高频-第2章高频电路基础高频电路中元器件及组件

2. 调制方法： （1）调幅 频谱线性搬移（相乘器） （2）调相 频谱非线性搬移（谐振回路、移相网络等） （3）调频 频谱非线性搬移（直接与间接调频）
直接调频：调制信号直接控制振荡器。 间接调频：先将调制信号积分后再进行直接调相。
第二章 高频电路基础
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。
非单一频率的信号（非正弦信号，如脉冲信 号），都包含不同的频率分量，有特定的频谱结构。 表现为连续或不连续特点。 占据一定的宽度。如： 语音的频谱宽度约为 100~6000Hz，图像的 频谱宽度约为0~6MHz。
3.频率特性
任何信号都具有一定的频率或波长。在自由空间，频率和
波长有如下关系：
c f

r
2

r
(L)2

j
2 r 2 (L)2
L
串联与并联转换（电感）
1
L
由上式，并用式(1.1.2)就可以得到
r
2
R r(1 Q 2 )
↑↓转换
L L p

1
1 Q2

当Q ＞＞ 1时，则
1’
LP
2’
(L)2
R Q2r
R
r
Lp L
( 1.1.4 )
缺点：1.本振泄漏(经射频通道、天线泄漏)； 2.低噪声放大器偶次谐波失真干扰； 3.直流偏差（泄漏的本振经天线接收在与本振混频为零中频 的直流信号，远大于信号）（用交流耦合或谐波混频消除）； 4.低频闪烁噪声（场效应管较严重，频率越低越大）干扰。
1.1.2 无线通信系统的类型
按系统中关键部分的不同特性分类： • 按工作频段分：中波、短波、超短波、微波和卫星等通信
Q，用串联形式表示为：
1
Q C 1 r Cr
----串联形式表示
用并联形式表示为：
Q
R 1
CP R
CP
----并联形式表示
电容器损耗电阻的大小主要由介质材料决定。 Q值可 达几千到几万的数量级，因此， 电容器的损耗常常忽略不 计。
串联与并联转换（电容）
同理，可以推导出上图串、并联电路的变换式:
品质因数 表示线圈的损耗性能。
定义：无功功率与有功功率之比 :
无功功率 Q 有功功率
设流过电感线圈的电流为I，则电感L上的无功功率为 I2ωL，而线圈的损耗功率，即电阻r的消耗功率为I2r，所以
电感的品质因数为
Q

I 2L
I 2r

L
r
Q值是一个比值，它是感抗ωL与损耗电阻r之比，Q值 越高损耗越小，一般情况下, 线圈的Q值通常在几十到一二 百左右。
1.电阻器
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 抗特性的一面。电阻器的电抗特性反映的就是高频特性。
一个电阻R的高频等效电路如图所示，其中CR为分布电 容，LR为引线电感，R为电阻。 CR
LR
R
电阻的高频等效电路
电阻r随频率增高而增加，这主要是趋肤效应的影响.
2. 晶体管与场效应管
在高频中应用的晶体管仍然是双极晶体管和多种场效应 管，这些管子比用于低频的管子性能更好，在外形结构方面 也有所不同。
高频晶体管有两大类型： 一类是做小信号放大的高频小 功率管，对它们的主要要求是高增益和低噪声；另一类为高 频功率放大管，除了增益外，要求其在高频有较大的输出功 率。
2. 电感线圈的高频特性
电感线圈在高频频段除表现出电感L的特性外，还具有 一定的损耗电阻r和分布电容。在分析一般长、中、短波频
段电路时，通常忽略分布电容的影响。因而，电感线圈的等 效电路可以表示为电感L和电阻r串联，如图所示。
L
r
电感线圈的低频等效电路
3. 电容器的高频特征
一个实际的电容器除表现电容特性外，也具有损耗 电阻和分布电感。 与电感线圈相比，电容的损耗常常忽略 不计。 电容器的等效电路也有两种形式，如图所示。
T
vs t
(力学公式)
应当指出，不同频段的信 号具有不同的分析与实现方 法，对于米波（超短波或甚高频）以上信号，通常用集总 （中）参数的方法来分析与实现；对于米波一下的信号一般 用分布参数的方法来分析与实现。
4.传播特性 依据无线电信号 的频段或波长，其传播方式、传
播距离及传播特点有所不同。 电波传播方式：直射（视距）、绕射（地波）、 散射（空间波）、折射（不同介质）、反射（天波）。 广播发射方式：地波、天波、空间波。 中、低频（中、长波）-----地波方式绕射传播。 波长越长，吸收损耗越少。 短波波段----天波方式沿电离层反射传播。频率 越高电离层吸收越少，但越容易穿透电离层。 超短波以上（甚高频VHF）----空间波方式直射传
2.2.1 高频谐振回路
谐振回路由电感线圈和电容组成，当外界授予一定能
量，电路参数满足一定关系时，可以在回路中产生电压和电 流的周期振荡回路。若该电路在某一频率的交变信号作用下, 能在电抗原件上产生最大的电压或流过最大的电流，即具有 谐振特性，故该电路又称谐振回路。
1.串联谐振回路 谐振回路按电路的形式分为： 2.并联谐振回路
由上述结果表明，一个高Q电感线圈，其等效电路可以表
示为串联形式,也可以表示为并联式行。在两种形式中，电感
值近似不变，串联电阻与并联电阻的乘积等于感抗的平方。
即： R • r (L)2
电感的损耗
由式(1.1.4)看出，r越小R就越大，即损耗小，反之，则
损耗大。 一般地，r为几欧的量级，变换成R则为几十到几百
1 t

