高频电子电路1课件

1、1 选选频频网网络络在在通通信信电电路路中中被被广广泛泛应应用用：具具有有选选频频特特性性 ：选选出出所所需需频频率率信信号号滤滤除除不不需需（干干扰扰）频频率率信信号号通通信信电电路路中中常常用用的的选选频频网网络络分分为为两两大大类类 LC 谐谐振振回回路路：单单LC谐谐振振回回路路（串串联联，并并联联）双双调调谐谐回回路路 各各种种滤滤波波器器：L LC C 集集中中滤滤波波器器石石英英晶晶体体滤滤波波器器陶陶瓷瓷滤滤波波器器声声表表面面波波滤滤波波器器 要求要求选频电路的通频带宽度选频电路的通频带宽度与与传输信号有效频谱宽度传输信号有效频谱宽度相一致。相一致。理想的选频电路通频带内的幅

2、频特性理想的选频电路通频带内的幅频特性fof1f22f0.72f0.1理想实际(f)=H(f ) / H(fo)f0.40.60.81.00.200df)f(dH 通频带外的幅频特性应满足通频带外的幅频特性应满足0)f(H 理想的幅频特性应是矩形，既理想的幅频特性应是矩形，既是一个关于频率的矩形窗函数。是一个关于频率的矩形窗函数。 矩形窗函数的选频电路是一矩形窗函数的选频电路是一个物理不可实现的系统个物理不可实现的系统，实际选，实际选频电路的幅频特性只能是接近矩频电路的幅频特性只能是接近矩形形 定义矩形系数定义矩形系数K0.1表示选择性：表示选择性： 7.01.01.0f2f2K 2f0.7称

3、为通频带称为通频带 ：7 .00212f2)ff(2ffB 显然，理想选频电路的矩形系数显然，理想选频电路的矩形系数K0.1=1，而实际选频电路的矩，而实际选频电路的矩形系数均大于形系数均大于1。 另外，为不引入信号的相位失真，要求在通频带范围内选另外，为不引入信号的相位失真，要求在通频带范围内选频电路的相频特性应满足频电路的相频特性应满足 gdffd)( 即即理想条件下信号有效频带宽理想条件下信号有效频带宽度内的各频率分量都延迟一个相度内的各频率分量都延迟一个相同时间同时间，这样才能保证输出信号这样才能保证输出信号中各频率分量之间的相对关系与中各频率分量之间的相对关系与输入信号完全相同。输入

4、信号完全相同。 o+/2(f)f-/20-ofof1f22f07理想理想实际实际 实际选频回路的相频特性曲线并不是一条直线，所以回路实际选频回路的相频特性曲线并不是一条直线，所以回路的电流或端电压对各个频率分量所产生的相移不成线性关系，的电流或端电压对各个频率分量所产生的相移不成线性关系，这就不可避免地会产生相位失真，使选频回路输出信号的包络这就不可避免地会产生相位失真，使选频回路输出信号的包络波形产生变化波形产生变化 RLCRSiS LC 谐谐振振回回路路分分为为：电电路路特特点点：谐谐 振振 特特 性性选选 频频 特特 性性并并 联联 LC 谐谐 振振 回回 路路 串串 联联 LC 谐谐

5、振振 回回 路路 1 电电路路结结构构并并联联 LC谐谐振振回回路路 串串联联 LC谐谐振振回回路路RLCRSuSRLCRSiS2 回回路路阻阻抗抗Cj1LjRCj1)LjR(Zp CjLjRZ1s )C1L( jRCL )CL( jR1 jXRCL jXR ZPRLCRSuSZSRLCRSuSRLCRSiS3 回回路路谐谐振振特特性性 (1) 谐谐振振条条件件：当当回回路路总总电电抗抗 X=0 时时，回回路路呈呈谐谐振振状状态态 (2)并并联联谐谐振振阻阻抗抗CRLZpo =pR （呈呈纯纯电电阻阻，且且取取最最大大值值）串串联联谐谐振振阻阻抗抗RZso (3) 谐谐振振频频率率：由由于于，

6、0X 即即，0 C1L0 =0LC10 LC21f0 RpLCRSiSSOZjBGjXRCLZPPjXR)C1L( jRZSOS POZ谐振阻抗RLCRSuSRpLCRSiS物物理理意意义义：谐谐振振条条件件下下，回回路路储储存存能能量量与与消消耗耗能能量量之之比比P2io2iR/uL/uQ =LRoP +ui-iiRiLiQ2io2i =RLo =p2io2iR/uCu =poCR =RiC/i2io2i =RC10 （请请注注意意：R 与与 RP的的关关系系）CRLRp RLCRSuSRpLCRSiS5) 谐振时电压和电流的关系谐振时电压和电流的关系UcIRIcILUCU0IRU电流谐振电

