高频电子线路(知识点整理)

127.02高频电子线路重点第二章选频网络一.基本概念所谓选频（滤波），就是选出需要的频率分量和滤除不需要的频率分量。电抗(X)=容抗（)+感抗(wL)阻抗=电阻(R)+j电抗阻抗的模把阻抗看成虚数求模二．串联谐振电路1.谐振时，（电抗），电容、电感消失了，相角等于0，谐振频率：，此时|Z|最小=R，电流最大2.当ww0时，电流超前电压，相角小于0，X0阻抗是容性；当ww0时，电压超前电流，相角大于0，X0阻抗是感性；3.回路的品质因素数（除R），增大回路电阻，品质因数下降，谐振时，电感和电容两端的电位差大小等于外加电压的Q倍，相位相反4.回路电流与谐振时回路电流之比(幅频)，品质因数越高，谐振时的电流越大，比值越大，曲线越尖，选频作用越明显，选择性越好5.失谐△w=w（再加电压的频率）-w0（回路谐振频率），当w和w0很相近时，，ξ=X/R=Q×2△w/w0是广义失谐，回路电流与谐振时回路电流之比6.当外加电压不变，w=w1=w2时，其值为1/√2，w2-w1为通频带，w2，w1为边界频率/半功率点，广义失谐为±17.，品质因数越高，选择性越好，通频带越窄8.通频带绝对值通频带相对值9.相位特性Q越大，相位曲线在w0处越陡峭10.能量关系电抗元件电感和电容不消耗外加电动势的能量，消耗能量的只有损耗电阻。回路总瞬时储能回路一个周期的损耗，表示回路或线圈中的损耗。就能量关系而言，所谓“谐振”，是指：回路中储存的能量是不变的，只是在电感与电容之间相互转换；外加电动势只提供回路电阻所消耗的能量，以维持回路的等幅振荡，而且谐振回路中电流最大。11.电源内阻与负载电阻的影响QL三.并联谐振回路1.一般无特殊说明都考虑wLR，Z反之wp=√［1/LC-(R/L)2］=1/√RC·√1-Q22.Y(导纳)＝电导(G)=电纳(B)=.与串联不同)1(CL0100CLXLC10CRRLQ001)(j00)()(j11eNQQ07022111)(2NQff0702Qff1207.0arctanarctan00QCLRCL1jLCLCR1j1LCLCR1jLCRLC1C1+–CVsLRIsCLR22222221cos21sin21smsmsmVCQtVCQtVCQ2sm02sm21π2121π2CQVRVwRQCQVVCQπ2121π2212sm2sm2每周期耗能回路储能π2Q所以RRRRQLS013.谐振时，回路谐振电阻Rp==QpwpL=Qp/wpC4.品质因数（乘Rp）5.当wwp时，B0导纳是感性；当wwp时，B0导纳是容性（看电纳）电感和电容支路的电流等于外加电流的Q倍，相位相反并联电阻减小品质因数下降通频带加宽，选择性变坏6.信号源内阻和负载电阻的影响由此看出，考虑信号源内阻及负载电阻后，品质因数下降，并联谐振回路的选择性变坏，通频带加宽。四.串并联阻抗等效互换1.并联→串联Q=Xs/Rs2.串联→并联Rp≈RsQ2Xp=XsQ=Rp/Xs3.抽头式并联电路为了减小信号源或负载电阻对谐振回路的影响，信号源或负载电阻不是直接接入回路，而是经过一些简单的变换电路，将它们部分接入回路。CP1CLRLP2IsRpIsRpRL(a)(b)VV+-—+-—VL+-—CRLPLRLCb)a)VVL+-—+-—C2RLPLRLCb)a)C1VVL+-—+-—考虑接入后等效回路两端电阻和输出电压的变化第三章高频小信号放大器一.基本概念1.高频放大器与低频放大器主要区别：工作频率范围、频带宽度，负载不同；低频：工作频率低，频带宽，采用无调谐负载；高频：工作频率高，频带窄，采用选频网络2.谐振放大器又称（调谐）/高频放大器：靠近谐振，增益大，远离谐振，衰减3.