高频补充讲义2015知识点

1高频电子线路补充讲义2015第一章绪论本章要求：本章要求深刻理解与熟练掌握的重点内容有：（1）无线通信系统的基本组成及各功能模块的作用（2）调制、解调在无线通信中的作用；1、无线通信系统的组成它由（1）发送设备和接收设备两大部分组成（2）天线用来辐射电磁波和感应接收电磁波的收发公用设备，由天线开关来决定它当前的功能。（3）信道为自由空间思考及练习题3、如图所示为无线通信系统的发射部分系统框图简单无线发射接收系统框图非电/电转换调制信号已调波载波音频放大调制器变频器激励放大功率放大天线开关话筒振荡器扬声器fifsfL非电/电转换调制信号音频放大解调器中放器混频器高频小信号放大振荡器载波振荡器音频放大调制器变频器激励放大功率放大话筒A2（1）指出系统中属于高频电路的功能模块（2）若话筒输出的波形如图所示，采用普通调幅AM,画出A点处的已调波的示意图4、图所示为无线通信系统的接收部分系统框图（1）写出系统中fi、fs、fL三个频率之间的关系；（2）若中频放大器输出的波形如图所示，画出A点处已解调的信号波形的示意图；（3）指出系统中属于高频电路的部分4、为了有效的辐射电磁波，天线尺寸长度必须与发射信号的相近。5、通常将携带有信息的电信号称为，未调制的高频振荡信号称为，通过调制后的高频振荡信号称为。6、高频小信号放大器主要用于无线通信系统的中。A．发送设备；B．接收设备；C．发送设备、接收设备7、谐振功率放大器主要用于无线通信系统的中。A．发送设备；B．接收设备；C．发送设备、接收设备8、关于调频的描述，正确的是A.载波的角频率随调制信号频率的大小变化B.载波的角频率随调制信号幅度的大小变化C.载波的幅度随调制信号频率的大小变化9、关于调幅的描述，正确的是A.载波的相位随调制信号频率的大小变化B.载波的角频率随调制信号幅度的大小变化C.载波的幅度随调制信号幅度的大小变化扬声A器fifsfL音频放大解调器中放器混频器高频小信号放大振荡器3第二章高频电路基础本章要求：1．要求深刻理解与熟练掌握的重点内容有：（1）高频电路中元件、器件和组件（高频基本电路）的高频特性；(2)串联谐振、并联谐振、耦合双调谐回路的谐振特性曲线、通频带基本概念和基本分析计算；（3）抽头并联振荡电路及接入系数概念、计算及在电路匹配中的应用；本章补充内容：高频电路基础----指的是用于构成无线电设备中各功能电路（如高频放大器、调制/解调器、高频振荡器等）的无源元件、有源器件和组件1、高频电路中无源元件------电阻、电容、电感（1）高频电阻----不仅呈现电阻特性R=v/i、还表现出电抗特性（见pag13）电阻R的高频等效电路电抗产生的原因：当高频电流通过电阻时，电荷的趋肤效应、涡流、电磁感应（2）高频电容----以电场形式储存电能，主要用作谐振、滤波元件（见pag13）电容C的高频等效电路*电容器的容抗XC=1/ωC*电容器SRF----由Lc和C组成的串谐，ω0=CLC1*电容器极间绝缘电阻RC是由电容两导电极板间介质（云母、陶瓷、纸等）的非理想带来的。它也决定着电容器的品质因素LRCRRLCRCC(a)阻抗频率f(b)04QC=储能/耗能=CRRVCVCCCC221高频电路中，常使用片状电容和表面贴装电容，电容器的极间绝缘电阻RC可视作开路（损耗很小），QC趋于无穷。当进入微波波段后，RC需考虑。（3）高频电感----以磁场形式储存磁能，主要用作谐振、滤波元件和高频阻隔元件（被称为高频扼流圈（见pag14）电感L的高频等效电路电感器的感抗XL=ωL高频电感线圈的损耗不能忽略（集肤效应、涡流损失、电磁辐射及磁芯电感磁滞损耗带来的能量损失随着工作频率的增加而增加，用交流电阻rL来等效。常用来表示电感线圈损耗性能的参数是品质因素Q=储能/耗能=rLriLiLL22在一定的频率范围内，可以认为电感线圈品质因素Q近似为常数电感器SRF----由L和CL组成的并谐，ω0=LCL12、高频电路中有源器件------二极管、晶体管、场效应管、集成电路，完成信号的放大、非线性变换等功能。