7、压谐振 opp2jQ1RZ RLCRSuSRLCRSiS又又由由于于: QRLo ，而而 o2o2oo)( = oo0)( o2 )(RLj1Rooop jXRCLZp jXRZS )1(1/CLRLjRCL )CL1(RLj1Rp C1jLjR )C1L( jR )(RLj1Rooo 其其中中：o j1Rp jpeZ )2jQ1(RZos )j1(R jseZ opp2jQ1RZ j1Rp PjpeZ )2jQ1(RZos )j1(R SjseZ 5 回回路路阻阻抗抗频频率率特特性性RLCRSuSRLCRSiS 2pp1RZ 2s1RZ 1ptg 1stg 5 回回路路阻阻抗抗频频率率特特性

8、性 2pp1RZ 2s1RZ 1ptg 1stg o PZ o SZ讨讨论论：(1) 当当o ，即即CL1o ， 即即CL10 有有00p并并联联 LC谐谐振振回回路路呈呈电电容容性性，0s 串串联联 LC谐谐振振回回路路呈呈电电感感性性电容性电容性电感性电感性RpR6谐谐振振曲曲线线定定义义：并并联联 谐谐振振回回路路：回回路路电电压压与与工工作作频频率率之之间间的的关关系系串串联联 谐谐振振回回路路： 回回路路电电流流与与工工作作频频率率之之间间的的关关系系常常用用的的谐谐振振曲曲线线为为归归一一化化谐谐振振曲曲线线，即即为为 poipiioipZiZiuu 211 sosssioisZu

9、Zuii 211 Q2 Q1Q11OQ2或或P S OQ1Q2PS或或 同样定义并联（串联）谐振回路端电压（电流）的相位为同样定义并联（串联）谐振回路端电压（电流）的相位为 1Ptg 1Stg 定定义义：并并联联 谐谐振振回回路路：21uuioi 令：211 串串联联 谐谐振振回回路路：21iiioi 211 所所 对对 应应 的的 频频 率率 范范 围围 。由由定定义义可可得得：12Qo Q2Bo 或或Qfo 结结 论论 ： Q 值值 越越 大大 频频 带带 越越 窄窄 ， 回回 路路 损损 耗耗 越越 小小 。 ioiuu o 121ioiii o 121当当 考考 虑虑 到到 信信 号号

10、 源源 内内 阻阻sR及及 负负 载载lR对对 回回 路路 的的 影影 响响 时时并并联联 谐谐振振回回路路的的有有载载 Q 值值：LR/R/RQoLpsL 空空 载载 时时 的的 Q 值值LRQopO 串串 联联 谐谐 振振 回回 路路 Q 值值 ：LsoLRRRLQ OQRLo两两者者相相比比较较下下降降，因因此此通通频频带带加加宽宽，选选择择性性变变坏坏。sR或或LRLQsR或或LRLQRpLCRSiSRLRLCRSuSRL解解（1）由公式（）由公式（1-12），可得），可得将将f0=10MHz代入，得代入，得L=5.07H。（2）由公式（）由公式（1-18）得）得CfCL20220)2

11、(11kHzQfBKLQRP1008 .3100BfQL/0)(97. 7)(37. 6/10111kRkLQRRRRRRLPPP一一 串串、并并联联阻阻抗抗等等效效互互换换1 1 串、并联等效互换的模型电路串、并联等效互换的模型电路BX1RXR1AABX2R2为为了了分分析析电电路路的的方方便便，常常需需把把串串联联电电路路变变换换为为并并联联电电路路。其其中中 X X1 1为为电电抗抗元元件件（纯纯电电感感或或纯纯电电容容） ，xR为为1X的的损损耗耗电电阻阻；1R为为与与1X串串联联的的外外接接电电阻阻，2X为为转转换换后后的的电电抗抗元元件件，2R为为转转换换后后的的电电阻阻。BX1R

