《高频与射频电路》第3章 - 有源网络
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《高频与射频电路》第2章 - 无源网络
归一化滤波电路的变换
1. 映射到低通滤波电路
dB
30
dB
30
25
25
20
20
IL(W) 15
10
归一化 LPF
实际 LPF
IL(W) 15
10
5
5
0 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0
0 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0
GHz
W
w
w w0 W
1. 映射到低通滤波电路
映射变换关系
w Z L jWL j L jw L w0 w0 1 1 ZC jWC jwC jwC
3.183 pF
50 W
(a)
(b)
低通原型向低通滤波器的变换关系
2. 映射到高通电路
BW 3dB f H f L
矩形系数 （Shape Factor）
矩形系数：描述了 滤波电路的响应在 截止频率附近的陡 峭变化的特性。 矩形系数越高，滤 波电路的响应越陡 峭。 矩形系数SF定义为 60dB带宽与3dB带 宽的比值
BW SF 3dB BW
60 dB
f H 60 dB f L 60 dB 3dB 3dB fH fL
RG=g0=1 g1 g3 LPF
+
VG
g2
gN+1
首个元件串联
2: 映射到低通滤波电路 ωc=2πfc,利用映射变换关系计算得（首个元件串 联）: L1=L3=(Ωc/ωc) g1 =1/(2*3.14*109*2)*1 =0.07958nH
C2=(Ωc/ωc) g2
=1/(2*3.14*109*2) *2=159.15pF
射频电路理论与设计 (3)
图3.12 网络参考面的平移
3.2.2 传输参量
用T2参考面上的归一化电压入射波和 归一化电压反射波表示T1参考面上的归一 化电压入射波和归一或传输矩阵。
对于传输矩阵分别为［T］1，［T］ 2，...，［T］n的n个二端口网络的级连，同 样可以得到组合后的传输矩阵［T］为各分 网络传输矩阵的乘积，即
图3.19 一个微波放大器的框图
图3.20 信号源的信号流图
图3.21 例3.10总的信号流图
3.6.2 信号流图的化简规则
采用信号流图表示射频网络后，网络 中任意两个变量之间的幅值之比可以通过 信号流图的化简得到，方法非常简便。信 号流图的化简规则有4个，任何信号流图都 可以采用这4个规则化简为最简形式。
3.3 二端口网络的参量特性
3.3.1 互易网络
互易网络是指满足互易原理的网络。 在一个无源线性网络中，交换激励点与响 应点的位置，若在同样大的激励下产生同 样大的响应，则称此网络为互易网络。
例如，假定1端口参考面上加电流i1， 2端口开路，2端口参考面上呈现的电压为 v2；然后倒过来，2端口参考面上加电流i2， 且i2=i1，1端口开路，如果这时1端口参考 面上呈现的电压为v1，且v1=v2，则Z12=Z21。 称这样的网络为互易网络。
将式（3 37）写成矩阵形式，为
上式可以简写成 式中，［S］称为散射矩阵或散射参量。
上述散射参量用于射频频段有许多优 点，简述如下。
（1）散射参量用来表示网络的反射 系数和传输特性非常方便，而且它 给出了一个网络端口之外的完整特 性描述。
（2）散射参量没有使用开路或短 路描述方式。在射频电路中如果出 现短路或开路的情况，将引起强烈 的反射，会导致振荡的产生，并引 起晶体管元件的损坏。
高频电子线路_张肃文_第5版课件__第3章讲解
宽带非谐振放大器
有源器件 谐振回路
宽带非谐 振放大器
滤波器
3.1 概 述
高频小信号放大器的主要质量指标
1) 增益：（放大系数）
电压增益： Av
Vo Vi
功率增益： Ap
Po Pi
分贝表示： Av
20 log Vo Vi
2) 通频带：
Ap
10 log
Po Pi
3.1 概 述
高频小信号放大器的主要质量指标
不稳定状态有增益变化，中心频率偏移，通频带变窄，谐 振曲线变形，极端情况是放大器自激（主要由晶体管内反馈引 起），使放大器完全不能工作。
3.1 概 述
高频小信号放大器的主要质量指标
4) 工作稳定性：指放大器的工作状态(直流偏置)、晶体管 参数、电路元件参数等发生可能的变化时，放大器的主要特 性的稳定。
• Consider Eq. [5], for example; if we let V2 be zero, then we see that Y11 must be given by the ratio of I1 to V1.
• We therefore describe Y11 as the admittance measured at the input terminals with the output terminals short-circuited (V2 = 0).
• Admittance, conductance, and susceptance are all measured in siemens.
Admittance
• The equivalent admittance of a network consisting of a number of parallel branches is the sum of the admittances of the individual branches.