sin
2o
1 t
v3

1 2
A1
con1 t

con2o
1t
1 2
A2 con1 t

con2o
1 t
vo v1 v3 A1con1 t
• 零中频接收机结构
优点:1.无镜频干扰； 2.射频处理模块少； 3.不需中频滤波器
其中o为载波频率， o 1为有用信号频率， o -1为镜频信号频率。
v1

1 2
A1con1 t

con2o

1 t
1 2
A2 con1 t

con2o
1 t
v2

1 2
A1sin
1 t

sin
2o
1t
1 2
A2 sin
2
R • r (L)2
2.1.2 高频电路中的有源器件
从原理上看，用于高频电路的各种有源器件，与用于低 频或其他电子线路的器件没有根本不同。
只是由于工作在高频范围，对器件的某些性能要求更高。 随着半导体和集成电路技术的高速发展，能满足高频应用要 求的器件越来越多，也出现了一些专门用途的高频半导体器 件。
• 接收设备的任务（功能）：解调、放大与 滤波。
• 输入换能器
• 输出换能器
接收设备的结构
• 接收设备的总体结构：超外差式。 有一次变频、二次变频等结构形式。
• 镜频抑制接收机结构 • 零中频式接收机结构
• 镜频抑制接收机原理
vin A1cono 1 A2cono 1
千欧。
Q 也可以用并联形式的参数表示。 由式(1.1.4)有
r (L)2
R
上式代入(1.1.2)得
Q L 1 r Cr
RR Q
L Lp
-----用并联形式表示
（ Q L
r
表示同一个电感的损耗。
-----用串联形式表示）
电容的损耗
为了说明电容器损耗的大小，引入电容器的品质因数
3. 集成电路
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。
• 通用型 宽带集成放大器，工作频率可达一、二百兆 赫兹，增益可达五、六十分贝，甚至更高。 用于高频的晶 体管模拟乘法器，工作频率也可达一百兆赫兹以上。
• 专用型 集成锁相环、集成调制解调器、单片接收机 及家电专用电路等。
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，但是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。高频电路中完成信 号的放大，非线性变换等功能的有源器件主要是二极管，晶 体管和集成电路。
2.1 高频电路中的元器件
调制分为正弦调制和脉冲调制（载波为正弦或脉 冲信号）
信号如何调制？
1. 调制方式：调幅、调频和调相。 （1）调幅 高频载波信号的幅度受调制信号控制，随调制 信号的变化而变化。分为AM、DSB、SSB、VSB调幅制。 （2）调频 高频载波信号的频率受调制信号控制，随调制 信号的变化而变化。 （3）调相 高频载波信号的相位受调制信号控制，随调制 信号的变化而变化。
电感与电阻串联形式的线圈等效电路转换为电感与电阻 的并联形式。
1
L
r
2 1’
LP
2’
R 电感线圈串、并联等效电路
根据等效电路的原理，在左图中1-2两端的导纳应等于右
图中1’-2’两端的导纳，即
1
11
11

j
(r jL) R jLp
R Lp

r jL r 2 (L)2
系统。 • 按通信方式分：（全）双工、半双工和单工方式。 • 按调制方式分：调幅、调频、调相和混合调制。 • 按传送的消息的类型分：模拟和数字通信。
还有其它分类： • 移动和固定 • 专用和公用、军用和民用 • 频分多址和时分多址、码分多址、空分多址 • 陆地、空中、海上、航天