12、XR1AABX2R2等等效效互互换换的的原原则则：等等效效互互换换前前的的电电路路与与等等效效互互换换后后的的电电路路阻阻抗抗相相等等22221X1jXR)jX(RjX)RR( 22222222222222XRXRjXRXR 有有：实实部部： 2222222X1XRXRRR 虚虚部部： 22222221XRXRX 2 2 等等效效互互换换原原理理分分析析得得结结果果为为： )Q1)(RR(R21LX12 同同理理： )Q11(XX21L12 2 2 等等效效互互换换原原理理分分析析得得结结果果为为： )Q1)(RR(R21LX12 同同理理： )Q11(XX21L12 1221LX12XXQ)

13、RR(RX111LRRXQ 结结果果表表明明：例例 1 1：其其中中，12LLRCL)RL(R)Q(RR121o21LP LC10 注意：注意：RL1CRSiSL2RpCRSiSRLN1N2M+u1- -+u2- -CRL 假设初级电感线圈的圈数为假设初级电感线圈的圈数为N1，次级圈数为次级圈数为N2，且初次间全耦合，且初次间全耦合(k=1)，线圈损耗忽略不计，则等效，线圈损耗忽略不计，则等效到初级回路的电阻到初级回路的电阻RL上所消耗的功上所消耗的功率应和次级负载率应和次级负载RL上所消耗功率相上所消耗功率相等，即等，即 或或 L22L21RuRu 2221LLuuRR 变压器初次级电压比变

14、压器初次级电压比u1u2等于相应圈数比等于相应圈数比N1N2，故有，故有 L221LR)NN(R 可通过改变可通过改变 比值调整比值调整RL的大小。的大小。 21NN 高高频频电电路路的的实实际际应应用用中中， 常常用用到到激激励励信信号号源源或或负负载载与与振振荡荡回回路路中中的的电电感感或或电电容容部部分分接接入入的的并并联联振振荡荡回回路路， 常常称称为为抽抽头头振振荡荡回回路路或或部部分分接接入入并并联联振振荡荡回回路路。 1 1 常常用用的的抽抽头头振振荡荡回回路路 电电感感抽抽头头部部分分接接入入电电容容分分压压部部分分接接入入L2L1CL2L1CRLC2C1LLC2C1RL典典型

15、型实实用用电电路路：2 2 等等效效电电路路：在在电电路路的的定定量量分分析析中中常常把把部部分分接接入入的的外外电电路路等等效效到到并并联联回回路路两两端端。其其中中：2121CCCCC ， 有有互互感感无无互互感感M2LLLLL2121iSRSL1C2C1RLiSRSL2L1C2C1RLabbacdcdL2LCRLRS iS LCRLRS iS ababiSRSL2L1C2C1RLacbdiS RS LCRLab LLSSSSRuuRiuuiRuuR1)(1)(1)(12abdbabcb2abcb3 3 等等效效原原则则：等等效效电电路路与与原原电电路路功功率率相相等等 LLSSSSRuR

16、uuiuiRuRu2db2abcbab2cb2ab L22LS1SS21SGpGipigpg+ucb-+uab-+udb-+uab-4 4 接接入入系系数数（抽抽头头系系数数）p定定义义：回路电压部分接入电压 p 1 1 iSRSL2L1C2C1RLacbd定定 义义 ：回路电压部分接入电压 p1iS ； iC iR 1 直直流流放放大大器器 小小信信号号低低频频放放大大器器：低低频频宽宽带带放放大大器器 小小信信号号放放大大器器： 交交流流放放大大器器 小小信信号号高高频频放放大大器器： 高高频频窄窄带带放放大大器器： 中中心心频频率率(几几百百kHz几几百百MHz) 概概述述 特特点点：

17、工工作作频频率率高高，中中心心频频率率几几百百 kHz几几百百 MHz 具具有有选选频频特特性性，一一般般负负载载采采用用谐谐振振回回路路 晶晶体体管管工工作作在在线线性性区区，可可看看成成线线性性元元件件，可可 用用有有源源四四端端网网络络参参数数微微变变等等效效电电路路来来分分析析。主主要要要要求求： （质质量量指指标标）增增益益：i0uuuA 通通 频频 带带 ：7 .0f2B 选选择择性性：选选出出有有用用信信号号的的能能力力 7 .01 .001f2f2K 1 抑抑制制干干扰扰的的能能力力稳稳定定性性：指指放放大大器器的的工工作作点点，晶晶体体管管参参数数，电电路路元元件件参参数数变

