《高频电路基础》PPT课件

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
L Cr
Q0L
Q
0C
.
上式的推导：
I
(r jL) 1
Zp
r
jL
jC
1
jC
.+ IR IL .
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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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。
SRF
相角
阻抗与相角
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阻抗 0
频率f
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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。
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。
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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。
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
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频率 f 0
(b)电容器的阻抗特性 虚线为理想电容特性
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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。
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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归一化阻抗的相频特性：
Z
arctg
Q
2 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
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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。
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（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
回路和串源自文库谐振回路两种。
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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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
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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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。
.
IC
IL IC QI
I.
U I
0
.
U
IC I I IL 90
.
IL
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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
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。
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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。
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