第2章 高頻電路基礎(chǔ)教材

高頻電子線(xiàn)路電郵：9783806@電話(huà)二章高頻電路基礎(chǔ)第二章高頻電路基礎(chǔ)一、高頻電路中的元件各種高頻電路基本上是由有源器件、無(wú)源元件和無(wú)源網(wǎng)絡(luò)組成的。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，但要注意它們?cè)诟哳l使用時(shí)的高頻特性。高頻電路中的元件主要是電阻（器）、電容（器）和電感（器），它們都屬于無(wú)源的線(xiàn)性元件。§2.1高頻電路中的元器件

高頻電路中的有源器件主要是二極管、晶體管和集成電路，完成信號(hào)的放大、非線(xiàn)性變換等功能。第二章高頻電路基礎(chǔ)(一)、無(wú)源元件一個(gè)實(shí)際的電阻器,在低頻時(shí)主要表現(xiàn)為電阻特性,但在高頻使用時(shí)不僅表現(xiàn)有電阻特性的一面,而且還有電抗特性的一面.電阻器的電抗特性反映的就是其高頻特性.§2.1高頻電路中的元器件1、電阻高頻等效電路：CR為分布電容，LR為引線(xiàn)電感，R為電阻分布電容和引線(xiàn)電感越小，表明電阻的高頻特性越好。第二章高頻電路基礎(chǔ)由介質(zhì)隔開(kāi)的兩導(dǎo)體即構(gòu)成電容.§2.1高頻電路中的元器件2、電容高頻等效電路：電感LC為分布電感或(和)極間電感。

在高頻電路中，電容的損耗可以忽略不計(jì)，但如果到了微波波段，電容中的損耗就必須加以考慮。第二章高頻電路基礎(chǔ)§2.1高頻電路中的元器件2、電容電容器阻抗特性

每個(gè)電容器都有一個(gè)自身諧振頻率SRF(SelfResonantFrequency)：電容器呈正常的電容特性①：電容器等效為一個(gè)電感②第二章高頻電路基礎(chǔ)§2.1高頻電路中的元器件3、電感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L產(chǎn)生的感抗為jωL,其中ω為工作角頻率.高頻電感器也具有自身諧振頻率SRF.在SRF上,高頻電感的阻抗的幅值最大,而相角為零.第二章高頻電路基礎(chǔ)§2.1高頻電路中的元器件3、電感

高頻電感主要用作諧振元件、濾波元件和阻隔元件（稱(chēng)為射頻扼流圈RFC）。電感線(xiàn)圈的損耗：在高頻電路中是不能忽略的.分布電容的影響：在分析一般的長(zhǎng)、中、短波頻段電路時(shí)，通常可以忽略.高頻等效電路：Lr第二章高頻電路基礎(chǔ)§2.1高頻電路中的元器件3、電感Q值越高，表明該電感器的儲(chǔ)能作用越強(qiáng)，損耗越小.

Q

定義：高頻電感器的感抗與其串聯(lián)損耗電阻之比.如何表示高頻電感的損耗性能？品質(zhì)因數(shù)Q高頻等效電路：Lr第二章高頻電路基礎(chǔ)§2.1高頻電路中的元器件(二)、有源器件與用于低頻或其它電子線(xiàn)路的器件沒(méi)有什么根本不同.1.二極管

主要用于檢波、調(diào)制、解調(diào)及混頻等非線(xiàn)性變換電路中，工作在低電平,結(jié)電容小、工作頻率高.舉例：點(diǎn)觸式二極管(如2AP系列)：工作頻率100-200MHz.表面勢(shì)壘二極管：工作頻率可以達(dá)到微波波段.變?nèi)荻O管：結(jié)電容隨反偏電壓而變化.主要用在電調(diào)諧器、電壓控制振蕩器(VCO)、調(diào)頻等電路中.PIN二極管：由P型、N型和本征(I型)半導(dǎo)體組成.它的高頻等效電阻受正向直流電流的控制，主要用在電控的開(kāi)關(guān)、限幅、衰減和移相電路中.第二章高頻電路基礎(chǔ)§2.1高頻電路中的元器件2.晶體管和場(chǎng)效應(yīng)管(FET)二者的主要用途：高頻小信號(hào)放大器、高頻功率放大器.

