第一章 高频电路基础

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1、第2章 高频电路基础第第2章章 高频电路基础高频电路基础 2.1 高频电路中的元器件高频电路中的元器件2.2 简单振荡回路简单振荡回路2.3 耦合振荡回路耦合振荡回路2.4 电子噪声电子噪声第2章 高频电路基础 2.1 高频电路中的元器件高频电路中的元器件 高频电路是由有源器件、 无源元件和无源网络组成的。 高频电路中使用的元器件与在低频电路中使用的元器件基本相同， 但要注意它们在高频使用时的高频特性。 高频电路中的元件主要是电阻(器)、 电容(器)和电感(器)，它们都属于无源元件。 2.1.1 高频电路中的元件高频电路中的元件 1） 高频电阻 一个实际的电阻器， 在低频时主要表现为电阻特第2

2、章 高频电路基础 性， 但在高频使用时不仅表现有电阻特性的一面， 而且还表现有电抗特性的一面。 电阻器的电抗特性反映的就是其高频特性。 一个电阻R的高频等效电路如图2 1所示, 其中, CR为分布电容， LR为引线电感，R为电阻。 LRCRR 图 2 - 1 电阻的高频等效电路 第2章 高频电路基础 分布电容和引线电感越小，表明电阻的高频特性越好。电阻器的高频特性与制作电阻的材料、电阻的封装形式和尺寸大小有密切的关系。第2章 高频电路基础 2） 高频电容 由介质隔开的两导体即构成电容， 高频电容的阻抗可表示成电导和电纳的并联组合。一个电容器的等效电路如图2 -2（a）所示。 理想电容器的阻抗1

3、/(jC)， 如图2-2（b）虚线所示，其中， f为工作频率， =2f。 (a) 电容器的等效电路; （b） 电容器的阻抗特性图2 2 电容器的高频等效电路 LCRCC(a)阻抗频率 f(b)0第2章 高频电路基础 但实际的电容器在高频运用时的阻抗频率特性如图2-2（b）实线所示，呈V型特性，而且其具体形式与电容的种类和电容量的不同有关。由此可知，每个电容都有一个自身谐振频率SRF。当工作频率小于自身谐振频率时，电容器呈正常的电容特性，但当工作频率大于自身谐振频率时，电容器将等效为一个电感。第2章 高频电路基础 3） 高频电感 高频电感主要用作谐振元件、滤波元件和阻隔元件。一般由导线绕制而成，

4、在高频电路中，电感线圈的损耗是不能忽略的。 高频电感器的电感量是其主要参数。 感抗为jL， 其中， 为工作角频率。 高频电感器也具有自身谐振频率SRF。 在SRF上， 高频电感的阻抗的幅值最大， 而相角为零， 如图2 3所示。 阻抗与相角阻抗相角频率 fSRF0 图 2 3 高频电感器的自身谐振频率SRF 第2章 高频电路基础2.1.2 高频电路中的有源器件高频电路中的有源器件 1） 二极管 半导体二极管在高频中主要用于检波、 调制、 解调及混频等非线性变换电路中，工作在低电平。 点接触式二极管、表面势垒二极管、变容二极管。 2） 晶体管与场效应管（FET） 在高频中应用的晶体管仍然是双极晶体

5、管和各种场效应管，这些管子比用于低频的管子性能更好， 在外形结构方面也有所不同。高频晶体管有两大类型：一类是作小信号放大的高频小功率管， 对它们的主要要求是高第2章 高频电路基础 增益和低噪声； 另一类为高频功率放大管, 除了增益外， 要求其在高频有较大的输出功率。 3）集成电路(IC) 用于高频的集成电路的类型和品种要比用于低频的集成电路少得多， 主要分为通用型和专用型两种。 第2章 高频电路基础 2.2简单振荡回路简单振荡回路 高频振荡回路是高频电路中应用最广的无源网络，也是构成高频放大器、振荡器以及各种滤波器的主要部件， 在电路中完成阻抗变换、 信号选择等任务， 并可直接作为负载使用。

6、振荡回路就是由电感和电容串联或并联形成的回路。只有一个回路的振荡电路称为简单振荡回路或单振荡回路。 2.2.1 串联谐振回路串联谐振回路 图2 4（a）是最简单的串联振荡回路。 第2章 高频电路基础LrCX 00容性感性(a)(b)|ZS|r00(c)0 /20(d)/2 图2 4 串联振荡回路及其特性 第2章 高频电路基础 若在串联振荡回路两端加一恒压信号 ， 则发生串联谐振时因阻抗最小， 流过电路的电流最大， 称为谐振电流， 其值为)1(1CLjrCjLjrZS（2 1） LC10（2 2） UrUI0 （2 3） 在任意频率下的回路电流 与谐振电流之比为I第2章 高频电路基础)(11)(

7、11111000000jQrLjrCLjZrrUZUIISS(2 4) CrrLQQII00200201)(11 其模为 其中， （2 5） （2 6） 第2章 高频电路基础 称为回路的品质因数， 它是振荡回路的另一个重要参数。 根据式（2- 6）画出相应的曲线如图2-5所示, 称为谐振曲线。 UL.UC.0U.I0.II0Q1 Q2Q1Q20 图 2- 5 串联谐振回路的谐振曲线图2 - 6 串联回路在谐振时的电流、 电压关系 第2章 高频电路基础 在实际应用中， 外加信号的频率与回路谐振频率0之差=-0表示频率偏离谐振的程度，称为失谐。 当与0很接近时， 000000202002)(2)(

8、ff（2 7）（2 8） 为广义失谐， 则式（2 5）可写成2011II(2 9) 第2章 高频电路基础 当保持外加信号的幅值不变而改变其频率时, 将回路电流值下降为谐振值的 时对应的频率范围称为回路的通频带， 也称回路带宽, 通常用B来表示。 令式（2 9）等于 , 则可推得=1, 从而可得带宽为：2121QffB02(2 10) 2.2.2 并联谐振回路并联谐振回路 串联谐振回路适用于电源内阻为低内阻（如恒压源）的情况或低阻抗的电路（如微波电路）。当频率不是非常高时，并联谐振回路应用最广。 第2章 高频电路基础LrCCIC.IR.R0IL.L0B11/ 2Q1 Q2Q1Q20 /2/2感性

9、Q2Q1Q1 Q2容性Z(a)(b)(c)(d)U.0|zp|/R0I. 图2 - 7 并联谐振回路及其等效电路、 阻抗特性和辐角特性 (a) 并联谐振回路; （b）等效电路; （c）阻抗特性; （d）辐角特性 并联谐振回路的并联阻抗为 CjLjrCjLjrZp11)(2 11) 第2章 高频电路基础 定义使感抗与容抗相等的频率为并联谐振频率0, 令Zp的虚部为零, 求解方程的根就是0, 可得CrrLQQLC00201111式中, Q为回路的品质因数, 有 当 时, 。 回路在谐振时的阻抗最大，为一电阻R01QLC10CQLQCrLR000（2 12） 第2章 高频电路基础jRjQRZjQCr