第二章 高頻電路基礎(chǔ)

1、第2章 高頻電路基礎(chǔ)高頻電子線路1第2章 高頻電路基礎(chǔ) 2.1 高頻電路中的元器件2.2 高頻電路中的基本電路 2.3 電子噪聲2.4 噪聲系數(shù)和噪聲溫度第2章 高頻電路基礎(chǔ)高頻電子線路概概 述述 基本元器件（無源元件、有源器件）基本元器件（無源元件、有源器件） 基本電路（諧振回路、石英晶體振蕩器、變壓器等）基本電路（諧振回路、石英晶體振蕩器、變壓器等） 基本問題（選頻濾波、阻抗變換）基本問題（選頻濾波、阻抗變換） 基本方法（線性、非線性）基本方法（線性、非線性） 基本指標（小信號時的噪聲系數(shù)、大信號時的非線性基本指標（小信號時的噪聲系數(shù)、大信號時的非線性失真）失真）第2章 高頻電路基礎(chǔ)高頻電

2、子線路3 2.1 高頻電路中的元器件 各種高頻電路基本上是由各種高頻電路基本上是由有源器件有源器件、 無源元件無源元件和和無源網(wǎng)無源網(wǎng)絡(luò)組成絡(luò)組成的。的。 高頻電路中使用的元器件與在低頻電路中使用的高頻電路中使用的元器件與在低頻電路中使用的元器件基本相同元器件基本相同, 但要注意它們在高頻使用時的高頻特性。但要注意它們在高頻使用時的高頻特性。 高高頻電路中的元件主要是頻電路中的元件主要是電阻電阻(器器)、 電容電容(器器)和電感和電感(器器), 它們都它們都屬于無源的線性元件屬于無源的線性元件。 一、高頻電路中的無源元件 1、電阻、電阻 一個實際的電阻器一個實際的電阻器, 在在低頻時主要表現(xiàn)為

3、電阻特性低頻時主要表現(xiàn)為電阻特性,但在但在高頻使用時不僅表現(xiàn)有電阻特性的一面高頻使用時不僅表現(xiàn)有電阻特性的一面, 而且還表現(xiàn)有電抗特而且還表現(xiàn)有電抗特第2章 高頻電路基礎(chǔ)高頻電子線路4性的一面。性的一面。 電阻器的電阻器的電抗特性反映的就是其高頻特性電抗特性反映的就是其高頻特性。 一個電阻一個電阻R的高頻等效電路如圖的高頻等效電路如圖2-1所示所示, 其中其中, CR為分為分布電容布電容, LR為引線電感為引線電感, R為電阻。為電阻。 通常，通常，表面貼裝電阻的高頻特性好于金膜電阻，金膜表面貼裝電阻的高頻特性好于金膜電阻，金膜電阻好于炭膜電阻，線繞電阻的高頻特性最差。電阻好于炭膜電阻，線繞電

4、阻的高頻特性最差。LRCRR 圖 2-1 電阻的高頻等效電路 第2章 高頻電路基礎(chǔ)高頻電子線路5 2、電容、電容 由介質(zhì)隔開的兩導(dǎo)體即構(gòu)成電容由介質(zhì)隔開的兩導(dǎo)體即構(gòu)成電容。 一個電容器的等一個電容器的等效電路卻如圖效電路卻如圖2-2（a）所示。）所示。 理想電容器的阻抗理想電容器的阻抗1/(jC), 如圖如圖2-2（b）虛線所示）虛線所示, 其中其中, f為工作頻率為工作頻率, =2f。 高頻電路中常常使用片狀電容和表面貼裝電容，因高頻電路中常常使用片狀電容和表面貼裝電容，因為其高頻特性較好。為其高頻特性較好。 圖2-2 電容器的高頻等效電路 (a) 電容器的等效電路; （b） 電容器的阻抗特

5、性 LCRCC(a)阻抗頻率 f(b)0自身諧振頻率容性區(qū)容性區(qū)感性區(qū)感性區(qū)絕緣電阻引線電感第2章 高頻電路基礎(chǔ)高頻電子線路6 3、電感、電感 電感的作用電感的作用：諧振元件、濾波元件、阻隔元件扼流圈。：諧振元件、濾波元件、阻隔元件扼流圈。 電感的耗損電感的耗損：電感一般都是由導(dǎo)線繞制的，一般都有一：電感一般都是由導(dǎo)線繞制的，一般都有一定定直流電阻直流電阻；同時由于存在渦流、磁滯和電磁輻射等損失，；同時由于存在渦流、磁滯和電磁輻射等損失，所以電感就存在耗損電阻所以電感就存在耗損電阻交流電阻交流電阻。 品質(zhì)因素品質(zhì)因素：定義為電路中無功功率與有功功率之比，：定義為電路中無功功率與有功功率之比，是

6、專門用來描述電路的能量耗損的。是專門用來描述電路的能量耗損的。 高頻電感器與普通電感器一樣高頻電感器與普通電感器一樣, 電感量是其主要參數(shù)。電感量是其主要參數(shù)。 電感量電感量L產(chǎn)生的感抗為產(chǎn)生的感抗為jL, 其中其中, 為工作角頻率。為工作角頻率。第2章 高頻電路基礎(chǔ)高頻電子線路7 高頻電感器也具有高頻電感器也具有自身諧振頻率自身諧振頻率SRF。 在在SRF上上, 高頻高頻電感的阻抗的幅值最大電感的阻抗的幅值最大, 而相角為零而相角為零, 如圖如圖2-3所示。所示。阻抗與相角阻抗相角頻率 fSRF0 圖 2-3 高頻電感器的自身諧振頻率SRF 感性區(qū)感性區(qū)容性區(qū)容性區(qū)第2章 高頻電路基礎(chǔ)高頻電

7、子線路8二、二、高頻電路中的有源器件 用于低頻或其它電子線路的器件沒有什么根本不同。用于低頻或其它電子線路的器件沒有什么根本不同。 1、二極管、二極管 二極管的作用二極管的作用：半導(dǎo)體二極管在高頻中：半導(dǎo)體二極管在高頻中主要用于檢波、主要用于檢波、 調(diào)制、調(diào)制、 解調(diào)及混頻等非線性變換電路中解調(diào)及混頻等非線性變換電路中, 工作在低電平。工作在低電平。 常用高頻二極管的類型：常用高頻二極管的類型： (1) 點觸式二極管點觸式二極管：其最高工作頻率約：其最高工作頻率約100200MHz (2)表面勢壘二極管表面勢壘二極管：其最高工作頻率約：其最高工作頻率約200300MHz (3) 變?nèi)荻O管變?nèi)?/p>

8、二極管：其電容隨偏置電壓變化而變化。：其電容隨偏置電壓變化而變化。第2章 高頻電路基礎(chǔ)高頻電子線路9 2、晶體管與場效應(yīng)管（、晶體管與場效應(yīng)管（FET） 在高頻中應(yīng)用的晶體管仍然是雙極晶體管和各種場效應(yīng)在高頻中應(yīng)用的晶體管仍然是雙極晶體管和各種場效應(yīng)管，通常這些管子比用于低頻的管子性能更好管，通常這些管子比用于低頻的管子性能更好, 在外形結(jié)構(gòu)在外形結(jié)構(gòu)方面也有所不同。方面也有所不同。 高頻晶體管高頻晶體管有兩大類型有兩大類型: (1) 一類是作小信號放大的一類是作小信號放大的高頻小功率管高頻小功率管, 對它們的主對它們的主要要求是高增益和低噪聲要要求是高增益和低噪聲; (2) 另一類為另一類為