高频电子线路张肃文第三章
R
L
电抗
R
X
O
感性
wL
x = w L－ 1 wC
+ – Vs
w0
－ 1 wC
w
C
容性
阻抗 Z R jX R j(wL
1 ) wC
2. 阻抗性质随频率变化的规律： 1) w < w0时， <0呈容性； X 2) w = w0时， =0呈纯阻性； X 3) w > w0时， >0呈感性。 X
谐振时，电感、电容消失了！
实际上，谐振时
VL 0 I 0 jw0 L
Vs wL jw0 L j 0 Vs R R
L + – Vs R
Vs 1 1 1 I VC 0 0 j Vs jw 0 C R jw0C w0CR
又因为
1 w0 L w 0C
. I (w ) 1 N (w ) N (w )e j (w ) I (w0 ) 1 j Q( w w0 )
w0
w
w w0 arctan arctan Q w0 w
w w0 arctan arctan Q w0 w
1 2
1
Q
2w
w0
w0 f0 2w07 或 2f 0 .7 Q Q
w w w0
2. 通频带
w0 2w07 Q
Q2
或 2f 0 .7
f0 Q
Q1> Q 2
回路Q值越高，选择性越好，但通频带越窄，二者矛盾。
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。
L
电抗
R
X
O
感性
wL
x = w L－ 1 wC
+ – Vs
w0
－ 1 wC
w
C
容性
阻抗 Z R jX R j(wL
1 ) wC
2. 阻抗性质随频率变化的规律： 1) w < w0时， <0呈容性； X 2) w = w0时， =0呈纯阻性； X 3) w > w0时， >0呈感性。 X
谐振时，电感、电容消失了！
实际上，谐振时
VL 0 I 0 jw0 L
Vs wL jw0 L j 0 Vs R R
L + – Vs R
Vs 1 1 1 I VC 0 0 j Vs jw 0 C R jw0C w0CR
又因为
1 w0 L w 0C
. I (w ) 1 N (w ) N (w )e j (w ) I (w0 ) 1 j Q( w w0 )
w0
w
w w0 arctan arctan Q w0 w
w w0 arctan arctan Q w0 w
1 2
1
Q
2w
w0
w0 f0 2w07 或 2f 0 .7 Q Q
w w w0
2. 通频带
w0 2w07 Q
Q2
或 2f 0 .7
f0 Q
Q1> Q 2
回路Q值越高，选择性越好，但通频带越窄，二者矛盾。
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。
《高频电路》-选频网络
《高频电路》 第2章 高频电路》 章
∴ wR = 2π ⋅
1 Vsm 1 1 2 ⋅ = 2π ⋅ CQVsm 2 R ω0 2
1 2 CQ 2Vsm wL + wC 1 2 = = ⋅Q 1 2 wR 2π 2 π ⋅ CQVsm 2
回路储能 所以 Q = 2π 每周期耗能
广东技术师范学院电子与信息学院
Vs_
ω0 C
ω
=
ωL ω ω 1+ j 0 ( − 0) R ω0 ω
1 1 + Q2 (
1
=
ω ω0 1 + jQ( − ) ω0 ω
I (ω ) = I (ω0 )
ω ω0 2 − ) ω0 ω
可见，频率ω偏离 0越远，I/I0下降得越多。 可见，频率 偏离ω 越远， 下降得越多。 偏离 结论： 小 曲线尖锐→选择性好 结论：R小→Q大→曲线尖锐 选择性好 大 曲线尖锐
1 Q Q= = R ω0CR
2
2
2
2
2
ω0 L
1 ⇒ = CQ ω0 R
就能量关系而言， 就能量关系而言， 所谓“谐振” 是指： 所谓“谐振”，是指： 回路中储存的能量是 不变的， 不变的，只是在电感 与电容之间相互转换； 与电容之间相互转换； 外加电动势只提供回 电阻所消耗的能量， 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。 电流最大。
工程上为了定量地衡量选择性，引入通频带。 工程上为了定量地衡量选择性，引入通频带。
3. 通频带
I 1 1 = = = 0.707 2 I0 2 1+ ξ
时所对应的频率w 时所对应的频率w2、w1，则通频带为
Bw = 2∆ω0.7 = ω2 − ω1
∴ wR = 2π ⋅
