' RL V L
2
VL P 2 RL
2
功率守恒 P 1 P 2 接入系数
p
N1 1 N2
VL N2 1 V N1
N1 1 R R RL 2 L N L p 2
3.3.2 并联谐振回路的其他形式
对于高Q值并联谐振回路,其谐振频率与串联谐 振回路相近,谐振阻抗可以通过串联支路的串并联互 换得到。
当品质因数足够高时
p
1 LC
R1 R2 Gp Gp1 Gp 2 (p L) 2
3.3.3 抽头式并联电路的阻抗变换
为了减小信号源或负载电阻对谐振回路的 影响,信号源或负载电阻不是直接接入回路, 而是经过一些简单的变换电路,将它们部分接 入回路。
常用的电路形式有变压器耦合连接、自耦 变压器抽头电路和双电容抽头电路,下面分别 介绍。首先,讨论负载电阻的部分接入问题。
3.3.3 抽头式并联电路的阻抗变换
接入系数p:接入部分的电抗值与回路中与之同性质电抗的总电抗 值之比 见书图3.3.4, p L1 L1 L1 ( L , L 无互感情况) 1 2 L L L1 L2 电感抽头:
则有:
2 L p 2 Z p 2 L1 Z ab 2 bd R1 R2 R1 R2 L R1 R2 2
L2
即:
Z ab p2 Z db
Vab Vdb
R L1

L1 p L1 L2
可以得出:不改变回路参数,只改变抽头位置, 亦即改变p值,就可以改变ab两端的等效阻抗。

高频电子线路知识点总结PPT课件

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-
4
第二章 高频功率放大器
1、工作原理(电路结构、iC的傅立叶分析、电 压与电流波形图、功率和效率) 2、动态分析(动态特性曲线、负载特性、调制 特性、放大特性) 3、实用电路(直流馈电电路、滤波匹配网络)
-
5
第三章 正弦波振荡器
1、工作原理(方框图、振荡条件、判断) 2、LC正弦波振荡电路 互感耦合LC振荡电路 三点式LC振荡电路 3Leabharlann 频率稳定度 4、晶体振荡器-
8
第六章 角度调制与解调
1、调角信号的表达式、波形、频谱、带宽 2、调频电路 3、解调频(鉴频特性曲线)
-
9
绪论
1、高频电子线路的定义、高频的范围 2、现代通信系统由哪些部分组成?各组成部分 的作用是什么? 3、发送设备的任务? 4、无线通信为什么要进行调制? 5、接收设备的任务? 6、超外差接收机结构有什么特点?
-
1
第一章 高频小信号谐振放大器
1、选频网络的基本特性(幅频、相频) 2、LC单调谐回路的选频特性 电路结构、回路阻抗、谐振特性(条件、频率、 Q、阻抗、电压与电流的关系)、频率特性(阻 抗频率特性、幅频特性曲线、相频特性曲线)、 通频带和矩形系数
-
6
第四章 频率变换电路基础
1、非线性器件的基本特性 2、非线性器件的工程分析 幂级数分析法 线性时变电路分析法 开关函数分析法 3、模拟相乘器
-
7
第五章 振幅调制、解调及混频
1、AM信号的表达式、波形、频谱、功率分配 2、DSB的表达式、波形、频谱 3、振幅调制电路 4、解调(性能指标计算) 5、混频(原理、与调制和检波的关系)
绪论第一章高频小信号谐振放大器1选频网络的基本特性幅频相频2lc单调谐回路的选频特性电路结构回路阻抗谐振特性条件频率q阻抗电压与电流的关系频率特性阻抗频率特性幅频特性曲线相频特性曲线通频带和矩形系数第一章高频小信号谐振放大器3信号源内阻及负载对lc回路的影响4lc阻抗变换网络串并阻抗等效互换变压器阻抗变换电路部分接入回路的阻抗变换第一章高频小信号谐振放大器5高频小信号调谐放大器特点电路结构晶体管等效模型高频参数性能参数分析输入输出导纳电压增益功率增益6谐振放大器的稳定性定义方法7电噪声电阻热噪声的计算第二章高频功率放大器1工作原理电路结构i的傅立叶分析电压与电流波形图功率和效率2动态分析动态特性曲线负载特性调制特性放大特性3实用电路直流馈电电路滤波匹配网络第三章正弦波振荡器1工作原理方框图振荡条件判断2lc正弦波振荡电路互感耦合lc振荡电路三点式lc振荡电路3频率稳定度4晶体振荡器第四章频率变换电路基础1非线性器件的基本特性2非线性器件的工程分析幂级数分析法线性时变电路分析法开关函数分析法3模拟相乘器第五章振幅调制解调及混频1am信号的表达式波形频谱功率分配2dsb的表达式波形频谱3振幅调制电路4解调性能指标计算5混频原理与调制和检波的关系第六章角度调制与解调1调角信号的表达式波形频谱带宽2调频电路3解调频鉴频特性曲线本文观看结束