高頻小信號(hào)放大管：要求高增益和低噪聲.高頻功率放大管：除了高頻增益要求外，還要求有較大的高頻功率輸出.晶體管：工作頻率可達(dá)幾千MHz，噪聲系數(shù)為幾個(gè)分貝，輸出功率可達(dá)上百瓦.場(chǎng)效應(yīng)管：在同樣的工作頻率下，噪聲系數(shù)要比雙極晶體管的更低.第二章高頻電路基礎(chǔ)§2.1高頻電路中的元器件3、集成電路（IC)（1）目前通用型的寬帶集成放大器，工作頻率可達(dá)一二百兆赫茲，增益可達(dá)五六十分貝，甚至更高。用于高頻的晶體管模擬相乘器，工作頻率也可達(dá)一百兆赫茲以上。

用于高頻的集成電路的類(lèi)型和品種要比用于低頻的集成電路少得多，主要分為通用型和專(zhuān)用型兩種。（2）專(zhuān)用集成電路(ASIC):集成鎖相環(huán)、集成調(diào)頻信號(hào)解調(diào)器、單片集成接收機(jī)以及電視機(jī)中的專(zhuān)用集成電路等。第二章高頻電路基礎(chǔ)§2.2高頻電路中的基本電路

本節(jié)主要介紹高頻振蕩(諧振)回路、高頻變壓器、石英晶體諧振器和集中濾波器四種無(wú)源組件。其它組件在后續(xù)章節(jié)里介紹。一、高頻振蕩(諧振)回路主要功能：作為高頻放大器、振蕩器和濾波器的主要部件完成阻抗變換、信號(hào)選擇的功能，也可以直接作為負(fù)載來(lái)使用。高頻振蕩回路的分類(lèi)：簡(jiǎn)單振蕩回路、抽頭并聯(lián)振蕩回路和耦合振蕩回路?！?.2高頻電路中的基本電路第二章高頻電路基礎(chǔ)§2.2高頻電路中的基本電路(一)串聯(lián)振蕩回路當(dāng)工作角頻率為ω時(shí)，串聯(lián)諧振回路阻抗為：串聯(lián)諧振：當(dāng)ω0L=1/ω0C，則回路發(fā)生了串聯(lián)諧振，ω0為諧振頻率，諧振時(shí)Zs=r。品質(zhì)因數(shù)：諧振角頻率：第二章高頻電路基礎(chǔ)§2.2高頻電路中的基本電路定義廣義失諧ξ(目的是簡(jiǎn)化諧振回路的分析)回路電流：諧振時(shí)回路電流表示為I0，取得最大值I0=U/r.

(

U為回路兩端信號(hào)電壓)

非諧振時(shí)回路電流：第二章高頻電路基礎(chǔ)§2.2高頻電路中的基本電路結(jié)論：回路品質(zhì)因數(shù)越大，諧振曲線(xiàn)越尖銳，諧振回路的選擇性越好。歸一化電流的幅頻特性：第二章高頻電路基礎(chǔ)§2.2高頻電路中的基本電路諧振時(shí)的電壓關(guān)系：第二章高頻電路基礎(chǔ)§2.2高頻電路中的基本電路回路通頻帶(或回路帶寬):當(dāng)信號(hào)幅度不變，改變頻率，將回路電流值下降為諧振值的0.707倍時(shí)，對(duì)應(yīng)的頻率范圍稱(chēng)為回路的通頻帶,也稱(chēng)回路帶寬。

可以令|I/I0|=0.707，ξ=±1，從而可得帶寬空載Q0與有載QL：若r是電感的損耗電阻，則Q0為空載品質(zhì)因數(shù)；若r為負(fù)載電阻，則QL為有載品質(zhì)因數(shù)。第二章高頻電路基礎(chǔ)§2.2高頻電路中的基本電路(二)并聯(lián)振蕩回路串聯(lián)諧振回路主要用在微波線(xiàn)路中，而在中波、短波和超短波線(xiàn)路中并聯(lián)諧振回路用的比較廣。并聯(lián)諧振回路阻抗：

諧振頻率：令ZP的虛部為零，可得并聯(lián)回路的諧振頻率。品質(zhì)因數(shù)：第二章高頻電路基礎(chǔ)§2.2高頻電路中的基本電路在高Q條件下,有:變換成導(dǎo)納形式:其中:為電導(dǎo),為電納.第二章高頻電路基礎(chǔ)§2.2高頻電路中的基本電路根據(jù)得出左圖等效電路回路在諧振時(shí)的阻抗最大,為一純電阻R0第二章高頻電路基礎(chǔ)§2.2高頻電路中的基本電路用廣義失諧表示回路阻抗：在高Q條件下,有:并聯(lián)回路常用于窄帶系統(tǒng),此時(shí)ω與ω0相差不大(式中：)第二章高頻電路基礎(chǔ)§2.2高頻電路中的基本電路阻抗特性輻角特性第二章高頻電路基礎(chǔ)§2.2高頻電路中的基本電路諧振時(shí)IL、IC與I

