高频电路基础高频振荡电路
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
高频电路基础
3.高频电感
分布 电容 高频电感实际等效电路
损耗 电阻
高频电感 想模型 高频电感理想模型
电感损耗用品质因数Q表征：
Q
L
RL
电感损耗主要指交流损耗。在高 频电路中， 电感损耗比较大，不
高频电感阻抗特性
能忽略，分布电容可以忽略。
高频电子线路 第2章 6
绝对角频率偏移 0 表示(角)频率偏移谐振的程度(失谐)。
信息科学技术学院 电子信息科学与技术系 高频电子线路 第2章 12
阻抗Zp可化简为 Z p
R0 L Cr ，式中 2 1 j 1 jQ
f 广义失谐 2Q 2Q 0 f0
阻抗幅 Z p 频特性
信息科学技术学院 电子信息科学与技术系 高频电子线路 第2章 17
1 1/ 2 |zp|/R0 Q1>Q2 Q1 Q2
0
Z
π 2
感性 Q2
Q1
Q1>Q2
容性
0
0
π 2
空载品质因数：回路没有外加负载时的值，LC回路本身的品质 因数 称为空载Q值或Q0； 因数，称为空载 有载品质因数： 回路有外加负载 RL时的值，称为有载Q 值或 QL。
1 r j L jC 并联谐振阻抗 Z p 1 r j L jC
此时有 0 2 20
0
1 LC
L Cr 0 1 jQ 0
0 2 02
0 2 02 0 0 2 2 0 0 0 0 0
信息科学技术学院 电子信息科学与技术系 高频电子线路 第2章 7
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 )
第2章《高频电子线路》_(曾兴雯)_版高等教育出版社课后答案
2.2 高频电路中的基本电路
1、简单振荡回路 （1）并联谐振回路 （2）串联谐振回路
17
第2章 高频电路基础
（1）并联谐振回路 谐振特性：
振荡回路的阻抗在某一特定频率上具 有最大或最小值的特性称为谐振特性。
1 jC Zp 1 r jL j C （当 L r 时） L C 1 r j (L ) 谐振条件： C 当回路总电抗 X=0 时，回路呈谐振状态
Q0
L
r
品质因数 Q
Q 定义：高频电感器的感抗与其串联损耗电阻之比。
Q 值越高，表明该电感器的储能作用越强，损耗越小。
8
第2章 高频电路基础
2.1 高频电路中的元器件
二、高频电路中的有源器件 主要是：
二极管 晶体管
集成电路
完成信号的放大、非线性变换等功能。
9
第2章 高频电路基础
2.1 高频电路中的元器件
第2章 高频电路基础
第2章 高频电路基础
2.1 高频电路中的元器件 2.2 高频电路中的基本电路 2.3 电子噪声及其特性 2.4 噪声系数和噪声温度
1
第2章 高频电路基础
2.1 高频电路中的元器件
一、高频电路中的元件 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。
号中心频率fs=10 MHz，回路电容C=50 pF，
试计算所需的线圈电感值。
(1) 若线圈品质因数为Q=100，试计算回路谐振电阻
及回路带宽。 (2) 若放大器所需的带宽B0.7=0.5 MHz，则应在回路 上并联多大电阻才能满足放大器所需带宽要求?
36
第2章 高频电路基础
（2）串联谐振回路 串联谐振回路是与并联谐振回路对偶的电路， 其基本特性与并联谐振回路呈对偶关系，通频带、 矩形系数与并联谐振回路相同。 电路组成： 电抗特性：
第2章 高频电路基础2009
解 ：(1) 计算L值。 由式(2 — 2), 可得
§3 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：
P
U2 U1
N2 N1
2.电感抽头电路：
d + L2 a Is Rs + L1 Vab – b – Vbd
CL P CL
电容减小，阻抗加大。 结论：1、抽头改变时,P改变.
