高频电子线路：第2章 高频电子电路基础

1、2.1 高频电路中的元器件 一、高频电路中的元件 与在低频电路中的元器件基本相同，但要注意它们在高频使用时的高频特性。电阻器电容器电感器二极管晶体管集成电路无源元件有源器件1、高频电阻（1）等效电路CR 、LR 越小，电阻的高频特性越好。金属膜电阻比碳膜电阻的高频特性好，而碳膜电阻比线绕电阻的好; 表面贴装(SMD)电阻比普通电阻的高频特性要好; 小尺寸的电阻比大尺寸电阻的高频特性要好。（2）常用电阻高频特性比较分布电容引线电感2、高频电容高频电路中常常使用片状电容和表面贴装电容。 （1）等效电路 在高频电路中，电容的损耗可以忽略不计，但若到了微波波段，电容中的损耗就必须加以考虑！极间绝缘电阻

2、分布电感频率阻抗（2）电容器阻抗特性：电容器呈正常的电容特性，：电容器等效为电感。自身谐振频率3、高频电感高频电感的作用：谐振元件、滤波元件和阻隔元件（RFC）。分布电容的影响在分析长、中、短波频段电路时，可忽略。电感线圈的损耗r：在高频电路中是不能忽略的!（1）等效电路（2）如何表示高频电感的损耗性能？ 的定义：高频电感器的感抗与其串联损耗电阻之比。 值越高，表明该电感器的储能作用越强，损耗越小。 1、晶体二极管 主要用于检波、调制、解调及混频等非线性变换电路中，工作在低电平。 变容二极管点接触式二极管表面势垒二极管高频中常用二极管：极间电容小、工作频率高。：二极管电容随偏置电压变化。二、高

3、频电路中的有源器件作用：完成信号的放大、非线性变换等功能。二极管晶体管集成电路2、晶体三极管与场效应管（FET)高频功率放大管 高频晶体管有两大类型：高频小功率管 小信号的场效应管:噪声更低。 双极型小信号放大管:工作频率可达几千兆赫兹，:用作小信号放大，要求增益高和噪声低。对其要求除了增益外，要有较大的输出功率。 噪声系数为几分贝。3、集成电路（IC)（1）通用型的宽带集成放大器 高频集成电路的类型和品种比低频集成电路的少得多，主要分为通用型和专用型两种。（2）专用集成电路(ASIC) 用于高频的晶体管模拟相乘器，工作频率也可达一百兆赫兹以上。 集成锁相环、集成调频信号解调器、单片集成接收机

4、以及电视机中的专用集成电路等。 工作频率可达一二百兆赫兹，增益可达五六十分贝，甚至更高。2.2 谐振回路 串联谐振回路 并联谐振回路 并联谐振回路的耦合连接及接入系数一、高频振荡回路 高频振荡回路是高频电路中应用最广的无源网络，是构成高频放大器、振荡器以及各种滤波器的主要部件。 下面分简单振荡回路、抽头并联振荡回路和耦合振荡回路几部分来讨论。 阻抗变换、信号选择与滤波、相频转换和移相等功能，并可直接作为负载使用。完成功能：1、简单振荡回路组成：由电感和电容串联或并联形成的回路。作用：具有谐振特性和频率选择作用。RpLCRSiSRLCRSiSRLCRSuS并联 LC谐振回路串联 LC谐振回路 R

5、LCRSiSZPRLCRSuSZS(1)求回路阻抗RLCRSuSRLCRSiSRpLCRSiS(2) 回路谐振分析RLCRSuSRpLCRSiS+ui-ii（3）求回路品质因数Q 并联回路中求Q：串联回路中求Q：能量关系设串联谐振时电流 RLCRSuS谐振时电阻r上消耗的平均功率为：每一周期T的时间内电阻上消耗的能量为：回路中所储能量与每周期所消耗能量之比为：（4）谐振时的电流、电压关系（并联回路）流过 L 的电流是感性电流，它落后于回路两端电压90。流过 C 的电流是容性电流，超前于回路两端电压90。流过 Rp 的电流与回路电压同相。（5）并联回路谐振时的电流、电压关系谐振时IL、IC与 I

6、 的关系：结论：通过电感线圈的电流 IL 或电容器的电流 IC 比外部电流 I 大得多。在使用电感电容元件时，必须注意耐压问题！（6）并联谐振回路的阻抗特性广义失谐量: 回路阻抗：阻抗模值：阻抗相角：阻抗特性曲线：相位特性曲线：并联谐振回路特性曲线并联LC回路相频特性分析回路呈容性。回路呈感性。回路谐振，呈纯电阻。相频特性曲线呈负斜率特性，Q值越高曲线越陡峭。阻抗的幅频特性归一化电流的幅频特性（7）串联谐振回路的阻抗特性曲线串联回路阻抗：RpLCRSiSRLRLCRSuSRL并联谐振回路： 有载Q值 串联谐振回路：空载Q值 （8）信号源内阻及负载对回路的影响串联谐振回路适用于RS很小（恒压源）

