高频电子线路完整章节课件_02(2_1)

1、1信息与控制学院付丽华2015-16（1）2上节回顾上节回顾1.1 1.1 通信及通信系统通信及通信系统1.21.2无线电波的基本特点无线电波的基本特点1.31.3线性电路与非线性电路线性电路与非线性电路u 通信系统的定义u 通信系统的基本组成：通信系统各部分的作用u 通信系统的分类：u 调制及调制：调制的三种方法解调及分类 u 无线电波的划分无线电波的划分u 无线电波的传播无线电波的传播特性特性u 定义：本课程中，除高频小信号放大电路为线性外，其他均为非线性电路；u 区别：电路中器件特性为依据u 非线性电路的基本特点：具有频率变换作用、分析上不适用叠加定理、近似按线性电路进行分析3fcfI3

2、fLfffCLIfffICL=936KHz, 接收机中频接收机中频 =455KHz, 问接收机本振频率问接收机本振频率问多少？问多少？解：解：936KHz455KHz1391KHz答：接收机本振频率为答：接收机本振频率为1391KHz。42.2.如果高频载波频率为如果高频载波频率为150MHZ,150MHZ,问问/4/4天线应长天线应长？ 解：解：频率等于光速频率等于光速C C除以波长除以波长, ,即即 CC, ,则：则： CC , , 3 3 150150 2(2(米米), ), /4/42 24 40.5 (0.5 (米米) ) 答：答：/4/4天线应天线应0.50.5米长。米长。1081

3、06453. 3. 中波广播波段的波长范围为中波广播波段的波长范围为187560187560米米, ,问问其波率范围为其波率范围为? ? 解：解：频率频率 等于光速等于光速C C除以波长除以波长,即即 C, C, 则：则： 560560米时，米时， 3 3 560536 KHz560536 KHz 187187米时，米时， 3 3 1871604 KHz1871604 KHz 答：波率范围为答：波率范围为536 KHz 536 KHz 1604 KHz1604 KHz。 10810856本节内容本节内容第第2 2章小信号选频放大器章小信号选频放大器2.1 LC2.1 LC谐振回路谐振回路 2.

4、1.1 2.1.1 并联谐振回路的选频特性并联谐振回路的选频特性 2.1.2 2.1.2 阻抗变换电路阻抗变换电路 u【作业作业】p5,1.1p5,1.1、1.21.27第第2 2章章 小信号选频放大器小信号选频放大器 概述概述【应用背景应用背景】：u 在高频电路中，调谐放大器是一种最基在高频电路中，调谐放大器是一种最基本、最常见的电路形式。本、最常见的电路形式。u 它是高频放大器的一种。它是高频放大器的一种。【高频小信号调谐放大器的构成高频小信号调谐放大器的构成】u 是由调谐回路与晶体管相结合而成，是由调谐回路与晶体管相结合而成，u 其突出优点是增益高，有明显的选频性其突出优点是增益高，有明

5、显的选频性能，广泛地应用于各类能，广泛地应用于各类接收设备接收设备中。中。8第第2 2章章 小信号选频放大器小信号选频放大器概述概述【必要性必要性】 小信号放大：小信号放大： 选频：选频：u 接收机天线所感应的信号，除了有要接收接收机天线所感应的信号，除了有要接收的电台信号外，还有许多不需要的信号的电台信号外，还有许多不需要的信号（称干扰信号）显然如果采用没有选择性（称干扰信号）显然如果采用没有选择性的放大器进行放大，势必使要接收的信号的放大器进行放大，势必使要接收的信号被淹没在其它电台的干扰中。被淹没在其它电台的干扰中。u接收天线所感应的电台的高频信号是很微弱的，一般只有几微伏到几毫伏，u而