9、高頻功率放大管高頻功率放大管, 除了增益外除了增益外, 要求其在高要求其在高頻有較大的輸出功率。頻有較大的輸出功率。 高頻場效應(yīng)管高頻場效應(yīng)管與晶體管類似，其高頻性能（小信號時的與晶體管類似，其高頻性能（小信號時的噪聲、大信號時的非線性）比晶體管更好一些。噪聲、大信號時的非線性）比晶體管更好一些。第2章 高頻電路基礎(chǔ)高頻電子線路10 3、集成電路、集成電路 用于高頻的集成電路的類型和品種要比用于低頻的用于高頻的集成電路的類型和品種要比用于低頻的集成電路少得多集成電路少得多, 主要分為通用型和專用型兩種。主要分為通用型和專用型兩種。 目前通用型的寬帶集成放大器，其增益可達目前通用型的寬帶集成放大

10、器，其增益可達5060dB甚至更高，其工作頻率可達甚至更高，其工作頻率可達100200MHz甚至更高。甚至更高。 第2章 高頻電路基礎(chǔ)高頻電子線路11 本節(jié)將介紹高頻電路中常用的本節(jié)將介紹高頻電路中常用的基本（無源）電路基本（無源）電路，也稱也稱無源組件或無源網(wǎng)絡(luò)無源組件或無源網(wǎng)絡(luò)，這些無源組件或無源網(wǎng)絡(luò)主要，這些無源組件或無源網(wǎng)絡(luò)主要包括：包括：高頻振蕩（諧振）回路高頻振蕩（諧振）回路、高頻變壓器高頻變壓器、諧振器與濾諧振器與濾波器波器等等, 它們它們完成信號的傳輸、完成信號的傳輸、 頻率選擇及阻抗變換等功頻率選擇及阻抗變換等功能。能。 2.2 高頻電路中的基本電路第2章 高頻電路基礎(chǔ)高頻電

11、子線路一、高頻振蕩回路 高頻振蕩回路是高頻電路中應(yīng)用最廣的無源網(wǎng)絡(luò)高頻振蕩回路是高頻電路中應(yīng)用最廣的無源網(wǎng)絡(luò), 也是也是構(gòu)成高頻放大器、構(gòu)成高頻放大器、 振蕩器以及各種濾波器的主要部件振蕩器以及各種濾波器的主要部件, 在電在電路中完成路中完成阻抗變換、阻抗變換、 信號選擇等任務(wù)信號選擇等任務(wù), 并可直接作為負載使并可直接作為負載使用用。 下面分下面分簡單振蕩回路、抽頭并聯(lián)振蕩回路和耦合振蕩回簡單振蕩回路、抽頭并聯(lián)振蕩回路和耦合振蕩回路路三部分來討論。三部分來討論。 1、簡單振蕩回路、簡單振蕩回路(只有一個回路只有一個回路) 振蕩回路就是由電感和電容串聯(lián)或并聯(lián)形成的回路。振蕩回路就是由電感和電容

12、串聯(lián)或并聯(lián)形成的回路。 只有一個回路的振蕩電路稱為簡單振蕩回路或單振蕩回路。只有一個回路的振蕩電路稱為簡單振蕩回路或單振蕩回路。 簡單振蕩回路的阻抗在某一特定頻率上具有最大或最小簡單振蕩回路的阻抗在某一特定頻率上具有最大或最小值的特性稱為值的特性稱為諧振特性諧振特性，這個特定頻率稱為，這個特定頻率稱為諧振頻率諧振頻率。第2章 高頻電路基礎(chǔ)高頻電子線路(1)、并聯(lián)諧振回路、并聯(lián)諧振回路 1）電路結(jié)構(gòu)）電路結(jié)構(gòu) Is.LCZ+Uo Is.LrCos(j) / jj1/ jpUrLCZrLCI)/1( j/CLrCL CL/1 當(dāng)當(dāng)時，回路并聯(lián)諧振時，回路并聯(lián)諧振第2章 高頻電路基礎(chǔ)高頻電子線路2）

13、諧振頻率）諧振頻率 3）諧振電阻）諧振電阻：回路在諧振時的阻抗最大回路在諧振時的阻抗最大, 為一純電阻為一純電阻R0： 1 0，LC LCf210 CQLQrCLR000102111QLC式中式中Q為品質(zhì)因數(shù)，為品質(zhì)因數(shù)，它反映諧振回路損耗的大小。當(dāng)它反映諧振回路損耗的大小。當(dāng)Q1時（高時（高Q回路），其諧振頻率可近似為：回路），其諧振頻率可近似為：即諧振時，回路呈現(xiàn)為一純電阻（即諧振時，回路呈現(xiàn)為一純電阻（諧振電阻諧振電阻），），其數(shù)值是其數(shù)值是電感感抗或電容容抗的電感感抗或電容容抗的Q Q倍。倍。第2章 高頻電路基礎(chǔ)高頻電子線路4）特性阻抗）特性阻抗CLCL001 通常將諧振時感抗和容抗的

14、數(shù)值稱為回路的特性阻通常將諧振時感抗和容抗的數(shù)值稱為回路的特性阻抗，用抗，用表示。表示。5）品質(zhì)因數(shù)）品質(zhì)因數(shù)CRLRCrrLQ0000001由前面分析可知：若電感的耗損電阻越小，回路的若電感的耗損電阻越小，回路的Q值越值越高，其諧振電阻高，其諧振電阻R0越大。越大。它反映諧振回路損耗的大小它反映諧振回路損耗的大小第2章 高頻電路基礎(chǔ)高頻電子線路6）阻抗特性）阻抗特性式中式中, =-0。 稱為稱為廣義失諧廣義失諧。0022fQQf)/(j1000QRrCLrCLCLrCLZp)/1(j1/)/1( j/通常，諧振回路研究通常，諧振回路研究故故20 002j1ZpQR則可得則可得第2章 高頻電路

15、基礎(chǔ)高頻電子線路20021Zp）（QR)2arctan0Q（ 對應(yīng)的阻抗模值與相角分別為對應(yīng)的阻抗模值與相角分別為00j21ZpQR（c)阻抗特性阻抗特性; （d）輻角特性）輻角特性 第2章 高頻電路基礎(chǔ)高頻電子線路（c)阻抗特性阻抗特性; （d）輻角特性）輻角特性 第2章 高頻電路基礎(chǔ)高頻電子線路（c)阻抗特性阻抗特性; （d）輻角特性）輻角特性 第2章 高頻電路基礎(chǔ)高頻電子線路 7）通頻帶（半功率點頻帶）通頻帶（半功率點頻帶） 當(dāng)保持外加信號的幅值不變而改變其頻率時當(dāng)保持外加信號的幅值不變而改變其頻率時, 將回路電壓將回路電壓值下降為諧振值的值下降為諧振值的 時對應(yīng)的頻率范圍稱為回路的時對

