《高频电路基础》PPT课件
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第2章 高频电路基础
0
1 1 2 2 1 2 1 (Q )
0
f B 2f 0 Q
Z arctan(2Q
0
) arctan
并联回路谐振时的电流、 电压关系： . IC
I C jC U
.
.
. I 0
U IR0
. U
Q R0 Q0 L 0C
R
接入系数： p
U jL1 I L L1 (高Q回路，I L I , 忽略互感) UT jLI L L
（
U 2 输入端等效电阻：R ( ) R0 p 2 R0 UT
U ） 2 R0 2 R
2 T
U2
图（b）：
接入系数：
1 U C1 C2 p 1 UT C1 C2 CC 1 2 C1 C2
max
L R0 Cr
谐振特性：在并联振荡回路输入信号的频率为 0 时
（1）回路的阻抗最大、纯阻性 （2）回路两端电压最大
（3）电流、电压同相
谐振频率： 品质因数：
1 0 LC
0 L 1 Q0 0CR0 r 0Cr
L Q R0 Q0 L Cr 0C
谐振电阻：
功能： 频率选择 阻抗变换： 1）使信号源内阻和回路阻抗匹配 2）减小信号源和负载对谐振回路的影响
接入系数：与外电路相连的那部分电抗与本回路参与 分压的同性质总电抗之比 —— p
与外电路相连的那部分电抗上的电压与本 回路参与分压的同性质总电抗上的电压之比
p U UT
接入系数与阻抗变换公式: 图（a）：
输入端等效电阻：
U 2 R ( ) R0 p 2 R0 UT
《高频电子技术》课件
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带阻滤波器允许除某一频段外的信号通过，抑制该频段信 号。
滤波器的性能指标
通带和阻带性能
插入损耗
通带和阻带的边缘频率、带宽等参数决定 了滤波器的频率选择性和抑制能力。
滤波器对有用信号的衰减程度，以dB为单 位表示。
群时延
稳定性
滤波器对信号相位变化的量度，反映信号 通过滤波器的速度。
振荡原理
高频电子电路中的元件通 过正反馈和负反馈等机制 ，产生振荡信号，实现信 号的调制和解调等功能。
传输线原理
高频电子电路中的信号传 输遵循传输线理论，信号 在传输过程中会受到线路 的分布参数影响。
03
CHAPTER
高频电子技术中的放大器
放大器的分类与特点
分类
按功能可以分为电压放大器、功率放 大器、跨导放大器等；按频率可分为 低频放大器、高频放大器、微波放大 器等。
特点
高频放大器具有较高的增益和带宽， 能够放大微弱的高频信号；低频放大 器具有较低的噪声系数和较好的线性 度，适用于放大低频信号。
放大器的性能指标
增益
放大器的输出信号幅度与输入信号幅 度之比，反映了放大器的放大能力。
带宽
放大器能够正常工作的频率范围，反 映了放大器的频率响应能力。
线性度
放大器在小信号和大信号输入下的性 能差异，反映了放大器的失真程度。
频率范围
高频电子电路的工作频率范围，通常指几百 千赫兹到几百兆赫兹。
带宽
高频电子电路的频率响应范围，通常指电路 能够正常工作的频率范围。
增益
高频电子电路的放大倍数，用于衡量电路的 放大能力。
噪声系数
高频电子电路的噪声与信号比值，用于衡量 电路的噪声性能。
高频电子线路课件_(7).ppt
以及信道或接收机中的干扰与噪声问题。
25
本书的内容：
（1）信号的放大（第3章） （2）信号的产生（第4章）
（3）信号的频率变换（第5、6、7章）
这些基本单元电路的组成、原理及有关技 术问题，就是本书的研究对象。
26
1.1 无线通信系统概述
二、无线通信系统的类型 可根据不同的方法来划分： (1) 按工作频段或传输手段 有中波通信、短波通信、超短波通信、微波通信 和卫星通信等。 工作频率主要指发射与接收的射频(RF)频率。
21
1.1 无线通信系统概述
一、无线通信系统的组成 在接收设备中有相应的两种反变换。 （1）将接收到的已调信号变换为基带信号的过程称 为解调(Demodulating) 。 （2）将基带信号通过输出换能器转换为原始信息形式。
22
1.1 无线通信系统概述
一、无线通信系统的组成 分析三种信号： 调制信号、载波、已调波。 （1）调制后的信号称为已调信号(Modulated Signal)；
1.2 无线电信号与调制 不同频段信号的产生、放大和接收的方法 不同，传播的能力和方式也不同，因而它们的 分析方法和应用范围也不同。 表中关于传播方式和用途的划分是相对而 言的，相邻频段间无绝对的分界线。
32
1.2 无线电信号与调制
高频的解释： 频段划分中的“高频”段，其范围为3～30 MHz， 这是“高频”的狭义解释，它指的就是短波频段。
9
振荡器：产生 fosc 的高频振荡信号，几十千赫以上。高 频放大器： 多级小信号谐振放大器，放大振荡信号， 使频率倍增至 fc，并提供足够大的载波功率。调制信 号放大器：多级放大器，前几级为小信号放大器，放 大微音器的电信号；后几级为功放，提供功率足够的 调制信号。振幅调制器：实现调幅功能，将输入的载 波信号和调制信号变换为所需的调幅波信号，并加到 天线上。
高频电路原理与分析PPT课件
•15
第1章 绪论
1.3 本课程的特点
