高频电子线路课件第2章 高频电路基础
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高频电子线路完整章节课件(胡宴如)
1.2、无线电波的基本特点
无线电波的波段划分表：
频段名称 频率范围 30~300kHz 300~3000kHz 3~30kHz 主要用途 长距离点与点通信 广播、船舶、飞行通信 短波广播、军事通信 电视、调频广播、雷达 103~104m 低频(LF)
波段名称 波长范围 长波LW
中波MW 102~103m 中频(MF) 短波SW 米波 分米波 厘米波 毫米波 10~102m 1~10m 1~10dm 1~10cm 1~10mm 高频(HF)
1.3、非线性电路的基本概念
非线性电路的基本特点 1）非线性电路能够产生新的频率分量，具有频率 变换作用； 2）非线性电路分析上不适用叠加定理； 3）当作用信号很小、工作点取得适当时，非线性 电路可近似按线性电路进行分析。
1.4、本课程的主要内容及特点
本课程主要是研究通信系统中共用的基本 单元电路，其内容包括高频小信号放大器、高 频功率放大器、正弦波振荡器、调制与解调电 路、混频电路、反馈控制电路等。除了高频小 信号放大器为线性电路，其余都属于非线性电 子线路。因此要注意以下几点： 1）非线性电子线路分析的复杂性； 2）非线性电子线路种类和电路形式的多 样性； 3）非线性电子线路具有很强的实践性。
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
第2讲高频高频电路基础
2Δf0.7
实际
理想的幅频特性应是矩形，既 是一个关于频率的矩形窗函数。
f1
fo f2 2Δf0.1
f
2f 0.1 P% K 定义矩形系数K0.1表示选择性： 0.1 2f P/2 0.7
2Δf0.7称为通频带 ：
B f 2 f1 2( f 2 f0 ) 2 f0.7
第二讲 高频电路中的元件、器件和组件 10
第2章 高频电路基础
3） 用于高频的集成电路的类型和品种 要比用于低频的集成电路少得多, 主要分 为通用型和专用型两种。
第二讲 高频电路 高频电路基础
2.1.2 高频电路中的组件
• 振荡（谐振）回路 • 高频变压器 • 谐振器 • 滤波器 • 平衡调制（混频）器 • 正交调制（混频）器 • 移相器 • 匹配器 • 衰减器 • 分配器与合路器等
SRF 相角
阻抗与相角
阻抗
0
频率 f
图 2 — 3 高频电感器的自身谐振频率SRF
5
第二讲 高频电路中的元件、器件和组件
第2章 高频电路基础
导线趋肤效应示意图 趋肤效应 ：交变电流通过导体时，由于感应作用引起导体 截面上电流分布不均匀，愈近导体表面电流密度越大。这种 现象称“趋肤效应”。趋肤效应使导体的有效电阻增加。频 率越高，趋肤效应越显著。
第2章 高频电路基础
2.1.1 高频电路中的元件
1. 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有电阻特性的一面, 而且还表 有电抗特性的一面。 电阻器的电抗特性反映的就是其 高频特性。 一个电阻R的高频等效电路如图2 — 1所示, 其中, CR为分布电容, LR为引线电感, R为电阻。
16
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讲(第2章)
宽度 2f 就是回路通频带 BW0.7 0.707 1 2
14
（3）选择性K0.1
•
Uo
•
Up
1 1 (Q 2f )2
fpBiblioteka BW0.110fp Q
K 0.1
BW0.1 BW0.7
矩形系数K0.1越接近1，特性曲线越接近矩形，回路 的选择性也就越好，该电路K0.1=10,说明选择性比较差。
15
例 2-1 并联谐振回路如图所示， 已知
3.品质因数
4.通频带
BW0.7
fp Qp
21
谢 谢！！
THE END
2012 年 3月
22
LC并联后作 为IS的负载，研 究它的阻抗特性。
r为L的损耗, 两者串联。
6
•
Z U o (r jL)(1/ jC)
L/C
•
Is
r jL 1/ jC r j(L 1 )
C
（r 很小时）
当 L 1 回路产生谐振，阻抗最大且为纯阻性
C
谐振阻抗为：
Z
Rp
L Cr
谐振频率为： f p
2
1 LC
4
本讲主要内容
1.并联谐振回路阻抗频率特性
（1）幅频特性 （2）相频特性 2.并联谐振回路的通频带和选择性 （1）电压谐振曲线 （2）通频带和选择性
5
2.1 谐振回路
2.1.1并联谐振回路的选频特性 1. 阻抗频率特性
等效
图2-1 并联谐振回路及其等效变换电路
电流源IS与L、 C三者是并联关 系。
p 2 fp
品质因数为：
1
L
Qp
p L r
pC r
第2章高频电路基础(1)PPT课件
三:抽头并联振荡回路(主要用作阻抗变换、匹配)
1)电感抽头:
UT
UT
L
p U U TL L 1 1称 为 接 入 系 数 ( 或 抽 头 系 数 )U R0 L1 C R0 或 C
L
U
将谐振电阻等效到
信号源端以 R
表示:
0
由功率相等
1U2 1UT2 功率相等 2 R0 2 R0
R0
(U UT
对于单并联谐振回路: Kr0.1 10219.96 Q越大，谐振曲线越尖锐，B减小，但是矩形系数并不改变，所以品质因
数对于回路宽带宽和高选择性这一矛盾不能兼顾。
例1 设一放大器以简单并联振荡回路为负载，信号中心 频率fs=10MHz, 回路电容C=50 pF。 (1) 试计算所需的线圈电感L值。 (2) 若回路品质因数为Q0=100, 试计算回路谐振电阻 及回路带宽。