16、應(yīng)的頻率范圍稱為回路的通頻通頻帶帶, 也稱回路帶寬也稱回路帶寬, 通常用通常用B0.707來來表示。表示。 令等于令等于 , 則則可推得可推得=1, 從而可得帶寬為：從而可得帶寬為：21QB0707. 02頻率的變化導(dǎo)致了輸出電壓的變化，非諧振時的電壓下頻率的變化導(dǎo)致了輸出電壓的變化，非諧振時的電壓下降到諧振時電壓的降到諧振時電壓的 時的頻率范圍，為諧振回路的帶寬。時的頻率范圍，為諧振回路的帶寬。21210RZpQffB0707. 02第2章 高頻電路基礎(chǔ)高頻電子線路8）矩形系數(shù)）矩形系數(shù)：定義定義為阻抗的幅頻特性下降為諧振值的為阻抗的幅頻特性下降為諧振值的0.1時時的頻帶寬度與阻抗的幅頻特性

17、下降為諧振值的的頻帶寬度與阻抗的幅頻特性下降為諧振值的0.707時的頻時的頻帶寬度之比。即帶寬度之比。即其中：其中：B0.1諧振曲線下降為諧振值的諧振曲線下降為諧振值的 0.1時的頻帶寬度時的頻帶寬度 B0.707諧振曲線下降諧振曲線下降3dB的頻帶寬度的頻帶寬度矩形系數(shù)是大于矩形系數(shù)是大于1的（理想時為的（理想時為1），），矩形系數(shù)越小，回路的矩形系數(shù)越小，回路的選擇性越好。選擇性越好。 對于對于單級簡單并聯(lián)諧振回路單級簡單并聯(lián)諧振回路，可以計算出其矩形系數(shù)為：，可以計算出其矩形系數(shù)為： 707. 01 . 01 . 0BBKr20.110 1 9.96rK 第2章 高頻電路基礎(chǔ)高頻電子線路

18、 需要說明的幾點需要說明的幾點：通過前面分析可知通過前面分析可知 (1)(1) 前面的結(jié)論均是在前面的結(jié)論均是在“高高Q”情況下，如果情況下，如果Q值較低值較低，并聯(lián)諧振回路的諧振頻率將并聯(lián)諧振回路的諧振頻率將低于高低于高Q時的諧振頻率時的諧振頻率，并使諧，并使諧振曲線和相位特性隨著振曲線和相位特性隨著Q值而偏離。值而偏離。 (2)(2) 以上所知品質(zhì)因素均是指回路沒有外加負載時的值以上所知品質(zhì)因素均是指回路沒有外加負載時的值，稱為，稱為空載空載Q值或值或Q0。當(dāng)回路有外加負載時，品質(zhì)因素要。當(dāng)回路有外加負載時，品質(zhì)因素要用用有載有載Q值或值或QL表示。表示。第2章 高頻電路基礎(chǔ)高頻電子線路并

19、聯(lián)諧振回路的等效電路：并聯(lián)諧振回路的等效電路：證明證明)/1( j/CLrCLZ LCRj1j110LrCU.ZLCU.ZR0 =L/rC第2章 高頻電路基礎(chǔ)高頻電子線路信號源及負載對諧振回路的影響：信號源及負載對諧振回路的影響：LrUs.CRLRS= RL / RS /RPLIs.CRTssRU有載品質(zhì)因數(shù)：有載品質(zhì)因數(shù)：CL TLRQ空載品質(zhì)因數(shù)：空載品質(zhì)因數(shù)：RT U, p1第2章 高頻電路基礎(chǔ)高頻電子線路 LLTLTRpRUURRURU22222122負載部分接入負載部分接入由功率相等：由功率相等： (2) 部分接入折合關(guān)系部分接入折合關(guān)系對于負載部分接入對于負載部分接入對于信號源部分

20、接入對于信號源部分接入信號源部分接入信號源部分接入由功率相等：由功率相等：0202220222RpRUURRURUTT 1）電阻、電導(dǎo)的折合電阻、電導(dǎo)的折合第2章 高頻電路基礎(chǔ)高頻電子線路pIIT3）電壓源、電流源的折合）電壓源、電流源的折合 TUpU 對于圖對于圖(2-8)所示得電流源，利用能量守恒關(guān)系，容易得所示得電流源，利用能量守恒關(guān)系，容易得到其折合關(guān)系為：到其折合關(guān)系為：LRRiLCRLRiTLCRLIIT圖 2-8 電流源的折合 2）電容的折合）電容的折合實際應(yīng)用中，除了阻抗需要折合外，電流源和電壓源也需要折合實際應(yīng)用中，除了阻抗需要折合外，電流源和電壓源也需要折合LLLLCPCC

21、pC22111第2章 高頻電路基礎(chǔ)高頻電子線路（3）對于抽頭并聯(lián)振蕩回路，對阻抗變換的變比為）對于抽頭并聯(lián)振蕩回路，對阻抗變換的變比為p2，而，而對信號源（電流、電壓）的變比為對信號源（電流、電壓）的變比為p。21p總結(jié)：總結(jié)：（1）抽頭改變，接入系數(shù)）抽頭改變，接入系數(shù)P改變；改變； （2） 由低抽頭折合到回路高端時，等效電阻提高了由低抽頭折合到回路高端時，等效電阻提高了 倍，倍，Q值提高許多值提高許多。第2章 高頻電路基礎(chǔ)高頻電子線路 例例2 2： 如圖如圖2-11， 抽頭回路由電流源激勵抽頭回路由電流源激勵, 忽略回路本身忽略回路本身的固有損耗的固有損耗, 試求回路兩端電壓試求回路兩端電

22、壓u(t)的表示式及回路帶寬。的表示式及回路帶寬。C2C12000 pF500R12000 pF10 HLi Icos 107tI1 mAu1(t)圖 2-11 例2的抽頭回路 第2章 高頻電路基礎(chǔ)高頻電子線路解解 由于忽略了回路本身的固有損耗由于忽略了回路本身的固有損耗, 因此可以認為因此可以認為Q。 由由圖可知圖可知, 回路電容為回路電容為 諧振角頻率為諧振角頻率為 電阻電阻R1的接入系數(shù)的接入系數(shù) 等效到回路兩端的電阻為等效到回路兩端的電阻為 第2章 高頻電路基礎(chǔ)高頻電子線路回路兩端電壓回路兩端電壓u(t)與與i(t)同相同相, 電壓振幅電壓振幅 U=IR=2 V, 故故 輸出電壓為輸出

23、電壓為 回路有載品質(zhì)因數(shù)回路有載品質(zhì)因數(shù) 回路帶寬回路帶寬 第2章 高頻電路基礎(chǔ)高頻電子線路 例例3 下圖中，線圈匝數(shù)下圖中，線圈匝數(shù) N12 = 10 匝，匝， N13 = 50 匝，匝， N45 = 5 匝，匝，L13= 8.4 H, C = 51 PF, Q0 =100, Is = 1 mA , RS =10 k , RL= 2.5 k , 求有載品質(zhì)因數(shù)求有載品質(zhì)因數(shù)QL、通頻帶、通頻帶BW0.7、諧振輸出電壓、諧振輸出電壓Uo。IsCUo123+RLRs54kRNNR25010*10502S21213s）（）（kRNNR2505 . 2*5502L24513L）（）（解：解：將將Is