6、接收 设备内解调器的输入电压，最好能达到 1 伏左右，u这就要求接收机对高频信号的放大能力要达到几千倍到10万倍左右。 89第第2 2章章 小信号选频放大器小信号选频放大器概述概述【必要性必要性】u 为了解决这个问题，通常在放大器中接入为了解决这个问题，通常在放大器中接入选频网络选频网络。这样构成调谐放大器，不仅具。这样构成调谐放大器，不仅具有放大作用，而且有有放大作用，而且有选频选频能力。能力。u 选频网络可以用 LC 谐振回路组成，也可以由集中选频滤波器构成。u 由集中选频滤波器和宽带放大器构成的集中选频放大器，它具有选择性好、性能稳定、不需调整等优点，因此在现代通信设备中得到广泛应用。9

7、10 第第2 2章章 小信号选频放大器小信号选频放大器 LCLC谐振回路谐振回路 小信号谐振放大器小信号谐振放大器 集中选频放大器集中选频放大器11u LCLC谐振回路是高频电路里最常用的谐振回路是高频电路里最常用的无源选频无源选频网网络，包括：并联回路、串联回路络，包括：并联回路、串联回路u 利用LC谐振回路的幅（度）频（率）特性和相（位）频（率）特性，完成：选频：即从输入信号中选择出有用频率分量而抑制掉无用频率分量或噪声（例如在选频放大器和正弦波振荡器中）转换：进行信号的频幅转换和频相转换（例如在斜率鉴频和相位鉴频电路里）。11122.1 LC2.1 LC谐振回路谐振回路概述概述【LC L

8、C 谐振回路作用谐振回路作用】u 用用L L、 C C元件还可以组成各种形式的阻抗变换元件还可以组成各种形式的阻抗变换电路和匹配电路。电路和匹配电路。u 所以，所以，LCLC谐振回路虽然结构简单，但是在高谐振回路虽然结构简单，但是在高频电路里却是不可缺少的重要组成部分，在频电路里却是不可缺少的重要组成部分，在各种功能的高频电路单元里几乎都离不开它。各种功能的高频电路单元里几乎都离不开它。u 因此本章先介绍因此本章先介绍LCLC并联谐振回路的并联谐振回路的基本特性基本特性。谐振回路由电感线圈和电容器组成，它具有选择信号及阻抗变换作用12132.1.1 2.1.1 并联谐振回路的并联谐振回路的选频

9、特性选频特性【并联谐振回路的阻抗频率特性并联谐振回路的阻抗频率特性】电流源电感L的等效损耗电阻，电容的损耗一般可以忽略。并联回路两端输出电压142.1.12.1.1并联谐振回路的并联谐振回路的选频特性选频特性1) 1) 并联谐振回路的等效阻抗并联谐振回路的等效阻抗Z:Z: 通常通常r r很小很小, ,当当r rL ,Z ,Z可用下式表示可用下式表示 : : CjLjrCjLjrZIUSO/1)1)() 1 . 1 . 2()1(CLjrCLZ)2 . 1 . 2(152.1.12.1.1并联谐振回路的并联谐振回路的选频特性选频特性 2)2)并联谐振回路谐振时的等效阻抗并联谐振回路谐振时的等效阻

10、抗, ,简称谐振电简称谐振电阻阻u 当当 时时, ,称并联回路谐振称并联回路谐振, ,此此时并联谐振回路谐振的等效阻抗为纯电阻且最时并联谐振回路谐振的等效阻抗为纯电阻且最大大, ,从式从式(2.1.2)(2.1.2)可得可得: :CL1CrZRP1) 3 . 1 . 2(RP16 3) 3)并联谐振回路的谐振频率并联谐振回路的谐振频率 当当 时时, ,称并联回路谐振称并联回路谐振, ,此时并此时并联谐振回路谐振的谐振频率联谐振回路谐振的谐振频率 : : 或或CL100LC10LCf210)4 . 1 . 2(2.1.12.1.1并联谐振回路的并联谐振回路的选频特性选频特性172.1.12.1.