b
b
C2 C1 C
L1 L1 L 2
2、抽头由低高，等效导纳降低P2倍，Q值提高许 多，即等效电阻提高了 1 倍，并联电阻加大，Q 2 P 值提高。
因此，抽头的目的是：
减小信号源内阻和负载对回路的影响。 负载电阻和信号源内阻小时应采用串联方式； 负载电阻和信号源内阻大时应采用并联方式； 负载电阻信号源内阻不大不小采用部分接入方式 。
2
1 2
时所对应的频率范围
1 2
N (f) V om
Q0
2f 0.7 fo
f0 Q0
0.7
1
1 2
V0 m
2 f 0.7
B0.7
1
0
2
f
即 通频带 B
fo Qp
7. 信号源内阻和负载电阻对并联 谐振回路的影响
1 1 QL
1 R0
1 RL
RS
0 L
O
0
–
1Cຫໍສະໝຸດ 总结：串联振荡回路及其特性
2.品质因数Q ：
谐振时回路感抗值（或容抗值）与回路电阻R的比值称 为回路的品质因数，以Q表示，它表示回路损耗的大小。
高频振荡电路原理图解乐乐课堂
高频振荡电路原理图解乐乐课堂振荡电路
高频电路中主要的信号产生器主要分为振幅和频率高度稳定的正弦波产生器和频率受电压调控的压控式正弦波振荡器两大类。
它们被广泛应用于各种通信设备中。
LC基本正弦波产生器
最基本的振荡电路的模型和工作原理如下所示，它可以由一个放大器K和一个反馈网络F的闭环组成。
通过适当选择反馈网络的电抗参数，就能调控振荡的频率。
电感三点式（哈脱莱Hartley）振荡电路
又称为电感反馈振荡电路，其中X2为反馈支路电感。
特点：与射极相连的X1、X2电抗性质同为电感；电路起振容易；最高振荡频率为几十兆赫；但波形和振荡频率稳定性差，改变电容量时频率刻度的变化量是非均匀的，调试和使用不方便。
电容三点式（考毕兹Colpitts）振荡电路
又称为电容反馈振荡电路，其中X2为反馈支路电容。
特点：与射极相连的X1、X2电抗性质同为电容；振荡频率稳定
性好；最高振荡频率为几百兆赫；但电路不易起振，改变电容量时频率刻度的变化量的非均匀性稍有改善。
改进型的电容三点式振荡电路（其中串联改进型称“克拉泼Clapp”振荡电路，并联改进型称“西勒Seiler”振荡电路）
特点：以电容三点式振荡电路为基础，在电感（L）支路中串一
小电容；振荡频率稳定性好；最高振荡频率为几百兆赫至几千兆赫；改变电容量时频率刻度的变化量为均匀变化；起振性能比起电容三点式有所改善：。
高频电路基础高频振荡电路
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。
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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
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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。
2020/2/22
高频电路基础
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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：
(完整版)高频电路基础知识点总结
第二章一.串联谐振回路1. 串联谐振电路的阻抗为1()Z r j L Cωω=+-，0ωω<时1L Cωω<回路呈现容性而0ωω>时1L Cωω>回路呈现感性，0ωω=时0X =、||Z r =且0φ=，电压电流同相位即回路呈现纯阻性，此时的回路发生了“谐振”； 2.谐振频率为0ω=；3. 品质因数定义为谐振时回路储能和耗能之比即001L Q rCrωω==； 4. 幅频特性||II 22001||1I I Q ωωωω=⇒⎛⎫+- ⎪⎝⎭在“小量失谐的情况下”可表示为0||1I I ≈=⎛+ ；5. 相频特性ωϕQ 值越大曲线越陡峭，线性范围越小0000001||arctan 1j I Ie Q I I jQ ϕωωϕωωωωωω⎛⎫=⋅=⇒=-- ⎪⎛⎫⎝⎭+- ⎪⎝⎭6. 将两个半功率点之间的带宽定义为串联回路的通频带00.7B Qω=。
二.并联谐振回路1. 并联谐振回路的阻抗为1()11()L r j L j C C Z r j L r j L j C Cωωωωωω+⋅=≈+++-，0ωω<时1L C ωω<回路呈现感性而0ωω>时1L C ωω>回路呈现容性，0ωω=时10C L ωω-=、||LZ rC=且0φ=，电压电流同相位即回路呈现纯阻性，回路发生“谐振”； 2.谐振频率为0ω=；3. 品质因数0000011L C Q rCr G LGωωωω====； 4. 幅频特性和相频特性与串联回路相同； 5. 通频带00.7B Qω=。
