高頻電子線路

1、.高頻電子線路重點第二章選頻網(wǎng)絡一 . 基本概念所謂選頻（濾波） ，就是 選出 需要的頻率分量和濾除不需要的頻率分量。電抗 (X)= 容抗（1)+感抗 (wL)阻抗 =電阻 (R)+j 電抗(L1)CC阻抗的模把阻抗看成虛數(shù)求模二串聯(lián)諧振電路111.諧振時，（電抗） X0 L0，電容、電感消失了，相角等于0，諧振頻率：0，此時 |Z|最小=R，電流最大0CLC2.當 w<w 0 時，電流超前電壓，相角小于0， X<0 阻抗是容性；當w>w 0 時，電壓超前電流，相角大于0， X>0 阻抗是感性；Q0 L13.回路的品質(zhì)因素數(shù)R0CR （除 R），增大回路電阻，品質(zhì)因數(shù)下

2、降，諧振時，電感和電容兩端的電位差大小等于外加電壓的Q 倍，相位相反4.回路電流與諧振時回路電流之比11N ( )ej ( )(幅頻 )，品質(zhì)因數(shù)越高 ，諧振時的電流越大，比值j Q(0 )0越大， 曲線越尖 ，選頻作用越明顯， 選擇性越好5.失諧 w=w （再加電壓的頻率）-w 0（回路諧振頻率） ，當 w 和 w 0 很相近時， 20.721 ， =X/R=Q × 2 w/w 0 是廣義失諧，回路電流與諧振時回路電流之比N ()112216.當外加電壓不變，w=w 1=w2 時，其值為 1/ 2， w2 -w1 為通頻帶， w 2， w 1 為邊界頻率 /半功率點 ，廣義失諧為&

3、#177; 1LR7. 20，品質(zhì)因數(shù)越高，選擇性越好，通頻帶越窄0 7Q2 f 0 7f 02 f0.718.通頻帶絕對值Q通頻帶相對值f 0Q+Vs9.相位特性CarctanQ0arctanQ 越大，相位曲線在w0 處越陡峭10.能量關系0電抗元件電感和電容不消耗外加電動勢的能量，消耗能量的只有損耗電阻 ?；芈房偹矔r儲能wwLwC1 CQ2Vsm2sin2t1 CQ2 Vsm2cos2t1 CQ2 Vsm2222回路一個周期的損耗wR2 1 Vsm212 1CQVsm21 CQ2 Vsm22 R021Q ，所以Q回路儲能wLwC 212表示回路或線圈中的損耗。wR222每周期耗能CQVsm

4、2，是指：回路中儲存的能量是不變的 ，只是在電感與電容之間相互轉(zhuǎn)換；外加電動就能量關系而言，所謂“諧振”勢只 提供回路電阻所消耗的能量，以維持回路的等幅振蕩，而且諧振回路中電流最大 。11. 電源內(nèi)阻與負載電阻的影響Q0QLRSRL1RR三 . 并聯(lián)諧振回路L1C1.一般無特殊說明都考慮wL>>R ， Z1CR1LCR jLLj CI sCL;.R.反之 w p= 1/LC-(R/L) 2 =1/ RC· 1-Q22.Y( 導納 ) CRj C1電導 (G)=CR電納 (B)=C.1與串聯(lián)不同LL1L1LL3.諧振時 BC0 ，p回路諧振電阻 Rp=QpwpL=Q p/w

5、pCL1RpLCCR4.品質(zhì)因數(shù) QpP LRppC（乘 Rp）RP CRp L5.當 w<w p 時， B>0 導納是感性；當w>w p 時， B<0 導納是容性（看電納）電感和電容支路的電流等于外加電流的Q 倍，相位相反并聯(lián)電阻減小品質(zhì)因數(shù)下降通頻帶加寬，選擇性變壞6.信號源內(nèi)阻和負載電阻的影響RpQL1QpQp1GsGLRRpL Gp1p LP LppRsRL由此看出， 考慮信號源內(nèi)阻及負載電阻后，品質(zhì)因數(shù)下降，并聯(lián)諧振回路的選擇性變壞，通頻帶加寬。四 . 串并聯(lián)阻抗等效互換1.并聯(lián)串聯(lián)Rp X p2Rp2 X pQ=X s/R sRsX p2X sX p2Rp2

