高频电子线路_补LC选频网络有源器件

1、 通信电子线路基础通信电子线路基础1.1 高频电路中的有源器件高频电路中的有源器件1.2 无源谐振选频电路无源谐振选频电路1.1 高频电路中的有源器件高频电路中的有源器件任务：完成信号的放大、非线性变换等主要功能。任务：完成信号的放大、非线性变换等主要功能。1.1 有源器件：有源器件：二极管：检波、调制、解调、混频等二极管：检波、调制、解调、混频等 变容二极管，变容二极管，PIN管等。管等。BJT、FET：高频应用：高频应用集成电路：通用集成宽带放大电路，集成电路：通用集成宽带放大电路， 专用高频集成电路。专用高频集成电路。1.1.1 BJT的高频小信号模型的高频小信号模型一、混合一、混合等效

2、电路等效电路CbeCbcebmUg ebU +_beecb+_beU+_ceUbIcI混合混合 型等效电路型等效电路mvIrrrgEQeebem2611 )( 二、三极管的二、三极管的Y Y参数等效电路参数等效电路 三极管处在小信号线性放大状态时，可以近似为线性器三极管处在小信号线性放大状态时，可以近似为线性器件。因此，我们避开三极管的内部结构，将其看成一个线性件。因此，我们避开三极管的内部结构，将其看成一个线性二端口网络，如下图所示，从而可以用网络参数等效电路来二端口网络，如下图所示，从而可以用网络参数等效电路来等效三极管。等效三极管。Uce+beceIbIcUbe+_（a）_yoeyfeU

3、be（b）IbIc+_UbeUce+yieyreUceY参数等效电路参数等效电路三极管的二端口模型三极管的二端口模型CgdCgsgsmUggsU+gssdrgs_+_dsUrDCJ1.1.2 二极管和场效应管的高频小信号模型二极管和场效应管的高频小信号模型一、二极管的高频小信号模型一、二极管的高频小信号模型DTJDDCCCImVr 26室室温温条条件件下下：二、FET的高频小信号模型的高频小信号模型1.2 无源谐振网络无源谐振网络任务：信号传输、频率选择和阻抗变换等。任务：信号传输、频率选择和阻抗变换等。一、一、LC串联谐振回路串联谐振回路： （ r是是L和和C的损耗之和）的损耗之和）CLrZ

4、S)(CLjrCjLjrzs 11 LC10 （1）串联谐振频率：串联谐振频率：（2）品质因数：品质因数：回路谐振时无功功率回路谐振时无功功率 与损耗功率之比与损耗功率之比CrrLQ001 （3）特性阻抗特性阻抗： 谐振时容抗或感抗的值谐振时容抗或感抗的值 （4）广义失谐）广义失谐：能够清楚的反映失谐的大小：能够清楚的反映失谐的大小)()1()(1)(1)1(11)1(0000000 QjrjQrrLjrCLrjrCLjrzs其其中中，CLCL 001 为为感感性性阻阻抗抗，为为容容性性阻阻抗抗；，电电路路失失谐谐；时时，当当，电电路路谐谐振振时时，当当ZZrZrZ0000 通信电路中用到的谐

5、振电路多为窄带电路，即通信电路中用到的谐振电路多为窄带电路，即与与0很接很接近，则有近，则有，令令因因为为 00000002)()(QQ是是失失谐谐量量，其其中中则则 0022ffQQa、并联谐振频率、并联谐振频率LCfLCoo 211 或或b、品质因数、品质因数LggCQooo 001 c、广义失谐、广义失谐0002)( QQ二、并联谐振回路二、并联谐振回路CLrIy+U-CLgoIy+U-1、基本概念：、基本概念： LC理想，理想，g0是是L和和C的损的损耗之和。耗之和。)1()(1)(1)1(11)1(10000000000000 jgjQggCjgLCgjgLCjgLjCjgy 2、并

6、联谐振回路的幅频特性和相频特性、并联谐振回路的幅频特性和相频特性d、 通频带通频带ooooQffBWQBW227 . 07 . 0或 e、 矩形系数矩形系数95. 97 . 01 . 01 . 0BWBWK zo /2- /2相频特性相频特性幅频特性幅频特性UoU00.707U0BW0.70.7221)2(1 ooooUQUU arctgQarctgooz )2(曲线越窄，选曲线越窄，选频特性越好，频特性越好，定义当定义当U下降下降到到U0的的 时，对应的频时，对应的频率范围为通频率范围为通频带带BW0.721f、直接接入信号源和负载的、直接接入信号源和负载的LC并联谐振回路并联谐振回路CLr

7、CLRLRssIRoCLCLRLRssIC LR osI谐振频率：谐振频率：CLfo 21(C =C+CL)谐振阻抗：谐振阻抗：Re=Rs/Ro/RL)CQLQR(ooooo 有载品质因数：有载品质因数：CRLRQoeoee 通频带：通频带：eoQfBW7 . 0例：已知并联振荡回路的例：已知并联振荡回路的 fo=465KHz，C=200pF，BW=8kHz，求，求: (1) 回路的电感回路的电感L和有载和有载QL； (2) 如将通频带加宽为如将通频带加宽为10kHz，应在回路两端并，应在回路两端并 接一个多大的电阻？接一个多大的电阻？解解:（1） HCfLo 58021212558.BfQo