1 Vsm 1 1 2 ⋅ = 2π ⋅ CQVsm 2 R ω0 2
1 2 CQ 2Vsm wL + wC 1 2 = = ⋅Q 1 2 wR 2π 2 π ⋅ CQVsm 2
回路储能 所以 Q = 2π 每周期耗能
广东技术师范学院电子与信息学院
Vs_
ω0 C
ω
=
ωL ω ω 1+ j 0 ( − 0) R ω0 ω
1 1 + Q2 (
1
=
ω ω0 1 + jQ( − ) ω0 ω
I (ω ) = I (ω0 )
ω ω0 2 − ) ω0 ω
可见，频率ω偏离 0越远，I/I0下降得越多。 可见，频率 偏离ω 越远， 下降得越多。 偏离 结论： 小 曲线尖锐→选择性好 结论：R小→Q大→曲线尖锐 选择性好 大 曲线尖锐
1 Q Q= = R ω0CR
2
2
2
2
2
ω0 L
1 ⇒ = CQ ω0 R
就能量关系而言， 就能量关系而言， 所谓“谐振” 是指： 所谓“谐振”，是指： 回路中储存的能量是 不变的， 不变的，只是在电感 与电容之间相互转换； 与电容之间相互转换； 外加电动势只提供回 电阻所消耗的能量， 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。 电流最大。
工程上为了定量地衡量选择性，引入通频带。 工程上为了定量地衡量选择性，引入通频带。
3. 通频带
I 1 1 = = = 0.707 2 I0 2 1+ ξ
时所对应的频率w 时所对应的频率w2、w1，则通频带为
Bw = 2∆ω0.7 = ω2 − ω1
高频与射频电路_第3章
短路线变换：
同前，不过起始点是从Γ0= -1(因为zL=0)顺时针旋转 1 1 容抗条件： jC Z zin j tand1 Zin d jZ0 tand 0 1 1 n 求出线长： d1 arctan CZ 0
3.2.3 特殊的变换条件 开路线变换：
为了获得纯感性或纯容性电抗，必须沿着 r=0 的圆工作， 起始点是从Γ 0 =1(因为zL→∞)顺时针旋转。 jZ 0 1 1 Z in d 容抗条件： jC Z zin j cotd1 tand 0 1 1 n n=1, 2, ‥ 求出线长： d1 arc cot CZ 0
r ,0 1 r
2
2
相应的圆心坐标是
，而半径是
1 1 r
。
圆心在实轴上。考虑到
r 1 1 1 r 1 r
电阻圆始终和直线
Gr 1
相切。
阻抗圆图：电阻圆
圆心坐标
Gr r 1 r
r
半径
Gi 0
1 1 r
0
1 3
0
1 2
0
0 0
1
1 2
3 4
1 4
阻抗圆图：电阻圆
x
r=0
G i 1
r=1/3 r=1 r=3
r
0 1/3 1 3 -1 -1/2 0 1/2 1
G r
z平面
Γ平面
阻抗圆图：电抗圆
虚部又可得到方程
2 (Gr 1) 2 Gi2 Gi 0 x
1 Gr2 Gi2 r 2 2 1 G G r i 2Gi x 2 2 1 G G r i
三章选频网络ppt课件-PPT精选文档
0L
通常远远 大于1
jQ V V L 0 S
jQ V V C 0 S
§２.1 串联谐振回路
•高频电子技术•
§２.1.2 串联谐振回路的谐振曲线和通频 带
谐振曲线和“归一化”谐振曲线 谐振曲线定义：串联谐振回路中电流的幅值 （即 I ）与外加电压源频率（ω）之间的关 系曲线。 I | | 与外加电压源 “归一化”谐振曲线定义： I 0 频率（ω）之间的关系曲线。其中 I 0 为电路 谐振时回路电流（即电流的最大值）。
§２.1.2 串联谐振回路的 谐振曲线和通频带
•高频电子技术•
（1）归一化谐振曲线计算及广义失谐ξ 概念
V s 1 R j ( L ) 任一频率点电流 I R C 1 谐振频率点电流 I V o s R j ( L ) C R
Q
1 1 1 1 L1 L 1 0 0 1 j ( L ) / R 1 j ( )1 j ( ) C R CR CR 0 R 0
当外加频率 f 2 MHz 时 ,因为 f f0 所以根据上面讲 表
可知此时 RLC 整体呈电感性 ,所以电压相位超前 流相
§２.1.1 串联谐振回路基本原理
•高频电子技术•
（6）谐振时电路特性及品质因数Q的概念
综上所述可知：当串联谐振回路处于谐振状态
（1）总阻抗Z=R，Vs与电流I相位差φ=0 0 Vs /R （2）由于谐振时 I 所以 1
–
第二章 选频网络
•高频电子技术•
概述