6、Rp22.串聯(lián)并聯(lián)Rp RsQ2X p=X sQ=R p/X s3.抽頭式并聯(lián)電路為了減小信號源或負載電阻對諧振回路的影響，信號源或負載電阻不是直接接入回路，而是經(jīng)過一些簡單的變換電路，將它們 部分接入 回路。+LRpVP2RLCPCI sRpR LV+CLR L VIsP1VLCRLVL- (a)(b)a)b)C1+RL12 RL+pPCLR LC2VRLVLpVL-b)Va)考慮接入后等效回路兩端電阻和輸出電壓的變化第三章高頻小信號放大器一 . 基本概念1.高頻放大器與低頻放大器主要區(qū)別：工作頻率范圍、頻帶寬度，負載不同；低頻：工作頻率低，頻帶寬，采用無調(diào)諧負載；高頻：工作頻率高，頻帶窄，

7、采用選頻網(wǎng)絡2.諧振放大器又稱（調(diào)諧）/高頻放大器：靠近諧振，增益大，遠離諧振，衰減3.高頻小信號放大器的主要質(zhì)量指標1）增益：（放大系數(shù)）VoPoAvVoApPo;.AvAp20 log10 logViPiViPi.（ 2 3dB， 0.5（ -3dB ）2）通頻帶1f 0增益下降到時所對應的頻率范圍為 2 f0 72Q3）選擇性從各種不同頻率信號的總和（有用的和有害的）中選出有用信號，抑制干擾信號的能力a）矩形系數(shù)K r 0 12f2 f0.1或K r0.012f0.01（放大倍數(shù)下降到0.1 或 0.01）2f0.70. 7K 1，濾除干擾能力越強，選擇性越好Ab）抑制比 表示對某個干擾

8、信號 f n 的抑制能力dnAv 0Av04) 工作穩(wěn)定性AvnAvn不穩(wěn)定引起自激5）噪聲系數(shù)f二晶體管高頻小信號等效電路與參數(shù)fn f0抑制比1.形式等效電路（網(wǎng)絡參數(shù)等效電路）h 參數(shù)系輸出電壓、輸入電流為自變量，輸入電壓、輸出電流為參變量z 參數(shù)系輸入、輸出電流為自變量，輸入、輸出電壓為參變量y 參數(shù)系 （本章重點討論）輸入、輸出電壓為自變量，輸入、輸出電流為參變量輸入導納 y iI 1（輸出短路）輸出導納I 2V1 0（輸入短路）V 2 0yoV1V2I 1正向傳輸導納I 2V2 0（輸出短路）反向傳輸導納（輸入短路）yfy rV 2V1 0V1 fe 越大 , 表示晶體管的放大能力

9、越強；re 越大 , 表示晶體管的內(nèi)部反饋越強。yre yfeYoyoeyre yfeAvV 2yfeYi yieYLyieYsV 1yoeYLyoe缺點：雖分析方便，但沒有考慮晶體管內(nèi)部的物理過程，物理含義不明顯，隨頻率變化參考書本 62 頁例題2.混合 等效電路優(yōu)點：各個元件在很寬的頻率范圍內(nèi)都保持常數(shù)。缺點：分析電路不夠方便。3.混合 等效電路參數(shù)與形式等效電路y 參數(shù)的轉(zhuǎn)換yie =gie+j Cieyoe=goe+j Coeyfe=|yfe | feyre=|yre | re4.晶體管的 高頻參數(shù)1）截止頻率 f.01 j ff1放大系數(shù) 下降到 0 的的頻率2）特征頻率飛 f T2

10、fT f21 ，當 0>>1 時 ,f T0 f。當 下降至 1 時的頻率03）最高振蕩頻率 f max頻率參數(shù)的關系 : f max f T f 晶體管的功率增益為1 時的工作頻率注意 :f fmax 后， Gp<1，晶體管已經(jīng)不能得到功率放大。;.三單調(diào)諧回路諧振放大器等效變換1.電壓增益Av 0p1 p2 yfep1 p2 yfey fe諧振時匹配時GPGp2p2( Avo )max2.功率增益p1 goe12 gie 22 go1 gi 2APoPo( Avo ) 2 gie 2Pigie1Gp01）如果設 LC 調(diào)諧回路自身元件無損耗，且輸出回路傳輸匹配22yfe2