18、变化化时时，放放大大器器的的稳稳定定程程度度。即即当当 IC，UCE Au ,rbe f 元元件件参参数数变变化化 B 噪声系数：噪声系数：希希望望放放大大器器本本身身产产生生的的噪噪声声越越小小越越好好，要要求求噪噪声声系系数数接接近近 1。以以上上这这些些要要求求相相互互之之间间即即有有联联系系又又有有矛矛盾盾，例例如如增增益益和和稳稳定定性性，通通频频带带和和选选择择性性等等。CberbbCbcrbcrbeubercegm ube晶晶体体管管的的高高频频小小信信号号等等效效电电路路主主要要有有两两种种表表示示方方法法： 物物理理模模型型等等效效电电路路：混混合合参参数数等等效效电电路路。

19、 网网络络参参数数等等效效电电路路：y 参参数数等等效效电电路路。一一 混混合合参参数数等等效效电电路路注注意意：C bc和和 rbb的的存存在在对对晶晶体体管管的的高高频频运运用用的的十十分分不不利利的的。 Cbc将将输输出出交交流流电电流流反反馈馈到到输输入入端端，可可能能会会引引起起放放大大器器自自激激。 rbb在在共共基基电电路路中中会会引引起起高高频频负负载载反反馈馈，降降低低晶晶体体管管的的电电流流放放大大系系数数。 eb rcerbcreeCbeCbcrbbrbecrccbgm ubeyieyoeyreuceyfeube根根 据据 四四端端 网网络络 的的理理 论论，两两个个 端

20、端口口 的的四四 个个变变 量量，可可任任 选选二二 个个 作作自自 变变量量 ，由由 所所选选 的的不不 同同 自自变变 量量和和 参参变变 量量，可可得得 六六 种种不不 同同 的的 参参 数数 系系 ， 但但 最最 常常 用用 的的 只只 有有 H,Y,Z 三三 种种 参参 数数 系系 。 +u1-+u2-i1i2在在高高频频电电子子线线路路中中常常采采用用 Y 参参数数系系等等效效电电路路。因因为为晶晶体体管管是是电电流流受受控控元元件件，输输入入输输出出端端都都有有电电流流，采采用用 Y参参数数系系较较方方便便，另另外外很很多多导导纳纳的的并并联联可可直直接接相相加加，使使运运算算简

21、简单单。 如如果果设设电电压压 u1和和 u2为为自自变变量量，电电流流 i1和和 i2为为参参数数量量， 可可得得 Y 参参数数系系的的约约束束方方程程： ceoebefeccerebeiebofriuyuyiuyuyiuyuyiuyuyi212211+ube-+uce-ibicyieyoeyreuceyfeube输入短路时的输出导纳0uce2oebeuiy 输出短路时的输入导纳0ubebieceuiy 二二 y 参参数数等等效效电电路路+ube-+uce-ibic由由上上可可求求出出各各Y参参数数: 注注意意：以以上上短短路路参参数数为为晶晶体体管管本本身身的的参参数数，只只与与晶晶体体管

22、管的的特特征征有有关关，与与外外电电路路无无关关，又又称称为为内内参参数数。导纳输出短路时的正向转输0ubecfeceuiy 导纳输入短路时的反向转输0ucebrebeuiy ceoebefeccerebeiebofriuyuyiuyuyiuyuyiuyuyi212211yieyoeyreuceyfeube三三 混混合合 参参数数等等效效电电路路与与y参参数数等等效效电电路路的的转转换换四四个个 y 参参数数都都是是复复数数，为为了了计计算算方方便便，可可表表示示为为：oeoeoeieieieCjgyCjgy refejrerejfefeeyyeyy 其其中中ieg和和oeg称称为为输输入入，

23、输输出出电电导导；ieC和和oeC为为输输入入，输输出出电电容容；fey和和rey为为正正向向，反反向向传传输输幅幅频频特特性性；fe 和和re 为为相相频频特特性性一一般般的的晶晶体体管管通通常常满满足足ebmgg ，cbebgg ，cbcegg ，对对共共射射极极电电路路可可以以推推算算出出：bbebebbbebebierCj)gr1(Cjgy bbebebbbcbcbrerCj)gr1(Cjgy bbebebbbmferCj)gr1(gy bbebebbbebcbmbbcbceoerCj)gr1(CjggrCjgy CiegiegoeCoe四四 晶晶体体管管的的高高频频参参数数介介绍绍几