1.选频的基本概念 所谓选频就是选出需要的频率分量并且滤除不需 要的频率分量。 2.选频网络的分类 单振荡回路 振荡回路（由L、C组成）
电路中的高频电路射频电路与无线通信的设计
电路中的高频电路射频电路与无线通信的设计电路中的高频电路：射频电路与无线通信的设计在现代科技发展的趋势下，无线通信已成为我们生活中不可或缺的一部分。
而无线通信中最常用的技术之一就是射频电路。
作为电路中的一种高频电路，射频电路的设计对于实现高质量的无线通信起着至关重要的作用。
本文将从高频电路的基本概念、射频电路设计的流程以及无线通信中的应用等方面进行论述。
1. 高频电路的基本概念与特点高频电路是指工作频率在几十千赫至几十吉赫范围内的电路，其特点包括频率高、波长短以及电磁波传播的特殊性。
在高频电路中，电路元件的尺寸与工作频率之间存在着密切的关系，因此在设计射频电路时需要考虑这些特点。
2. 射频电路设计的流程射频电路设计的流程分为几个关键步骤：需求分析、电路选型、电路仿真与调试以及性能验证。
需求分析阶段，设计者需要明确无线通信系统的需求，包括工作频率范围、功率要求、噪声指标等。
这些需求将为后续的电路设计提供基础。
在电路选型阶段，设计者需要根据需求分析的结果选择适合的射频元件，如放大器、滤波器、混频器等。
选型时需要考虑元件的频率响应、功率输出、失真指标等因素。
电路仿真与调试阶段是设计的核心环节。
设计者需要借助计算机软件对电路进行仿真分析，优化电路连接、元件选取以及参数调整等。
仿真结果将为设计者提供电路性能的参考，也为接下来的调试提供指导。
性能验证阶段，设计者需要制作实际电路并进行测试。
通过实测结果与仿真结果的对比，设计者可以验证电路的性能是否满足需求，并对电路进行进一步优化。
3. 射频电路在无线通信中的应用射频电路在无线通信中的应用广泛，包括无线电广播、移动通信、卫星通信等。
以下将以手机通信为例进行论述。
手机通信是射频电路应用的一个重要领域。
手机中的射频电路包括天线、功率放大器、滤波器、混频器等。
射频电路的设计对于信号的传输质量、通信距离以及抗干扰能力等都有着重要影响。
在手机通信中，射频电路的设计需要考虑如下几个方面：信号的频率要求、功率需求、电路的噪声指标以及抗干扰能力。
第三章 高频放大器
VCC
M Rb1
C0
C
RL
C0
Rs Vs
Rb2
Re
Ce
4
高 拟 子 子 模 拟 电 子 线 路 模 频 电 电 线 路线 路
例：宽带放大器
VCC
匹配网络
C1
Rb1 Cb
Rs
⋅
Rc
Lc
C2
主 中 放
Vs
Rb2
Re
声表面波滤波器（ 声表面波滤波器（SAW） 滤波器 ）
5
高 拟 子 子 模 拟 电 子 线 路 模 频 电 电 线 路线 路
第3章 高频放大器
3.1 3.2 3.3 3.4 引言 晶体管的高频小信号等效电路和参数 高频小信号宽带放大器 放大器的噪声
3.1引言 引言
(1)发射机中的高频(大信号)放大器 (1)发射机中的高频 大信号) 发射机中的高频(
中间各级的宽带功率放大器。工作于甲类或甲乙类状态。 中间各级的宽带功率放大器。工作于甲类或甲乙类状态。 宽带功率放大器 甲类 状态 负载通常为选频回路） （负载通常为选频回路） 末级功放，工作于丙类状态。（大信号非线性电路） 丙类状态。（大信号非线性电路 末级功放，工作于丙类状态。（大信号非线性电路）
fT ≈ gm 2 Cb'e π
fT 当 f > fβ 时，存在近似关系 β = 。 f
是可查手册的，也可由仪器测量得到。 特征频率 fT 是可查手册的，也可由仪器测量得到。
10
高 拟 子 子 模 拟 电 子 线 路 模 频 电 电 线 路线 路
（3）最高振荡频率 ）
fmax ：
晶体管的功率增益 晶体管的功率增益GP = 1 时的工作频率称为最高振 荡频率 fm 。 ax
第3章射频网络基础_黄玉兰
图3.23 信号流图的并联规则
规则3（分裂规则）一个节点可以分 成两个分离的节点，且每个分离的节点仅 与其原输入节点和输出节点相连，并保留 原有数乘因子，如图3.24所示。
图3.24 信号流图的分裂规则
规则4（反馈规则）一条数乘因子为Sl 且起始节点和终止节点相同的支路（称为 反馈环路），可以通过将进入节点的支路
［S］参量可以表征射频器件的特征， 在绝大多数涉及射频系统的技术资料和设 计手册中，网络参数都由［S］参量表示。
对于级连网络，射频电路可以利用 ［T］参量简化对网络的分析。本节介绍 ［S］参量和［T］参量这2种射频网络参 量。