高频小信号放大器的主要质量指标1）增益：（放大系数）（2—3dB，0.5—（-3dB）2）通频带增益下降到时所对应的频率范围为3）选择性从各种不同频率信号的总和（有用的和有害的）中选出有用信号，抑制干扰信号的能力01LCBLC1pCRRLQPPp1CRLRpppp2p2p2ppXRXRRs2p2pp2psXRXRXioVVAvioVVAlog20vioPPAplog10ioPPApCRLLsppL1GGGLQLpspp1RRRRQLRpppQLP1L21RpRLVVpLQff070221a）矩形系数或（放大倍数下降到0.1或0.01）K→1，滤除干扰能力越强，选择性越好b）抑制比表示对某个干扰信号fn的抑制能力4)工作稳定性不稳定引起自激5）噪声系数二．晶体管高频小信号等效电路与参数1.形式等效电路（网络参数等效电路）h参数系输出电压、输入电流为自变量，输入电压、输出电流为参变量z参数系输入、输出电流为自变量，输入、输出电压为参变量y参数系（本章重点讨论）输入、输出电压为自变量，输入、输出电流为参变量输入导纳（输出短路）输出导纳（输入短路）正向传输导纳（输出短路）反向传输导纳（输入短路）ｙfe越大,表示晶体管的放大能力越强；ｙre越大,表示晶体管的内部反馈越强。缺点：虽分析方便，但没有考虑晶体管内部的物理过程，物理含义不明显，随频率变化参考书本62页例题2.混合π等效电路优点：各个元件在很宽的频率范围内都保持常数。缺点：分析电路不够方便。3.混合π等效电路参数与形式等效电路y参数的转换yie=gie+jωCieyoe=goe+jωCoeyfe=|yfe|∠φfeyre=|yre|∠φre4.晶体管的高频参数1）截止频率fβ放大系数β下降到β0的的频率2）特征频率飞fT当β下降至1时的频率，当β01时,3）最高振荡频率fmax晶体管的功率增益为1时的工作频率注意:f≥fmax后，Gp1，晶体管已经不能得到功率放大。三．单调谐回路谐振放大器fAv0f0AAvnfn7.01.01022ffKr7.001.0r0.0122ffKn0nvvAAd011i2VVIy021r1VVIy012f2VVIy022o1VVIyLoefereieiYyyyyYLoefe12YyyVVAvsiefereoeoYyyyyY21。β0TffβTmaxfff:频率参数的关系抑制比ffj1.0120βTff等效变换1.电压增益谐振时匹配时2.功率增益1）如果设LC调谐回路自身元件无损耗，且输出回路传输匹配那么最大功率增益为2）如果LC调谐回路存在自身损耗，且输出回路传输匹配引入扎入损耗K1=回路无损耗时的输出功率（P1）/回路有损耗时的输出功率（P’1）=(其中)那么最大功率增益为此时的电压增益为3.通频带与选择性（通频带）选择性无论Q值为多大，其谐振曲线和理想的矩形相差甚远，选择性差（1）4.级间耦合看书76页例题四．多级单调谐回路谐振放大器1.放大器的总增益2.m级放大器的通频带五．谐振放大器的稳定性1.稳定系数（其中g2=g1g2）如果S＝1，放大器可能产生自激振荡；如果S1，放大器不会产生自激。S越大，放大器离开自激状态就越远，工作就越稳定。一般要求S=5~10，2.单向化什么是单向化：讨论如何消除yre（反向传输导纳）的反馈，变“双向元件”为“单向元件”的过程。为什么单向化：由于晶体管内存在yre的反馈，所以它是一个“双向元件”。作为放大器工作时，yre的反馈作用可能引起放大器工作的不稳定。如何单向化：1）失配法信号源内阻不与晶体管输入阻抗匹配；晶体管输出端负载阻抗不与本级晶体管的输出阻抗匹配。注意：失配法以牺牲增益为代价换取稳定性的提高。2）中和法（不做讨论）六．