高频电子线路是在科学技术和生产实践中发展起 来的, 也只有通过实践才能得到深入的了解。 因此, 在 学习本课程时必须要高度重视实验环节, 坚持理论联系 实际, 在实践中积累丰富的经验。 随着计算机技术和电 子设计自动化（EDA技术）的发展, 越来越多的高频电 子线路可以采用EDA软件进行设计、 仿真分析和电路 板制作, 甚至可以做电磁兼容的分析和实际环境下的仿 真。因此, 掌握先进的高频电路EDA技术, 也是学习高 频电子线路的一个重要内容。
由上面的例子可以总结出无线通信系统的基本组成, 从中也可看出高频电路的基本内容应该包括:
（1）高频振荡器 （2）放大器 （3）混频或变频 （4）调制与解调
•3
第1章 绪论
1.1.2 无线通信系统的类型 按照无线通信系统中关键部分的不同特性, 有以下 一些类型: （1） 按照工作频段或传输手段分类, 有中波通信、 短波通信、 超短波通信、 微波通信和卫星通信等。 所 谓工作频率, 主要指发射与接收的射频（RF）频率。 射频实际上就是“高频”的广义语, 它是指适合无线电 发射和传播的频率。 无线通信的一个发展方向就是开 辟更高的频段。
•13
第1章 绪论
射线
(a) 电离层
(b) 对流层
(c)
(d)
图1— 5
（a） 直射传播; （b） 地波传播; （c） 天波传播; （d） 散射传播
•14
第1章 绪论
5. 调制特性 无线电传播一般都要采用高频（射频）的另一个原 因就是高频适于天线辐射和无线传播。 只有当天线的尺 寸到可以与信号波长相比拟时, 天线的辐射效率才会较高, 从而以较小的信号功率传播较远的距离, 接收天线也才能 有效地接收信号。
第1章 绪论
1.3 本课程的特点
高频电子线路是在科学技术和生产实践中发展起 来的, 也只有通过实践才能得到深入的了解。 因此, 在 学习本课程时必须要高度重视实验环节, 坚持理论联系 实际, 在实践中积累丰富的经验。 随着计算机技术和电 子设计自动化（EDA技术）的发展, 越来越多的高频电 子线路可以采用EDA软件进行设计、 仿真分析和电路 板制作, 甚至可以做电磁兼容的分析和实际环境下的仿 真。因此, 掌握先进的高频电路EDA技术, 也是学习高 频电子线路的一个重要内容。
由上面的例子可以总结出无线通信系统的基本组成, 从中也可看出高频电路的基本内容应该包括:
（1）高频振荡器 （2）放大器 （3）混频或变频 （4）调制与解调
•3
第1章 绪论
1.1.2 无线通信系统的类型 按照无线通信系统中关键部分的不同特性, 有以下 一些类型: （1） 按照工作频段或传输手段分类, 有中波通信、 短波通信、 超短波通信、 微波通信和卫星通信等。 所 谓工作频率, 主要指发射与接收的射频（RF）频率。 射频实际上就是“高频”的广义语, 它是指适合无线电 发射和传播的频率。 无线通信的一个发展方向就是开 辟更高的频段。
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第1章 绪论
射线
(a) 电离层
(b) 对流层
(c)
(d)
图1— 5
（a） 直射传播; （b） 地波传播; （c） 天波传播; （d） 散射传播
•14
第1章 绪论
5. 调制特性 无线电传播一般都要采用高频（射频）的另一个原 因就是高频适于天线辐射和无线传播。 只有当天线的尺 寸到可以与信号波长相比拟时, 天线的辐射效率才会较高, 从而以较小的信号功率传播较远的距离, 接收天线也才能 有效地接收信号。
高频电路基础
(3)谐振曲线
U i ( ) v 常数 R 1s Z. S 1 L U ZS C 1 j R R
.
C
S
L
回路电流幅值与外加电压频率之间的关系曲线。 R
I S I SO
U uS
iS
R
1 1 0 0L 0 1 j ( ) 1 jQ( ) 0 R 0
= o CRp
Rp
L CR
（请注意：R 与 RP 的关系）
1 j L ( 1 ) R CL Rp L o 1 j o ( ) R o Rp Rp Zp 2 1 j 1 jQ
o
Zp e
j p
Zp
Rp 1
2
p tg
1
(1) 当 < o ，
有 0
iS
RS
C
L R
p 0 并联
LC 谐振回路呈电感性。
(2) 当 > o ， 有 0
ZP
电感性
L C p 0 并联 LC 谐振回路呈电容性。 Z p R jX
Rp
电容性
Rp
L / RC 1 j L ( 1 ) R CL
第2章 高频电路基础
2.1 高频电路中的元件、器件和组件
2.2 电子噪声
2.1
基本元件
高频电路中的元器件
有源器件（二极管、晶体管和集成电路） 无源元件 （电阻、电容和电感）
无源网络（ 高频谐振回路、高频变压器、谐振器
与滤波器等）
主要作用: 有源器件 无源网络
完成信号的放大，非线性变换等功能。 完成信号的传输，阻抗变换、选频等功能。
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 )
高频电子线路知识点总结PPT课件
-
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
高频西电教学课件2-高频电路基础.ppt
IL IC QI
. IC
. I
0
.