11、1并联谐振回路的并联谐振回路的选频特性选频特性 4)4)品质因数品质因数Q Q, ,简称简称Q Q值值 在在LCLC谐振回路中谐振回路中, ,为了评价谐振回路损耗的大为了评价谐振回路损耗的大小小, ,引入了品质因数引入了品质因数Q,Q,通常称为通常称为Q Q值值. . Q Q值的定义值的定义: : 谐振回路谐振时的感抗谐振回路谐振时的感抗( (或容抗或容抗) )与回路等效与回路等效损耗电阻损耗电阻r r之比之比, ,即即 将式将式(2.1.4)(2.1.4)代入式代入式(2.1.5),(2.1.5),则得则得 rrLQC001rCLQ)5 . 1 . 2()6 . 1 . 2(182.1.12

12、.1.1并联谐振回路的并联谐振回路的选频特性选频特性 品质因数品质因数QQ与并联谐振电阻与并联谐振电阻 的关系的关系 一般一般LCLC谐振回路的谐振回路的QQ值在几十到几百范围值在几十到几百范围内内,Q,Q值越大值越大, ,回路的损耗越小回路的损耗越小, ,其选频特性就越其选频特性就越好。将式好。将式(2.1.6)(2.1.6)代入代入(2.1.3)(2.1.3)可得可得 RPCLQrCLRP)7 . 1 . 2(192.1.12.1.1并联谐振回路的并联谐振回路的选频特性选频特性 5)5)并联谐振回路阻抗频率特性并联谐振回路阻抗频率特性 将式将式(2.1.3)(2.1.3)、(2.1.4)(

13、2.1.4)、(2.1.5)(2.1.5)代入代入(2.1.2)(2.1.2)可得并联谐振回路阻抗频率特性电性可得并联谐振回路阻抗频率特性电性: : (2.1.8)(2.1.8) rCLjZRP110001rLjRP001jQRP202.1.12.1.1并联谐振回路的并联谐振回路的选频特性选频特性 6 6) )并联回路阻抗频率特性和相频特性并联回路阻抗频率特性和相频特性 通常，谐振回路主要研究谐振频率通常，谐振回路主要研究谐振频率 附近附近特性。由于特性。由于 十分接近十分接近 ，故可以近似认为，故可以近似认为 ， ，并令，并令 ，则式则式(2.1.8)(2.1.8)可写成可写成 (2.1.9

14、) (2.1.9) 002002000021jQzRP212.1.12.1.1并联谐振回路的并联谐振回路的选频特性选频特性u则并联谐振回路的阻抗频率特性和相频特性可分则并联谐振回路的阻抗频率特性和相频特性可分别为：别为： 阻抗频率特性阻抗频率特性 (2.1.10) (2.1.10) 相频特性相频特性 (2.1.11) (2.1.11) 0122QRPZ02arctan Q222.1.12.1.1并联谐振回路的并联谐振回路的选频特性选频特性 根据式根据式(2.1.10)(2.1.10)和式和式(2.1.11)(2.1.11)可作出可作出并联谐并联谐振回路的阻抗频率特性曲线振回路的阻抗频率特性曲线

15、(a)(a)和相频特性曲和相频特性曲线线(b)(b) 图图2.1.2 2.1.2 并联谐振回路特性曲线并联谐振回路特性曲线 232.1.12.1.1并联谐振回路的并联谐振回路的选频特性选频特性由图可见，并联谐振回当由图可见，并联谐振回当 ，即谐，即谐振时回路阻抗最大且为振时回路阻抗最大且为纯电阻纯电阻，相移，相移 。 u 时，阻抗下降，相移增大。时，阻抗下降，相移增大。u当当 时，回路呈容性，相移时，回路呈容性，相移 为负值，为负值，最大趋于负最大趋于负9090；u当当 时，回路呈感性，相移为正值，最时，回路呈感性，相移为正值，最大趋于大趋于9090。u取不同的取不同的 值，可以作出不同的阻抗

