高频西电教学课件：2 高频电路基础.ppt

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1、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22.1高频电路中的元器件各种高频电路基本上是由有源器件、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),它们都属于无源的线性元件。一、高频电路中的元件1、电阻一个实际的电阻器,在低频时主要表现为电阻特性,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3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,C

2、R为分布电容,LR为引线电感,R为电阻。通常，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。图2-1电阻的高频等效电路42、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。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。图2-2电容器的高频等效电路(a)电容器的等效电路;（b）电容器的阻抗特性自身谐振频率容性区感性区53、电感电感的作用：谐振元件、滤波元件、阻隔元件。电感的耗损：电感一般都是由导线绕制的，一般都有一定直流电阻，

3、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。品质因素：定义为电路中无功功率与有功功率之比，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,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。6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2-3高频电感器的自身谐振频率SRF感性区容性区7二、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。1、二极管二极管的作用：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。常用高频二极管的类型：(1)点

4、触式二极管：其最高工作频率约200～300MHz(2)表面势垒二极管：其最高工作频率约200～300MHz(3)变容二极管：其电容随偏置电压变化而变化。82、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，通常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:(1)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;(2)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。93、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。目前通用型的宽带集成放大器，其

5、增益可达50～60dB甚至更高，其工作频率可达100～200MHz甚至更高。10本节将介绍高频电路中常用的基本（无源）电路，也称无源组件或无源网络，这些无源组件或无源网络主要包括：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高频电路中的基本电路11一、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。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

6、振荡回路。(1)、并联谐振回路1）电路结构12图2-4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：(2-1)感性区容性区13回路谐振时，虚部应为零，即：142）谐振频率：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：（2-4）（2-2）（2-3）154）谐振电阻：回路在谐振时的阻抗最大,为一纯电阻R0：（2-5）由前面分析可知，若电感的耗损电阻越小，回路的Q值越高，其谐振电阻R0越大。3）特征阻抗：定义为（2-6）16（2-7）（

7、2-9）并联回路通常用于窄带系统,此时ω与ω0相差不大,式（2-7）可进一步简化为式中,Δω=ω-ω0。称为广义失谐。对应的阻抗模值与相角分别为5）相位特性高Q时，由式(2-1)可得：17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,18（2-12）（2-14）图2-5表示了并联振荡回路中谐振时的电流、电压关系。196）通频