U
17
（2-12） （2-14）
. IL
图2-5 表示了并联振荡回路中谐振时的电流、 电压关系。
第2章 高频电路基础
18
Zp
1
R jQ 2
R0 1 j
0
6）通频带（半功率点频带）
当保持外加信号的幅值不变而改变其频率时, 将回路电流值下降 为谐振值的 1 2 时对应的频率范围称为回路的通频带, 也称回路带宽, 通常用B来表示。 令上式等于 R0 2 , 则可推得ξ=±1, 从而可得带宽为：
矩形系数是大于1的（理想时为1），矩形系数越小，回路的
选择性越好。
对于单级简单并联谐振回路，可以计算出其矩形系数为：
Kr0.1 102 1 9.96
第2章 高频电路基础
20
需要说明的几点：通过前面分析可知
(1) 回路的品质因素越高，谐振曲线越尖锐，回路的通 频带越狭窄，但矩形系数不变。因此，对于简单（单级） 并联谐振回路，通频带与选择性是不能兼顾的。
11
|zp|/R0
.
I
1
. .＋
L
.
C
IC C
IR IL . U
R0 L
1/ 2
Q1＞Q2 Q1 Q2
Z /2
感性 Q2 0
Q1 Q1＞Q2 容性
r
－
感性区
容性区 －/2
0
0
B
(a)
(b)
(c)
(d)
图2-4 并联谐振回路及其等效电路、 阻抗特性和辐角特性
(a) 并联谐振回路; （b）等效电路; （c）阻抗特性; （d）辐角特性
第2章 高频电路基础
. IC
. I
0
.
U
17
（2-12） （2-14）
. IL
图2-5 表示了并联振荡回路中谐振时的电流、 电压关系。
第2章 高频电路基础
18
Zp
1
R jQ 2
R0 1 j
0
6）通频带（半功率点频带）
当保持外加信号的幅值不变而改变其频率时, 将回路电流值下降 为谐振值的 1 2 时对应的频率范围称为回路的通频带, 也称回路带宽, 通常用B来表示。 令上式等于 R0 2 , 则可推得ξ=±1, 从而可得带宽为：
矩形系数是大于1的（理想时为1），矩形系数越小，回路的
选择性越好。
对于单级简单并联谐振回路，可以计算出其矩形系数为：
Kr0.1 102 1 9.96
第2章 高频电路基础
20
需要说明的几点：通过前面分析可知
(1) 回路的品质因素越高，谐振曲线越尖锐，回路的通 频带越狭窄，但矩形系数不变。因此，对于简单（单级） 并联谐振回路，通频带与选择性是不能兼顾的。
11
|zp|/R0
.
I
1
. .＋
L
.
C
IC C
IR IL . U
R0 L
1/ 2
Q1＞Q2 Q1 Q2
Z /2
感性 Q2 0
Q1 Q1＞Q2 容性
r
－
感性区
容性区 －/2
0
0
B
(a)
(b)
(c)
(d)
图2-4 并联谐振回路及其等效电路、 阻抗特性和辐角特性
(a) 并联谐振回路; （b）等效电路; （c）阻抗特性; （d）辐角特性
第2章 高频电路基础
高频电路基础高频振荡电路
2020/2/22
高频电路基础
27
三点式振荡器的设计考虑
电路选择频率范围：适用于几百kHz～几百MHz波段宽度：电感型宽，稳定性稍差。电容型窄，但稳定性好晶体管选择fT > (3~5) fmax起始工作点选择小功率晶体管大致为亚毫安到毫安数量级LC回路设计通常选择 |F(jw)| = 0.1~0.5，起振时 |T(jw)| = 3~5
2020/2/22
高频电路基础
1
反馈振荡器原理
平衡条件：
起振条件：
2020/2/22
高频电路基础
2
稳定条件
上电后，由于T >1，系统将自动起振。当由于某种原因使得 vo脱离平衡点时，稳定条件使得系统可以恢复。
2020/2/22
高频电路基础
3
2020/2/22
高频电路基础
4
互感耦合型LC振荡器电路
高频电路基础
15
在LC回路谐振点附近有
起振条件为
或
2020/2/22
高频电路基础
16
相位平衡条件为 ，即
若忽略晶体管的相移，此式等效于
所以振荡频率为
实际振荡频率略高于上述计算值
2020/2/22
高频电路基础
17
例
电容三点式振荡器，已知 RE =1kW, C1 =110pF, C2 =130pF, L = 440nH, Q0=220。晶体管参数： Cb’c =2pF, Cb’e=97pF, rc ≈20MW。 试求振荡频率以及起振时的集电极电流。