24、 、RS 、 RL均折算到并聯(lián)諧振回路均折算到并聯(lián)諧振回路1-3兩端兩端13IsCUo+RLRsRpL13CLQR104 . 8100 = 40.6 k 第2章 高頻電路基礎(chǔ)高頻電子線路IsCUo+RLRsRpL1313IsCUo123+RLRs54IsCUo+RTL13RT = Rs / R0 /RL= 30.6 k 13TLLCRQ 75104 . 810516 .30612 BW0.7 = f 0 / QT =103 kHz ， 210LCf 1312s NNIIs故Am 2 . 0 oU106 .402 . 0V 612. 0 第2章 高頻電路基礎(chǔ)高頻電子線路

25、 3、耦合振蕩回路、耦合振蕩回路 單振蕩回路具有頻率選擇性和阻抗變換的作用。單振蕩回路具有頻率選擇性和阻抗變換的作用。 但是：但是： 選頻特性不夠理想選頻特性不夠理想 阻抗變換不靈活，不方便阻抗變換不靈活，不方便 為了使網(wǎng)絡(luò)具有矩形選頻特性，或者完成阻抗變換的需為了使網(wǎng)絡(luò)具有矩形選頻特性，或者完成阻抗變換的需要，需要采用耦合振蕩回路。要，需要采用耦合振蕩回路。第2章 高頻電路基礎(chǔ)高頻電子線路 耦合振蕩回路耦合振蕩回路, 也稱為也稱為雙調(diào)諧回路雙調(diào)諧回路。它是由兩個單振蕩回。它是由兩個單振蕩回路通過不同的耦合方式組成。路通過不同的耦合方式組成。 把接有激勵信號源的回路稱為把接有激勵信號源的回路稱

26、為一次回路（初級回路）一次回路（初級回路）, 把把與負載相接的回路稱為與負載相接的回路稱為二次回路（次級回路或負載回路）二次回路（次級回路或負載回路）。 在高頻電路中，耦合振蕩回路主要完成以下兩方面的在高頻電路中，耦合振蕩回路主要完成以下兩方面的功能：功能：A、阻抗變換、阻抗變換 B、提供比簡單諧振回路更好的頻率特性。、提供比簡單諧振回路更好的頻率特性。 第2章 高頻電路基礎(chǔ)高頻電子線路L2C2R2L1C1MR1I.U1.U2.R1L1C1C2L2R2I.U1.CCU2.L2r2L1C1Mr1I2.I1.E.jC1I.r2L1L2C1C2Cmr1(a)(b)(c)(d)C2E jL1I. 圖

27、2-10 兩種常見的耦合回路及其等效電路 第2章 高頻電路基礎(chǔ)高頻電子線路4721212LLMLLMk（2-24） 對于圖 2-10（b）電路, 耦合系數(shù)為)(21CCCCCCCCk（2-25） 1）耦合系數(shù)）耦合系數(shù)k：是指耦合電路中的耦合電抗是指耦合電路中的耦合電抗Zm與初次級中與與初次級中與Zm同性質(zhì)兩電抗的幾何平均值之比，是同性質(zhì)兩電抗的幾何平均值之比，是表示耦合回路中兩個表示耦合回路中兩個回路耦合程度強弱的量?；芈否詈铣潭葟娙醯牧?。 對于圖 2-10（a）電路, 耦合系數(shù)為 2）反映）反映(射射)阻抗阻抗Zf ：是指由于次級回路的存在而對初級回路是指由于次級回路的存在而對初級回路的影

28、響，這種影響相當(dāng)于在初級回路接一反映（射）阻抗的影響，這種影響相當(dāng)于在初級回路接一反映（射）阻抗Zf。 設(shè)有激勵時，初級電流為 ，將會在次級回路形成一感應(yīng)電動勢 ，設(shè)次級回路阻抗為Z2，從而形成次級1I1j MI第2章 高頻電路基礎(chǔ)高頻電子線路4822222ZMZZZmf （2-26） 電流 ，次級必然又會對初級產(chǎn)生反作用(即 要在初級產(chǎn)生反電動勢） ?；?I22122fM IUj MIZ122j MIIZ 2212ffUMZIZ第2章 高頻電路基礎(chǔ)高頻電子線路49kQAQrL00002)(（2-27） （2-28）耦合因子耦合因子定義為：定義為： 根據(jù)圖2-10(c)容易求得，初次級串聯(lián)阻抗

29、可分別表示為 MjZjrZjrZm)1 ()1 (2211 耦合阻抗為：耦合阻抗為： 3) 耦合因子與轉(zhuǎn)移阻抗耦合因子與轉(zhuǎn)移阻抗 設(shè)初、次級回路的參數(shù)相同，均為C、L、Q，其廣義失諧為第2章 高頻電路基礎(chǔ)高頻電子線路50由圖2-10(c)等效電路, 轉(zhuǎn)移阻抗為 UICCUCjICjIUZ221212222111(2-29) 由次級感應(yīng)電勢 產(chǎn)生, 有2ImZI1212ZZIIm考慮次級的反映阻抗, 則21112()()mfZUI ZZIZZ 將上兩式代入式(2-29), 再考慮其它關(guān)系, 經(jīng)簡化得 第2章 高頻電路基礎(chǔ)高頻電子線路51jAACQjZ2122021 (2-30)根據(jù)同樣的方法可以

30、得到電容耦合回路的電容耦合回路的轉(zhuǎn)移阻抗轉(zhuǎn)移阻抗特性特性為jAALjQZ21220212222max21214)1 (2AAZZ （2-31） （2-32） 以廣義失諧 為變量，對轉(zhuǎn)移阻抗Z21求極值可知：當(dāng)A1時有兩個極大值，且在 處有凹點，通常將通常將A1的情況成為的情況成為臨界耦合臨界耦合，此時的轉(zhuǎn)移阻抗用| Z21 |max表示。有00第2章 高頻電路基礎(chǔ)高頻電子線路521ckQ（2-33） 4max21214111ZZ（2-34） 式（2-32）與頻率的關(guān)系稱為耦合回路的頻率特性見圖2-11。在臨界耦合時（A1）有：我們將將A1（k1（kKc)的情況成為的情況成為過耦合過耦合。類似單

31、諧振回路，可以求出回路帶寬（當(dāng) 時）：2121max12ZZ第2章 高頻電路基礎(chǔ)高頻電子線路53|Z21|max|Z21|10.707k k0k k0k k0ff1faf0fbf20 圖 2-11 歸一化的轉(zhuǎn)移阻抗的頻率特性 第2章 高頻電路基礎(chǔ)高頻電子線路54 在在臨界耦合臨界耦合時，其矩形系數(shù)為時，其矩形系數(shù)為3.15，顯然比簡單諧振回，顯然比簡單諧振回路小的多。路小的多。7 . 01 . 01 . 0BBK矩形系數(shù)矩形系數(shù) （2-35） QfB07 . 02通頻帶通頻帶(臨界耦合臨界耦合）：第2章 高頻電路基礎(chǔ)高頻電子線路4)耦合回路的調(diào)諧耦合回路的調(diào)諧（初次級回路參數(shù)不同）（初次級回路