11、p1goe1p2 gie2那么最大功率增益為AP0max4g ie1 g oe1Gp 02）如果 LC 調(diào)諧回路存在自身損耗，且輸出回路傳輸匹配p12 goe1p22gie2引入扎入損耗 K）/ 回路有損耗 時的輸出功率（P）=1 =回路 無損耗 時的 輸出 功率（ P11(1(其中)2QQ那么最大功率增益為AP0maxyfe(1L)2(1L)2AP 0max 此時的電壓增益為 ( Avo ) max4gie1 goe1Q0Q03.通頻帶與選擇性2 f0.7f0（通頻帶）QLK r 0 1 >>1）選擇性無論 Q 值為多大，其諧振曲線和理想的矩形相差甚遠，選擇性差（4.級間耦合看書

12、76 頁例題四多級單調(diào)諧回路諧振放大器nAvAv 1 Av 2AvnAv11.放大器的總增益2.m 級放大器的通頻帶1f012 f 0.72 m12 m1 2 f 0.7單級Q L五諧振放大器的穩(wěn)定性.1QL )2Q0| y fe |Q L )(12 g o1 gi 2Q01.穩(wěn)定系數(shù)（其中 g2=g1g2）如果 S 1，放大器 可能產(chǎn)生自激 振蕩；如果 S >>1 ，放大器 不會產(chǎn)生自激。 S 越大， 放大器離開自激狀態(tài)就越遠，工作就越穩(wěn)定。 一般要求 S=510，2.單向化什么 是單向化：討論如何消除yre（反向傳輸導納）的反饋，變“雙向元件”為“單向元件”的過程。為什么 單向

13、化：由于晶體管內(nèi)存在 yre 的反饋，所以它是一個“雙向元件” 。作為放大器工作時， yre 的反饋作用可能引起放大器工作的不穩(wěn)定。如何 單向化：1） 失配法信號源內(nèi)阻不與晶體管輸入阻抗匹配；晶體管輸出端負載阻抗不與本級晶體管的輸出阻抗匹配。;.注意： 失配法以犧牲增益為代價換取穩(wěn)定性的提高。2） 中和法（不做討論）六放大器中的噪聲1.內(nèi)部噪聲的來源于特點由元器件 內(nèi)部帶電粒子 的無規(guī)則運動 產(chǎn)生，大多為 白噪聲 （在整個頻域內(nèi)，功率譜密度均勻分布的噪聲；亦即：所有不同頻率點上能量相等的隨機噪聲）2.電阻熱噪聲噪聲電壓的均方值vn24kTRfn噪聲電流的均方值in24kTG fn功率譜密度 S

14、( f )4kTR 其中 k1.3810 23 J / K ,波爾茲曼常數(shù)T為絕對溫度（ =攝氏溫度 +273），單位為 KR(或 )為f n 內(nèi)的電阻（或電導）值，單位為3.晶體管噪聲1）熱噪聲：主要存在于(基區(qū)體電阻）內(nèi)2）散粒噪聲（主要來源）3）分配噪聲4）閃爍噪聲（1/f 噪聲）4.場效應管的噪聲（比晶體管低得多）白噪聲1）熱噪聲：由漏、源之間的等效電阻產(chǎn)生；由溝道內(nèi)電子不規(guī)則運動產(chǎn)生。2）散粒噪聲：由柵、源之間結(jié)的泄漏電流引起。3）閃爍噪聲七噪聲系數(shù)的表示和計算1.信噪比有用信號功率Ps 與噪聲功率 Pn 的比值 PS / PN =S/N=SNR=信號功率 / 噪聲功率2.噪聲系數(shù)：

15、 F n 反映了信號經(jīng)過放大后，信噪比變壞的程度Psi / PniFn ( dB )輸入信噪比與輸出信噪比的比值分貝 Fn ( dB) 10lg FnFn 10 10FnPPPso / Pno輸出噪聲 Pn oP放大器自身的噪聲經(jīng)放大n0In0IIPn i Apn0II輸入端的噪聲經(jīng)放放大器自身的噪聲Pn0II后在輸出端呈現(xiàn)的功率大后在輸出端呈現(xiàn)經(jīng)放大后在輸出端Fn 1的功率Pn0I呈現(xiàn)的功率輸入端的噪聲經(jīng)過放大3.噪聲溫度 T i=(F n-1)T后在輸出端呈現(xiàn)的功率4.靈敏度當系統(tǒng)的輸出信噪比給定時，有效輸入信號功率P稱為系統(tǒng)靈敏度，與之相對應得輸入電壓稱為最小可檢測信號siPsi=Fn(