2020/2/22
高频电路基础
23
我们还是从振荡器的工作状态入手，给出一些一般性的定性讨论结果。为了说明方便，我们以下图的电容三点式电路为例进行分析：
高频电路基础
27
三点式振荡器的设计考虑
电路选择频率范围：适用于几百kHz～几百MHz波段宽度：电感型宽，稳定性稍差。电容型窄，但稳定性好晶体管选择fT > (3~5) fmax起始工作点选择小功率晶体管大致为亚毫安到毫安数量级LC回路设计通常选择 |F(jw)| = 0.1~0.5，起振时 |T(jw)| = 3~5
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高频电路基础
1
反馈振荡器原理
平衡条件：
起振条件：
2020/2/22
高频电路基础
2
稳定条件
上电后，由于T >1，系统将自动起振。当由于某种原因使得 vo脱离平衡点时，稳定条件使得系统可以恢复。
2020/2/22
高频电路基础
3
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高频电路基础
4
互感耦合型LC振荡器电路
高频电路基础
15
在LC回路谐振点附近有
起振条件为
或
2020/2/22
高频电路基础
16
相位平衡条件为 ，即
若忽略晶体管的相移，此式等效于
所以振荡频率为
实际振荡频率略高于上述计算值
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高频电路基础
17
例
电容三点式振荡器，已知 RE =1kW, C1 =110pF, C2 =130pF, L = 440nH, Q0=220。晶体管参数： Cb’c =2pF, Cb’e=97pF, rc ≈20MW。 试求振荡频率以及起振时的集电极电流。
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高频电路基础
23
我们还是从振荡器的工作状态入手，给出一些一般性的定性讨论结果。为了说明方便，我们以下图的电容三点式电路为例进行分析：
2、高频电路基础
Z
P
L
C
r j ( L
1 ) C
R0 1 jQ 2
0
感性 容性
R0 Z P 1 j
阻抗—频率特性: 辐角—频率特性:
称为广义失谐量
ZP
R0 1 2
Z arctan
( f ) 通频带(又称3dB通频带，或半功率点通频带) 定义：阻抗幅频特性下降为谐振值（中心频率处）的 时对应的频率范围，用B0.707表示。
解： （ 1） 0
L 1
0 2 C
（ 2） B
f0 QL
QL
f 0 465 58 B 8
3 3
（3） R0 Q00 L 100 2 465 10 0.586 10 171.22K
R0 // R QL0 L 58 2 465 103 0.586 103 99.25K
R
1 C 1C 2 解： 0 107 rad / s 回路总电容： C 1000pF 固有角频率：
放大器所需带宽要求？
解： （ 3）
f 0 10MH Z QL 20 B 0.5 MH Z
QL R0 // R1 0 L
放 大 器
R0
R1
R0//R1
R0 // R1 QL0 L 6.37 K
R1 7.97 K
（2）串联谐振回路(自学)
作业：
第一版:P59 2-1 2-2 第二版:P67 2-2 2-3
R0 Q0 L 0
R0 // R QL L 0
R 237 .66 K
2-3 图示为波段内调谐用的并联振荡回路，可变电容C的变化范围为12～ 260pF，Ｃt为微调电容，要求此回路的调谐范围为535～1605kHz，求回路电 感Ｌ和Ｃt的值，并要求Ｃ的最大和最小值与波段的最低和最高频率对应。
第2章 高频电路基础知识
0
0
0
（2 — 7）
令
Q 2 ( ) 2Q f
0
f0
（2 — 8）
为广义失谐, 则式（2 — 5）可写成
I 1
I0 1 2
（2 — 9）
第2章 高频电路基础知识 17
当保持外加信号的幅值不变而改变其频率时, 将回路电流 值下降为谐振值的 1 2 时对应的频率范围称为回路的通 频带, 也称回路带宽, 通常用B来表示。 令式（2 — 9）等 于 1 2 , 则可推得ξ=±1, 从而可得带宽为.