32、參數(shù)不同）部分諧振部分諧振 改變初級（或次級）的電抗參數(shù)，而互感改變初級（或次級）的電抗參數(shù)，而互感M和其它參和其它參數(shù)不變，使初級（或次級）發(fā)生諧振，叫部分諧振數(shù)不變，使初級（或次級）發(fā)生諧振，叫部分諧振 。 例例如初級發(fā)生部分諧振時，有如初級發(fā)生部分諧振時，有復(fù)諧振復(fù)諧振 在部分諧振條件下，再改變互感量，使反射電阻在部分諧振條件下，再改變互感量，使反射電阻Rf1等等于回路本身電阻于回路本身電阻r1，即滿足最大功率傳輸條件，使次級回，即滿足最大功率傳輸條件，使次級回路路I2達到可能達到的最大值，稱為復(fù)諧振。達到可能達到的最大值，稱為復(fù)諧振。第2章 高頻電路基礎(chǔ)高頻電子線路全諧振與最佳全諧振全

33、諧振與最佳全諧振 當(dāng)初級和次級諧振同一頻率叫全諧振，如果再達到共軛當(dāng)初級和次級諧振同一頻率叫全諧振，如果再達到共軛匹配，叫最佳全諧振匹配，叫最佳全諧振22112100ffRrRrXX 匹匹配配條條件件：全全諧諧振振條條件件：可見，最佳全諧振是復(fù)諧振的一個特例，但需要的互感要可見，最佳全諧振是復(fù)諧振的一個特例，但需要的互感要比復(fù)諧振要小，此時互感耦合叫比復(fù)諧振要小，此時互感耦合叫臨界耦合臨界耦合，且，且耦合系數(shù)為：耦合系數(shù)為：1 2212121211221 2MM11r rk=LLLLLLQQLLr r 第2章 高頻電路基礎(chǔ)高頻電子線路注意：這里的品質(zhì)因數(shù)注意：這里的品質(zhì)因數(shù)QQ1 1和和QQ2

34、 2是沒有互感時初級和次級回路是沒有互感時初級和次級回路的品質(zhì)因數(shù)。的品質(zhì)因數(shù)。當(dāng)兩回路參數(shù)完全相同時當(dāng)兩回路參數(shù)完全相同時1 2212121211221 2MM11r rk=LLLLLLQQLLr r 121211QQQk=QQQ 第2章 高頻電路基礎(chǔ)高頻電子線路58 2）結(jié)構(gòu)特點）結(jié)構(gòu)特點 高頻變壓器的基本原理與低頻變壓器相同，也是靠磁高頻變壓器的基本原理與低頻變壓器相同，也是靠磁通交鏈通交鏈, 或者說是靠互感進行耦合的?；蛘哒f是靠互感進行耦合的。 (1) 為了減少損耗為了減少損耗, 高頻變壓器常用導(dǎo)磁率高頻變壓器常用導(dǎo)磁率高、高、 高頻高頻損耗小的軟磁材料作磁芯，如鐵氧體。損耗小的軟磁材

35、料作磁芯，如鐵氧體。 (2) 常用高頻變壓器的磁心結(jié)構(gòu)如圖常用高頻變壓器的磁心結(jié)構(gòu)如圖2-12所示。所示。 (3) 高頻變壓器一般用于小信號場合高頻變壓器一般用于小信號場合, 尺寸小尺寸小, 線圈的線圈的匝數(shù)較少。匝數(shù)較少。 3）等效電路）等效電路 高頻變壓器的等效電路如圖高頻變壓器的等效電路如圖2-13(b)所示，其中所示，其中Ls為漏為漏感，感，Cs為分布電容。為分布電容。第2章 高頻電路基礎(chǔ)高頻電子線路59(a)(b)(c) 圖 2-12 高頻變壓器的磁芯結(jié)構(gòu)（a） 環(huán)形磁芯; (b) 罐形磁芯; (c) 雙孔磁芯 N1N2(a)LSCSLN1N2(b)圖 2-13 高頻變壓器及其等效電

36、路 (a) 電路符號; (b) 等效電路第2章 高頻電路基礎(chǔ)高頻電子線路60 4）帶抽頭高頻變壓器）帶抽頭高頻變壓器 圖圖 2-14(a)是一中心抽頭變壓器的示意圖。是一中心抽頭變壓器的示意圖。 初級為兩個等初級為兩個等匝數(shù)的線圈串聯(lián)匝數(shù)的線圈串聯(lián), 極性相同，設(shè)初次級匝比極性相同，設(shè)初次級匝比n=N1/N2。 作為理作為理想變壓器看待想變壓器看待, 線圈間的電壓和電流關(guān)系分別為：線圈間的電壓和電流關(guān)系分別為：)(213321IInInUUU(2-37) (2-36) 圖 2-14 中心抽頭變壓器電路 （a） 中心抽頭變壓器電路; （b） 作四端口器件應(yīng)用 N1N1U1.U2.I1.I2.N2

37、I3.(a)(b)Z1Z2Z4Z3n:1U3.第2章 高頻電路基礎(chǔ)高頻電子線路61 2、傳輸線變壓器、傳輸線變壓器 傳輸線變壓器傳輸線變壓器就是利用繞制在磁環(huán)上的傳輸線而構(gòu)成的高就是利用繞制在磁環(huán)上的傳輸線而構(gòu)成的高頻變壓器，它是一種集中參數(shù)與分布參數(shù)相結(jié)合的組件。頻變壓器，它是一種集中參數(shù)與分布參數(shù)相結(jié)合的組件。 圖圖 2-15 為其典型的結(jié)構(gòu)和電路圖。為其典型的結(jié)構(gòu)和電路圖。 1） 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)磁環(huán)42132143(a)(b)圖 2-15 傳輸線變壓器的典型結(jié)構(gòu)和電路 (a) 結(jié)構(gòu)示意圖; （b） 電路 第2章 高頻電路基礎(chǔ)高頻電子線路62RSES1324U1.RLU2.ZCI.RSES123

38、4U1.RLUL(a)(b)I. 圖 2-16 傳輸線變壓器的工作方式 (a) 傳輸線方式; (b) 變壓器方式 2）工作方式（模式）工作方式（模式） 有兩種工作模式：傳輸線方式傳輸線方式和變壓器方式變壓器方式，不同方式?jīng)Q定于不同的激勵模式。如下圖第2章 高頻電路基礎(chǔ)高頻電子線路63 傳輸線的原理特點傳輸線的原理特點：是利用兩導(dǎo)線間（或同軸線內(nèi)外導(dǎo)體間）的分布電容和分布電感形成一電磁波的傳輸系統(tǒng)電磁波的傳輸系統(tǒng)。它傳輸?shù)念l率范圍很寬，可達及千兆赫。 當(dāng)傳輸線端接的負載電阻與特性阻抗負載電阻與特性阻抗（ ）相等相等時，傳輸線上傳輸行波，此時有最大的傳輸帶寬有最大的傳輸帶寬。 行波的特點行波的特點

