第二章 高頻電路基礎(chǔ)與系統(tǒng)問題

第二章

高頻電路基礎(chǔ)與系統(tǒng)問題第一節(jié)高頻電路中的元器件第二節(jié)高頻電路中的基本電路第三節(jié)電子噪聲及其特性第四節(jié)噪聲系數(shù)和噪聲溫度南昌航空大學第一節(jié)高頻電路中的元器件一、高頻電路中的元件

1、高頻元件包括：電阻，電容，電感。注意：高頻元件在使用時要注意他們的高頻特性。

電阻的高頻等效電路

電容的高頻等效電路

電感的高頻等效電路

第一節(jié)高頻電路中的元器件（1）自身諧振頻率SRF（SelfResonantFrequency）

f<SRF時，電容器呈正常的電容特性。

f>SRF時，電容器等效為一個電感。與電容器類似，高頻電感器也具有自身諧振頻率SRF。電容器的阻抗特性高頻電感器也具有自身諧振頻率SRF自身諧振頻率感性區(qū)容性區(qū)SRF第一節(jié)高頻電路中的元器件（2）品質(zhì)因數(shù)Q

品質(zhì)因數(shù)

Q定義為高頻電感的感抗與其串聯(lián)損耗電阻之比。

Q值的計算：Q值越高，表明該電感的儲能作用越強，損耗越小。第一節(jié)高頻電路中的元器件二、高頻電路中的有源器件

高頻電路中的有源器件主要是二極管、晶體管和集成電路（IC），完成信號的放大、非線性變換等功能。

第二節(jié)高頻電路中的基本電路一、高頻振蕩回路

振蕩回路的諧振特性：

簡單振蕩回路的阻抗在某一特定頻率上具有最大或最小值的特性稱為諧振特性，這個特定頻率稱為諧振頻率。高頻振蕩回路包括：并聯(lián)諧振回路和串聯(lián)諧振回路。

第二節(jié)高頻電路中的基本電路1、并聯(lián)諧振回路（1）電路結(jié)構(gòu)

L：電感線圈；

r：損耗電阻；

（交流電阻）

C：為電容。

并聯(lián)諧振回路

第二節(jié)高頻電路中的基本電路（2）并聯(lián)諧振回路的計算并聯(lián)諧振頻率ω0：令Zp的虛部為零，求解可得第二節(jié)高頻電路中的基本電路并聯(lián)諧振回路并聯(lián)諧振回路等效電路回路在諧振時阻抗最大為：第二節(jié)高頻電路中的基本電路

在高條件下，有：

第二節(jié)高頻電路中的基本電路根據(jù)阻抗特性輻角特性

容性感性作用1：選頻作用2：移相第二節(jié)高頻電路中的基本電路回路帶寬(半功率點頻帶)

定義矩形系數(shù)：第二節(jié)高頻電路中的基本電路電抗特性幅頻特性輻角特性（相頻特性）電路組成2、串聯(lián)諧振回路討論一

一余弦脈沖電流i

通過一LC并聯(lián)諧振回路,如圖所示，試分析LC并聯(lián)諧振回路兩端電壓u

波形。例2-1設一放大器以簡單并聯(lián)諧振放大器為負載，信號中心頻率為fs=10MHz,回路電容C=50pF，試計算：（1）所需的線圈電感值（2）若線圈的品質(zhì)因數(shù)Q=100，試計算回路諧振電阻和回路帶寬（3）若放大器所需的帶寬B=0.5MHz，應在回路上并聯(lián)多大的電阻才能滿足放大器所需帶寬要求？第二節(jié)高頻電路中的基本電路二、抽頭并聯(lián)振蕩回路信號源部分接入負載部分接入抽頭回路的作用：阻抗變換。第二節(jié)高頻電路中的基本電路1、抽頭系數(shù)（接入系數(shù)）定義：與外電路相連的那部分電抗與本回路參與分壓的同性質(zhì)總電抗之比。

