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1、第2章高频电路基础2.1高频电路中的元件、器件和组件2.2电子噪声2.1高频电路中的元器件2.1.1高频电路中的元件1电阻2电容由介质隔开的两导体即构成电容。一个电容器的等效电路却如图2—2（a）所示。理想电容器的阻抗1/(jωC),如图2—2（b）虚线所示,其中,f为工作频率,ω=2πf。图2—2电容器的高频等效电路(a)电容器的等效电路;（b）电容器的阻抗特性3电感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L产生的感抗为jωL,其中,ω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。图2
2、—3高频电感器的自身谐振频率SRF2.1.2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。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。2.2高频电路中的组件高频电路
3、中的无源组件或无源网络主要有高频振荡（谐振）回路、高频变压器、谐振器与滤波器等,它们完成信号的传输、频率选择及阻抗变换等功能。2.2.1高频振荡回路1简单振荡回路（1）串联谐振回路。称为谐振电流,当图2—4串联震荡回路及其特性(2—4)其模为（2—5）称为回路的品质因数,其中在任意频率下的回路电流与谐振电流之比为串联回路在谐振时的电流、电压关系在实际应用中,外加信号的频率ω与回路谐振频率ω0之差Δω=ω-ω0表示频率偏离谐振的程度,称为失谐。当ω与ω0很接近时,（2—7）（2—8）令为广义失谐,则式（2—5）可写成(2—9)（2—5）当保持外加信号的幅值不变而改变其频率时,将
4、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。令式则可推得ξ=±1,从而可得带宽为.(2—10)图2—7(a)并联谐振回路;（b）等效电路;并联谐振回路的并联阻抗为(2—11)(2）并联谐振回路。定义使感抗与容抗相等的频率为并联谐振频率ω0,令Zp的虚部为零,求解方程的根就是ω0,可得式中,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R0(Z的实部）（2—12）（2—13）（2—14）（2—15）由得（2—16（2—17）例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=10MHz,回路电容C=50pF,(1
5、)试计算所需的线圈电感值。(2)若线圈品质因数为Q=100,试计算回路谐振电阻及回路带宽。(3)若放大器所需的带宽B=0.5MHz,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?解(1)计算L值。将f0以兆赫兹(MHz)为单位,Ｃ以皮法(pF)为单位,L以微亨（μH）为单位，上式可变为一实用计算公式:将f0=fs=10MHz代入,得(2)回路谐振电阻和带宽。由式回路带宽为(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R1∥R0,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=0.5MHz,故回路总电阻为需要在回路上并联7.97k
6、Ω的电阻。2)抽头并联振荡回路对于图2—9（b）的电路,其接入系数p图2—9几种常见抽头振荡回路2)抽头并联振荡回路谐振时的回路电流IL和IC与I的比值要小些,而不再是Q倍。由图2—10电流源的折合及（2—22）可得（2—23）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。图2—11例2的抽头回路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=2V,故输出电压为回路有载品质因数回路带宽
7、3)耦合振荡回路在高频电路中,有时用到两个互相耦合的振荡回路,也称为双调谐回路。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。图2—12两种常见的耦合回路及其等效电路耦合因子:A=kQ耦合系数:图2—12两种常见的耦合回路及其等效电路图2—13耦合回路的频率特性(2—35)耦合因子A=kQ=1，k=k0，临界耦合。A>1，k>k0过耦合。A<1，k