39、： (1) 傳輸線上任一點上，兩導(dǎo)線上流過的電流大小相等、方向相反; (2) 兩導(dǎo)線上電流所產(chǎn)生的磁通只存在于兩導(dǎo)線間，磁心中沒有磁通和耗損； (3) 兩導(dǎo)線間的電壓（振幅）沿導(dǎo)線均勻分布。czL C第2章 高頻電路基礎(chǔ)高頻電子線路64rrfvcv0（2-38） （2-39） 3）主要參數(shù)）主要參數(shù)波速波長其中 為傳輸線的相對介電常數(shù)相對介電常數(shù)，總是大于1的（一般24）。r 4）應(yīng)用（見教材）應(yīng)用（見教材）第2章 高頻電路基礎(chǔ)高頻電子線路65RSESU1.132U2.RLUL.(a)(b)RSESU1.132RL/2I1.I2.4I1.U1/2.ZCI2.U1/2.RL/2U1.2U1.2R

40、SU1.132U2.RLUL.(c)I.I.U2.I.U1.RSES.ES.RLRbRL42A13U1.BUL.UL.I2.I1.(d).4.4 圖 2-17傳輸線變壓器的應(yīng)用舉例 （a） 高頻反相器; （b） 不平衡平衡變換器; （c） 1 4 阻抗變換器; (d) 3 分貝耦合器 21L1,2UU UU21UU 第2章 高頻電路基礎(chǔ)高頻電子線路66三、石英晶體諧振器 1、物理特性、物理特性 石英晶體是石英晶體是SiO2的結(jié)晶體，在自然界中是以六角錐體的結(jié)晶體，在自然界中是以六角錐體出現(xiàn)，有三個對稱軸：出現(xiàn)，有三個對稱軸：z軸（光軸）、軸（光軸）、x軸（電軸）和軸（電軸）和y軸軸（機械軸）。

41、石英晶體諧振器是由天然或人工生成的石英（機械軸）。石英晶體諧振器是由天然或人工生成的石英晶體切片制成。這種晶片可以是正方形、矩形或圓形、晶體切片制成。這種晶片可以是正方形、矩形或圓形、 音音叉形的。叉形的。 將晶片的兩個對應(yīng)表面上涂敷銀層將晶片的兩個對應(yīng)表面上涂敷銀層, 并裝上一對金屬板并裝上一對金屬板, 接出引線裝在支架上，再用外殼封裝，就制成了石英諧振接出引線裝在支架上，再用外殼封裝，就制成了石英諧振器器 。LLiRIUIUR4122/21（2-41）第2章 高頻電路基礎(chǔ)高頻電子線路6718第2章 高頻電路基礎(chǔ)高頻電子線路6819電路符號第2章 高頻電路基礎(chǔ)高頻電子線路( (1 1) )性

42、能性能 晶片有一固有振動頻率，與切割方位、形狀、大小晶片有一固有振動頻率，與切割方位、形狀、大小有關(guān)，且十分穩(wěn)定。有關(guān)，且十分穩(wěn)定。將其接到振蕩器的閉合環(huán)路中，利用其將其接到振蕩器的閉合環(huán)路中，利用其固有頻率固有頻率，能有，能有效地控制和穩(wěn)定效地控制和穩(wěn)定振蕩頻率振蕩頻率。 壓電效應(yīng)：壓電效應(yīng)：機械與電的相互轉(zhuǎn)換效應(yīng)。機械與電的相互轉(zhuǎn)換效應(yīng)。 振動特性：振動特性：具有多諧性，具有多諧性，除基頻除基頻( (Fundamental Frequency) )振動外還有奇次諧波的泛音振動外還有奇次諧波的泛音( (Overtones) )振動振動。 第2章 高頻電路基礎(chǔ)高頻電子線路晶體兩面加以電壓晶體兩

43、面加以電壓晶體機械變形晶體機械變形(2). (2). 正反壓電效應(yīng)正反壓電效應(yīng)晶體受外力作用而變形晶體受外力作用而變形對應(yīng)的表面產(chǎn)生正負電荷，呈現(xiàn)對應(yīng)的表面產(chǎn)生正負電荷，呈現(xiàn)出電壓出電壓正壓電效應(yīng)正壓電效應(yīng)反壓電效應(yīng)反壓電效應(yīng) 實驗證明，當(dāng)石英晶體外加不同頻率的交變信號時，其機實驗證明，當(dāng)石英晶體外加不同頻率的交變信號時，其機械形變的大小也不相同，當(dāng)械形變的大小也不相同，當(dāng)外加交變信號為某一頻率時外加交變信號為某一頻率時，機械，機械形變最大，晶片的機械振動最強，相應(yīng)地晶體表面所產(chǎn)生的電形變最大，晶片的機械振動最強，相應(yīng)地晶體表面所產(chǎn)生的電荷量也最大，通過的交變電流量最大，即荷量也最大，通過的交

44、變電流量最大，即發(fā)生了諧振現(xiàn)象發(fā)生了諧振現(xiàn)象。因。因此，說明此，說明石英晶體具有串聯(lián)諧振電路的特性。石英晶體具有串聯(lián)諧振電路的特性。機械與電的相互轉(zhuǎn)換效應(yīng)。機械與電的相互轉(zhuǎn)換效應(yīng)。第2章 高頻電路基礎(chǔ)高頻電子線路2 2、石英諧振器的等效電路及阻抗特性、石英諧振器的等效電路及阻抗特性 C0是晶片作為介質(zhì)的靜電容，24pF Lq、Cq、rq為晶片振動時的等效動態(tài)電感、電容和摩擦損耗。Lq：0.0110HCq：0.004 0.1pFrq：10140（b）泛音等效電路（a）基頻等效電路 具有多諧性，除基頻具有多諧性，除基頻( (Fundamental Frequency) )振動外還有振動外還有奇次諧

45、波的泛音奇次諧波的泛音( (Overtones) )振動。振動。 圖 2-20 晶體諧振器的等效電路 第2章 高頻電路基礎(chǔ)高頻電子線路7200000111122qqqqqqqqCCffCCC CL CLCC(2-41) (2-42) 12qqqfL C 由圖由圖 2-20可看出可看出, 晶體諧振器是一串并聯(lián)的振蕩回路晶體諧振器是一串并聯(lián)的振蕩回路, 其其串聯(lián)諧振頻率串聯(lián)諧振頻率fq和和并聯(lián)諧振頻率并聯(lián)諧振頻率f0分別為分別為 石英晶體的石英晶體的標稱頻率標稱頻率f標標是指在石英晶體兩端并接電容是指在石英晶體兩端并接電容CL(一般為一般為30p或或50p)后的諧振頻率。后的諧振頻率。第2章 高頻