高频电子线路课件:阻抗变换电路

高频电子线路课件:阻抗变换电路

X 2 QeR2 R2 (R1 R2 )
X1
Xp
R1 Qe
R1
R2 (R1 R2 )
(1.1.34) (1.1.35)
由式(1.1.33)可知,采用这种电路可以在谐振频率处增大负 载电阻的等效值。
对于图1.1.11(b)所示电路,将其中X2与R2的并联形式等
效变换为Xs与Rs的串联形式,如图1.1.11(d)所示。在X1与Xs串联
Is
Rs
C
L Re0
RL
Is
R∑
CL
(a)
(b)
图 1.1.6
由式(1.1.14)可知,回路的空载Q值为
Q0
1
g e 00 L
Re0
0L
而回路有载Q值为
此时的通频带为
Qe
1
g 0 L
R
0L
BW0.7
f0 Qe
(1.1.27)
其中,回路总电导
g
gs
gL
ge0
1 R
,回路总电阻
RΣ=Rs∥RL∥Re0,gs和gL分别是信号源内电导和负载电导。
Xs Rs
(d)
对于图效
变换为Xp与Rp的并联形式,如图1.1.11(c)所示。在X1与Xp并联
谐振时, 有
根据式(1.1.6),有
X1+Xp=0, R1=Rp
R1 (1 Qe2 )R2
(1.1.33)
所以
Qe
R1 1 R2
代入式(1.1.5)中可以求得选频匹配网络电抗值为
▪ 通信电路中常用的是三端陶瓷(或晶体)滤波器, 其电 路符号如图1.2.1所示。其中1、3是输入端,2、3是输出端。
交流电压的频率等于晶体的固有频率时, 晶体片的机械振动最

1高频-LC选频与阻抗变换-少公式

1高频-LC选频与阻抗变换-少公式

LC谐振回路的选频特性和阻抗变换
根据电流比值画出相应的曲线如下图所示,该曲线称 为串联谐振回路的谐振曲线。由图可知回路的品质因数越 高,谐振曲线越尖锐,回路的选择性越好。在高频中通常 Q值远大于1(一般电感线圈的Q值为几十到一二百)。在 串联回路中,电阻、电感、电容上的电压值与电抗值成正 比,因此串联谐振时的电感及电容上的电压为最大,其值 为电阻上电压值的Q值,也就是恒压源的电压值的Q值。 发生谐振时的物理意义是,电容和电感中储存的最大能量 相等。
注意:在实际电路分析与计算中,为了简便,仍然将其当 作理想电阻。
2 电感线圈
图3 理想电感
图4 实际电感的等效电路
LC谐振回路的选频特性和阻抗变换
电感线圈在高频频段除表 现电感L的特性外,还具有一 定的损耗电阻r和分布电容。
但是在分析一般中、长、 短波频段电路时,通常忽略分 布电容的影响。因而电感线圈 的等效电路可以表示为电感L 和电阻r的串联。如图所示。
LC谐振回路的选频特性和阻抗变换
高频电路中的元器件 简单LC谐振回路 阻抗的串、并联等效转换 阻抗变换电路 集中选频滤波器
LC谐振回路的选频特性和阻抗变换
高频电路中的元器件
1 电阻器
图1 纯电阻
一个实际的电阻器,在低频 时主要表现为电阻特性,但在高 频使用时不仅表现为电阻特性的 一面,而且表现有电抗特性的一 面。电阻器的电抗特性反映的就 是高频特性。
LC谐振回路的选频特性和阻抗变换
4 二极管 半导体二极管在高频中主要用于检波、调制解调电
路等非线性变换电路中,工作在低电平。高频电路中主 要用点接触式二极管和表面势垒二极管,它们的极间电 容小,工作频率高。如常用的点接触式二极管,工作频 率可达100~200MHz。