24、几个个表表征征晶晶体体管管高高频频特特征征的的参参数数1 截截止止频频率率 f定定义义：当当 下下降降到到低低频频值值0 的的21时时对对应应的的频频率率为为 f2 特特 征征 频频 率率Tf定定义义：当当 下下降降到到1 时时所所对对应应的的频频率率为为Tf f0 2/0 Tf f1由由于于晶晶体体管管的的 与与频频率率之之间间的的关关系系为为： ffj10 20)ff(1 有有 由定义：令由定义：令1)ff(12T0可得可得 f1ff002T 3 最最高高振振荡荡频频率率maxf定定义义：晶晶体体管管的的功功率率增增益益1 pG时时的的工工作作频频率率为为maxf maxf表表示示一一个个

25、晶晶体体管管所所能能适适用用的的最最高高极极限限频频率率。在在此此频频率率工工作作时时，晶晶体体管管已已得得不不到到功功率率放放大大。一一般般当当maxff 时时，无无论论用用什什么么方方法法都都不不能能使使晶晶体体管管产产生生振振荡荡。可可以以证证明明：cbebbbmmaxCCr4g21f 以以上上三三个个频频率率参参数数的的大大小小顺顺序序为为： fffT max。45123Rb1Rb2ReyLCbCeCB1B2VTLEc一一、电电路路结结构构和和工工作作原原理理下下图图为为一一个个典典型型的的共共射射极极高高频频调调谐谐放放大大器器的的实实际际电电路路 1 直直流流偏偏置置电电路路 Rb

26、1、Rb2为为基基极极分分压压式式偏偏置置电电阻阻，Re为为射射极极负负反反馈馈偏偏置置电电阻阻，稳稳定定静静态态工工作作点点，Cb、Ce为为旁旁路路电电容容。2 高高频频交交流流等等效效电电路路放放大大电电路路由由三三部部分分组组成成输输入入回回路路：输输入入变变压压器器次次级级绕绕阻阻 B1 输出回路：输出回路：LC 并联谐振回路，并联谐振回路，输出变压器输出变压器 B2,及负载及负载 YLRb1Rb2ReEc32154B1B2CLyLVT输入回路输入回路输出回路输出回路晶体管晶体管32154yieyoeyreuceyfeubeCyLL+u54-3 放放大大器器 Y 参参数数等等效效电电路

27、路其其中中：ieieieCjgy oeoeoeCjgy LLLCjgy 另另外外，为为了了实实现现晶晶体体管管输输出出阻阻抗抗与与负负载载之之间间的的阻阻抗抗匹匹配配，减减少少晶晶体体管管输输出出电电阻阻与与负负载载对对品品质质因因素素的的影影响响：负负载载和和回回路路之之间间采采用用了了变变压压 器器 耦耦 合合 ， 接接 入入 系系 数数 NNuup131542 晶晶体体管管集集、 射射回回路路与与振振荡荡回回路路之之间间采采 用用 抽抽 头头 接接 入入 ， 接接 入入 系系 数数NNuup231212 +u31-+u21-32154B1B2CLyLVT32154yieyoe yreuc

28、e yfeubeCyLLieLoefereieiyYyyyyY 1放放大大器器输输入入导导纳纳Yi bebiuiY ib+ube-iC+uce-LY 而而回回路路 3、1 端端之之间间总总电电导导为为：)1(220LjCjypgYLL 其其中中0g为为回回路路的的自自损损耗耗电电导导 把把LY折折合合到到 2、1 端端可可得得： )1(112202121LjCjypgpYpYLLL由由上上两两式式可可求求出出：beLoefeceuYyyu Yi0giC yfeubeyoeLY +uce-yoeyfeubeyreuceyieYSyLYSyieyreuceyfeubeyoeCiSyfeubeyoe

29、yreuceyieYS2放放大大器器输输出出导导纳纳+ ceu Yo0icecosuiY Yo )yY(uuyguuyiiesbecereoecebefec由由（2）式可得：）式可得：ceiesrebeuyyyu iC代代入入（1）式式得得：iesfereoeoyYyyyY 可可 见见 上上 式式 中中 第第 一一 项项oey为为 晶晶 体体 管管 的的 短短 路路 输输 出出 导导 纳纳 ， 第第 二二 项项 是是 由由rey引引 起起 的的 输输 出出 导导 纳纳 ， 且且 与与 信信 号号 源源 的的 内内 导导 纳纳sY有有 关关 。 一一 般般 在在 忽忽 略略rey的的 作作 用用