ZS
r
jL
1
jC
r
j(L 1 ) C
（2 — 1）
串联谐振角频率 0 为：
0
1 LC
（2 — 2）
若在串联振荡回路两端加一恒压信号U , 则发生串联谐振时因 阻抗最小, 流过电路的电流最大, 称为谐振电流, 其值
I0
U
r
第2章 高频电路基础知识 12
（2 — 3）
谐振时回路电流最大，且与外加电压同相。
RC LC
C
自身谐振频率SRF f小于SRF时，电容器呈正常的电容特性 F大于SRF时，电容器等效为一个电感
阻抗Z
SRF
频率f
❖电感
第2章 高频电路基础知识 5
➢高频电感器与普通电感器一样, 电感量是其主要 参数。 电感量L产生的感抗为jωL, 其中, ω为工 作角频率。高频电路中的电感不仅具有电感的特性， 还具有电阻和电容的特性。其等效电路如图所示。
. IL
I&L
r
V&
j0 L
V&
j0 L
jI&s
0
1 L
(高频电子线路)第二章高频电路基础
和适用场景。
低通滤波器的应用包括信号处理、 电源滤波等，可以有效地抑制高
频噪声，提高信号的信的电路。其特点是通带范围较 窄，阻带范围较宽。
高通滤波器的电路结构也有多种形式，如RC、LC等。不同结构的高通滤波器具有不 同的性能指标和适用场景。
对信号进行放大，提高信号的 幅度和功率。
振荡器
产生高频振荡，为电路提供所 需频率的信号。
信号源
产生高频信号，提供电路所需 输入信号。
滤波器
对信号进行滤波，提取所需频 率成分，抑制无用频率成分。
调制解调器
对信号进行调制和解调，实现 信号的传输和处理。
02
高频电子器件
电感器
01
02
03
04
电感器定义
差。
调相振荡器的应用
调相振荡器广泛应用于信号处理、 电子对抗和通信等领域。
锁相环路
锁相环路的定义
锁相环路是一种自动控制系统，它通过比较输入信号和输出信号的 相位差，自动调节输出信号的频率和相位。
锁相环路的工作原理
当输入信号和输出信号的相位差在一定范围内时，锁相环路会自动 调节其内部参数，使输出信号的频率和相位与输入信号保持一致。
标和适用场景。
带通滤波器的应用包括信号选频、 消除干扰等，可以有效地提取特 定频段的信号，提高信号的准确
度。
带阻滤波器
带阻滤波器是一种阻止某一频段内的信 号通过而允许其他频段信号的电路。其 特点是阻带范围较窄，通带范围较宽。
带阻滤波器的应用包括消除特定频段干 扰、抑制噪声等，可以有效地抑制特定 频段的噪声，提高信号的清晰度。
高频电路的应用领域
通信领域
高频电路广泛应用于通信 领域，如无线通信、卫星
低通滤波器的应用包括信号处理、 电源滤波等，可以有效地抑制高
频噪声，提高信号的信的电路。其特点是通带范围较 窄，阻带范围较宽。
高通滤波器的电路结构也有多种形式，如RC、LC等。不同结构的高通滤波器具有不 同的性能指标和适用场景。
对信号进行放大，提高信号的 幅度和功率。
振荡器
产生高频振荡，为电路提供所 需频率的信号。
信号源
产生高频信号，提供电路所需 输入信号。
滤波器
对信号进行滤波，提取所需频 率成分，抑制无用频率成分。
调制解调器
对信号进行调制和解调，实现 信号的传输和处理。
02
高频电子器件
电感器
01
02
03
04
电感器定义
差。
调相振荡器的应用
调相振荡器广泛应用于信号处理、 电子对抗和通信等领域。
锁相环路
锁相环路的定义
锁相环路是一种自动控制系统，它通过比较输入信号和输出信号的 相位差，自动调节输出信号的频率和相位。
锁相环路的工作原理
当输入信号和输出信号的相位差在一定范围内时，锁相环路会自动 调节其内部参数，使输出信号的频率和相位与输入信号保持一致。
标和适用场景。
带通滤波器的应用包括信号选频、 消除干扰等，可以有效地提取特 定频段的信号，提高信号的准确
度。
带阻滤波器
带阻滤波器是一种阻止某一频段内的信 号通过而允许其他频段信号的电路。其 特点是阻带范围较窄，通带范围较宽。
带阻滤波器的应用包括消除特定频段干 扰、抑制噪声等，可以有效地抑制特定 频段的噪声，提高信号的清晰度。
高频电路的应用领域
通信领域
高频电路广泛应用于通信 领域，如无线通信、卫星
《高频电子线路》课件
《高频电子线路 》PPT课件
目录
• 高频电子线路概述 • 高频电子线路基础知识 • 高频电子线路中的信号传输 • 高频电子线路中的放大器 • 高频电子线路中的滤波器 • 高频电子线路中的混频器与变频
器
01
高频电子线路概述
高频电子线路的定义与特点
总结词
高频电子线路是研究高频信号传输、处理和应用的电子线路。其特点包括信号频率高、频带宽、信号传输速度快 、信号失真小等。
02
高频电子线路基础知识
高频电子线路的基本元件
电阻器
用于限制电流，调节电 压，起到分压、限流的
作用。
电容器
用于存储电荷，实现信 号的滤波、耦合和旁路
。
电感器
用于存储磁场能量，实 现信号的滤波、选频和
延迟。
晶体管
高频电子线路中的核心 元件，用于放大和开关
信号。
高频电子线路的基本电路
01
02