的關(guān)系：結(jié)論：通過(guò)電感線(xiàn)圈的電流IL或電容器的電流IC比外部電流

I大得多。并聯(lián)回路諧振時(shí)的電流、電壓關(guān)系何如得出Q倍關(guān)系和相位關(guān)系的？第二章高頻電路基礎(chǔ)§2.2高頻電路中的基本電路矩形系數(shù)與串聯(lián)諧振電路一樣，并聯(lián)諧振電路的3dB通頻帶仍為：衡量諧振回路幅頻特性接近矩形的程度。①理想矩形結(jié)論:單諧振回路的選擇性很差。②并聯(lián)諧振回路第二章高頻電路基礎(chǔ)§2.2高頻電路中的基本電路Q(chēng)、Kr0.1、B0.707

三者關(guān)系需要注意：

回路的Q越高，諧振曲線(xiàn)越尖銳，回路的B0.707越窄，但其Kr0.1并不改變。

這說(shuō)明，對(duì)于簡(jiǎn)單并聯(lián)諧振回路，回路Q(chēng)對(duì)回路的通頻帶和高的選擇性的矛盾不能兼顧。第二章高頻電路基礎(chǔ)§2.2高頻電路中的基本電路信號(hào)源內(nèi)阻與負(fù)載電阻對(duì)諧振回路品質(zhì)因數(shù)的影響RpLCRSISRL并聯(lián)型諧振回路有載品質(zhì)因數(shù)串聯(lián)型諧振回路有載品質(zhì)因數(shù)第二章高頻電路基礎(chǔ)§2.2高頻電路中的基本電路例2-1設(shè)一放大器以簡(jiǎn)單并聯(lián)振蕩回路為負(fù)載，信號(hào)中心頻率fs=10MHz，回路電容C=50pF，試計(jì)算所需的線(xiàn)圈電感值。若線(xiàn)圈品質(zhì)因數(shù)為Q=100，試計(jì)算回路諧振電阻及回路帶寬。若放大器所需的帶寬B0.7=0.5MHz，則應(yīng)在回路上并聯(lián)多大電阻才能滿(mǎn)足放大器所需帶寬要求?解:計(jì)算L值:第二章高頻電路基礎(chǔ)§2.2高頻電路中的基本電路

(1)回路諧振電阻R0和帶寬B(2)BL=0.5MHz的并聯(lián)電阻。設(shè)回路上并聯(lián)電阻為R1,并聯(lián)后的總電阻為R1∥R0,總的回路有載品質(zhì)因數(shù)為QL。回路總電阻為第二章高頻電路基礎(chǔ)§2.2高頻電路中的基本電路(三)抽頭并聯(lián)振蕩回路

在實(shí)際應(yīng)用中，常用到激勵(lì)源或負(fù)載與回路電感或電容部分連接的并聯(lián)振蕩回路，即抽頭并聯(lián)振蕩回路。作用：實(shí)現(xiàn)回路與信號(hào)源的阻抗匹配或者進(jìn)行阻抗變換。信號(hào)源部分接入負(fù)載部分接入第二章高頻電路基礎(chǔ)§2.2高頻電路中的基本電路1、接入系數(shù)

p(或稱(chēng)抽頭系數(shù))：

與外電路相連的那部分電抗與本回路參與分壓的同性質(zhì)總電抗之比。p

也可用電壓比表示：第二章高頻電路基礎(chǔ)§2.2高頻電路中的基本電路下面討論四種類(lèi)型抽頭(1)輸入電感抽頭，抽頭部分電感L1。接入系數(shù)：等效諧振輸入電阻：R=p2