用電壓比來表示：

信號源部分接入負載部分接入第二節(jié)高頻電路中的基本電路

2、阻抗變換和信號源變換

（1）對于信號源部分接入：由功率相等：信號源部分接入電源部分接入電阻減小

第二節(jié)高頻電路中的基本電路（2）對于負載部分接入：由功率相等：負載部分接入部分接入到全接入電阻增加第二節(jié)高頻電路中的基本電路三、石英晶體諧振器晶體諧振器與一般振蕩回路比較，有幾個明顯的特點:

（1）晶體的諧振頻率非常穩(wěn)定。（2）有非常高的品質(zhì)因數(shù)。（3）接入系數(shù)非常小。（4）晶體在工作頻率附近阻抗變化率大，有很高的并聯(lián)諧振阻抗。例2-2

如圖所示并聯(lián)諧振回路，信號源與負載都為部入接入。已知RS、RL，并知回路參數(shù)L、C1、C2和空載品質(zhì)因數(shù)QO，求（1）fo與B0.707；（2）RL不變，要求總負載與信號源匹配，如何調(diào)整回路參數(shù)？第二節(jié)高頻電路中的基本電路四、傳輸線變壓器

1、電路結(jié)構(gòu)(a)結(jié)構(gòu)示意圖;（b）電路第二節(jié)高頻電路中的基本電路(a)傳輸線方式;(b)變壓器方式2、工作方式第二節(jié)高頻電路中的基本電路3、應用：（1∶4阻抗變換器）第三節(jié)電子噪聲及其特性定義：噪聲就是除有用信號以外的一切不需要的信號及各種電磁擾動的總稱。噪聲來源主要有兩方面:

電阻熱噪聲和半導體管噪聲。一、電阻熱噪聲電阻R兩端噪聲電壓的均方值為:電阻熱噪聲電壓波形第三節(jié)電子噪聲及其特性電阻熱噪聲等效電路定義均方電壓譜密度和均方電流譜密度分別對應于單位頻帶內(nèi)的噪聲電壓均方值與噪聲電流均方值：第三節(jié)電子噪聲及其特性1、線性電路中的熱噪聲①多個電阻的熱噪聲。以兩個電阻串聯(lián)為例：兩個電阻串聯(lián)的噪聲分析模型第三節(jié)電子噪聲及其特性

②熱噪聲通過線性網(wǎng)絡。

熱噪聲通過線路路的模型

如果傳輸函數(shù)表示電壓之比則有：輸出端的均方噪聲電壓為：第三節(jié)電子噪聲及其特性定義等效噪聲帶寬可以得到：等效噪聲帶寬第三節(jié)電子噪聲及其特性二、晶體三極管的噪聲

?分布電阻產(chǎn)生熱噪聲

?散彈（粒）噪聲

?分配噪聲

?閃爍噪聲三、場效應管噪聲第四節(jié)噪聲系數(shù)和噪聲溫度一、噪聲系數(shù)

定義：輸入端的信號噪聲功率比與輸出端的信號噪聲功率比的比值，即用dB表示為：線性電路第四節(jié)噪聲系數(shù)和噪聲溫度二．噪聲溫度將線性電路的內(nèi)部附加噪聲折算到輸入端,此附加噪聲可以用提高信號源內(nèi)阻上的溫度來等效。第四節(jié)噪聲系數(shù)和噪聲溫度三、噪聲系數(shù)的計算

1、“額定功率”和“額定功率增益”的概念。額定功率，又稱資用功率或可用功率，是指信號源所能輸出的最大功率。

額定功率增益是指四端網(wǎng)絡的輸出額定功率和輸入額定功率之比，即:

第四節(jié)噪聲系數(shù)和噪聲溫度2、噪聲系數(shù)的計算

因為：、

所以：等效到輸入端有：第四節(jié)噪聲系數(shù)和噪聲溫度3、級聯(lián)四端網(wǎng)絡的噪聲系數(shù)級聯(lián)網(wǎng)絡噪聲系數(shù)第一級第二級第四節(jié)噪聲系數(shù)和噪聲溫度