北京邮电大学《通信电子电路》第2章_高频放大电路(1)_唐恬

通信电子电路——高频放大电路(1)北京邮电大学——信息与通信工程学院唐恬[e-mail]2009-2010学年第2学期2009-2010学年第2学期通信电子电路——高频放大电路(1)2本次教学内容2.1高频电路中的元器件2.2谐振回路的基本特性总结2009-2010学年第2学期通信电子电路——高频放大电路(1)3本次教学重点2.2节全是重点2009-2010学年第2学期通信电子电路——高频放大电路(1)4课程内容简介2.3小信号谐振放大电路通常存在倍频电路2.5节高频放大电路基础——2.1、2.2节2.4谐振功率放大2.6宽带高功率放大器2009-2010学年第2学期通信电子电路——高频放大电路(1)52.1.1高频电路中的无源器件——电阻电阻的高频等效电路包括分布电容和引线电感表贴电阻的高频特性优于绕线电阻RLRCR2009-2010学年第2学期通信电子电路——高频放大电路(1)62.1.1高频电路中的无源器件——课外知识：元件的焊接过孔、表贴等封装：波峰焊：BGA等封装，回流焊：2009-2010学年第2学期通信电子电路——高频放大电路(1)72.1.1高频电路中的无源器件——电容电容的高频等效电路如图所示，高频时，电容呈感性。电容容量越大，这种现象越明显如何理解这句话？：在滤波电容的使用上常用不同量级的电容并联来拓宽应用频率范围LGC2009-2010学年第2学期通信电子电路——高频放大电路(1)82.1.1高频电路中的无源器件——电感电感的高频(中、短波频段)等效电路如下定义无功功率：电抗元件的储能；有功功率：电阻元件的耗能。则可定义品质因数Q来衡量电感性能：Q=无功功率/有功功率。对电感来说：Lr22ILLQIrr2009-2010学年第2学期通信电子电路——高频放大电路(1)92.1.2高频电路中的有源器件——二极管在高频电路中，二极管主要用于非线性变换电路：检波、调制、解调和混频等利用二极管反偏时等效电容随偏置电压变化的特点---变容二极管PIN二极管：在PN结之间插入未掺杂的I层，改善二极管高频特性2009-2010学年第2学期通信电子电路——高频放大电路(1)102.1.2高频电路中的有源器件——双极型晶体管和场效应管主要可分为2类：高频小信号放大：高频小功率管，要求高增益、低噪声。双极型放大管工作频率可达几GHz，噪声系数几分贝。场效应管能达到十几GHz。高频功率放大：除要求增益大以外，还要求在高频能有较大功率输出。2009-2010学年第2学期通信电子电路——高频放大电路(1)112.2谐振回路的基本特性谐振回路(LC谐振)的作用作为选频、移相、相频变换、阻抗变换网络简单谐振回路由一个电感和一个电容组成的谐振回路。若可通过电感串、并联以及电容串、并联变换将电路转换为一个电感和一个电容的谐振回路，也算作单谐振回路2009-2010学年第2学期通信电子电路——高频放大电路(1)122.2.1LC谐振回路的基本特性——串联谐振(1)以电压源分析LC串联谐振SVLVLrCCVSZI()1()()|()|SSjSZjrjLCrjXZje221()1()1()arctanSSXLCZjrLCLCr当ω=ω0=时X=0，此时回路发生谐振，称ω0为谐振角频率,称r为谐振电阻1/LC2009-2010学年第2学期通信电子电路——高频放大电路(1)132.2.1LC谐振回路的基本特性——串联谐振(2)谐振时，空载回路电流为：SVLVLrCCVSZI00//SSrVrIIIV定义回路品质因数Q0为回路谐振时的感抗或容抗与损耗电阻的比值:ω0L/r或1/ω0Cr。0000SLSjLjLjVQrVVI谐振时电容上的电压为：0001CSjQjCVIV则谐振时电感上的电压为：2009-2010学年第2学期通信电子电路——高频放大电路(1)142.2.1LC谐振回路的基本特性——串联谐振(3)谐振时电感线圈上的电压近似等于电感上的电压由、可知：LC串联回路谐振时，电感和电容上的电压均为信号源电压的Q0倍，但是相位相反，因此串联谐振也称为电压谐振SVLVLrCCVSZI0LSjVQV0CSjQVVLVCV0IrVSV2009-2010学年第2学期通信电子电路——高频放大电路(1)152.2.1LC谐振回路的基本特性——串联谐振(4)LC串联谐振的频率特性如下图所示容性或感性即是指相移特性，相位提前为感性，反之即为容性。可用相移特性实现移相网络X0L1C1XLC0{{SZr00电容性电感性0s2202009-2010学年第2学期通信电子电路——高频放大电路(1)162.2.1分析LC串联谐振回路基本特性的小结电路结构/回路阻抗谐振频率品质因数电感/电容上的电压阻抗频率特性()1SZjrjLCω0使电抗为000/1/LrCr0LsjQVV0CsjQVVX0L1C1XLC0{{SZr00电容性电感性0s2202009-2010学年第2学期通信电子电路——高频放大电路(1)172.2.1LC谐振回路的基本特性——并联谐振(1)以电流源分析LC并联谐振SIVLrCPZCILI11()()111PZjrjLrjLjCCLCCrrjLjCCLL11()PPPCrYjjCGjBZLLSIVLPRCCILIPZPLRCr为并联谐