R0

(2)輸入電容抽頭接入系數(shù)：等效回路諧振電阻：R=p2R0。第二章高頻電路基礎(chǔ)§2.2高頻電路中的基本電路(3)電感輸出抽頭，抽頭部分電感L1。接入系數(shù)：等效回路諧振電阻：(4)輸出電容抽頭接入系數(shù)：等效回路諧振電阻：第二章高頻電路基礎(chǔ)§2.2高頻電路中的基本電路并聯(lián)抽頭回路的阻抗轉(zhuǎn)換規(guī)則：（a）部分整體(R1R2)：阻抗變大（b）整體部分(R2R1)：阻抗變小第二章高頻電路基礎(chǔ)§2.2高頻電路中的基本電路CLRLCLRL負(fù)載電容等效折算CL電容變小折算后阻抗變大，對(duì)回路的影響減輕！第二章高頻電路基礎(chǔ)§2.2高頻電路中的基本電路

電壓源的折合：由電流源的折合：折合前后功率不變：UUT第二章高頻電路基礎(chǔ)§2.2高頻電路中的基本電路R在抽頭回路中，諧振時(shí)的回路電流IL和IC與I的比值要小些，而不再是Q倍。IL=pQI

接入系數(shù)p

越小，IL

與

I的比值也越小。

第二章高頻電路基礎(chǔ)§2.2高頻電路中的基本電路

例2:抽頭回路由電流源激勵(lì),忽略回路本身的固有損耗,試求回路兩端電壓u(t)的表示式及回路帶寬。

解：由于忽略了回路本身的固有損耗，因此r=0，Q→∞。Ω由圖知，回路電容為第二章高頻電路基礎(chǔ)§2.2高頻電路中的基本電路

諧振角頻率為電阻R1的接入系數(shù)回路等效電阻回路電壓u(t)：諧振時(shí)u(t)與i(t)同相：輸出電壓有載品質(zhì)因數(shù)

回路帶寬第二章高頻電路基礎(chǔ)§2.2高頻電路中的基本電路(四)耦合振蕩回路

在高頻電路中，有時(shí)用到兩個(gè)互相耦合的振蕩回路，也稱(chēng)為雙調(diào)諧回路。第二章高頻電路基礎(chǔ)§2.2高頻電路中的基本電路（1）進(jìn)行阻抗轉(zhuǎn)換以完成高頻信號(hào)的傳輸;（2）形成比簡(jiǎn)單振蕩回路更好的頻率特性。耦合元件電抗的絕對(duì)值，與初次級(jí)中同性質(zhì)元件電抗值的幾何平均值之比，即：耦合振蕩回路的主要作用：耦合系數(shù)k

：第二章高頻電路基礎(chǔ)§2.2高頻電路中的基本電路US初、次級(jí)回路等效電路定義自阻抗：初、次級(jí)回路方程：第二章高頻電路基礎(chǔ)§2.2高頻電路中的基本電路上兩式中,令Zf1稱(chēng)為次級(jí)回路對(duì)初級(jí)回路的反映(射)阻抗Zf2稱(chēng)為初級(jí)回路對(duì)次級(jí)回路的反映(射)阻抗

反射阻抗：并不存在實(shí)體的反射阻抗，只是用來(lái)說(shuō)明一個(gè)回路對(duì)另一個(gè)相互耦合回路的影響。初級(jí)回路等效電路次級(jí)回路等效電路第二章高頻電路基礎(chǔ)§2.2高頻電路中的基本電路可以證明,耦合回路的轉(zhuǎn)移導(dǎo)納為：假設(shè)：L1=L2=L,C1=C2=C,Q1=Q2=Q則耦合因數(shù)：第二章高頻電路基礎(chǔ)§2.2高頻電路中的基本電路諧振特性轉(zhuǎn)移導(dǎo)納求Y21極值：Y21取得最大值：Y21歸一化值：當(dāng)時(shí)，第二章高頻電路基礎(chǔ)§2.2高頻電路中的基本電路諧振特性曲線(xiàn)在時(shí)，即諧振點(diǎn)處，次級(jí)回路電流達(dá)最大值。求通頻帶：令求矩形系數(shù)：令（1）臨界耦合*結(jié)論：臨界耦合雙回路的通頻帶較寬，選擇性也較好。結(jié)論：在欠耦合時(shí),曲線(xiàn)較尖，帶寬窄，且其最大值也較小，通常不工作在這種狀態(tài)。第二章高頻電路基礎(chǔ)§2.2高頻電路中的基本電路（2）過(guò)耦合轉(zhuǎn)移阻抗的特性曲線(xiàn)為雙峰特性曲線(xiàn)帶寬較窄，最大值也較小，次級(jí)回路電流未達(dá)最大值。在處取得最大峰值可以證明：過(guò)耦合雙回路的通頻帶為單諧振回路的3.1倍。（3）欠耦合第二章高頻電路基礎(chǔ)§2.2高頻電路中的基本電路(1)高頻變壓器