03
04
混频器与变频器的应用实例
混频器的应用实例
在无线通信中，混频器常用于将信号从低频转换为高频，或者将信号从高频转 换为低频。例如，在接收机中，混频器可以将射频信号转换为中频信号，便于 后续的信号处理。
变频器的应用实例
在雷达系统中，变频器可以将发射信号的频率改变，从而实现多普勒测速或者 目标识别。在电子对抗中，变频器可以用于干扰敌方雷达或者通信系统。
传输。
音频系统中的扬声器驱动电路
02
利用音频放大器将音频信号放大后驱动扬声器，实现声音的重
放。
测量仪器中的前置放大器
03
利用电压或电流放大器将微弱信号放大后传输至后续电路，实
现信号的处理和分析。
05
高频电子线路中的滤波器
目录
• 高频电子线路概述 • 高频电子线路基础知识 • 高频电子线路中的信号传输 • 高频电子线路中的放大器 • 高频电子线路中的滤波器 • 高频电子线路中的混频器与变频
器
01
高频电子线路概述
高频电子线路的定义与特点
总结词
高频电子线路是研究高频信号传输、处理和应用的电子线路。其特点包括信号频率高、频带宽、信号传输速度快 、信号失真小等。
02
高频电子线路基础知识
高频电子线路的基本元件
电阻器
用于限制电流，调节电 压，起到分压、限流的
作用。
电容器
用于存储电荷，实现信 号的滤波、耦合和旁路
。
电感器
用于存储磁场能量，实 现信号的滤波、选频和
延迟。
晶体管
高频电子线路中的核心 元件，用于放大和开关
信号。
高频电子线路的基本电路
01
02
03
04
混频器与变频器的应用实例
混频器的应用实例
在无线通信中，混频器常用于将信号从低频转换为高频，或者将信号从高频转 换为低频。例如，在接收机中，混频器可以将射频信号转换为中频信号，便于 后续的信号处理。
变频器的应用实例
在雷达系统中，变频器可以将发射信号的频率改变，从而实现多普勒测速或者 目标识别。在电子对抗中，变频器可以用于干扰敌方雷达或者通信系统。
传输。
音频系统中的扬声器驱动电路
02
利用音频放大器将音频信号放大后驱动扬声器，实现声音的重
放。
测量仪器中的前置放大器
03
利用电压或电流放大器将微弱信号放大后传输至后续电路，实
现信号的处理和分析。
05
高频电子线路中的滤波器
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其它基本电路(平衡调制器、正交调制器、移相器、匹配器与衰减器等)在后 续章节里介绍。
1、高频谐振 (振荡)回路 主要功能：作为高频放大器、振荡器和滤波器的主要部件完成阻抗变换、 信号选择的功能，也可以直接作为负载来使用。 高频谐振回路的分类：简单谐振回路、抽头并联谐振回路和耦合谐振回路。
2020/11/22
7
（1) 简单谐振回路：只有一个回路的谐振回路称为简单谐振回路，包括并联谐振
回路和串联谐振回路两种。
串联谐振回路主要用在低阻抗电路(微波线路)中，而在中波、短波和超短波线路
中并联谐振回路用的比较广。
并联谐振回路： 回路阻抗：
(r jL) 1
Zp
r
jL
jC
1
jC
L C
谐振频率：令ZP的虚部为零，可得谐振频率。
U R0 L
−
jL 1
r
jC jL 1
, r L
jC
上图是用R0表示的等效电路
L
1
L
C r jL
1
Cr 0
jC
2020/11/22
9
用广义失谐表示回路阻抗：
重写回路阻抗Z p
L C
r
1
jL
1
jC
1
R0
jQ
0
,
0
r L
定义广义失谐
Q
0
0
Q
2 02 0
Q
0
2
0
2Q 2Q f
SRF
相角
阻抗与相角
2020/11/22
阻抗 0
频率f
4
2. 高频电路中的有源器件：半导体二极管、晶体管和集成电路。 主要介绍有源器件在高频状态下的特性。
1）二极管 非线性变换二极管：用于调制、解调和混频电路中，工作在
低电平，结电容小、工作频率高。 举例：点触式二极管(如2AP系列) →工作频率100~200MHz。
高频特性好的电容：片状电容和表面贴装电容。
阻抗
RC LC
C (a)电容器的等效电路
2020/11/22
频率 f 0
(b)电容器的阻抗特性 虚线为理想电容特性
3
电感：一个电感器除了其电感特性和线圈损耗电阻外，在高 频电路中还要考虑其分布电容。因此高频电感器也有其SRF， 它的工作频率应小于这个SRF。 高频电感与传输线变压器：由小尺寸电感线圈与磁芯构成。
第2章 高频电路基础
➢ 高频电路中的元器件 ➢ 高频电路中的基本电路 ➢ 电子噪声及其特性 ➢ 噪声系数与噪声温度
2020/11/22
1
一、高频电路中的元器件
高频电路中的元器件包括无源元件和有源器件。 1、无源元件：电阻、电容和电感 电阻：电阻器在高频状态下，除电阻特性外，还要考虑分
布电感和分布电容，这就是电阻的高频特性，它与制作电 阻的材料、封装形式与尺寸的大小有密切关系。
Q1
3dB通频带(半功率通频带)：将阻抗幅频特性下降 为谐振值的0.707倍时对应的频率范围，简称回路
.