30、 时时 ，oeoyY + beu 0gyLYSyieyreuceyfeubeyoeCiS3 电电压压放放大大倍倍数数解解 法法 一一 ：+u54-+u31-+u21-利利 用用 上上 述述 求求 解解 输输 入入 导导纳纳 的的 方方 法法 ， 把把 振振 荡荡 回回路路 折折 合合 到到 晶晶 体体 管管 集集 电电极极回回路路的的等等效效电电路路31254oupuu 31121ceupuu ce12ouppu 有如如右右图图所所示示：beLoefeceuYyyu 故故可可得得)Yy(pypuuALoe1fe2iou 而而beiuu +ube-LY iC yfeubeyoeLY +uce-y

31、LYSyieyreuceyfeubeyoeCiSCp1yfeubegoyfeubeyoeYLyLyfeubeyoe3 电电压压放放大大倍倍数数解解 法法 二二 ：把晶体管集电极回路把晶体管集电极回路和负载和负载Ly折合到振荡折合到振荡回路两端回路两端 be312iouuupuuA 31254oupuu +u54-LjCjguypubefe 1131 +u31-其其 中中 ： L22oe21L22oe21oCpCpCCgpgpgg LLLoeoeoeCjgyCjgy )ff2jQ1(gyppLj1CjgyppAoLfe21fe21u +u31-p1yfeubep1yfeube+u31-p1yfe

32、ubeyLYSyieyreuceyfeubeyoeCiSCp1yfeubego3 电电压压放放大大倍倍数数)ff2jQ1(gyppLj1CjgyppAoLfe21fe21u 其其中中： LCfo 21为为调调谐谐放放大大器器的的谐谐振振频频率率。 LggCQooL 1 为为调调谐谐回回路路的的有有载载品品质质因因素素。 另另外外（常常用用） ，当当谐谐振振时时，off ，0 f 则则有有： L22oe21ofe21fe21uogpgpgyppgyppA +u31-由由上上式式可可以以看看出出：一一般般情情况况下下，放放大大器器在在回回路路调调谐谐时时，输输出出电电压压与与输输入入电电压压之之间

33、间的的相相位位差差并并不不是是180o。)ff2jQ1(gyppLj1CjgyppAoLfe21fe21v LoeofefeogpgpgyppgyppA22212121 4 放放 大大 器器 的的 通通 频频 带带归归一一化化电电压压增增益益为为： j11ff2jQ11AAoLo oLff2Q 为为广广义义失失谐谐因因子子。22oLo11)ff2Q(11AA 为为放放大大器器谐谐振振曲曲线线。 oAA 如如果果令令21112 oAA即即可可求求出出放放大大器器的的通通频频带带为为：Lo7.0Qff2B 可可见见：QL B1B另另外外，电电压压增增益益oA 与与通通频频带带之之间间的的关关系系：

34、 gCQoL CfffCfQCgooLo7 .07 .0422 Cf4yppgyppA7 . 0fe21fe21uo 有有 C 7 . 0f oA Lo7.0Qff2B oAA 15单单调调谐谐放放大大器器的的选选择择性性：7 . 0f2 用用矩矩形形系系数数来来表表示示选选择择性性： 即即7.01.01.0f2f2k 如如果果令令1 . 02111 . 01 . 0 oLoffQAA 可可 得得 ：Lo21.0Qf110f2 有有195. 9110k21 . 0 说说明明谐谐振振曲曲线线与与矩矩形形相相差差较较远远，选选择择性性较较差差，这这是是单单调调谐谐放放大大器器的的缺缺点点。1 .0

35、f2 gobefeuyp1oegp21Lgp226功率增益功率增益由由于于在在非非谐谐振振点点上上计计算算功功率率十十分分复复杂杂，且且一一般般用用处处不不大大，故故主主要要讨讨论论谐谐振振时时的的功功率率增增益益：iopoPPG 式式中中iP为为放放大大器器的的输输入入功功率率，oP为为输输出出端端负负载载Lg上上获获得得的的功功率率。 右右图图给给出出了了谐谐振振时时的的简简化化等等效效电电路路。 有：有：2beieiugP LbefeLogpguypgpuP222122231 ieLuoieLfepoggAgggyppG2222221 +u31-讨讨论论：i)如如果果设设 LC 调调谐谐

36、回回路路自自身身元元件件无无损损耗耗，且且输输出出回回路路传传输输匹匹配配。则则 可可 得得 最最 大大 功功 率率 增增 益益 为为 ：oeiefeLoeieLfeieLLoefepoggygpgpggyppgggpgpyppG4422221222212222122221max 上上式式中中的的 maxpoG是是放放大大器器输输出出端端达达到到共共轭轭匹匹配配时时，在在给给定定工工作作频频率率时时放放大大能能力力的的极极限限值值。但但在在实实际际应应用用中中，因因放放大大倍倍数数太太大大，工工作作反反而而不不稳稳定定，线线路路调调节节也也较较麻麻烦烦。ii)考考虑虑到到og的的存存在在，即即