工作原理：高頻變壓器常用導(dǎo)磁率高、高頻損耗小的軟磁材料。主要功能：信號(hào)傳輸和阻抗變換。高頻變壓器結(jié)構(gòu)：尺寸要小，線(xiàn)圈的匝數(shù)較少，主要用在小信號(hào)場(chǎng)合。中心抽頭高頻變壓器：用作功率分配器、功率合成器以及平衡---不平衡變換電路。二、高頻變壓器和傳輸線(xiàn)變壓器第二章高頻電路基礎(chǔ)§2.2高頻電路中的基本電路高頻變壓器的磁芯結(jié)構(gòu):(a)環(huán)形磁芯;(b)罐形磁芯;(c)雙孔磁芯高頻變壓器及其等效電路：

(a)電路符號(hào);(b)等效電路

虛線(xiàn)內(nèi)為理想變壓器，L為初級(jí)勵(lì)磁電感，LS為漏感，CS為變壓器的分布電容。第二章高頻電路基礎(chǔ)§2.2高頻電路中的基本電路

中心抽頭變壓器:

(a)中心抽頭變壓器電路;（b）作四端口器件應(yīng)用

初級(jí)為兩個(gè)等匝數(shù)的線(xiàn)圈串聯(lián),極性相同，設(shè)初次級(jí)匝比n=N1/N2。假設(shè)為理想變壓器,那么線(xiàn)圈間的電壓和電流關(guān)系分別為第二章高頻電路基礎(chǔ)§2.2高頻電路中的基本電路

(2)傳輸線(xiàn)變壓器:將繞在磁環(huán)上的傳輸線(xiàn)而構(gòu)成的高頻變壓器。

(a)結(jié)構(gòu)示意圖;（b）電路符號(hào)傳輸線(xiàn)變壓器的工作方式：(a)傳輸線(xiàn)方式(b)變壓器方式第二章高頻電路基礎(chǔ)§2.2高頻電路中的基本電路

傳輸線(xiàn)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分貝耦合器第二章高頻電路基礎(chǔ)§2.2高頻電路中的基本電路物理特性：石英晶體是SiO2的結(jié)晶體，在自然界中以六角錐體出現(xiàn)。石英晶體作為諧振器，是由于它的壓電效應(yīng)和反壓電效應(yīng)。壓電效應(yīng)：當(dāng)晶體受外力作用而變形時(shí)，就在它對(duì)應(yīng)的表面產(chǎn)生正、負(fù)電荷，呈現(xiàn)出電壓；反壓電效應(yīng)：在晶體兩端加電壓時(shí)，晶體會(huì)發(fā)生機(jī)械形變。因此，在晶體兩端加交變電壓時(shí)，晶體就會(huì)發(fā)生周期性的振動(dòng)，同時(shí)由于電荷的周期變化，又會(huì)有交流電流流過(guò)晶體。機(jī)械振動(dòng)與頻率穩(wěn)定性：晶體有一個(gè)固定的機(jī)械諧振頻率。當(dāng)外加電信號(hào)的頻率與這個(gè)機(jī)械諧振頻率相等時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生機(jī)械共振和電諧振。石英晶體的物理特性非常穩(wěn)定。它的物理穩(wěn)定性決定了其穩(wěn)定的諧振頻率。因此石英晶體諧振器廣泛應(yīng)用在高穩(wěn)定的振蕩器、窄帶濾波器、鑒頻器中。

三、石英晶體諧振器第二章高頻電路基礎(chǔ)§2.2高頻電路中的基本電路石英晶體的工作方式：可以在基頻上諧振，也可以在高次諧波(通常是奇次諧波，又稱(chēng)泛音)上諧振?；l(音)諧振器：利用基頻共振的諧振器。通常以KHz來(lái)標(biāo)志。

泛音諧振器：利用泛音共振的諧振器。通常以MHz來(lái)標(biāo)志。石英晶體諧振頻率：基音諧振頻率最高為25MHz，泛音諧振頻率為250MHz。電路符號(hào)：石英晶體諧振器:(a)外形；(b)內(nèi)部結(jié)構(gòu)第二章高頻電路基礎(chǔ)§2.2高頻電路中的基本電路