高频电子电路1.1.3

高频电子电路1.1.3
抽头处看进去的阻抗较小
关于电容抽头时p的公式
根据接入系数 p的严格定义
L C1 b
C2 a
p
抽头所夹元件阻抗 抽头所在支路总阻抗

1 jC1 1 1 jC1 jC2

C2 C1 C2

C1 p是否等于 ? C1 C2
注意课后习题 中C1和C2位置
3)抽头式电路中电压的关系
a
I ac
I bc L2
Vbc L1
b
I k:谐振环路电流 I bc和I ac:支路电流
Vac 回顾谐振时各电 流的大小关系
Ik
C c
可知I k I ac和I bc
从而可近似认为 I L1 I L2 I k
注:高频电路通常工作于谐振状态或接近于谐振状态
4)抽头式电路中电阻的等效变换
a L2 Ri b L1 c 等 效 a R’i L2 根据等效变换时能量守恒定律, C
虚部:
又 回路的品质因数

2 R2 X X1 2 2 2 R2 X 2
2 R2 X 2 R1 RX 2 2 R2 X 2


X1 R QL2 2 R1 RX X2
R2
QL1
由①式得:
R1 R X
R2 R 1 ( 2 )2 X2
2 L1
= 1 QL 2 1
– 1、减小信号源内阻和负载对回路和影响; – 2、可调抽头还可以实现阻抗匹配功能。
• 常见的抽头电路(电路图见下页):
– 按被抽头的元件分:电感抽头和电容抽头 – 按抽头在整个电路中位置分:源端抽头和负 载端抽头
1 常用的抽头振荡回路
电感抽头部分接入
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图 1. 1.7 自耦变压器阻抗变换电路
图1.1.7(a)所示为自耦变压器阻抗变换电路,(b)图所示
为考虑次级负载以后的初级等效电路,RL′是RL等效到初级的
电阻。在图中,负载RL经自耦变压器耦合接到并联谐振回路上。
设自耦变压器损耗很小,可以忽略,则初、次级的功率P1、P2
近似相等,且初、次级线圈上的电压U1和U2之比应等于匝数之
第3次课
• 阻抗变换电路
• LC选频匹配电路
• 集中选频滤波器
1.1.2 阻抗变换电路
阻抗变换电路是一种将实际负载阻抗变换 为前级网络所要求的最佳负载阻抗的电路。 阻 抗变换电路对于提高整个电路的性能具有重要 作用。
有载Qe值:
考虑信号源内阻Rs和负载电阻RL后,并联谐振回路的
电路如图1.1.6所示。
比。 设初级线圈与抽头部分次级线圈匝数之比N1∶N2=1∶
n,则有
P1 P2,
U1 1 U2 n
因为
P1
1 2
U12 R'L
,
P2
1 2
U22 RL
所以
RL' RL
U1 U2
2
1
2
n
RL'
1 n2
RL
或g
' L
n2gL
(1.1.28)
接入系数的定义?
对于自耦变压器,n总是小于或等于1, 所以, RL等效到
可见,Qe<Q0,且并联接入的Rs和RL越小,则Qe越
小,回路选择性越差。另外,由式(1.2.4)可知,谐振电 压U00也将随着谐振回路总电阻的减小而减小。实际上, 信 号源内阻和负载不一定是纯电阻,可能还包括电抗分量。如 要考虑信号源输出电容和负载电容,由于它们也是和回路电
容C并联的,所以总电容为三者之和,这样还将影响回路的
Xs Rs
(d)
对于图 1.1.11(a)所示电路,将其中X2与R2的串联形式等效
变换为Xp与Rp的并联形式,如图1.1.11(c)所示。在X1与Xp并联
谐振时, 有
根据式(1.1.6),有
初级回路后阻值增大,从而对回路的影响将减小。
n越小, 则RL′越大, 对回路的影响越小。n的大小反
映了外部接入负载(包括电阻负载与电抗负载)对回路影响 大小的程度,可将其定义为接入系数。
2) 变压器阻抗变换电路
1 N1 N2
2
1
Is
Rs C
L
RL
Is
Rs
C
RL
L
1
2
1
(a)
(b)
图 1.1.8 变压器阻抗变换电路 (a)所示为变压器阻抗变换电路 (b)图所示为考虑次级负载以后的初级等效电路
RL
1
L2 L1 L2
2
RL
1 n2
RL
(1.1.32)
