第2章_高频电路基础.ppt

概 述 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） 基本问题（选频滤波、阻抗变换） 基本方法（线性、非线性） 基本指标（小信号时的噪声系数、大信号时的非线性失真） 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, 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。 下面分简单振荡回路、抽头并联振荡回路和耦合振荡回路三部分来讨论。 1、简单振荡回路(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。 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。 简单振荡回路的阻抗在某一特定频率上具有最大或最小值的特性称为谐振特性，这个特定频率称为谐振频率。 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 串联谐振回路总结： (1) 在串联谐振回路的阻抗特性、幅频特性、相频特性与并联谐振回路成对偶关系。如图2-6所示。  (2) 谐振频率、品质因素、通频带、矩形系数等与并联谐振回路相同（高Q时）。 (3)串联谐振回路适用于电源内阻小（如恒压源）的情况或低阻抗的电路。 例2： 如图2-11， 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u(t)的表示式及回路带宽。 耦合振荡回路, 也称为双调谐回路。它是由两个单振荡回路通过不同的耦合方式组成。 把接有激励信号源的回路称为初级回路, 把与负载相接的回路称为次级回路或负载回路。 在高频电路中，耦合振荡回路主要完成以下两方面的功能：A、阻抗变换 B、提供比简单谐振回路更好的频率特性。 在临界耦合时，其矩形系数为3.15，显然比简单谐振回路小的多。 * 根据式(2-55)与式(2-56)可以求出输出端的均方噪声电压为： * 3) 噪声带宽 噪声带宽的引入：根据电阻热噪声的公式(2-49): 其中有一带宽因子B，由于电阻…….，(P47倒二段) 图 2-29 是一线性系统, 其电压传输函数为H(jω)。 设输入一电阻热噪声,均方电压谱为SUi=4kTR, 输出均方电压谱为SUo, 则输出均方电压U2n2为 设|H(jω)|的最大值为H0, 则可定义一等效噪声带宽Bn, 令 （2-57） * 则等效噪声带宽Bn为 （2-58） 噪声带宽Bn的意义：分析下图 图2-31 线性系统的等效噪声带宽 * 例：现以图2-30 的单振荡回路为例, 计算其等效噪声带宽。 设回路为高Q电路, 设谐振频率为f0， 由前面分析, 再考虑到高Q条件, 此回路的|H(jω)| 2可近似为 式中, Δf为相对于f0的频偏, 由此可得等效噪声带宽为 * 2. 晶体三极管的噪声(详见教材) 1) 散弹（粒）噪声：在晶体管中，每个载流子都是随机地通过PN结，因此结电流是围绕其平均值起伏变化的，把这种载流子随机起伏流动产生的噪声称为散弹（粒）噪声。 己知并联回路的 3 dB带宽为B 0.7= f0/Q, 故 (2-59) 2) 分配噪声： 3) 闪烁噪声 ： 3. 场效应管噪声 (详见教材) 临界耦合双调谐 * 通常需要描述一个电路或系统内部噪声的大小，因此需要引入相应的物理量（噪声系数或噪声指数）来描述。 一．噪声系数的定义 图 2-35 为一线性四端网络, 它的噪声系数定义为输入端的信号噪声功率比(S/N)i与输出端的信号噪声功率比(S/N)o的比值, 即 图 2-35 噪声系数的定义 2.4 噪声系数和噪声温度 信号功率 噪声功率 * 图中, KP为电路的功率传输系数(或功率放大倍数)。 用Na表示线性电路内部附加噪声功率在输出端的输出, 考虑到KP=Ｓo/Si, 式(2 —60)可以表示为： （2 —60） (2-61) (2-62) 分析意义 * 噪声系数通常用dB表示, 用dB表示的噪声系数为 (2-63) 关于噪声系数，有以下几点需要说明： (1) 由于噪声功率是与带宽B相联系的，为了不使噪声系数依赖于指定的频宽，因此国际上式(2-60)定义中的噪声功率是指单位频带内的噪声功率，即是指输出、输入噪声功