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 Q L 20
回路总电阻为
RR 00RR 11 QL0L2021075.071066.37k
R16R.0376.R 370 7.97k
需要在回路上并联7.97 kΩ的电阻。
第二章 高频电路基础
概述 电子元器件的高频特性。电阻、电感或电容都不是理想的元
件，高频时要考虑引线电感、分布电容和损耗；晶体二、三 极管高频使用时要考虑其结电容和引线电感。 选频电路。信号经调制后具有一定带宽，通常需要用具有带 通特性的选频电路选通。在高频电路中大量用到振荡回路来 实现选频或频带成型。 噪声、噪声系数及分析计算。干扰和噪声是设备和信道中客 观存在的，但是不是我们所希望的，如何减少它们的影响提 高通信质量是研究噪声及其分析计算的目的。
高频电子线路第二章精品PPT课件
2.2.3 其他形式的滤波器
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
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
《高频高频电路基础》PPT课件
12 第二讲 高频电路中的元件、器件和组件
第2章 高频电路基础
2.1.2 高频电路中的组件
• 振荡（谐振）回路 • 高频变压器 • 谐振器 • 滤波器 • 平衡调制（混频）器 • 正交调制（混频）器 • 移相器 • 匹配器 • 衰减器 • 分配器与合路器等
13 第二讲 高频电路中的元件、器件和组件
dH( f ) 0 df
1.0 0.8
0.6
通频带外的幅频特性应满足
0.4
2Δf0.7
H(f)0
0.2
理想的幅频特性应是矩形， 0
既是一个关于频率的矩形窗函数。
f1 fo f2 2Δf0.1
理想 实际 f
定义矩形系数K0.1表示选择性：
K0.12 2 ff0 0..7 1
P% P/2
2Δf0.7称为通频带 ：B f 2 f 1 2 ( f 2 f 0 ) 2 f 0 . 7
单振荡回路
振荡回路（由L、C组成）
并联振荡回路
耦合振荡回路
各种滤波器
LC集中滤波器 石英晶体滤波器 陶瓷滤波器 声表面波滤波器
17 第二讲 高频电路中的元件、器件和组件
第2章 高频电路基础
要求
选频电路的通频带宽度 传输信号有效频谱宽度
相一致
理想的选频电路通频带内的幅频特性
α(f)=H(f ) / H(fo)
C
Solution:
(a)
1. At f = 5.5MHz, = 2*5.5MHz = 34.56M rad/s,
XL = L = 345.6Ω, XC = 1/C = 289.4Ω,
|ZS|
Hence, Z = 10 + j345.6 - j289.4 = 10 + j56.2 =
第2章 高频电路基础
2.1.2 高频电路中的组件
• 振荡（谐振）回路 • 高频变压器 • 谐振器 • 滤波器 • 平衡调制（混频）器 • 正交调制（混频）器 • 移相器 • 匹配器 • 衰减器 • 分配器与合路器等
13 第二讲 高频电路中的元件、器件和组件
dH( f ) 0 df
1.0 0.8
0.6
通频带外的幅频特性应满足
0.4
2Δf0.7
H(f)0
0.2
理想的幅频特性应是矩形， 0
既是一个关于频率的矩形窗函数。
f1 fo f2 2Δf0.1
理想 实际 f
定义矩形系数K0.1表示选择性：
K0.12 2 ff0 0..7 1
P% P/2
2Δf0.7称为通频带 ：B f 2 f 1 2 ( f 2 f 0 ) 2 f 0 . 7
单振荡回路
振荡回路（由L、C组成）
并联振荡回路
耦合振荡回路
各种滤波器
LC集中滤波器 石英晶体滤波器 陶瓷滤波器 声表面波滤波器
17 第二讲 高频电路中的元件、器件和组件
第2章 高频电路基础
要求
选频电路的通频带宽度 传输信号有效频谱宽度
相一致
理想的选频电路通频带内的幅频特性
α(f)=H(f ) / H(fo)
C
Solution:
(a)
1. At f = 5.5MHz, = 2*5.5MHz = 34.56M rad/s,
XL = L = 345.6Ω, XC = 1/C = 289.4Ω,
|ZS|
Hence, Z = 10 + j345.6 - j289.4 = 10 + j56.2 =
第2章-高频电路PPT课件优选全文
rbe
小(小于、近于 1 )
(1 )Re rbe (1 )Re
大(数值同共射 电路，但同相)
RL
rbe
23
第23页/共75页
三种基本组态的比较
组态 性能
共射组态
共集组态
中
Ri (几百欧~几千欧)
rbe
大 (几十千欧以上)
rbe (1 )Re
共基组态
小 (几欧 ~几十欧)
rbe
1
中
是各级电压增益振幅的乘积, 即
Ａn＝Ａu1Ａu2…Ａun 如果每一级放大器的参数结构均相同, 根据式（）, 则总电压增益振幅
An ( Au1)n
(n1n2 )n | y fe |n
n
g
1
2fQe f0
2
16
第16页/共75页
谐振频率处电压增益振幅为
n
An0
n1n2 g
| y fe |n
谐振频率处放大器的电压增益为
Au0
=
U00 Ui
=
n1n2 y fe g
由于ｙfe是复数, 有一个相角∠φfe, 所以一般来说, 放大器输出电压与输入电压之 间的相位并非正好相差１８０°。
其电压增益振幅为
Au0
U00 Ui
n1n2 y fe g
9
第9页/共75页
单管单调谐放大器的单位谐振函数Ｎ（ｆ）与其并联谐振回路的归一化谐振函数相同, 且都可以写成
小
大
Ro
(几十千欧~几百千欧) (几欧 ~ 几十欧) (几百千欧 ~几兆欧)
rce
rbe Rs
1
(1 )rce
频率
响应
差
较好