16、频率特性值，可以作出不同的阻抗频率特性曲线和相频特性曲线，如图曲线和相频特性曲线，如图(2.1.2)(2.1.2)所示。并且，所示。并且， 值大，值大， 就大，阻抗频率特性曲线更尖锐，相移就大，阻抗频率特性曲线更尖锐，相移曲线在谐振频率附近变化更陡峭。曲线在谐振频率附近变化更陡峭。000000QQRP242.1.12.1.1并联谐振回路的并联谐振回路的选频特性选频特性【并联谐振回路的通频带和选择性并联谐振回路的通频带和选择性】 1 1、电压谐振曲线、电压谐振曲线 当维持信号源当维持信号源 的幅值不变时，只改变其频的幅值不变时，只改变其频率，并联回路两端电压率，并联回路两端电压 变化规律与回路阻

17、抗变化规律与回路阻抗频率特性相同。则频率特性相同。则 (2.1.13)ISUOffURIUjQjQPPS0002211252.1.12.1.1并联谐振回路的并联谐振回路的选频特性选频特性 1)1)输出电压的幅频特性输出电压的幅频特性 (2.1.14) 2)2)输出电压的相频特性输出电压的相频特性 (2.1.15）ffQUUP011220ffQ02arctan262.1.12.1.1并联谐振回路的并联谐振回路的选频特性选频特性3)3)电压谐振曲线电压谐振曲线 图2.1.3 并联谐振回路输出电压调谐曲线 272.1.12.1.1并联谐振回路的并联谐振回路的选频特性选频特性 2 2、通频带、通频带

18、1)通频带的定义通频带的定义 当占有一定频带宽度的信号在并联回路中当占有一定频带宽度的信号在并联回路中传输时，由于幅频特性曲线的不均匀性，输出传输时，由于幅频特性曲线的不均匀性，输出电压便不可避免产生频率失真，为了限制谐振电压便不可避免产生频率失真，为了限制谐振回路频率失真的大小而规定了谐振回路的通频回路频率失真的大小而规定了谐振回路的通频 带。当带。当 值由最大值值由最大值 1 下降到下降到 0.707 时，所占有的频带宽度时，所占有的频带宽度 就是回路的通频就是回路的通频 带，用带，用 表示。表示。 UUP021BW7 . 0282.1.12.1.1并联谐振回路的并联谐振回路的选频特性选频

19、特性 2) 2)通频带的表达式通频带的表达式 (2.1.16) 式式(2.1.16)说明，回路说明，回路Q值越高，幅频特性曲线值越高，幅频特性曲线越尖锐，通频带越窄；回路谐振频率越高，通越尖锐，通频带越窄；回路谐振频率越高，通频带越宽。频带越宽。QfBW07.0292.1.12.1.1并联谐振回路的并联谐振回路的选频特性选频特性 3 3、选择性、选择性 选择性是指回路从含有各种不同频率信号总选择性是指回路从含有各种不同频率信号总和中选出有用信号、抑制干扰信号的能力和中选出有用信号、抑制干扰信号的能力。回路。回路的谐振曲线越尖锐，对无用信号的抑制能力就越的谐振曲线越尖锐，对无用信号的抑制能力就越

20、强，选择性就越好。一般谐振回路工作在所需信强，选择性就越好。一般谐振回路工作在所需信号的中心频率上。号的中心频率上。 选择性可用通频带以外无用信号的输出电压选择性可用通频带以外无用信号的输出电压 与谐振时输出电压与谐振时输出电压 之比来表示，之比来表示， 越小，说明谐振回路抑制无用信号的能力越强，越小，说明谐振回路抑制无用信号的能力越强， 选择性越好。选择性越好。 U0UPUUP0302.1.12.1.1并联谐振回路的并联谐振回路的选频特性选频特性 1) 20dB选择性选择性 在实际应用中，选择在实际应用中，选择 性常用谐振回路输出信性常用谐振回路输出信 号号 下降到输出电压下降到输出电压 的的0.1倍，即下降倍，即下降 20dB的通带，用的通带，用 来表示，如图来表示，如图2.1.4所示。所示。 越小，回路的选越小，回路的选 择性就越好。择性就越好。 图图2.1.4U0UP