46、電路基礎(chǔ)高頻電子線路73001(1)2qqCffC（2-43） 圖圖 2-22(b)所示的所示的等效電路的阻抗的一般表示式等效電路的阻抗的一般表示式為為 001)1()1(1CjCLjrCLjrCjZqqqqqqe在忽略在忽略rq后后, 上式可化簡為上式可化簡為 220220111qeeCjjXZ （2-44） 或或第2章 高頻電路基礎(chǔ)高頻電子線路74Xe0q0圖 2-21 晶體諧振器的電抗曲線 qqqeLCLddddXq2)1(（2-46） 容性容性容性容性感性感性第2章 高頻電路基礎(chǔ)高頻電子線路3 3、石英諧振器的特點、石英諧振器的特點 1 1）Q Q值非常高值非常高 由于參數(shù)由于參數(shù)L

47、Lq q很大，而很大，而C Cq q又很小，故又很小，故L Lq q、C Cq q、r rq q串聯(lián)支路中串聯(lián)支路中的的Q Qq q值為：值為：qqqqCLrQ1其其Q Q值很高，可達值很高，可達10104 410106 6，這是普通，這是普通LCLC電路無法相比的。電路無法相比的。 普通的普通的LC電路的電路的Q值只能到一二百值只能到一二百2 2）接入系數(shù)）接入系數(shù)P P很小很小 所以，石英晶體與外電路的耦合是很弱的，這樣就削弱了外電路與石英所以，石英晶體與外電路的耦合是很弱的，這樣就削弱了外電路與石英諧振器之間的相互不良影響，從而保證了石英諧振器的高諧振器之間的相互不良影響，從而保證了石英

48、諧振器的高Q Q值，因此，值，因此， 石英晶體振蕩器振蕩頻率的穩(wěn)定度很高。石英晶體振蕩器振蕩頻率的穩(wěn)定度很高。01CCp 00CCCCCpqqq一般為一般為10-310-4數(shù)量級數(shù)量級 第2章 高頻電路基礎(chǔ)高頻電子線路3）晶體的諧振頻率）晶體的諧振頻率 非常穩(wěn)定非常穩(wěn)定 psff 與4）晶體在工作頻率附近阻抗變化率大，有很高的）晶體在工作頻率附近阻抗變化率大，有很高的并聯(lián)諧振阻抗。并聯(lián)諧振阻抗。由于這些特點，使晶體諧振器的頻率穩(wěn)定度要比由于這些特點，使晶體諧振器的頻率穩(wěn)定度要比LC諧振回諧振回路高的多。路高的多。第2章 高頻電路基礎(chǔ)高頻電子線路771:211Z1Z222RLb0fqf0(a)(

49、b)f圖 2-24 晶體濾波器的電路與衰減特性（a） 濾波器電路; （b） 衰減特性 4 4、晶體諧振器的應(yīng)用、晶體諧振器的應(yīng)用 (1) 晶體振蕩器晶體振蕩器 (2) 高頻窄帶濾波器高頻窄帶濾波器第2章 高頻電路基礎(chǔ)高頻電子線路78四、四、 集中濾波器 集中濾波器的引入：集中濾波器的引入： 集中濾波器的集中濾波器的常見類型常見類型：LC式集中選擇濾波器式集中選擇濾波器、晶體晶體濾波器濾波器、陶瓷濾波器陶瓷濾波器和和聲表面波濾波器聲表面波濾波器。 1、陶瓷濾波器、陶瓷濾波器 壓電陶瓷壓電陶瓷：某些經(jīng)過特殊處理（經(jīng)高壓電場極化）后：某些經(jīng)過特殊處理（經(jīng)高壓電場極化）后的陶瓷具有與石英晶體類似的壓電

50、效應(yīng)，這種陶瓷稱為壓的陶瓷具有與石英晶體類似的壓電效應(yīng)，這種陶瓷稱為壓電陶瓷。壓電陶瓷的等效電路與石英晶體類似。電陶瓷。壓電陶瓷的等效電路與石英晶體類似。 第2章 高頻電路基礎(chǔ)高頻電子線路79壓電陶瓷的特性壓電陶瓷的特性：Q值：遠大于值：遠大于LC回路，遠小于石英晶體回路，遠小于石英晶體； 帶寬：小于帶寬：小于LC回路，大于石英晶體回路，大于石英晶體； 工作頻率：工作頻率：1100MHz 相對帶寬：相對帶寬：0.1%10%陶瓷諧振片 圖 2-25 陶瓷濾波器電路 第2章 高頻電路基礎(chǔ)高頻電子線路80 2、聲表面波濾波器、聲表面波濾波器 (1) 聲表面波聲表面波(SAW)：是在壓電固體材料表面產(chǎn)

51、生和傳：是在壓電固體材料表面產(chǎn)生和傳播、且振幅隨深入固體材料的深度增加而迅速減小的彈播、且振幅隨深入固體材料的深度增加而迅速減小的彈性波。性波。 (2) 聲表面波的特點聲表面波的特點：A、能量密度高，其中、能量密度高，其中90%的能的能量集中在厚度等于一個波長的表面薄層中；量集中在厚度等于一個波長的表面薄層中； B、傳輸速度慢，約為縱波速度、傳輸速度慢，約為縱波速度的的45%，是橫波速度的，是橫波速度的90% 。 (3) 聲表面波器件聲表面波器件：是一種利用沿彈性固體表面?zhèn)鞑C：是一種利用沿彈性固體表面?zhèn)鞑C械振動波的器件。主要有濾波器、延遲線等。械振動波的器件。主要有濾波器、延遲線等。第2章

52、 高頻電路基礎(chǔ)高頻電子線路81 (4) 聲表面波濾波器的傳輸函數(shù)聲表面波濾波器的傳輸函數(shù) 圖圖 2-26為聲表面波濾波器結(jié)構(gòu)示意圖為聲表面波濾波器結(jié)構(gòu)示意圖 其的傳輸函數(shù)為其的傳輸函數(shù)為0020002sin2sin)(2sin2sin)exp()(NjHNxvjjH （2-47） 第2章 高頻電路基礎(chǔ)高頻電子線路82第2章 高頻電路基礎(chǔ)高頻電子線路83 (5) 聲表面器件的主要特性聲表面器件的主要特性 A、工作頻率范圍寬，可達、工作頻率范圍寬，可達1010000MHz； B、相對頻帶也較寬，一般可達、相對頻帶也較寬，一般可達1%50%； C、便于微型化和片式化；、便于微型化和片式化； D、帶內(nèi)

53、插入衰減大，一般不低于、帶內(nèi)插入衰減大，一般不低于15dB最突出的不最突出的不足；足； E、矩形系數(shù)可做到、矩形系數(shù)可做到1.12；如圖；如圖2-24. 總之，聲表面波器件與其他濾波器相比，具有：總之，聲表面波器件與其他濾波器相比，具有：頻頻率特性好、性能穩(wěn)定、體積小、設(shè)計靈活、可靠性高，率特性好、性能穩(wěn)定、體積小、設(shè)計靈活、可靠性高，制造簡單且重復(fù)性好，便于大批量生產(chǎn)。制造簡單且重復(fù)性好，便于大批量生產(chǎn)。第2章 高頻電路基礎(chǔ)高頻電子線路84第2章 高頻電路基礎(chǔ)高頻電子線路85五、 衰減器與匹配器 1、高頻衰減器、高頻衰減器 高頻衰減器的分類高頻衰減器的分類：固定高頻衰減器、可調(diào)高頻衰減器。：