37、 Loeogpgpg22210可可得得最最大大功功率率增增益益为为： maxpo20L20Loeie2femaxpoG)QQ1()QQ1(gg4yG 式式中中：20L)QQ1( 称称为为回回路路的的插插入入损损耗耗而而 值值空空载载值值有有载载QLgQQLggCQoooooL 11gobefeuyp1oegp21Lgp22+u31-2n22n20Ln0uun01u1u0nn11ff2Q11AAAAAA 若单级放大器的增益不能满足要求，就要采用多级放大器若单级放大器的增益不能满足要求，就要采用多级放大器设设放放大大器器有有 n 级级，各各级级的的电电压压增增益益分分别别为为un3u2u1uAA,

38、A,A，则则总总电电压压增增益益nA为为：un3u2u1unAAAAA 而而谐谐振振时时的的电电压压总总增增益益为为：n0u03u02u01u0nAAAAA 如如果果各各级级放放大大器器的的参参数数及及增增益益匀匀相相同同， 即即n0u03u02u01uAAAA ，且且通通频频带带匀匀相相同同， 即即LnQfBBBB013121 则则有有： nunnunAAAA0101 归归一一化化电电压压增增益益为为：Au1Au2Aun(1) n 级级放放大大器器的的通通频频带带令令nn1222212111 12n1 LonnnQffB12217 . 0 可可见见，n 级级放放大大器器级级联联后后，总总的的

39、通通频频带带比比单单级级放放大大器器的的通通频频带带缩缩小小了了121 n倍倍，其其中中，121 n称称为为频频率率缩缩小小系系数数。级数级数n123456781.00.640.510.430.39 0.35 0.320.3多谐调谐放大器缩小系数与级数的关系多谐调谐放大器缩小系数与级数的关系121n由由矩矩形形系系数数的的定定义义：7 . 01 . 01 . 0f2f2K 如如果果令令11001 . 011122 nn 1100Qff2n1L01.0 121100Kn1n11.0 (2) N级放大器的矩形系数级放大器的矩形系数表表1.2 单调谐放大器矩形系数与级数关系单调谐放大器矩形系数与级数

40、关系级数级数n12345678910Kr0.19.954.903.743.403.203.103.002.932.892.852.56yieyreuceyfeubeyoeYSyL 实际上实际上yre0，即输出电压可以反馈到输入端，引起输入电流的变化，从而可能，即输出电压可以反馈到输入端，引起输入电流的变化，从而可能使放大器工作不稳定。如果这个反馈足够大，且在相位上满足正反馈条件，则会出使放大器工作不稳定。如果这个反馈足够大，且在相位上满足正反馈条件，则会出现自激振荡现象。现自激振荡现象。1. 共发射极放大器的最大稳定增益共发射极放大器的最大稳定增益 ubeuce 由于内反馈的存在，在放大器的输

41、由于内反馈的存在，在放大器的输入端将产生一个反馈电压入端将产生一个反馈电压ube，定义稳定，定义稳定系数系数S:Sube(j)ube(j) ube(j)= - - yreuce/ (YS+ yie)= - - yreuce/ y1uce(j)= - - yfeube/ (yL+ yoe)= - - yfeube/ y2Sube(j)ube(j)= y1 y2/ yfeyre 当当S为正实数时，表明为正实数时，表明ube(j)ube(j)同相，满足自激振荡的相位条件。同相，满足自激振荡的相位条件。 当当|S |1时，时，|ube(j)| ube(j)|，不满足振幅条件，放大器不会自激；，不满足振

42、幅条件，放大器不会自激；当当| |S S |1 |1时，放大器不稳定。时，放大器不稳定。 为使放大器远离自激状态而稳定地工作，单级放大器通常选为使放大器远离自激状态而稳定地工作，单级放大器通常选|S |510。 1. 共发射极放大器的最大稳定增益共发射极放大器的最大稳定增益 当晶体管的工作频率远低于特征频率当晶体管的工作频率远低于特征频率fT时时: : yfe|yfe|gm ,yrejCbc，re90o 经推导得放大器的电压增益与稳定系数经推导得放大器的电压增益与稳定系数S的平方根成反比的平方根成反比: cbomuo2 CSgA 当取当取S=1时，称为临界稳定，其电压增益称为临界稳定电压增益。