（Pag15---16）（1）二极管在高频电路中，二极管主要用于调制/解调、混频、检波等非线性电路中特点：工作在低电平上要求高频特性要好（极间电容小，工作频率高）因此，高频电路中主要用点接触式二极管和表面势垒二极管*在高频电路中还有一类特殊用途的二极管--------变容二极管其电容值随其上偏置电压变化而变化。用途：调频电路、压控振荡器CLrLL5(2)晶体管和场效应管高频管的性能指标要比低频管高。高频小功率管-----用于高频小信号放大，要求;高增益、低噪声双极性：工作频率可达几千兆赫兹，噪声系数几分贝场效应：工作频率可达十几千兆赫兹，噪声更低高频功率管-----在高频时有较大的功率输出双极性：工作频率可达几百兆赫兹，输出功率10----1000w(3)集成电路-----类型和品种比较少通用型：宽带集成放大器、模拟乘法器专用型：集成解调器、单片集成接收机等3、高频电路中组件-----高频振荡回路、高频变压器、谐振器和滤波器（1）高频振荡回路---简单振荡回路、抽头LC并联谐振回路、耦合振荡回路（a）简单振荡回路---只有一个由电感和电容串联/并联组成的回路*LC串联谐振回路学习要点：基本电路形式回路空载品质因素与电感线圈的品质因素的关系回路两端的串联阻抗表达式回路谐振的定义、物理意义及电路特征求谐振频率ω0的表达式LrCX00容性感性(a)(b)|ZS|r00(c)0－/20(d)/26阻抗模、幅角与ω的关系及判断回路性质的方法-----当ω＜ω0，∣ZS∣＞r,电压相位滞后电流相位，回路呈容性当ω＞ω0，∣ZS∣＞r,电压相位超前电流相位，回路呈感性当ω=ω0，∣ZS∣=r,电压、电流同相位，回路呈纯阻且最小串联谐振曲线及由此导出的失谐、广义失谐、选择性、通频带等重要概念。（见课堂笔记）*回路发生并串联谐振时，储能元件电容/电感上电压（∣VC∣≈∣VL∣远大于回路端口处电压（近似Q倍），串联谐振又被称为电压谐振*LC并联谐振回路#并联阻抗、谐振频率、谐振电阻LC并联谐振回路LrCCIC.IR.R0IL.L0B11/2Q1＞Q2Q1Q20－/2/2感性Q2Q1Q1＞Q2容性Z(a)(b)(c)(d)＋－U.0|zp|/R0I.I/I011/√2Q1Q2Q1＞Q2f0Bf7当X=0时，回路发生并联谐振ω=ω0=)11(12QLC当Q＞＞1ω0LC1ω0L=1/ω0CR0==L/Cr=Q/ω0C=Qω0L*回路发生并联谐振时，回路电流（I=∣IL∣≈∣IC∣远大于端口处Ii（近似Q倍），并联谐振又被称为电流谐振阻抗特性曲线Zabs/R011/√2Q1Q2Q1＞Q2f0BfφZπ/2Q2Q1＞Q2f0fQ1-π/2aIiILCrbr2+(ωL－1/ωC)2Lr/C－[r/ωC]×(ωL－1/ωC)IQIICL8回路性质与频率关系：当ω＜ω0，∣ZP∣＜R0,电压相位超前电流相位，回路呈感性当ω＞ω0，∣ZP∣＜R0,电压相位滞后电流相位，回路呈容性当ω=ω0，∣ZS∣=R0,电压、电流同相位，回路呈纯阻且最大（b）带抽头LC并联谐振回路学习要点：常见的电路形式接入系数的定义、计算方法VTVTIC1ILCR0LR0L1V1V1C2(a)(b)VTVTC1CLVLLVLL1C2R1R1(c)(d)VTLC1VLVL1C2R1(e)9作用分析（实现阻抗变换、回路与信号源的功率匹配思考及练习题1.在带抽头LC并联谐振回路中，外部电路与回路中的电感或电容部分相连，用抽头系数（接入系数）表示回路与外电路的连接紧密程度，可通过改变电感抽头位置或电容比值实现阻抗变换。2.影响高频变压器的高频特性的因素有磁芯材料（磁导率、损耗）和变压器结构。3.石英晶体谐振器，工作在串联谐振时等效电阻最小，工作在并联谐振时等效阻抗最大。4.