其中n是接入系数,在这里总是小于1。
1
1
Is
Rs C
L1
2
Is
Rs C
L
RL
L2
RL
3
3
(a)
(b)
图1.1.10 电感分压式阻抗变换电路
例1.2 某接收机输入回路的简化电路如图例1.2所示。已
知C1=5pF,C2=15pF,Rs=75 Ω,RL=300 Ω。为了使电路匹 配,即负载RL等效到LC回路输入端的电阻RL′=Rs,线圈 初、次级匝数比N1/N2应该是多少?
倒L型网络是由两个异性电抗元件X1、X2组成的,常用的 两种电路如图 1.1.11(a)、 (b)所示,其中R2是负载电阻,R1是二 端网络在工作频率处的等效输入电阻。
▪ 2. LC选频匹配电路
X2
R1
X1
R2
R1
(a) X1
R1
X2
(b)
R2
R1
图 1.1.11 倒L型网络
X1 Xp Rp
(c) X1
L N2
N1
RL
Rs
RL
C1
C2
RL
图例 1.2
解:由图可见,这是自耦变压器电路与电容分压式电路的 级联。
R;
1 n22
RL
C1 C2 C1
RL
16RL
RL″等效到输入端的电阻
2
2
RL'
n12 RL
N1 N2
RL
16
N1 N2
RL
2
如要求RL′=Rs,则
16
N1 N2
R L′是RL等效到初级的电阻。若N1、N2分别为
初、次级电感线圈匝数,则接入系数n=N2/N1。
利用与自耦变压器电路相同的分析方法,将其作为无损耗
的理想变压器看待, 可求得RL折合到初级后的等效电阻为
RL'
1 n2
RL
或g
' L
n2gL
(1.1.29)
3) 电容分压式电路
图1.1.9(a)所示为电容分压式阻抗变换电路,(b)图 所示是RL等效到初级回路后的初级等效电路。
2
RL
1 n2
RL
(1.1.30)
其中n是接入系数,在这里总是小于1。如果把RL折合到回路
中1、2两端,则等效电阻为
2
RL''
C2 C1
RL
(1.1.31)
4) 电感分压式电路
图1.1.10(a)所示为电感分压式阻抗变换电路,它与自
耦变压器阻抗变换电路的区别在于L1与L2是各自屏蔽的,没 有互感耦合作用。 (b)图是RL等效到初级回路后的初级等 效电路,L=L1+L2。 RL折合到初级回路后的等效电阻为
RL
Rs
。所以
N1 Rs 0.125 N2 16RL
在以上介绍的四种常用阻抗变换电路中,所导出的接入系 数n均是近似值,但对于实际电路来说,其近似条件容易满足, 所以可以容许引入的近似误差。
2. LC选频匹配电路
LC选频匹配电路有倒L型、T型、π型等几种不同组成形式, 其中倒L型是基本形式。现以倒L型为例,说明其选频匹配原理。
1
1
C1
Is
Rs
LC 2
C1
Is
Rs
L RL
C2
RL
C2
3 (a)
3 (b)
图1.1.9 电容分压式阻抗变换电路
利用串、并联等效转换公式,先将RL和C2转换为串联形式, 再与C1一起转换为并联形式,在ω2R2L(C1+C2)2>>1时,可以推
导出RL折合到初级回路后的等效电阻为
RL
1
C1 C1 C2
Is
Rs
C
L Re0
RL
Is
R∑
CL
(a)
(b)
图 1.1.6
由式(1.1.14)可知,回路的空载Q值为
Q0
1
g e 00 L
Re0
0L
而回路有载Q值为
此时的通频带为
Qe
1
g 0 L
R
0L
BW0.7
f0 Qe
(1.1.27)
其中,回路总电导
g
gs
gL
ge0
1 R
,回路总电阻
RΣ=Rs∥RL∥Re0,gs和gL分别是信号源内电导和负载电导。
谐振频率。因此,必须设法尽量消除接入信号源和负载对回 路的影响。
利用LC元件的各自特性和LC回路的选频特性 可以组成两类阻抗变换电路: 纯电感或纯电容阻抗变换电路
LC选频匹配电路
1. 纯电感或纯电容阻抗变换电路 1) 自耦变压器电路
1
1
L
Is
Rs
C
N1
2 N2
Is
Rs
RL
C
RL L
3 (a)
3 (b)
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