3.2.1 散射参量
在射频频段内，网络端口与外界连接 的是各类传输线，端口上的场量由入射波 和反射波叠加而成，散射参量采用入射行 波和反射行波的归一化电压表征各网络端 口的相互关系。下面讨论散射参量的特性。
图3.12 网络参考面的平移
3.2.2 传输参量
用T2参考面上的归一化电压入射波和 归一化电压反射波表示T1参考面上的归一 化电压入射波和归一化电压反射波，网络 方程为
写成矩阵形式为
令
［T］称为传输参量或传输矩阵。
对于传输矩阵分别为［T］1，［T］ 2，...，［T］n的n个二端口网络的级连，同 样可以得到组合后的传输矩阵［T］为各分 网络传输矩阵的乘积，即
3.3.2 对称网络
对称网络是互易网络一个特例。若互 易网络的结构具有对称性，则网络称为对 称网络。对称网络中电子元件的大小及尺 寸位置对称分布。
对称网络首先是互易网络，二端口对 称网络具有下列特性
结论是，一个对称二端口网络2个端 口参考面上的输入阻抗、输入导纳以及电 压反射系数一一对应相等。
或简写成
高频电子线路完整章节课件
作用是将输入的高频载波信号和低频调制信号 变换成高频已调信号，并以足够大的功率输送 到天线，然后辐射到空间；
高频功率放大器与调幅器：
1
把话筒变换的音频信号放大到一定的幅度，以实现一定的调制度。
低频放大器：
3
话筒（拾音器）：
输入变换器，它的作用是把声音信源转变成电信号，称为音频信号，即基带信号或调制信号；
01
04
02
03
无线电波的基本特点
非线性电路的基本概念
通信与通信系统
本课程的主要内容及特点
通信与通信系统
通信系统： 用电信号（或光信号）传输信号的系统 称为通信系统，也称电信系统。
通信系统的组成： 一般通信系统由输入、输出变换器，发 送、接收设备和信道等组成。
1.1、通信与通信系统
无线通信系统组成框图
1.1、通信与通信系统
各部分作用 信息源：提供需要传送的信息； 输入变换器：将信息源（图像、声音等）的信息变换成电信号，把该信号称为基带信号； 发射机：将基带信号进行某种处理，并以足够的功率送入信道，以实现有效的传送，其中最主要的处理为调制，调制后的信号称为已调信号，或已调波；
小 结
5
高频电子线路的典型应用是通信系统；
通信系统由发射设备、接收设备和传输媒介三部分组成；
电信号的发射与接收的关键是调制与解调；
高放、混频、本振、调制、解调等相关知识是本课程要解决的问题；
了解无线电信号所具有的基本特点是必备的基本知识。
5
课堂练习一
1.如果广播电台发射的信号频率为
高频电子线路
高等教育出版社，胡宴如、耿苏燕主编
课程性质：理论联系实践，突出重点，重应用，强调物理概念，强调工程实践。
第三章 选频网络-1
2f 0.7 Q0 1 fo
即 通频带
2 f 0.7
f0 B Q0
Vom
fo B Qp
1 V0 m 2
1
0
2
f
信号源内阻和负载电阻对并联 谐振回路的影响
1 1 1 1 RS R0 RL QL 0 L
1 1 1 0 L R R R 0 L S 1 Q R0 R0 0 L R0 R0 1 1 R R R R R0 S L S L
1 X 2 X1 1 2 Q L1
在高QL 1值下X 2 X 1
3）串联电路的有效品质因数为
Q L1
X1 R2 R1 R X X 2
抽头并联振荡回路的阻抗变化(折合)关系
一.接入系数：
接入系数P 定义为：抽头点电压与端电压的比
也可定义为：接入点电压与欲折合处电压之比 1.变压器耦合接入电路：
谐振时电感支路或者电容支路的电流幅值为外加电
流源IS的Q０倍。因此，并联谐振又称为电流谐振。
广义失谐
Is L C R0
1 Y G0 j ( C ) L o 1 2 其中： C ( ) oC G0 Q0 G0 L o o Y G0 ( 1 j )
第3章 选频网络
高频电路中的元器件
各种高频电路基本上是由有源器件、 无源元
件和无源网络组成的。 高频电路中使用的元器件
与在低频电路中使用的元器件基本相同, 但要注 意它们在高频使用时的高频特性。 高频电路中的 元件主要是电阻(器)、 电容(器)和电感(器), 它们 都属于无源的线性元件。
第三章 选频网络(高频电子技术)
高频电子技术第三章 选频网络选频网络作用：选出需要的频率分量，滤除不需要的频率分量。
分类：1．谐振回路：由电感和电容元件组成。