16、kT f n)（ Pso /Pno）=lg P ）書上 116 頁例題si=lgF n+lg(kT f n)+lg （ Pso /Pno5.等效噪聲寬度6.減小噪聲系數(shù)的措施選用低噪聲元、器件；正確選擇晶體管放大級的直流工作點；選擇合適的信號源內(nèi)阻Rs；選擇合適的工作寬度；選用合適的放大電路；降低主要器件的工作溫度第五章高頻功率放大器一基本概念1. 諧振（高頻）功放與非諧振（低頻）功放的比較相同 : 要求輸出功率大，效率高不同 1：工作頻率與相對頻寬不同不同 2：負載不同;.低頻功放，采用無調(diào)諧負載；高頻 功放，一般采用 選頻網(wǎng)絡 作為 負載 ；新型寬帶功放采用傳輸線作為負載。不同 3：工作狀

17、態(tài)不同低頻功放，工作于甲類（ 360 度）、甲乙類或乙類（180 度）（限于推挽電路）狀態(tài)；高頻 功放，一般 工作于丙類 （ <180 度）（某些特殊情況下可工作于乙類） 。二工作原理輸出功率= PoC直流電源提供的直流功率 P=PoPoPCP = PoPCP (直流電源供給的直流功率 )Po (交流輸出信號功率)PC (集電極耗散功耗)三晶體管諧振功率放大器的折線近似分析法1. 為了對高頻功率放大器進行定量分析與計算，關鍵在于求出電流的直流分量I c0 與基頻分量 I cm1I C 0 iC max 0 ( c )I cmniC max n ( c )g1Icm11 ( c )( c

18、)0 ( c )2.動態(tài)特性一直線Ic 03. 負載特性結(jié)論：;.欠壓：恒流， Vcm變化， Po 較小， c 低， Pc 較大過壓：恒壓， I cm1 變化， Po 較小， c 可達最高臨界： Po 最大， c 較高（最佳工作狀態(tài)）4. Vcc 對工作狀態(tài)的影響5. Vbm或 VBB對工作狀態(tài)的影響第六章正弦波振蕩器一基本概念振蕩器：不需要激勵信號，而是由本身的正反饋信號來代替外加激勵信號的作用振蕩器通常工作于 丙類，是 非線性 的二 LCR 回路中的瞬變現(xiàn)象回路的衰減系數(shù)回路的固有角頻率2 02(R 2 L)C三基本工作原理一套振蕩回路；一個能量來源；一個控制設備;.四由正反饋的觀點決定振

19、蕩的條件五振蕩器的穩(wěn)定與平衡條件1.起振平衡2. 平衡狀態(tài)的穩(wěn)定條件1）振幅振幅穩(wěn)定條件A0:Vom VomVomQz2）相位0六反饋型LC 振蕩器線路1.互感耦合振蕩器（調(diào)集、調(diào)基、調(diào)射）;.2. 電感反饋式三端振蕩器(哈特萊振蕩器 )3.電容反饋式三端振蕩器(考畢茲振蕩器)4. LC 三端式振蕩器相位平衡條件的判斷準則：射同集反書 264 頁例題七振蕩器的頻率穩(wěn)定問題1.絕對準確度：fff 0相對準確度： ff f 0f0f 02.頻率穩(wěn)定度可分為長期 頻率穩(wěn)定度、 短期 頻率穩(wěn)定度和瞬間頻率穩(wěn)定度三種3.方均根值法：指定時間間隔內(nèi)，測得各頻率準確度與其平均值的偏差的方均根值來表征n1nni12ffffi八石英晶體振蕩器（作為電感用）;.九負阻振蕩器負阻振蕩器是把一個呈現(xiàn)負阻特性的有源器件直接與諧振回路相接，以產(chǎn)生等幅振蕩第七章振幅調(diào)制與解調(diào)一基本概念1.調(diào)制：在傳送信號的乙方（發(fā)送端）將所要傳送的信號（f 低）“附加”在高頻振蕩上，再由天線發(fā)射出去2.解調(diào)：