7、和RL不大的电路，只有这样Q才不至于太低，保证回路有较好的选择性。并联谐振回路适用于RS很大（恒流源）和RL也较大的电路。 若串入串联回路中，将使回路Q值大大减小，回路将失去选频作用。因此采用并联回路！晶体管的输出阻抗有几千欧至几十千欧，采用？谐振回路总结：两个重要参数（1）通频带（又称3dB通频带，或半功率点通频带）定义：阻抗幅频特性下降为中心频率 时对应的频率范围。 得到：B0.1B0.7070.1（2）矩形系数：衡量谐振回路幅频特性接近矩形的程度。分析：幅频特性是理想矩形时并联谐振回路的矩形系数单谐振回路的选择性很差。定义：需要注意：Q 、 Kr0.1 、 B0.707 三者关系 回路的

8、Q越高，谐振曲线越尖锐，回路的B0.707越窄，但其Kr0.1并不改变。 简单并联谐振回路中，品质因数Q对回路通频带和高选择性的矛盾不能兼顾。例 2-1 设一放大器以简单并联振荡回路为负载，信号中心频率 fs = 10 MHz，回路电容C = 50 pF，试计算所需的线圈电感值。若线圈品质因数为Q=100，试计算回路谐振电阻及回路带宽。 若放大器所需的带宽B0.707=0.5 MHz，则应在回路上并联多大电阻才能满足放大器所需带宽要求? 将f0=fs=10 MHz和c代入, 得：将f0以兆赫兹(MHz)为单位, 以皮法(pF)为单位, L以微亨（H）为单位， 上式可变为一实用计算公式:解： (

9、1) 计算L值 (2) 回路谐振电阻和带宽回路带宽为 ：(3) 求满足0.5MHz带宽的并联电阻 设回路上并联电阻为R1, 并联后的总电阻为R1R0, 总的回路有载品质因数为QL。 由带宽公式, 有：此时要求的带宽B=0.5 MHz, 故：回路总电阻为： 需要在回路上并联7.97 k的电阻，实际取8.2 k 。 激励源或负载与回路电感或电容部分连接的并联振荡回路，称为抽头并联振荡回路。2.抽头并联振荡回路为什么做部分接入？Cce不稳定使得不稳定。实际问题：为什么要安装抽头？收音机中安放电感抽头！1）不抽头（全部接入）2）部分接入使得Cce的影响减小！实际电路的计算:加抽头为什么做部分接入？实际

10、电路中的并联回路受到、及、的影响，1）、使回路有载值下降，选择性变差; 2）激励源等效电容及负载电容影响回路的谐振频率; 3）、一般不相等。即电路通常处于失配状态下工作。与相差较大时，负载上得到的功率很小。当定义：与外电路相连的那部分电抗与本回路参与分压的同性质总电抗之比。（1）接入系数 p (或称抽头系数)：p也可用电压比表示：电容分压式 电感抽头式 （2）接入系数的计算N1:与外电路相连的线圈的匝数。N: 线圈的总匝数。N1N（3）折算方法 电阻的折算结论：电阻从低端向高端折合，阻值变大，是原来的1/P2倍。UUT（功率不变的原则）CLRLCLRL负载电容的折算CL电容变小结论：折算后阻抗

11、变大，对回路的影响减轻！电阻变大（3）折算方法 信号源的折合 电压源的折合结论：电压源由低端向高端折合，电压变大，是原来的1/P倍。电流源的折合结论：电流源由低端向高端折合，电流变小，是原来的P倍。UUT综合信号源与负载可以同时分别采取“部分接入”的形式图2-2-23就是接收机中放常用的连接形式信号源以自耦变压器形成接入，接入系数是p1负载以变压器形式接入，接入系数是p2 例 2-2 如图， 抽头回路由电流源激励，忽略回路本身的固有损耗，试求回路两端电压 u1(t) 的表示式及回路带宽。 解: 由于忽略了回路本身的固有损耗, 因此可以认为Q。 由图可知，回路电容为： 谐振角频率为 ：电阻R1的接入系数：等效到回路两端的电阻为： 回路两端电压u(t)与i(t)同相, 电压振幅U =IR = 2 V，故 ：输出电压为： 回路有载品质因数 ：回路带宽： 串、并联阻抗等效互换abab等效原则：