第二章 高频电路基础.

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1、第2章 高频电路基础高频电子线路1第2章 高频电路基础 2.1 高频电路中的元器件2.2 高频电路中的基本电路 2.3 电子噪声2.4 噪声系数和噪声温度第2章 高频电路基础高频电子线路概概 述述 基本元器件（无源元件、有源器件）基本元器件（无源元件、有源器件） 基本电路（谐振回路、石英晶体振荡器、变压器等）基本电路（谐振回路、石英晶体振荡器、变压器等） 基本问题（选频滤波、阻抗变换）基本问题（选频滤波、阻抗变换） 基本方法（线性、非线性）基本方法（线性、非线性） 基本指标（小信号时的噪声系数、大信号时的非线性基本指标（小信号时的噪声系数、大信号时的非线性失真）失真）第2章 高频电路基础高频电

2、子线路3 2.1 高频电路中的元器件 各种高频电路基本上是由各种高频电路基本上是由有源器件有源器件、 无源元件无源元件和和无源网无源网络组成络组成的。的。 高频电路中使用的元器件与在低频电路中使用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元器件基本相同, 但要注意它们在高频使用时的高频特性。但要注意它们在高频使用时的高频特性。 高高频电路中的元件主要是频电路中的元件主要是电阻电阻(器器)、 电容电容(器器)和电感和电感(器器), 它们都它们都属于无源的线性元件属于无源的线性元件。 一、高频电路中的无源元件 1、电阻、电阻 一个实际的电阻器一个实际的电阻器, 在在低频时主要表现为

3、电阻特性低频时主要表现为电阻特性,但在但在高频使用时不仅表现有电阻特性的一面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而且还表现有电抗特第2章 高频电路基础高频电子线路4性的一面。性的一面。 电阻器的电阻器的电抗特性反映的就是其高频特性电抗特性反映的就是其高频特性。 一个电阻一个电阻R的高频等效电路如图的高频等效电路如图2-1所示所示, 其中其中, CR为分为分布电容布电容, LR为引线电感为引线电感, R为电阻。为电阻。 通常，通常，表面贴装电阻的高频特性好于金膜电阻，金膜表面贴装电阻的高频特性好于金膜电阻，金膜电阻好于炭膜电阻，线绕电阻的高频特性最差。电阻好于炭膜电阻，线绕电

4、阻的高频特性最差。LRCRR 图 2-1 电阻的高频等效电路 第2章 高频电路基础高频电子线路5 2、电容、电容 由介质隔开的两导体即构成电容由介质隔开的两导体即构成电容。 一个电容器的等一个电容器的等效电路却如图效电路却如图2-2（a）所示。）所示。 理想电容器的阻抗理想电容器的阻抗1/(jC), 如图如图2-2（b）虚线所示）虚线所示, 其中其中, f为工作频率为工作频率, =2f。 高频电路中常常使用片状电容和表面贴装电容，因高频电路中常常使用片状电容和表面贴装电容，因为其高频特性较好。为其高频特性较好。 图2-2 电容器的高频等效电路 (a) 电容器的等效电路; （b） 电容器的阻抗特

5、性 LCRCC(a)阻抗频率 f(b)0自身谐振频率容性区容性区感性区感性区绝缘电阻引线电感第2章 高频电路基础高频电子线路6 3、电感、电感 电感的作用电感的作用：谐振元件、滤波元件、阻隔元件扼流圈。：谐振元件、滤波元件、阻隔元件扼流圈。 电感的耗损电感的耗损：电感一般都是由导线绕制的，一般都有一：电感一般都是由导线绕制的，一般都有一定定直流电阻直流电阻；同时由于存在涡流、磁滞和电磁辐射等损失，；同时由于存在涡流、磁滞和电磁辐射等损失，所以电感就存在耗损电阻所以电感就存在耗损电阻交流电阻交流电阻。 品质因素品质因素：定义为电路中无功功率与有功功率之比，：定义为电路中无功功率与有功功率之比，是