振回路的谐振电阻2009-2010学年第2学期通信电子电路——高频放大电路(1)182.2.1LC谐振回路的基本特性——并联谐振(2)空载回路电压为：SIVLPRCCILIPZ流过电容的电流为(Q0是空载品质因数)：1SSPCrYjCLLIIV当ω=ω0=时：回路阻抗变为纯电阻且达到最大值：1/LC/PPZRLCr0001CPSSjCLjjQrIVIISPSPLGCrIVI2009-2010学年第2学期通信电子电路——高频放大电路(1)192.2.1LC谐振回路的基本特性——并联谐振(3)当ω0Lr时，流过电感的电流为：0SS0PPLSS0000LjjjjQCrr+jLjLCrrLLIIVVIIILC并联回路谐振时，电感和电容上的电流为信号源电流的Q0倍，但是相位相反，因此并联谐振也称为电流谐振SIVLPRCCILIPZCILIPVSI2009-2010学年第2学期通信电子电路——高频放大电路(1)202.2.1LC谐振回路的基本特性——并联谐振(4)LC并联谐振的频率特性如下图所示：B0C1L0PZPR00电容性电感性0p2202009-2010学年第2学期通信电子电路——高频放大电路(1)212.2.1LC串、并谐振回路基本特性的小结见表2.2.1，表中尤其应关注以下指标对比：谐振角频率、品质因数Q0、阻抗特性（何时为感性、容性、纯电阻）注意两种回路的空载品质因数实际上是等效的，但是以下两种公式更易记忆，也适合后续推广到实际电路计算：串联LC：ω0L/r并联LC：Rp/ω0L2009-2010学年第2学期通信电子电路——高频放大电路(1)222.2.1关于谐振和Q值的进一步说明谐振时，信号源和回路电抗原件不交换能量，而是电感与电容相互交换能量，即电容的无功功率等于电感的无功功率定义回路谐振时的特性阻抗为ρ：串联回路：并联回路：001/LCLC/PPRRQLC/LCQrr2009-2010学年第2学期通信电子电路——高频放大电路(1)232.2.1实际谐振回路品质因数的计算考虑信号源内阻与负载电阻的电路如图所示SVLrCSRLR0VSILPGCSGLG0V有载品质因数QL：000////1()LsLsLPLsLPLQRRrRRRQLGGGL串联并联可见QLQ02009-2010学年第2学期通信电子电路——高频放大电路(1)242.2.1例2.2.1：并联谐振回路Q值的计算如下图所示LRVSRLSICrSRLSICPRLRV6121100101001001010PPLRkGCr////100//100//5025SPLRRRRk61210010110010LkC25LRQ25SVIRV2009-2010学年第2学期通信电子电路——高频放大电路(1)252.2.2部分接入回路——自耦变压器耦合连接部分接入回路即是一种阻抗变换电路VC1L2LLRLVCL'LRV12LLL12NNN当电路发生谐振时，若回路满足高Q值条件，即时，有：02LRL022012()LLNLLNVVV2009-2010学年第2学期通信电子电路——高频放大电路(1)262.2.2部分接入回路——自耦变压器耦合连接利用电源提供功率不变原则，P1=P2VC1L2LLRLVCL'LRV2222122'||||22||2LLLLNPRNRPRVVV2'2LLNRRN设接入系数为，有：22LNpLN'2LLRRp易知p=1，可见部分接入提高了Q值2009-2010学年第2学期通信电子电路——高频放大电路(1)272.2.2部分接入回路——电容分压耦合连接与自耦变压器耦合接入类似：此时接入系数为：V1CL2CLRLV1CL'LRV2C112CpCC'2LLRRp其他参量等效变换如下'2'2'2''//LLLLLLssssgpgXXpCpCIpIVVp2009-2010学年第2学期通信电子电路——高频放大电路(1)282.2.2部分接入回路——例题2.2.2SRL1CSI0V2CLRrLpCp'sRL1C'sI'LRV2CPR'2'2'0000.5/400/2000.5/100LCssLLLCsLsPppRRpkRRpkIpImARQLQLCk''////57sLPRRRRk057RCQRLL'28.5sVIRV014.25CVpVV2009-2010学年第2学期通信电子电路——高频放大电路(1)292.2.2部分接入回路——再次强调注意接入系数的来源注意电容分压耦合时的接入系数计算注意电容串、并联时的总的容值计算注意信号源及负载的电压、电流也需要变换改变电路Q值时可通过改变接入系数或负载值来间接改变Q值，但注意改变接入系数时很容易导致谐振频率的改变部分接入的缺点是什么？2009-2010学年第2学期通信电子电路——高频放大电路(1)30总结串、并联谐振回路结构实际电路的品质因素及其计算特性阻抗阻抗谐振频率品质因数相位关系频率特性谐振阻抗利用部分接入提高Q值接入系数参量的等效变换2009-2010学年第2学期通信电子电路——高频放大电路(1)31作业2.2.22.2.42.2.5,将此题改为：有一谐振回路在某频段内工作，该频段最低频率535kHz，最高频率1605kHz，若采用固定感抗电感并联可变电容实现该回路，对可变电容容值应作何要求？2009-2010学年第2学期通信电子电路——高频放大电路(1)32谢谢！