2．滤波器§3.1 串联谐振回路3.1.1 基本原理（P44）CRL+-IsV V图3.1.1（a ）串联谐振回路（P44）R 通常是指电感线圈的损耗。
阻抗：在具有电阻、电感和电容的电路里，对交流电所起的阻碍作用叫做阻抗。
阻抗常用Z 表示。
阻抗由电阻、感抗和容抗三者组成，但不是三者简单相加。
阻抗的单位是欧。
在直流电中，物体对电流阻碍的作用叫做电阻，世界上所有的物质都有电阻，只是电阻值的大小差异而已。
但是在交流电的领域中则除了电阻会阻碍电流以外，电容及电感也会阻碍电流的流动，这种作用就称之为电抗，意即抵抗电流的作用。
电容及电感的电抗分别称作电容抗及电感抗，简称容抗及感抗。
它们的计量单位与电阻一样是欧姆，而其值的大小则和交流电的频率有关系，频率愈高则容抗愈小感抗愈大，频率愈低则容抗愈大而感抗愈小。
此外电容抗和电感抗还有相位角度的问题，具有向量上的关系式，因此才会说：阻抗是电阻与电抗在向量上的和。
对于一个具体电路，阻抗不是不变的，而是随着频率变化而变化。
在电阻、电感和电容串联电路中，电路的阻抗一般来说比电阻大。
也就是阻抗减小到最小值。
在电感和电容并联电路中，谐振的时候阻抗增加到最大值，这和串联电路相反。
上述电路阻抗： ϕωωωωj eZ CL j R Cj L j R Z =-+=++=)1(1（3-1-1）22)1(CL R Z ωω-+=（3-1-2）RC L ωωϕ1arctan-=（3-1-3）电抗：CL X ωω1-=回路电流：)1(CL j R V ZV I ss ωω-+== （3-1-4） X 随ω变化曲线：图3.1.2（P45）先确定L ω和Cω1-两条曲线，两条曲线相加就得到X 的曲线；曲线必与x 轴有一交点（0ω,0），此时01=-=CL X ωω；(1)0ωω<时：01<-=CL X ωω，R CL R Z >-+=22)1(ωω，01arctan<-=RC L ωωϕ电容容抗：CjCj ωω11-=，小于零，因此01<-=CL X ωω说明电路阻抗呈容性，LC V V >。
高频电子线路第3章1-6节
1
1
jQp(p
p )
幅频特性：Vm
1
Vom
1[Qp(p
p
)]2
相频特性：arctQ ap(np p)
当外加信号源的频率ω接近回路谐振频率ωp时：
Vm
1
1
Vom
1[Qp
2]2 p
12
其中：
Qp
2 p
a
rc
2 tQap n p arc
(R jL) 1 jC
R j( L 1 ) C
Is
在实际应用中，通常满足ωL>>R的条件下
+
IL L V C IC
R
_
L
Z
C
R j(L
1
)
CR
1
j(C
1
)
C L
L
图3.2-1
在回路两端电压为： V IsZCRj(IsC 1 )
L
L
16
Q oL2 60 10 30 15 10 6 0113
R
5
2f0.7Q fo 1 61 0k3 0Hz5.3k 2Hz
2f0.7 18.85103
fo Q
10
例3.1.2 如果希望回路的通频带2Δf0.7=750kHz，设回路的 品质因数Q=65，试求所需要的谐振频率。
ta
n
22
当
Qp
2 p
1
即 Vm 1 1
Vom 12 2
并联谐振回路的通频带为 20.7 Q p 或2f0.7Q fp
相对通频带为：
|Z|
20.7 p
1 Q
《高频与射频电路》第3章 有源网络.ppt
功率放大器的应用
高保真音响系统
功率放大器的应用
电视、汽车音响等
功率放大器的应用
发射无线电广播电信号 信号频率在几十兆到几百兆赫兹
功率放大器的应用
发射电视信号
功率放大器的应用
对讲机、无绳电话
功率放大器的应用
蓝牙耳机 信号频率在2～4G赫兹，属于射频范围
功率放大器的应用
功率放大器的应用
无线通信基站
功率放大器的应用
电脑无线上网
功率放大器的主要技术指标
Байду номын сангаас
功率效率
功率放大器的功率效率0 是功率放大器的射频输出功率与供给晶体管 的直流功率之比。
射频输出功率
P 直流输入功率
对于双极晶体管情况，P 称为集电极效率，对于 MOSFET，称之为漏极 效率。
考虑到放大器的功率增益，又给出另一种定义：
依据应用要求（噪声，频率，带宽，增益，功耗 等）选择合适的晶体管或工艺。
确定LNA电路拓扑。 确定放大器的直流工作点和设计偏置电路。 确定最小噪声输入阻抗，将最小噪声输入阻抗匹
配到信号源阻抗，即输入匹配网络设计。 确定放大器输出阻抗，将放大器输出阻抗匹配到