Q2
带宽。
B0.707 2f
f0 Q
Q 2f
f0
1
0
0
B
B0.1 : 定义为谐振曲线下降为谐振值的0.1对应的频率范围
B0.1
102 1 f0 9.96 f0
Q
Q
矩形系数：描述谐振曲线接近理想带通(矩形)的程度。
K r 0.1
B0.1 B0.707
1,
理想带通
9.96 1,并联谐振回路
2020/11/22
11
归一化阻抗的相频特性：0
,
dZ d
0
2Q
0
f
f
0
:
Z
呈感性；
p
f f0 : Z p呈容性,Q越大,
相频特性斜率越大。
Z
0 感性 Q2
Q1 Q1>Q2
0 容性
谐振时电压电流关系：I为回路电流。
0
f0
f
0
f
:f绝 0 : 绝 对对 角频 频率 率偏 偏移 移表示频率偏离谐振的程度,
称为失谐。
回路阻抗 Z p
1
R0
jQ 2
R0
1 j
,
Zp
0
2020/11/22
R0
12
,
z
arctg
10
|Zp|/R0
归一化阻抗的幅频特性(谐振特性)：品质因数越高，
谐振曲线越尖锐。
1
Q1>Q2
1/ 2
5
2）晶体管和场效应管(FET) 二者的主要用途：高频小信号放大器、高频功率放大器。 高频小信号放大管：要求高增益和低噪声。 高频功率放大管：除了高频增益要求外，还要求有较大的高频功率输出。 晶体管：工作频率可达几千MHz，噪声系数为几个分贝，输出功率可达上百瓦。 场效应管：在同样的工作频率下，噪声系数要比双极晶体管的更低。
实际电阻的高频特性： 金属膜电阻好于碳膜电阻； 碳膜电阻好于绕线电阻； 表面贴装(SMD)电阻好于引线电阻； 小尺寸电阻好于大尺寸电阻。
CR LR
R
电阻的高频等效电路 CR:分布电容； LR:分布电感
2020/11/22
2
电容：对于非理想的电容器，除了电容特性外，还要考虑 它的两极间的绝缘电阻和分布电感。高频电容器都有一个 自身谐振频率SRF(Self Resonant Frequency) ，只有工作频 率小于SRF，电容器才呈现正常的电容特性。
表面势垒二极管→工作频率可以达到微波波段。 变容二极管：结电容随反偏电压变化而变化。主要用在电调
谐器、电压控制振荡器(VCO)、调频器等电路中。 PIN二极管：由P型、N型和本征(I型 )半导体组成。它的高频
等效电阻受正向直流电流的控制，主要用在电控的开关、限 幅、衰减和移相电路中。
2020/11/22
3）集成电路(IC) 用于高频的集成电路分为通用IC和专用IC(ASIC)。 通用IC：宽带放大器、模拟乘法器。
ASIC：锁相环(PLL)、调频解调器、单片接收机以及电视机专用集成IC等。
2020/11/22
6
二、高频电路中的基本电路
高频电路中的基本电路(无源组件或无源网络)有很多，本章主要介绍高频 谐振 (振荡)回路、高频变压器、石英晶体谐振器和集中滤波器四种无源组件。
.
IC
IL IC QI
I.
U I
0
.
U
IC I I IL 90
.
IL
2020/11/22
12
例 2-1 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=50pF。
(a) 计算所需的线圈电感值；
(b) 若线圈品质因数(空载)为Q=100, 试计算R0及B； (c) 若放大器所需的带宽(有载)B=0.5 MHz, 则应在回路上并联多
r
0
1 LC
1
1 Q2
1 ，Q 1 LC
一般电感线圈的Q 10 ~ 200
品质因数：
Q 0L 1 1 r 0Cr r
L ,
Cr
0L
2020/11/22
8
回路谐振阻抗：谐振时阻抗最大，近似为一纯电阻。
R0
L Cr
Q0L
Q
0C
.
上式的推导：
I
(r jL) 1
Zp
r
jL
jC
1
jC
.+ IR IL .
1、高频谐振 (振荡)回路 主要功能：作为高频放大器、振荡器和滤波器的主要部件完成阻抗变换、 信号选择的功能，也可以直接作为负载来使用。 高频谐振回路的分类：简单谐振回路、抽头并联谐振回路和耦合谐振回路。
2020/11/22
7
（1) 简单谐振回路：只有一个回路的谐振回路称为简单谐振回路，包括并联谐振
回路和串联谐振回路两种。
串联谐振回路主要用在低阻抗电路(微波线路)中，而在中波、短波和超短波线路
中并联谐振回路用的比较广。
并联谐振回路： 回路阻抗：
(r jL) 1
Zp
r
jL
jC
1
jC
L C
谐振频率：令ZP的虚部为零，可得谐振频率。
U R0 L
−
jL 1
r
jC jL 1
, r L
jC
上图是用R0表示的等效电路
L
1
L
C r jL
1
Cr 0
jC
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9
用广义失谐表示回路阻抗：
重写回路阻抗Z p
L C
r
1
jL
1
jC
1
R0
jQ
0
,
0
r L
定义广义失谐
Q
0
0
Q
2 02 0
Q
0
2
0
2Q 2Q f
SRF
相角
阻抗与相角
2020/11/22
阻抗 0
频率f
4
2. 高频电路中的有源器件：半导体二极管、晶体管和集成电路。 主要介绍有源器件在高频状态下的特性。
1）二极管 非线性变换二极管：用于调制、解调和混频电路中，工作在
低电平，结电容小、工作频率高。 举例：点触式二极管(如2AP系列) →工作频率100~200MHz。
高频特性好的电容：片状电容和表面贴装电容。
阻抗
RC LC
C (a)电容器的等效电路
2020/11/22
频率 f 0
(b)电容器的阻抗特性 虚线为理想电容特性
3
电感：一个电感器除了其电感特性和线圈损耗电阻外，在高 频电路中还要考虑其分布电容。因此高频电感器也有其SRF， 它的工作频率应小于这个SRF。 高频电感与传输线变压器：由小尺寸电感线圈与磁芯构成。
第2章 高频电路基础
➢ 高频电路中的元器件 ➢ 高频电路中的基本电路 ➢ 电子噪声及其特性 ➢ 噪声系数与噪声温度
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1
一、高频电路中的元器件
高频电路中的元器件包括无源元件和有源器件。 1、无源元件：电阻、电容和电感 电阻：电阻器在高频状态下，除电阻特性外，还要考虑分
布电感和分布电容，这就是电阻的高频特性，它与制作电 阻的材料、封装形式与尺寸的大小有密切关系。
Q1
3dB通频带(半功率通频带)：将阻抗幅频特性下降 为谐振值的0.707倍时对应的频率范围，简称回路
.