晶體諧振器的等效電路：

(a)包括泛音在內(nèi)的等效電路;(b)諧振頻率附近的等效電路，fq→串聯(lián)諧振頻率；f0→并聯(lián)諧振頻率第二章高頻電路基礎(chǔ)§2.2高頻電路中的基本電路主要參數(shù)特性：

Lq=幾H-幾百H，Cq在10-3pF左右

rq=幾Ω-幾百Ω，C0在幾個(gè)pF左右

Qq=ωqLq/rq，可達(dá)到105左右因此Cq

<<C0，fq和f0相差很小。晶體的標(biāo)稱(chēng)頻率：標(biāo)在晶體外殼上的頻率是在晶體上并聯(lián)一個(gè)電容CL測(cè)得的。

CL

=30pF或50pF第二章高頻電路基礎(chǔ)§2.2高頻電路中的基本電路阻抗特性：在忽略rq后，晶體等效電路的阻抗簡(jiǎn)化為當(dāng)ω<ωq或ω>ω0，晶體諧振器呈現(xiàn)容性；當(dāng)ωq<ω<ω0，晶體諧振器呈現(xiàn)感性。第二章高頻電路基礎(chǔ)§2.2高頻電路中的基本電路

(1)晶體的諧振頻率fq和f0非常穩(wěn)定。

(2)晶體諧振器有非常高的品質(zhì)因數(shù)。

(3)晶體諧振器的接入系數(shù)非常小，一般為10－3數(shù)量級(jí)，甚至更小。

(4)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。

這些特點(diǎn)決定了晶體諧振器的頻率穩(wěn)定度比一般振蕩回路要高。晶體諧振器與一般振蕩回路比較：第二章高頻電路基礎(chǔ)§2.2高頻電路中的基本電路四、集中濾波器（1）有利于電路和設(shè)備的微型化，便于大量生產(chǎn)（2）可以提高電路和系統(tǒng)的穩(wěn)定性，改善系統(tǒng)性能（3）也可以使電路和系統(tǒng)的設(shè)計(jì)更加簡(jiǎn)化優(yōu)點(diǎn)：（1）晶體濾波器（2）陶瓷濾波器（3）聲表面波濾波器高頻電路中常用的集中選頻濾波器：第二章高頻電路基礎(chǔ)§2.2高頻電路中的基本電路1、陶瓷濾波器

某些陶瓷材料(如常用的鋯鈦酸鉛Pb(ZrTi)O3)經(jīng)直流高壓電場(chǎng)極化后，可得到類(lèi)似于石英晶體的壓電效應(yīng)，這些陶瓷材料稱(chēng)為壓電陶瓷材料。

因此，陶瓷濾波器的通帶較晶體濾波器要寬，但選擇性稍差。（1）等效電路和晶體諧振器相同；（2）Q值較晶體小得多(約為數(shù)百)，但比LC濾波器的高；（3）串并聯(lián)頻率間隔也較大。第二章高頻電路基礎(chǔ)§2.2高頻電路中的基本電路2、聲表面波濾波器（SurfaceAcousticWave)它是沿彈性固體表面?zhèn)鞑C(jī)械振動(dòng)波的器件。

是在壓電固體材料表面產(chǎn)生和傳播彈性波，其振幅隨深入固體材料的深度而迅速減小。功能：

用做濾波器、延遲線(xiàn)、匹配濾波器(對(duì)某種高頻已調(diào)信號(hào)的匹配)、信號(hào)相關(guān)器和卷積器等。什么是SAW?第二章高頻電路基礎(chǔ)§2.2高頻電路中的基本電路

當(dāng)在叉指兩端加有高頻信號(hào)時(shí)，通過(guò)壓電效應(yīng)，在基片表面激起同頻率的聲表面波，并沿軸線(xiàn)方向傳播。除一端被吸收材料吸收外，另一端的換能器將它變?yōu)殡娦盘?hào)輸出?；?/p>

壓電效應(yīng)材料(有石英晶體、鋯鈦酸鉛PZT陶瓷、鈮酸鋰LiNbO3等)。叉指換能器：SAW結(jié)構(gòu)示意圖第二章高頻電路基礎(chǔ)§2.2高頻電路中的基本電路均勻叉指SAW怎樣得到更好的幅頻特性？采用指長(zhǎng)、寬度或者間隔變化的非均勻換能器。幅頻特性：第二章高頻電路基礎(chǔ)§2.2高頻電路中的基本電路主要特性：