负载阻抗，即输出匹配网络设计。 低噪放性能仿真和优化。 电路制作和性能调试。
射频晶体管 放大电路[S]
输出匹配
网络
ZL
转换功率增益： 工作功率增益： 资用功率增益：
GT
PL PAVS
负载吸收的功率 信号源的可用功率
GP
G
PL PIN
负载吸收的功率 输入到网络的功率
GA
PAVN PAVS
网络的可用功率 信号源的可用功率
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低噪声放大器基本电路
常见的LNA电路配臵 – 对场效应管而言，电路配臵可以分为共源、共栅、共 漏和共源-共栅（cascode）四种基本类型；相应地，对 双极型晶体管而言，电路配臵又可以分为共射、共基 、共集和共射-共基（cascode）四种基本类型。
FET和BJT的基本电路配置
低噪声放大器的设计步骤
功率放大器的应用
高保真音响系统
功率放大器的应用
电视、汽车音响等
功率放大器的应用
发射无线电广播电信号 信号频率在几十兆到几百兆赫兹
功率放大器的应用
发射电视信号
功率放大器的应用
对讲机、无绳电话
功率放大器的应用
蓝牙耳机 信号频率在2～4G赫兹，属器的应用
无线通信基站
CB
VG VD
CB
RFC RFin
RFC RFout
低噪声放大器设计
低噪声放大器（low-noise amplifier，LNA）是射频接收机 前端的重要组成部分。通常低噪声放大器位于接收机的 最前端，它对微弱的接收信号进行放大并尽可能少地引 入本地噪声。 低噪声放大器的主要技术指标： – 工作频率：放大器能够工作的频率取决于晶体管的特 征频率 f T，常选择 f T 是工作频率的5～10倍。 – 噪声系数：噪声系数在不同的应用场合有不同的要求 ，它的值可以从1dB到几个dB。噪声系数与放大器所 选用的晶体管噪声特性、静态工作点、输入/输出匹配 特性、工作频率和工艺有关，是低噪声放大器最为重 要的指标。
射频放大器偏臵电路
常用的双极性晶体管无源偏臵电路 有右边这两种。偏臵电路中的射频 线圈RFC和电容CB是用来隔离射频 信号，电容CC是用来耦合射频输入 和输出信号。 上图中的R1和R2构成了直流偏臵电 阻网络，并形成并联直流电压负反 馈；下图中的R1到R4组成了直流偏 臵网络，采用直流分流的方式为晶 体管提供基极电流IB。
GS GIN GOUT GL
VG ZG
+
晶体管 放大电路 [S] ZIN ZOUT
ZL
Re Z IN 0 Re Z OUT 0
G IN 1 GOUT 1
G
V V
Z Z0 Z Z0
放大电路稳定性分析
绝对稳定：
有条件稳定
对于窄带放大电路，应该尽量避免依靠在输入或 输出电路增加电阻的方法，而应该尽可能的调节 电源和负载的反射系数使得放大电路处于稳定状 态。
放大电路的增益
GS Z0 VG
+
GIN
GOUT GL
输入匹配 网络
射频晶体管 放大电路[S]
输出匹配 网络
ZL
转换功率增益： 工作功率增益： 资用功率增益：
PL 负载吸收的功率 GT PAVS 信号源的可用功率 PL 负载吸收的功率 GP G PIN 输入到网络的功率 GA PAVN 网络的可用功率 PAVS 信号源的可用功率
射频放大电路
射频放大电路
射频放大器的相关理论 低噪声放大器设计 功率放大器设计
放大电路稳定性分析
GS Z0 VG
+
GIN
GOUT GL
输入匹配 网络
射频晶体管 放大电路[S]
输出匹配 网络
ZL
GS
GIN
GOUT
GL
VG ZG
+
晶体管 放大电路 [S] ZIN ZOUT
ZL
放大电路稳定性分析
VX IX R2 R3 R1 IB IB I1 R2 IC RFC CB RFin
VCC R1 CC RFC RFout
R4 IC
VCC CC RFC RFout
RFC CB RFin
无源偏置网络
17
射频放大器偏臵电路
场效应晶体管的偏臵网络
–
与双极结晶体管偏臵网络基本相同，主要缺点是 需要两个极性不同的电源。
2
(1 GS ) S21 (1 G L ) 1 S11GS 1 S22 G L
2
要使晶体管获得最大转换功率增益，要满足
* G S S11 * G L S 22
此时有
GT max GS max GO GL max
1 1 S11
2
S21
2
1 1 S22
噪声系数和等噪声系数圆
PNO T 噪声系数的定义： F PNO I
可以证明：
PSI SNR IN PNO T PNI PSO G A PNI SNR OUT PNOT