三.抽头并联回路1. 抽头电路具有阻抗变换和电源变换的作用即21.2.13.TT TR p RV pV I I p ⎧⎪=⎪⎪=⎨⎪⎪=⋅⎪⎩四. 耦合振荡回路1.临界耦合时双调谐回路的带宽为0.70B =； 2. 单调谐回路的矩形系数为9.95而双调谐回路的矩形系数为3.15。
五.石英晶体滤波器 1. 石英晶片的电路模型：C q C q L qr2.石英晶体的串联谐振频率为q ω=，并联谐振频率为q ωω；3. q ωω<或p ωω>时晶体为容性而q p ωωω<<时晶体为感性。
第2章 抽头并联振荡回路
UT IL
I L
C
R0
U
U
(a)
UT
C1
L
R0
C2
(b)
《高频电子线路》
UT
C2 L
U
C1 R1
(c)
UT C
U1 L
R1
C1
UT
L
U1
C2 R1
(d)
(e)
图2-7 几种常见抽头振荡回路
第2章 高频电路基础
《高频电子线路》
下面以图2-7(a)、(b)为例分析抽头并联振荡回路的 特性。
(2) 阻抗变换特性
《高频电子线路》
回路两端电压u(t)与i(t)同相, 电压振幅U=IR=2 V, 故
输出电压为
u(t) = 2 cos107tV
u1(t) = pu(t) = cos107tV
回路有载品质因数
R 2000 QL = ω0L = 100 = 20
回路带宽
B = ω0 = 5 ×105 rad / s QL
≈ 199kΩ
有载品质因数QL
=
1
Q0 + R0
100 =
1 + 199
≈ 1.546
RL′
3.125
第2章 高频电路基础
《高频电子线路》
2-3 图示为一电容抽头的并联振荡回路。谐振频率 f0=1MHz，C1=400 pF，C2=100 pF 求回路电感L。 若 Q0=100，RL=2kΩ，求回路有载 QL值。
第2章 高频电路基础
《高频电子线路》
C = C1C2 = 40000 = 80 pF , C1 + C2 500 1
对于图(2-7)(a)，考虑是窄带高Q的实际情况，设
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
高频振荡电路
无线电发射电路基础—高频振荡器电路(附制作实例)利用无线电波传递信息，具有传输距离远、传送信息量大、可以穿越大多数障碍物以及无须架设线路等特点，广泛应用于通信、广播、遥控和遥测等领域，也吸引了大批无线电爱好者投身其中。
要发射无线电波，首先要产生无线电波。
“振荡”电路就是按照人们的意愿产生无线电波的“机器”。
高频振荡器振荡器是一种不需要外加输入信号，而能够自己产生输出信号的电路。
产生无线电载波信号的高频振荡器属于正弦波振荡器。
正弦波振荡器由放大电路和反馈电路两部分组成，反馈电路将放大电路输出电压的一部分正反馈到放大电路的输入端，周而复始即形成振荡，如图1所示。
高频振荡器有变压器耦合振荡器、电感三点式振荡器、电容三点式振荡器、晶体振荡器等多种电路形式。
图1正弦波振荡器1.变压器耦合振荡器变压器耦合振荡器电路如图2所示，变压器T包括振荡线圈L2和反馈线圈L1，L2与C2组成LC并联谐振回路，作为晶体管VT的集电极负载，L1接在VT基极。
VT与LC并联谐振回路构成选频放大器，只有频率f＝f o的信号得到放大，并经变压器T正反馈至基极，形成振荡，振荡频率f o＝1/（2πL2C2），正弦波信号经C4耦合输出。
变压器耦合振荡器的特点是容易起振，输出电压较大，但最高振荡频率较低。
2.电感三点式振荡器所谓三点式振荡器，是指晶体管的3个电极直接与振荡回路的3个端点相连接而构成的振荡器，如图3所示。
图2变压器耦合振荡器图3三点式振荡器等幅波发射机制作实例等幅波发射机可以产生和发射等幅无线电波，即没有被调制的无线电载波信号，它是用各种调制方式传输无线电信号的基础，也可用作等幅无线电报实训或简易无线电遥控。
1.电路原理图14所示为等幅波发射机电路，它实际上就是一个高频振荡器，产生频率为40 MHz的高频无线电波。
晶体管VT1、VT2及L1、C1等构成双管推挽高频振荡器，振荡频率由L1、C1谐振回路决定，电路产生的高频信号由L1耦合至L2，通过天线发射出去。
(高频电子线路)第二章高频电路基础
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
高频电子线路第2章 高频电路基础
《高频电子线路》
19
第2章 高频电路基础
7）矩形系数：定义为阻抗的幅频特性下降为谐振值的0.1时 的频带宽度与阻抗的幅频特性下降为谐振值的0.707时的频带 宽度之比。即
B0.1 K r 0.1 B0.707
(2-11)
其中：B0.1谐振曲线下降为谐振值的0.1时的频带宽度
B0.707谐振曲线下降3dB的频带宽度
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：
K r 0.1 102 1 9.96