(1)工作頻率范圍寬(2)相對(duì)帶寬也比較寬

(3)便于器件微型化和片式化

(4)帶內(nèi)插入衰減較大。這是SAW器件的最突出問(wèn)題，一般不低于15dB(5)矩形系數(shù)可做到1.1～2

與其它濾波器比較，其主要特點(diǎn):頻率特性好，性能穩(wěn)定，體積小，設(shè)計(jì)靈活，可靠性高，制造簡(jiǎn)單且重復(fù)性好，適合于大批生產(chǎn)。第二章高頻電路基礎(chǔ)§2.2高頻電路中的基本電路用于通信機(jī)的聲表面波濾波器的傳輸恃性矩形系數(shù)(圖上－40dB與－3dB帶寬之比)約為1.1。第二章高頻電路基礎(chǔ)§2.2高頻電路中的基本電路有一雙電感復(fù)雜并聯(lián)回路如圖。已知L1+L2=500uH,C=500pF.為了使電源中的二次諧波能被回路濾除，應(yīng)如何分配L1和L2？思考題：解：分析：應(yīng)使整個(gè)回路對(duì)ω0并聯(lián)諧振；而L2、C、R2支路對(duì)2ω0串聯(lián)諧振。設(shè)R2很小，對(duì)2ω0可近似為短路，因此而濾除電源中的二次諧波。并聯(lián)諧振角頻率第二章高頻電路基礎(chǔ)§2.2高頻電路中的基本電路1)高頻衰減器：下圖是T型和Π型網(wǎng)絡(luò)2)高頻匹配器：下圖是T型電阻網(wǎng)絡(luò)匹配器五、衰減器與匹配器第二章高頻電路基礎(chǔ)§2.3電子噪聲及其特性電子噪聲的定義

除有用信號(hào)以外的一切不需要的信號(hào)及各種電磁騷動(dòng)的總稱(chēng)。本章主要討論電子設(shè)備的內(nèi)部噪聲，它的主要來(lái)源是電阻熱噪聲和半導(dǎo)體噪聲。產(chǎn)生機(jī)理：由電阻內(nèi)部電子的無(wú)規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生，與電子的有規(guī)則運(yùn)動(dòng)(電流)無(wú)關(guān)。外部表現(xiàn)：電阻熱噪聲表現(xiàn)為電阻兩端的瞬時(shí)電動(dòng)勢(shì)隨機(jī)起伏變化，但從一段時(shí)間來(lái)看，由于出現(xiàn)正負(fù)電壓的的概率相等，因此平均噪聲電壓為零。與溫度的關(guān)系：電阻熱噪聲隨電阻的絕對(duì)溫度T增加而增大。一、電阻熱噪聲第二章高頻電路基礎(chǔ)§2.3電子噪聲及其特性描述：設(shè)電阻R兩端的瞬時(shí)噪聲電動(dòng)勢(shì)為un，則電阻熱噪聲可以用以下幾個(gè)參數(shù)來(lái)描述。①概率密度p(un)：un的概率密度函數(shù)p服從正態(tài)(高斯)分布。其中，為電阻R兩端噪聲電壓的均方值un的均值與方差：

奈奎斯特公式：第二章高頻電路基礎(chǔ)§2.3電子噪聲及其特性②電阻熱噪聲等效電路:(a)串聯(lián)等效電路；(b)并聯(lián)等效電路。③均方根電壓與均方根電流:第二章高頻電路基礎(chǔ)§2.3電子噪聲及其特性

在一般情況下，電阻的熱噪聲是相當(dāng)微弱的，故在電平較高的電路可忽略。在接收機(jī)的前級(jí)，由于有用信號(hào)極其微弱，其影響不能忽略，它已成為限制接收機(jī)性能的主要因素。例：常溫下（T=290K）工作的1000電阻，與B=100KHz的理想網(wǎng)絡(luò)相連接，求與。解：第二章高頻電路基礎(chǔ)§2.3電子噪聲及其特性輸出噪聲功率：N=Un2/4R=kTB(W)噪聲功率譜密度：S=N/B=kT(W/Hz)

為了計(jì)算方便又引入均方電壓譜密度和均方電流譜密度。均方電壓譜密度：SU=Un2/B=4kTR(V2/Hz)均方電流譜密度：SI=In2/B=4kTG(A2/Hz)④噪聲功率譜密度由此可以看出，電阻熱噪聲是白噪聲，電阻器單位頻帶噪聲功率在很寬的頻率范圍內(nèi)均為一恒定值。第二章高頻電路基礎(chǔ)§2.3電子噪聲及其特性二、線(xiàn)性電路中的熱噪聲有兩種情況：多個(gè)電阻的熱噪聲，熱噪聲通過(guò)線(xiàn)性網(wǎng)絡(luò)。①多個(gè)電阻的熱噪聲