F Fmin
rn YS Yopt gS
2
等增益圆
噪声系数只与输入端有关， 而与负载无关。在Smith 圆图上可以画出等噪声系 数圆：
G IN 1 GOUT 1
对于任何
GS 1 GL 1
G IN 1 GOUT 1
对于一定范围内的G S 和G L
绝对稳定的充要条件
S11 S22 S12 S 21 K 1 S11 S22
IB
I1
VCC R1 CC RFC RFout
R2 IC RFC CB RFin
R4 R2 VX IX R3 R1 IB IC
VCC CC RFC RFout
RFC CB RFin
无源偏置网络
16
射频放大器偏臵电路
已知 VCE=3V, IC=10mA, VCC=5V, VBE=0.8V, β=100, 求无源偏置网络阻值. 解：上图 I1=IC+IB=10+10/100=10.1mA 则：R1=(VCC–VCE)/I1=198Ω R2=(VCE–VBE)/IB=22kΩ 下图，先任选VX=1.5V (VBE＜VX＜VCC) 则：R3=(VX–VBE)/IB=7kΩ R1=VX/IX=VX/10IB=1.5kΩ R2=(VCC–VX)/(IX+IB)=3.18kΩ R4=(VCC–VCE)/IC=200Ω
功率放大器
射频功率放大器的工作频率很高（从几十兆赫兹 一直到几百兆赫兹，甚至到几吉赫兹），按工作 频带分类，可以分为窄带射频功率放大器和宽带 射频功率放大器。 窄带射频功率放大器的频带相对较窄，一般都采 用选频网络作为负载回路，例如LC谐振回路。 宽带射频功率放大器不采用选频网络作为负载回 路，而是以频率响应很宽的传输线作为负载。这 样它可以在很宽的范围内变换工作频率，而不必 重新调谐。
2 2 2
2 S12 S21
1 K 1
放大电路稳定性分析
对于单向传输的晶体管(S12 ≈ 0)，一定有K∞， 且当|S11| < 1， |S22| < 1时，满足|△| < 1的条件， 因此晶体管构成的放大器一定是无条件稳定的。 当放大器电路不满足稳定性条件时，出现
低噪声放大器基本电路
低噪声放大器基本电路框图如图所示，主要包括偏臵电 路、输入/输出匹配电路和控制保护电路三部分。
–
–
–
直流（电压/电流）偏臵电路：给放大器提供需要的直流电压或电 流； 阻抗匹配/转换电路：为了实现最大增益、最小噪声系数或最大功 率传输，放大器相应有增益、噪声和功率匹配网络。 控制和保护电路：控制电路通常由开关、衰减器、移相器和限幅 器等器件构成，它的主要作用是提高放大器线性度和控制增益。
功率放大器的应用
电脑无线上网
功率放大器的主要技术指标
功率效率
功率放大器的功率效率0 是功率放大器的射频输出功率与供给晶体管 的直流功率之比。
P
射频输出功率 直流输入功率
对于双极晶体管情况，P 称为集电极效率，对于 MOSFET，称之为漏极 效率。 考虑到放大器的功率增益，又给出另一种定义：
rg2i
g i S ii
1 g i
r 半径：g
1 g i 1 Sii 1 Sii
2
2
1 gi
结论： 1. 在Γ = Sii 时, gi = 1, d = Sii , r = 0, 可得最 大增益Gimax。 2. 所有等增益圆的圆心都落在原点(gi=0)到 Sii 的连线上。增益越小，则圆心越靠近原 点，同时半径越大。 3. 当Γ= 0时，gi=1- Sii ，d = r = Sii /(1+ Sii )。 即Gi=1(0dB)圆总是与Γ平面的原点相切。
通常有两种方法可以采用：
–
在输入或输出回路中增加纯电阻（由于放大电路 存在功率增益，为了不增大电路的噪声系数，通 常电阻都加在输出电路中）
T R T R
T R
T
R
–
在放大电路中引入负反馈，减少S12形成的正反馈 ，降低输入和输出电路中的电压反射系数。
放大器的稳定措施
缺点：
– – –
降低放大电路功率增益 增加放大电路噪声 减少可用输出功率
放大电路的增益
GT (1 GS ) S21 (1 G L )
2 2 2
1 GS Gin 1 S22 G L
2
2
GP
(1 G L ) S21
2 2
2 2
(1 G in ) 1 S22 G L
S 21 (1 GS )
2 2 2 1 S11GS (1 G out ) 2
add
射频输出功率 射频输入功率 直流输入功率
2
等增益圆
上式中：
GS max 1 1 S11 ， GL max 2 1 1 S 22