8、L 谐振时的阻抗：谐振时的阻抗： R o=QLoL 98.4K（2）设要并接的电阻为）设要并接的电阻为RL，由题意知，由题意知546.BfQoL KLQRRgoLLo8 .78/10 KRRRRoLoL6 .3951/113、部分接入的并联振荡回路、部分接入的并联振荡回路目的：目的：实现阻抗匹配；减小负载对谐振回路的影响实现阻抗匹配；减小负载对谐振回路的影响CLRLCLRLRLU1U2设接入系数为：设接入系数为：p=U2/U1，则：则：RL=p2RL信号源的阻抗匹配信号源的阻抗匹配 Rs = Ri负载的阻抗匹配负载的阻抗匹配 RL = R0阻抗匹配阻抗匹配CLrRLRssIRiRoa、自耦变压

9、器部分接入电路、自耦变压器部分接入电路 接入系数：接入系数：1TULMnUL2S/RnRRss ：折算到谐振回路两端时折算到谐振回路两端时当将当将部分到全部部分到全部增大增大0200RnRR 折折算算到到信信号号源源两两端端时时：当当将将全部到部分全部到部分减小减小R0信号源的匹配信号源的匹配: Rs=R0L1N1N2L2MRSR01323NNn 紧耦合紧耦合：n=M/L2紧耦合：紧耦合：21NNn R接入系数接入系数:2112121111CCCCCCCCUUnT b、电容抽头部分接入电路、电容抽头部分接入电路负载部分接入电路负载部分接入电路实现阻抗变换实现阻抗变换接入系数：接入系数：1323

10、NNn LLLRnRR21 ：折折算算到到谐谐振振回回路路两两端端时时将将接入系数：接入系数：211CCCn LLLRnRR21 ：折折算算到到谐谐振振回回路路两两端端时时将将例：图示电路是一电容抽头的并联振荡回路，信号角例：图示电路是一电容抽头的并联振荡回路，信号角频率频率=10 106rad/s。试计算谐振时。试计算谐振时回路电感回路电感L和有和有载载QL值（设线圈值（设线圈Qo值为值为100）；并计算输出电压与）；并计算输出电压与回路电压的相位差。回路电压的相位差。解解：由题意知由题意知s/rado61010 FCCCCC 802121HCLo 12512 KLQCQRooooo1252

11、 . 0211 CCCn KRnRLL50125728.C)R/R(LR/RQoLooLoL 112221221111111CjCCRRCjRCjRCjCjRCjRUULLLLLLo 71510111121.arctgCCRCarctgL 三、耦合谐振回路三、耦合谐振回路双调谐回路双调谐回路1、单调谐回路中通频带和选择性问题、单调谐回路中通频带和选择性问题 单调谐回路中单调谐回路中Q值越高，谐振曲线越值越高，谐振曲线越尖锐，尖锐，通频带越窄，选择有用信号的能力通频带越窄，选择有用信号的能力越强越强即选择性越好即选择性越好。但在需要保证一。但在需要保证一定通频带的条件下，又要选择性好，对于定通频

12、带的条件下，又要选择性好，对于单调谐回路来说是难以胜任的。单调谐回路来说是难以胜任的。采用耦合采用耦合振荡回路就可以解决单调谐回路中通频带振荡回路就可以解决单调谐回路中通频带和选择性的矛盾。和选择性的矛盾。耦合系数耦合系数反映两回路的相对耦合程度。定义为耦合元件反映两回路的相对耦合程度。定义为耦合元件电抗的绝对值与初、次级回路中同性质元件电抗值的几何平电抗的绝对值与初、次级回路中同性质元件电抗值的几何平均值之比。均值之比。21LLMk C2C1CCCCCCk 耦合系数耦合系数k通常在通常在01之间，之间，k0.05称为强耦合；称为强耦合； k=1称为全耦合称为全耦合。2、耦合谐振回路及特性分析

13、、耦合谐振回路及特性分析a、两个概念、两个概念耦合因数耦合因数表示耦合与表示耦合与Q共同对回路特性造成的影响。共同对回路特性造成的影响。21rrMkQQ 电电路路中中：在在等等振振等等b、频率特性分析、频率特性分析 0221211ZIZIEZIZImm设：设：初级回路总阻抗为初级回路总阻抗为Z1，次，次级回路总阻抗为级回路总阻抗为Z2，两回路之，两回路之间的耦合阻抗为间的耦合阻抗为Zm，则两回，则两回路方程为：路方程为：L1L2C1r1C2r2+_I2EI1整理上式，得右式整理上式，得右式为了简化分析，只讨论为了简化分析，只讨论等振、等等振、等Q电路。电路。等振：等振：指初、次级回路谐振频率相等；指初、次级回路谐振频率相等；等等Q：指初、次级回路指初、次级回路Q相等。相等。12212212)(IZZZZZZZImmm 得到归一化幅频特性：得到归一化幅频特性： 222max22412 II21max22201rrEII 达达到到最最大大值值，为为时时，当当 的的表表达达式式，可可以以得得到到，代代入入，222222111112100201)1()1()