Q2
带宽。
B0.707 2f
f0 Q
Q 2f
f0
1
0
0
B
B0.1 : 定义为谐振曲线下降为谐振值的0.1对应的频率范围
B0.1
102 1 f0 9.96 f0
Q
Q
矩形系数：描述谐振曲线接近理想带通(矩形)的程度。
K r 0.1
B0.1 B0.707
1,
理想带通
9.96 1,并联谐振回路
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11
归一化阻抗的相频特性：0
,
dZ d
0
2Q
0
f
f
0
:
Z
呈感性；
p
f f0 : Z p呈容性,Q越大,
相频特性斜率越大。
Z
0 感性 Q2
Q1 Q1>Q2
0 容性
谐振时电压电流关系：I为回路电流。
0
f0
f
0
f
:f绝 0 : 绝 对对 角频 频率 率偏 偏移 移表示频率偏离谐振的程度,
称为失谐。
回路阻抗 Z p
1
R0
jQ 2
R0
1 j
,
Zp
0
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R0
12
,
z
arctg
10
|Zp|/R0
归一化阻抗的幅频特性(谐振特性)：品质因数越高，
谐振曲线越尖锐。
1
Q1>Q2
1/ 2
5
2）晶体管和场效应管(FET) 二者的主要用途：高频小信号放大器、高频功率放大器。 高频小信号放大管：要求高增益和低噪声。 高频功率放大管：除了高频增益要求外，还要求有较大的高频功率输出。 晶体管：工作频率可达几千MHz，噪声系数为几个分贝，输出功率可达上百瓦。 场效应管：在同样的工作频率下，噪声系数要比双极晶体管的更低。
实际电阻的高频特性： 金属膜电阻好于碳膜电阻； 碳膜电阻好于绕线电阻； 表面贴装(SMD)电阻好于引线电阻； 小尺寸电阻好于大尺寸电阻。
CR LR
R
电阻的高频等效电路 CR:分布电容； LR:分布电感
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2
电容：对于非理想的电容器，除了电容特性外，还要考虑 它的两极间的绝缘电阻和分布电感。高频电容器都有一个 自身谐振频率SRF(Self Resonant Frequency) ，只有工作频 率小于SRF，电容器才呈现正常的电容特性。
表面势垒二极管→工作频率可以达到微波波段。 变容二极管：结电容随反偏电压变化而变化。主要用在电调
谐器、电压控制振荡器(VCO)、调频器等电路中。 PIN二极管：由P型、N型和本征(I型 )半导体组成。它的高频
等效电阻受正向直流电流的控制，主要用在电控的开关、限 幅、衰减和移相电路中。
2020/11/22
3）集成电路(IC) 用于高频的集成电路分为通用IC和专用IC(ASIC)。 通用IC：宽带放大器、模拟乘法器。
ASIC：锁相环(PLL)、调频解调器、单片接收机以及电视机专用集成IC等。
2020/11/22
6
二、高频电路中的基本电路
高频电路中的基本电路(无源组件或无源网络)有很多，本章主要介绍高频 谐振 (振荡)回路、高频变压器、石英晶体谐振器和集中滤波器四种无源组件。
.
IC
IL IC QI
I.
U I
0
.
U
IC I I IL 90
.
IL
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12
例 2-1 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=50pF。
(a) 计算所需的线圈电感值；
(b) 若线圈品质因数(空载)为Q=100, 试计算R0及B； (c) 若放大器所需的带宽(有载)B=0.5 MHz, 则应在回路上并联多
r
0
1 LC
1
1 Q2
1 ，Q 1 LC
一般电感线圈的Q 10 ~ 200
品质因数：
Q 0L 1 1 r 0Cr r
L ,
Cr
0L
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回路谐振阻抗：谐振时阻抗最大，近似为一纯电阻。
R0
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上式的推导：
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(r jL) 1
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