6、专门用来描述电路的能量耗损的。是专门用来描述电路的能量耗损的。 高频电感器与普通电感器一样高频电感器与普通电感器一样, 电感量是其主要参数。电感量是其主要参数。 电感量电感量L产生的感抗为产生的感抗为jL, 其中其中, 为工作角频率。为工作角频率。第2章 高频电路基础高频电子线路7 高频电感器也具有高频电感器也具有自身谐振频率自身谐振频率SRF。 在在SRF上上, 高频高频电感的阻抗的幅值最大电感的阻抗的幅值最大, 而相角为零而相角为零, 如图如图2-3所示。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 感性区感性区容性区容性区第2章 高频电路基础高频电

7、子线路8二、二、高频电路中的有源器件 用于低频或其它电子线路的器件没有什么根本不同。用于低频或其它电子线路的器件没有什么根本不同。 1、二极管、二极管 二极管的作用二极管的作用：半导体二极管在高频中：半导体二极管在高频中主要用于检波、主要用于检波、 调制、调制、 解调及混频等非线性变换电路中解调及混频等非线性变换电路中, 工作在低电平。工作在低电平。 常用高频二极管的类型：常用高频二极管的类型： (1) 点触式二极管点触式二极管：其最高工作频率约：其最高工作频率约100200MHz (2)表面势垒二极管表面势垒二极管：其最高工作频率约：其最高工作频率约200300MHz (3) 变容二极管变容

8、二极管：其电容随偏置电压变化而变化。：其电容随偏置电压变化而变化。第2章 高频电路基础高频电子线路9 2、晶体管与场效应管（、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管和各种场效应在高频中应用的晶体管仍然是双极晶体管和各种场效应管，通常这些管子比用于低频的管子性能更好管，通常这些管子比用于低频的管子性能更好, 在外形结构在外形结构方面也有所不同。方面也有所不同。 高频晶体管高频晶体管有两大类型有两大类型: (1) 一类是作小信号放大的一类是作小信号放大的高频小功率管高频小功率管, 对它们的主对它们的主要要求是高增益和低噪声要要求是高增益和低噪声; (2) 另一类为另一类为

9、高频功率放大管高频功率放大管, 除了增益外除了增益外, 要求其在高要求其在高频有较大的输出功率。频有较大的输出功率。 高频场效应管高频场效应管与晶体管类似，其高频性能（小信号时的与晶体管类似，其高频性能（小信号时的噪声、大信号时的非线性）比晶体管更好一些。噪声、大信号时的非线性）比晶体管更好一些。第2章 高频电路基础高频电子线路10 3、集成电路、集成电路 用于高频的集成电路的类型和品种要比用于低频的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集成电路少得多, 主要分为通用型和专用型两种。主要分为通用型和专用型两种。 目前通用型的宽带集成放大器，其增益可达目前通用型的宽带集成放大

10、器，其增益可达5060dB甚至更高，其工作频率可达甚至更高，其工作频率可达100200MHz甚至更高。甚至更高。 第2章 高频电路基础高频电子线路11 本节将介绍高频电路中常用的本节将介绍高频电路中常用的基本（无源）电路基本（无源）电路，也称也称无源组件或无源网络无源组件或无源网络，这些无源组件或无源网络主要，这些无源组件或无源网络主要包括：包括：高频振荡（谐振）回路高频振荡（谐振）回路、高频变压器高频变压器、谐振器与滤谐振器与滤波器波器等等, 它们它们完成信号的传输、完成信号的传输、 频率选择及阻抗变换等功频率选择及阻抗变换等功能。能。 2.2 高频电路中的基本电路第2章 高频电路基础高频电

11、子线路一、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高频振荡回路是高频电路中应用最广的无源网络, 也是也是构成高频放大器、构成高频放大器、 振荡器以及各种滤波器的主要部件振荡器以及各种滤波器的主要部件, 在电在电路中完成路中完成阻抗变换、阻抗变换、 信号选择等任务信号选择等任务, 并可直接作为负载使并可直接作为负载使用用。 下面分下面分简单振荡回路、抽头并联振荡回路和耦合振荡回简单振荡回路、抽头并联振荡回路和耦合振荡回路路三部分来讨论。三部分来讨论。 1、简单振荡回路、简单振荡回路(只有一个回路只有一个回路) 振荡回路就是由电感和电容串联或并联形成的回路。振荡回路就是由电感和电容