43、时，称为临界稳定，其电压增益称为临界稳定电压增益。 实际中常取实际中常取S=5，此时电压增益称为最大稳定增益。即为，此时电压增益称为最大稳定增益。即为 cbommaxuo5 . 2 CgA 一是从晶体管本身想办法，减小其反向传输导纳一是从晶体管本身想办法，减小其反向传输导纳yre的值。的值。 二是从电路上设法消除晶体管的反向作用，使它单向化，具体方法二是从电路上设法消除晶体管的反向作用，使它单向化，具体方法有中和法与失配法。有中和法与失配法。 中和法通过在晶体管的输出端与输入端之间引入一个附加的外部反馈中和法通过在晶体管的输出端与输入端之间引入一个附加的外部反馈电路电路(中和电路中和电路)，来

44、抵消晶体管内部参数，来抵消晶体管内部参数yre的反馈作用。的反馈作用。 CNCL2L1VT2VT1ECCL1L2VT1VT2CNCbciN if 用一个电容用一个电容CN来抵消来抵消yre的虚部的虚部(反馈电容反馈电容)的影响，就可达到中和的目的影响，就可达到中和的目的。的。 固定的中和电容固定的中和电容CN只能在某一个频率点起到完全中和的作用，对其只能在某一个频率点起到完全中和的作用，对其它频率只能有部分中和作用。中和电路的效果很有限。它频率只能有部分中和作用。中和电路的效果很有限。 2. 提高放大器的稳定性的方法提高放大器的稳定性的方法 失配法通过增大负载电导失配法通过增大负载电导YL，进

45、而增大总回路电导，使输出电路严，进而增大总回路电导，使输出电路严重失配重失配，失配法以牺牲增益来换取电路的稳定。失配法以牺牲增益来换取电路的稳定。 用两只晶体管按共发一共基方式连接成一个复合管是经常采用的一种失配法。用两只晶体管按共发一共基方式连接成一个复合管是经常采用的一种失配法。 VT1VT2 由于共基电路的输入导纳较大，当它和输出由于共基电路的输入导纳较大，当它和输出导纳较小的共发电路连接时，相当于增大共发电导纳较小的共发电路连接时，相当于增大共发电路的负载导纳而使之失配，从而使共发晶体管内路的负载导纳而使之失配，从而使共发晶体管内部反馈减弱，稳定性大大提高。部反馈减弱，稳定性大大提高。

46、 共发电路在负载导纳很大的情况下，虽然电压增益减小，但电流增益仍共发电路在负载导纳很大的情况下，虽然电压增益减小，但电流增益仍较大；而共基电路虽然电流增益接近较大；而共基电路虽然电流增益接近1，但电压增益却较大。所以二者级联，但电压增益却较大。所以二者级联后，互相补偿，电压增益和电流增益都比较大，而且共发一共基电路的上限后，互相补偿，电压增益和电流增益都比较大，而且共发一共基电路的上限频率很高。频率很高。 1.4.1 电阻热噪声电阻热噪声1.4.2 晶体三极管噪声晶体三极管噪声1.4.3 场效应管噪声场效应管噪声1.4.4 噪声系数噪声系数 噪声是一种随机信号，其频谱分布于整个无线电工作频率范

47、围，因此它是影响各类收信机性能的主要因素之一。 干扰与噪声的分类如下： 干扰一般指外部干扰，可分为自然的和人为的干扰。 自然干扰有天电干扰、宇宙干扰和大地干扰等。 人为干扰主要有工业干扰和无线电器的干扰。 噪声一般指内部噪声，也可以分为自然的和人为的噪声。 本章主要讨论自然噪声，对工业干扰和天电干扰只做简略的说明。 由理论和实验证明，当温度为T（K)时，阻值为R的电阻所产生的噪声电流功率频率谱密度和电压功率频率谱密度分别为：式中，k为玻尔兹曼常数， 在频带宽度B内产生的热噪声电流均方根值和电压均方根值分别为：kTRfSRkTfSUI4)(/4)(231038. 1kBfSUBfSIUnIn)()(22一个实际电阻可以分别用噪声电流源与理想电一个实际电阻可以分别用噪声电流源与理想电阻的并联或噪声电压源与理想电阻的串联来表阻的并联或噪声电压源与理想电阻的串联来表示示 晶体三极管的噪声是设备内部固有噪声的另一个重要来源。 一般说来，在一个放大