考慮多個(gè)電阻串聯(lián)或并聯(lián)，或者是混聯(lián)連接，求總的電阻熱噪聲。R1R2

設(shè)兩個(gè)電阻上的噪聲電勢(shì)un1、un2是統(tǒng)計(jì)獨(dú)立的，即互不相關(guān)的。

只要各噪聲源是相互獨(dú)立的，則總的噪聲服從均方疊加原則。結(jié)論：第二章高頻電路基礎(chǔ)§2.3電子噪聲及其特性②熱噪聲通過(guò)線(xiàn)性網(wǎng)絡(luò)熱噪聲通過(guò)線(xiàn)路電路的模型

對(duì)于單一頻率的信號(hào)來(lái)說(shuō)，H(jω)：電路的傳輸函數(shù)，若其表示電壓之比。則：第二章高頻電路基礎(chǔ)§2.3電子噪聲及其特性

分析熱噪聲通過(guò)線(xiàn)性電路后的輸出噪聲，例如熱噪聲通過(guò)并聯(lián)振蕩回路。傳輸函數(shù)：第二章高頻電路基礎(chǔ)§2.3電子噪聲及其特性即*第二章高頻電路基礎(chǔ)§2.3電子噪聲及其特性三、噪聲帶寬設(shè)線(xiàn)性系統(tǒng)的傳輸函數(shù)為H(jω)，|H(jω)|的最大值為H0。噪聲帶寬：物理意義：以H02和Bn為兩邊的矩形面積和曲線(xiàn)|H(jω)|2下的面積相等。Bn和B0.7的區(qū)別：只有|H(jω)|為理想矩形時(shí)，二者才相等。但在實(shí)際計(jì)算時(shí)，若二者相差不大，可以用B0.7代替Bn

。第二章高頻電路基礎(chǔ)§2.3電子噪聲及其特性例：已知并聯(lián)諧振電路電阻、電感和電容的參數(shù)為r，L，C。(1)計(jì)算輸出噪聲均方電壓(2)計(jì)算噪聲帶寬。解：(1)電阻R的噪聲電壓譜密度Sui=4kTR

線(xiàn)性網(wǎng)絡(luò)傳輸函數(shù)

輸出噪聲電壓譜密度

輸出噪聲均方電壓第二章高頻電路基礎(chǔ)§2.3電子噪聲及其特性(2)令=0可得傳輸函數(shù)的最大值，所以，可得噪聲帶寬

對(duì)于多級(jí)單調(diào)諧回路，級(jí)數(shù)越多，傳輸特性越接近矩形，Bn越接近于B0.707。對(duì)于臨界耦合的雙調(diào)諧回路，Bn=1.11B0.707因此，并聯(lián)回路的噪聲帶寬要大于信號(hào)帶寬。第二章高頻電路基礎(chǔ)§2.3電子噪聲及其特性基區(qū)體電阻的熱噪聲：由載流子的不規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)形成的噪聲。主要存在于基區(qū)體電阻內(nèi)，為白噪聲。散粒噪聲：在晶體管中，載流子隨機(jī)通過(guò)PN結(jié)。這種由于載流子的隨機(jī)發(fā)射產(chǎn)生的噪聲稱(chēng)為散粒噪聲，為白噪聲。分配噪聲：由于集電極和基極電流分配的起伏變化引起的噪聲稱(chēng)為分配噪聲，為有色噪聲。閃爍噪聲(1/f

噪聲)：由于半導(dǎo)體材料及制造工藝水平造成表面清潔處理不好而引起的噪聲為閃爍噪聲。它是有色噪聲，其均方噪聲電流譜密度近似與頻率成反比，所以又稱(chēng)為1/f噪聲。閃爍噪聲主要在低頻范圍內(nèi)起作用。在高頻電路中，只有在調(diào)幅、調(diào)相電路中才考慮這種噪聲。四、晶體管的噪聲第二章高頻電路基礎(chǔ)§2.3電子噪聲及其特性

必須指出，前面討論的晶體管中的噪聲，在實(shí)際放大器中將同時(shí)起作用并參與放大。五、場(chǎng)效應(yīng)管噪聲①溝道電阻產(chǎn)生的熱噪聲;②