放大器中的噪声1.内部噪声的来源于特点由元器件内部带电粒子的无规则运动产生，大多为白噪声（在整个频域内，功率谱密度均匀分布的噪声；亦即：所有不同频率点上能量相等的随机噪声）2.电阻热噪声功率谱密度噪声电压的均方值噪声电流的均方值{其中波尔兹曼常数T为绝对温度（=摄氏温度+273），单位为KR(或Ｇ)为nf内的电阻（或电导）值，单位为Ω}2ie22oe121pfe21fe210gpgpGyppGyppAPv21max2)(iofevoggyAioPoPPAie12ie2)(ggAvoie2221oe21p0gpgpG1oeie12femaxP04ggyAie2221oe21p0gpgpG20L)1(1QQmax0P20L20Loe1ie12femax0P)1()1(4AQQQQggyA21max2||)(iofevoggyA)1(0QQLL07.02Qff10rKnAAAAA1n21vvvvvLmQff017.0122单级7.01212fmre0fe22SCygre0fe02ACSyv()4SfkTR24nnvkTRf24nnikTGf231.3810/,kJK输入端的噪声经放大后在输出端呈现的功率3.晶体管噪声1）热噪声：主要存在于(基区体电阻）内2）散粒噪声（主要来源）3）分配噪声4）闪烁噪声（1/f噪声）4.场效应管的噪声（比晶体管低得多）1）热噪声：由漏、源之间的等效电阻产生；由沟道内电子不规则运动产生。2）散粒噪声：由栅、源之间ＰＮ结的泄漏电流引起。3）闪烁噪声七．噪声系数的表示和计算1.信噪比有用信号功率Ps与噪声功率Pn的比值→2.噪声系数：Fn反映了信号经过放大后，信噪比变坏的程度输入信噪比与输出信噪比的比值分贝输出噪声3.噪声温度Ti=(Fn-1)T4.灵敏度当系统的输出信噪比给定时，有效输入信号功率P’si称为系统灵敏度，与之相对应得输入电压称为最小可检测信号P’si=Fn(kT△fn)（P’so/P’no）===lgP’si=lgFn+lg(kT△fn)+lg（P’so/P’no）书上116页例题5.等效噪声宽度6.减小噪声系数的措施选用低噪声元、器件；正确选择晶体管放大级的直流工作点；选择合适的信号源内阻Rs；选择合适的工作宽度；选用合适的放大电路；降低主要器件的工作温度第五章高频功率放大器一．基本概念1.谐振（高频）功放与非谐振（低频）功放的比较相同:要求输出功率大，效率高不同1：工作频率与相对频宽不同不同2：负载不同低频功放，采用无调谐负载；高频功放，一般采用选频网络作为负载；新型宽带功放采用传输线作为负载。不同3：工作状态不同低频功放，工作于甲类（360度）、甲乙类或乙类（180度）（限于推挽电路）状态；高频功放，一般工作于丙类（180度）（某些特殊情况下可工作于乙类）。二．工作原理白噪声/SNPP=S/N=SNR=信号功率/噪声功率//sininsonoPPFPP()10()10lg10nFdBnnnFdFBFnoIInipIIPPAn0In0n0PPP放大器自身的噪声经放大后在输出端呈现的功率1IInFn0n0IPP放大器自身的噪声经放大后在输出端呈现的功率输入端的噪声经过放大后在输出端呈现的功率Coo=PPPPPCo=率直流电源提供的直流功输出功率)()()(Co集电极耗散功耗交流输出信号功率率直流电源供给的直流功PPPCo=PPP三．晶体管谐振功率放大器的折线近似分析法1.为了对高频功率放大器进行定量分析与计算，关键在于求出电流的直流分量Ic0与基频分量Icm12.动态特性——一直线3.负载特性结论：欠压：恒流，Vcm变化，Po较小，ηc低，Pc较大过压：恒压，Icm1变化，Po较小，ηc可达最高