电感是由导线绕制而成，有空心的和含骨架（磁芯），应用于高频时其品质因素会减小、线圈各匝间以及与地之间分布电容增加。5.对于电感值为L0，电容值为C0的并联谐振回路，谐振频率f0=1/(2)LC，谐振电阻R0=L/Cr当加在回路两端的信号的频率f＜f0,回路阻抗小于谐振阻抗，而且呈感性；当f＞f0,回路阻抗小于谐振阻抗，而且呈容性。6.对于由电感L0、耗损电阻r，电容C0组成的串联谐振回路，谐振频率f0=1/(2)LC，谐振电阻R0=当加在回路两端的信号的频率f＜f0,回路阻抗谐振阻抗而且呈容性；当f＞f0,回路阻抗大于谐振阻抗，而且呈感性。7.双调谐耦合振荡电路除了能实现阻抗变换和信号选择功能外，与单LC谐振电路相比，其优点是在通带内，特性曲线顶部平缓，带宽要大，在通带外衰减快，选择性更好。8.理想高频变压器上两个的重要关系式是U1=U2=nU3和-I3=n(I1+I2).9.石英晶体谐振器，其品质因素Q值高、由它组成的滤波器的工作频率稳定度高，阻带衰减陡峭.10.耦合振荡电路的参数耦合因子A=kQ,表征两回路耦合的强弱不仅与耦合系数有关，还与两回路的品质因素Q有关；当A=1称为临界耦合；当A＞1称为过耦合；当A＜1称为欠耦合.11．一个实际的电阻器，高频时，不仅表现出电阻特性，还表现出电抗特性，其高频特性主要取决于制作的材料、封装形式和尺寸大小。12．已知并联谐振回路L=1μH,C=4pF,Q=100,该回路的谐振频率f0约为、谐振电阻R0=和通频带B=。13．声表面波滤波器的中心频率由压电基片材料和IDT指条宽度决定，随着集成10工艺的发展，声表面波滤波器的工作频率可以做得很高，器件体积很小14．陶瓷滤波器是通过将多个陶瓷谐振器级联封装而成的组件。15．LC串联谐振回路，谐振时，阻抗为纯阻而且为B.A．0；B.最小；C.最大16．谐振回路与外电路连接时，常采用部分接入方式实现阻抗匹配、功率匹配、控制品因素等要求，图中晶体管基极与谐振回路的接入系数p为B。sisR1L2L1C2CA．21CCB．112CCCC．212CCC17．上图中电流源与谐振回路的接入系数pL为C。A．112LLLB．21LLC．212LLL19．设有一高频小信号放大器，以简单LC并联谐振回路做负载，所放大的普通调幅信号的中心频率为fs=20MHZ,回路电感L=2.5μH,试求1）所需的电容值2）问回路的品质因素应为多少时，保证回路的带宽为200KHZ，而回路的谐振电阻为多少？3）若需要展宽回路带宽，回路的品质因素应提高还是降低？如何实现？11第三章高频谐振放大器本章要求：1．要求深刻理解与熟练掌握的重点内容有：（1）具有单调谐回路的高频小信号放大器的组成、工作原理、交流等效电路。其增益、带宽、矩形系数的基本分析方法和计算；（2）高频功率放大器的电路结构及提高效率的工作原理，高频功率放大器效率以及各功率的分析方法及计算；（3）高频功率放大器的直流馈电电路组成原则;（4）高频功放外特性------负载特性2．要求一般理解与掌握的内容有：（2）单调谐多级放大器的增益、带宽、矩形系数的计算;本章补充内容：高频小信号放大器部分：3、典型电路分析单级谐振小信号放大器电路（取多级放大器中的一级）电路分析：*直流偏置电路采用分压式工作点稳定电路，设计好R1、R2、R3值，使静态工作点设置在器件的线性区。*采用带抽头的LC并联谐振回路做交流负载，完成阻抗变换和选频任务P2C2R1CLP1C1TISR2R3Yie2YSLF-ECCECF12*前级放大器可视作本级放大器的带内阻的信号源（用电流源等效）*后级放大器可视作本级负载，用导纳表示[包含电导和电纳（由电容引起）部分]*LF、CF组成电源滤波电路，消除各级放大器通过电源带来的相互干扰。直流偏置电路（分压式工作点稳定电路）交流通路交流等效电路其中G0=1/R0；R0=Q0ω0L=Q0/ω0C；Q0：回路空载时品质因素推导高频小信号主要性能指标增益、通频带举例3-1bIbc++a+ISYSYi