54、固定高頻衰減器、可調(diào)高頻衰減器。 高頻衰減器的結(jié)構(gòu)高頻衰減器的結(jié)構(gòu)：T型、型、型、型、O O型、型、L L型、型、U U型、橋型、橋T T型型等，其中等，其中T型和型和型用的最廣泛。型用的最廣泛。 高頻衰減器的線路阻抗高頻衰減器的線路阻抗：主要有：主要有50和和75兩種兩種。VVWVWW圖2-25 T型和網(wǎng)絡(luò)第2章 高頻電路基礎(chǔ)高頻電子線路862、高頻匹配器、高頻匹配器 高頻匹配器主要用于阻抗變換，由于在高頻電路中，高頻匹配器主要用于阻抗變換，由于在高頻電路中，其常用組件或電路的輸入、輸出阻抗要么是其常用組件或電路的輸入、輸出阻抗要么是50的的，要么，要么是是75的，所以，常用的，所以，常用高

55、頻匹配器主要是高頻匹配器主要是50和和75之間之間進行變換進行變換。T T型匹配器電路如下圖所示。型匹配器電路如下圖所示。R1R2R3Z1Z2 圖 2-26 T型電阻網(wǎng)絡(luò)匹配器 第2章 高頻電路基礎(chǔ)高頻電子線路872.3 電子噪聲及其特性電子噪聲及其特性 一、 概述 1、干擾（或噪聲）的概念（廣義）、干擾（或噪聲）的概念（廣義）：是指電路中除有：是指電路中除有用信號以外的一切不需要的信號及各種電磁騷動的總稱。用信號以外的一切不需要的信號及各種電磁騷動的總稱。 因此，從廣義上看干擾和噪聲沒有本質(zhì)區(qū)別。因此，從廣義上看干擾和噪聲沒有本質(zhì)區(qū)別。 2、干擾（狹義）、干擾（狹義）：是指由外部來的無用信號

56、或電磁騷：是指由外部來的無用信號或電磁騷動的總稱，通常又稱外部干擾。動的總稱，通常又稱外部干擾。 3、噪聲（狹義）、噪聲（狹義）：是指由與電路或系統(tǒng)內(nèi)部產(chǎn)生的各：是指由與電路或系統(tǒng)內(nèi)部產(chǎn)生的各種無用信號或電磁騷動的總稱，通常又稱內(nèi)部噪聲。種無用信號或電磁騷動的總稱，通常又稱內(nèi)部噪聲。 4、抑制外部干擾的主要措施包括、抑制外部干擾的主要措施包括：消除干擾源、切斷：消除干擾源、切斷干擾傳播途徑和躲避干擾等。干擾傳播途徑和躲避干擾等。第2章 高頻電路基礎(chǔ)高頻電子線路88 在高頻電路中內(nèi)部噪聲主要是電子噪聲，本節(jié)主要介紹電在高頻電路中內(nèi)部噪聲主要是電子噪聲，本節(jié)主要介紹電子噪聲的有關(guān)情況。子噪聲的有關(guān)

57、情況。幾個概念幾個概念： 功率譜密度功率譜密度：單位頻帶內(nèi)噪聲的功率。：單位頻帶內(nèi)噪聲的功率。 電壓譜密度電壓譜密度：單位頻帶內(nèi)噪聲電壓的均方值。：單位頻帶內(nèi)噪聲電壓的均方值。 電流譜密度電流譜密度：單位頻帶內(nèi)噪聲電壓的均方值。：單位頻帶內(nèi)噪聲電壓的均方值。 高斯噪聲高斯噪聲：噪聲電壓概率密度滿足正態(tài)（高斯）：噪聲電壓概率密度滿足正態(tài)（高斯）分布的噪聲。分布的噪聲。 白噪聲白噪聲：其功率譜密度不隨頻率變化的噪聲（如：其功率譜密度不隨頻率變化的噪聲（如電阻熱噪聲）。電阻熱噪聲）。第2章 高頻電路基礎(chǔ)高頻電子線路89二、 電子噪聲的來源與特性 1. 電阻熱噪聲電阻熱噪聲 由于導(dǎo)體和電阻中存在大量自

58、由電子，這些自由電子將由于導(dǎo)體和電阻中存在大量自由電子，這些自由電子將作不規(guī)則的熱運動，大量電子的熱運動就會在電阻兩端產(chǎn)生作不規(guī)則的熱運動，大量電子的熱運動就會在電阻兩端產(chǎn)生起伏電壓（電勢），這種起伏電壓（電勢），這種因熱運動而產(chǎn)生的起伏電壓就稱為因熱運動而產(chǎn)生的起伏電壓就稱為電阻的熱噪聲，電阻的熱噪聲， 如圖如圖2-27所示所示。27第2章 高頻電路基礎(chǔ)高頻電子線路90 1) 熱噪聲電壓和功率譜密度熱噪聲電壓和功率譜密度 2201lim4TnnTUu dtkTBRT（2-49） )21exp(21)(222nnnnUuUup（2-50） 上式為上式為奈奎斯特公式，奈奎斯特公式，式中式中k為波

59、爾茨曼常數(shù)，為波爾茨曼常數(shù)，k=1.36*10-23，B為測量此電壓時的帶寬，為測量此電壓時的帶寬，K為絕對溫度。為絕對溫度。 根據(jù)概率論，總的噪聲電壓服從根據(jù)概率論，總的噪聲電壓服從正態(tài)（高斯）分布正態(tài)（高斯）分布，其，其概率密度為概率密度為：噪聲噪聲電壓均方值電壓均方值：根據(jù)上式可得根據(jù)上式可得噪聲電壓噪聲電壓|un|4Un的概率小于的概率小于0.01%.第2章 高頻電路基礎(chǔ)高頻電子線路91RR (理想)E2n4 kTBRGI2n4 kTBG(a)(b)圖 2-28 電阻熱噪聲等效電路 )/(4)/(422HzAkTGSHzVkTRSIU （2-51） （2-52） 電壓譜密度電壓譜密度：

60、電流譜密度電流譜密度：等效等效根據(jù)上圖可得電阻熱噪聲的根據(jù)上圖可得電阻熱噪聲的最大輸出功率最大輸出功率為為kTB，其，其輸出單輸出單位頻帶內(nèi)的最大噪聲功率位頻帶內(nèi)的最大噪聲功率為為kT，它與觀測的頻帶無關(guān)，因而，它與觀測的頻帶無關(guān)，因而屬于屬于白噪聲。白噪聲。第2章 高頻電路基礎(chǔ)高頻電子線路92 2) 線性電路中的熱噪聲線性電路中的熱噪聲 （1）多個電阻的熱噪聲（以兩個電阻串聯(lián)為例）多個電阻的熱噪聲（以兩個電阻串聯(lián)為例） 設(shè)：兩個電阻上的噪聲電勢設(shè)：兩個電阻上的噪聲電勢un1、un2是統(tǒng)計獨立的是統(tǒng)計獨立的,因而因而它們是互補相關(guān)的。串聯(lián)總電勢為：它們是互補相關(guān)的。串聯(lián)總電勢為： un=un1