《高频电子线路》
20
第2章 高频电路基础
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）
1、简单振荡回路(只有一个回路)
振荡回路就是由电感和电容串联或并联形成的回路。 只有一个回路的振荡电路称为简单振荡回路或单振荡回路。 (1)、并联谐振回路 1）电路结构
《高频电子线路》
12
第2章 高频电路基础
. I . IR R0 |z p|/R 0 1 . ＋ IL . U L － 0 (a) (b) 1/ 2 Q1＞Q2 Q1 Q2 0 －/2
1、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有电阻特性的一面, 而且还表现有电抗特
《高频电子线路》
3
第2章 高频电路基础
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。
0
《高频电子线路》
高频电路基础知识点总结
第二章一.串联谐振回路1. 串联谐振电路的阻抗为1()Z r j L Cωω=+-，0ωω<时1L Cωω<回路呈现容性而0ωω>时1L Cωω>回路呈现感性，0ωω=时0X =、||Z r =且0φ=，电压电流同相位即回路呈现纯阻性，此时的回路发生了“谐振”； 2.谐振频率为0ω=；3. 品质因数定义为谐振时回路储能和耗能之比即001LQ rCrωω==；4. 幅频特性||I I =在“小量失谐的情况下”可表示为0||II ≈=；5. 相频特性ωϕQ 值越大曲线越陡峭，线性范围越小0000001||arctan 1j I Ie Q I I jQ ϕωωϕωωωωωω⎛⎫=⋅=⇒=-- ⎪⎛⎫⎝⎭+- ⎪⎝⎭6. 将两个半功率点之间的带宽定义为串联回路的通频带00.7B Qω=。
二.并联谐振回路1. 并联谐振回路的阻抗为1()11()Lr j L j C C Z r j L r j L j C Cωωωωωω+⋅=≈+++-，0ωω<时1L C ωω<回路呈现感性而0ωω>时1L C ωω>回路呈现容性，0ωω=时10C L ωω-=、||LZ rC=且0φ=，电压电流同相位即回路呈现纯阻性，回路发生“谐振”； 2.谐振频率为0ω=；3. 品质因数0000011LC Q rCr G LGωωωω====； 4. 幅频特性和相频特性与串联回路相同； 5. 通频带00.7B Qω=。
三.抽头并联回路1. 抽头电路具有阻抗变换和电源变换的作用即21.2.13.TTTR p RV pV I I p ⎧⎪=⎪⎪=⎨⎪⎪=⋅⎪⎩四. 耦合振荡回路1.临界耦合时双调谐回路的带宽为0.70B =2. 单调谐回路的矩形系数为9.95而双调谐回路的矩形系数为3.15。
五.石英晶体滤波器 1.石英晶片的电路模型：C q C q L qr2.石英晶体的串联谐振频率为q ω=q ωω≈；3. q ωω<或p ωω>时晶体为容性而q p ωωω<<时晶体为感性。
高频实验-LC振荡电路
LC与晶体振荡器实验一、实验目的1、了解电容三点式振荡器和晶体振荡器的基本电路及其工作原理。
2、比较静态工作点和动态工作点，了解工作点对振荡波形的影响。
3、测量振荡器的反馈系数、波段覆盖系数、频率稳定度等参数。
4、比较LC与晶体振荡器的频率稳定度。
二、实验仪器设备高频电子线路实验箱60M双踪示波器频率计三、实验原理三点式振荡器包括电感三点式振荡器(哈脱莱振荡器)和电容三点式振荡器(考毕兹振荡器)，其交流等效电路如图1-1：图1-1 三点式振荡器1、起振条件（1）、相位平衡条件：Xce和Xbe必需为同性质的电抗，Xcb必需为异性质的电抗，且它们之间满足下列关系：（2）、幅度起振条件：式中：qm——晶体管的跨导，Pu——反馈系数，Au——放大器的增益qie——晶体管的输入电导qoe——晶体管的输出电导q L——晶体管的等效负载电导Fu一般在0.1~0.5之间取值2、电容三点式振荡器(1)、电容反馈三点式电路——考毕兹振荡器图1-2是基本的三点式电路，其缺点是晶体管的输入电容Ci和输出电容Co 对频率稳定度的影响较大，且频率不可调。
(a)、考毕兹振荡器(b)、交流等效电路图1-2 考毕兹振荡器（2）、串联改进型电容反馈三点式电路——克拉泼振荡器电路如图1-3所示，其特点是在L支路中串入——个可调的小电容C3，并加大Cl和C2的容量，振荡频率主要由C3和L决定。
C1和C2主要起电容分压反馈作用，从而大大减小了Ci和Co对频率稳定度的影响，且使频率可调。
(a)、克拉泼振荡器(b)、交流等效电路图1-3、克拉泼振荡器（3）、并联改进型电容反馈三点式电路——西勒振荡器(a)、西勒振荡器(b)、交流等效电路图1-4、西勒振荡器电路如图1-4所示，它是在串联改进型的基础上，在L1两端并联一个小电容C4，调节C4可改变振荡频率。
西勒电路的优点是进一步提高电路的稳定性，振荡频率可以做得较高，该电路在短波、超短波通信机、电视接收机等高频设备中得到非常广泛的应用。
第二讲 谐振回路
从图2-2(b)可求得辐角为
Z
arctan 2Q
0
arctan
相频特性呈负斜率，在谐振频率处为
2 11
dz
2Q
d 0
0
2 12
⑵串联谐振回路
X
串联谐振回路的组成、
电抗特性、幅频特性如图
0
2-3所示。串联谐振角频率
ω0为
|Zs|
并联谐荡回路:频率不是非常高的场合下应用最广范。
简单振荡回路的阻抗在某一特定频率上具有
最大或最小值的特性称为谐振特性，这个特定频
率称谐振频率。简单谐振回路具有谐振特性和频
率选择作用。
İ
(1) 并联谐振回路
①电路结构 如图2-1所示。
并 L联
谐 振
İC CC
等 İR
效
电
R0
İL
L
r
回
路
路
图2-1并联振荡回路
RL )2
C1 C2
耦合振荡回路
2 18
简单振荡回路具有一定的选频能力，结构简单，但
选择性差、矩形系数太大。在高频电路中经耦合振荡回路的功用：进行阻抗变换以完成 高频信号的传输；获得比简单振荡回路更好的 频率特性。
常见耦合振荡回路如图2-10所示。
Ì R1 C1
L
ZP
1
Cr
jQ
0
0
(2 6)
并联谐振回路通常工作在窄带系统，ω与ω0相差不大
0
0
2 02 0
0
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(r ' yoe 2LC 1) j(L yoe C r ' M y fe ) 0
其中 r ' r Z21
假设Z21为纯电阻，令实部令 为0，有
谐振频率： 0
1 LC (1 r ' yoe )
令虚部为0，有
L1
起振条件：
y fe
( M Q2r '
yoe )
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高频电路基础
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电容三点式振荡器（Colpitts 电路）
VCC
L RB1
C1
RB2
RE
C2
原理电路
实际电路
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求T(j)的等效电路
小信号等效模型分析。
下图的模型中忽略晶体管的基极电阻rbb′,也忽略晶体管反向 传输系数。
e
yfbvi
c
C1
vi
Cib gib
根据谐振回路位于晶 体管的哪个电极， 有调集、调发、调 基等不同接法
VCC
C
L1
L2
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高频电路基础
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起振条件分析
起振阶段信号很小，可以用小信号等效模型分析。
vb
yie
yfevb
vc yoe
M vf r
C
L
L2
Gv ( j)
vc vb
yoe
jC
y fe
jL
1 r
Z21
F ( j) vf
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高频电路基础
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三点式振荡器
一般构成法则：
X1
X2
1、在谐振频率上，
i X3
必有 X1+X2+X3=0
2、由于晶体管的 vb 与 vc 反相，而根据振荡器的振荡条件
|T|=1，要求vbe ＝－k vce ，即 i X1 = i X2，所以要求 X1 与 X2
为同性质的电抗。
综合上述两个条件，可以得到晶体管 LC 振荡器的一般构成法 则如下：在发射极上连接的两个电抗为同性质电抗，另一 个为异性质电抗。
反馈振荡器原理
A(s)
vs
vi 放大器
vf F(s)
反馈网络
vo
Af
(s)
1
A(s) A(s)F
(s)
A(s) 1T (s)
当 T (s) 1时 形 成 自 激 振 荡 。
平衡条件： | T ( j ) | 1
T
(
)
2 n
即
Re[T ( Im[T (
j )] j )]
1 0
起振条件： | T ( j ) | 1 ( j ) 2n
VCC
C
L1
L2
+
附加偏置电压 —
9
由于晶体管的非线性，随着反
Ic
馈电压幅度增加集电极电流开始
不对称。
反馈电压幅度继续增加，则
Vbe的负半周进入截止区，集电 极电流出现截止，晶体管进入C
类放大状态。
振荡器进入C类放大状态后，
导通角变得极小，激励电流中的
Vbe
基频分量急剧下降，导致增益急
剧下降，最后达到动态平衡，振
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高频电路基础
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稳定条件
振幅稳定条件： T
0
vo vo vB
当反馈网络线性（即F为线性函数）时，上述条件等效于
Gv
0
vo vo vB
|T|
上电后，由于T >1，系统将 1 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。
vB
vo
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高频电路基础
高频电路基础
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谐振频率：0
1令 LC (1 r ' yoe )
r ' yoe 很小时，0
1 LC
（无耗近似）
起振条件：
y fe
L M
1 (Q2r
'
yoe )
其中 Q L / C 为有载品质因数
r' r' 当互感为紧耦合（变压器）时，起振条件演变为
y fe
n1 n2
1 (Q2r
'
yoe )
荡器就进入稳定状态。
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另外，在这个电路中，由于不对称的集电极电流同时流过发射 极，在发射极电容上造成一个附加偏置电压（上正下负）。这 个附加的偏置电压是抵消静态偏置电压的，当电路起振后，晶 体管的直流电流会减小，所以会加快晶体管的工作状态由A类 向C类转变的过程。 需要说明的是，即使没有发射极电容，晶体管也会进入C类放 大状态。振荡器的平衡主要是由于晶体管进入C类放大状态后 的增益变化造成的。
jM i1
vc i1( jL r Z21)
T ( j)
jM y fe
( jL r Z21)( yoe jC) 1
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T ( j)
jM y fe
1Leabharlann ( jL r Z21)( yoe jC) 1
(r ' jL)( yoe jC) 1 jM y fe 0
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互感耦合型LC振荡器的平衡状态分析
从理论上说，振荡器平衡的振幅条件是 T Gv F 1，但是实
际上上述公式很难应用。
对于振荡器来说，由于起振时信号幅度很小，所以尚可以用晶体 管小信号模型讨论。但是到了稳幅阶段，信号幅度已经大到可以使 晶体管进入强烈的非线性区，增益开始急剧下降，导致振荡幅度增 加趋势减小，最终达到动态平衡。
2
相位稳定条件： T () 0
T
dT
dt
对于LC谐振回路，有
T()
H ( j) 1 1 j
H ( j) tg 1
Q高 Q低
tg 1( 2 Q)
0
所以，LC 回路的Q值越高
0
振荡器的频率稳定度越高
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互感耦合型LC振荡器电路
利用电感耦合构成反 馈，反馈极性与两 个电感的同名端接 法有关
1 RE
)
起振条件为
y fb
[ gob
g0
p2 (gib
1 RE
)]
1 p
1
1
或 y fb p (gob g0 ) p(gib RE )
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相位平衡条件为 T () 0，即
Im(
p y fb
1 )0
gob
g0
p2 (gib
1 RE
)
1 j
若忽略晶体管的相移，此式等效于
b
gob Cob
G0 L
C2
1 RE
vf
晶体管
LC谐振回路
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高频电路基础
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在LC回路谐振点附近有
Gv ( j
vc ve
gob
g0
y fb p2 (gib
1
1 ) 1 j
RE
F( j)
C1
p
C1 (C2 Cbe )
T ( j)
Gv ( j)F ( j)
gob
g0
p y fb p2 (gib
由于严格讨论晶体管进入非线性区后的增益是困难的，所以实用
上一般都采用实验、图解等方法。这里我们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：
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在右图电路中，基极的静态 （直流）电位基本上是固定 的，反馈电压在静态电位上 下波动。
Vb
VbQ
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t
高频电路基础