-
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
< br>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
(
?
L
?
阻抗的模把阻抗看成虚数求模
二．串联谐振电路
1
1
X
?
?
L
?
?
0
?
?
0
0
1.
谐振时，
（电抗）
?
C
，电容
、电感消失了，相角等于
0
，谐振频率：
，此时
|Z|
最小
LC
0
=R
，电流最大
2.
当
<
br>X<0
w
0
时，电流超前电压，相角小于
0
，
阻抗是容性；当
w>w
0
时，电压超前电流，相角大于
0
，
X>0
阻抗
是感性；
?
L
1
Q
?
0
?
3.<
/p>
回路的品质因素数
R
?
CR
（除
R<
/p>
）
，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
0
差大小等于外加电压的
Q
倍，相位相反
)
?<
/p>
N
(
?
)
e
j
?
(
?
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
?
<
/p>
?
1
?
C
1
)
?
C
1
?
越大，
曲线越尖
，选频作用越明显，
选择性越好
1
?
j
Q
(
?
0
< br>?
0
)
2
?
5.
失谐△
w=w
（再加电压的频率）
-w
0
（回路谐振频率）
，当
w
和
w
0
很相近时，
?
0
.
7
?
?
2
?
?
1
，
ξ
=X/R=Q
×
2
△
w/w
0
是广义失谐，回路电流与谐振时回路电流之比
N
(
?
)
?
?
1
1
6.
当外加电压不变，
< br>w=w
1
=
w
< br>2
时，其值为
1/
√
2
，
w
2
-w
1
为通频带，
w
2
，
w
1
为边界频率
/
半功率点
，广
义失谐为±
1
1
?
< br>?
2
R
2
?
，
品质因数越高，选择性越好，通频带越窄
7.
2
?
?
0
?
7
f
0
2
?
f
1
2
?
f
?
8.
通频带绝对值
0
?
7
通频带相对值
0
.
7
?
Q
f
0
Q
9.
相位特性
?
0
Q
+
–
V
s
L
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
。
?
?
?
0
?
?
?
?
arctan
Q
?
?
?
?
< br>?
?
?
?
?
?
arctan
?
?
0
?
C
Q
越大，相位曲线在
w
0
处越陡峭
1
1
1
2
2
2
2
2
2
2
2
w
?
w
?
w
?
CQ
V
s
in
?
t
?
C
Q
V
cos
?
t
?
CQ
V
s
m
L
C
sm
s
m
回路总瞬时储能
2
2
2
2
1
V
sm
1
1
2
w
?
2
π
?
?
?
2
π
?
CQV
sm<
/p>
回路一个周期的损耗
R
2
R
?
2
0
1
2
CQ
2
V
sm
w
L
?
w
C
?
2
?
1
?
，
所以
Q
?
2
π
回路储能
表示回路或线圈中的损耗。
Q
1
每周期耗能
2
w<
/p>
R
2
π
2
π
?
CQV
sm
2
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
Q
0
Q
L
?
R
S
R
L
1
?
?
R
R
L
三
.
并联谐振回路
1
?
C
?
1
?
L
C
1.
一般无特殊说明都考虑
wL>>R
，
Z
1
CR
?
?
?
?
j
?
?
C
?
?
I
s
R
?
j
< br>?
?
L
?
?
L
?
L
?
?
?
C
?
2
?
反之
w
p
=
√［
1/LC-(R/L)
2
］
=1/
√
RC
·√
1-Q
2.Y(
导纳
)
＝
?
j
?
?
C
C
?
.
?
与串联不同
?
?
电导
(G)=
电纳
(B)=
?
?
CR<
/p>
L
?
?
1
?
?
L
?
CR
L
R
?
?
1
?
< br>?
L
?
1
1
L
?
L
C
R
LC
R
?
L
1
p
4.
品质
因数
Q
p
?
?
R
p
?
（乘
R
p
）
?
P
?
p
C
R
?
P
CR
?
p
L
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
<
/p>
Q
L
?
3.
谐振时
B
?
?
0
，
?
p
?
回路谐振电阻
R
p
=
=
Q
p
w
p
L=Q
p
/w
p
C
C
?
?
5.
当
w
p
时，
B>0
导
纳是感性；当
w>w
p
时，
B<0
导纳是容性
（看电纳）
R
1
Q
p
Q
p
?
p
?
1
?
?
p
L
?
G
p
?
G
s
?
G
L
?
?
R
p
R
p
?
?
?
L
p
L
?
?
1
?
?
P
?
R
R
?
< br>s
L
?
?
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
2
R
p
X
p
2
2
R
p<
/p>
?
X
p
2
R
p
X
p
2
2
R
p
?
X
p
R
s
?
X
s
?
Q=X
s
/R
s
2.
串联→并联
R
p
≈
R
s
Q
2
X
p
=X<
/p>
s
Q=R
p
/X
s
3.
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。<
/p>
I
s
R
p
C
+
V
P
1
-
—
L
P
2
V
L
-
—
+
R
L
I
s
R
p
R
?
L
-
—
+
V
C
P
+
R
L
V
L
a)
-
C
L
+
R
?
L
-
b)
V
C
(a)
(b)
—
—
C
1
P
C
2
+
+
R
L
V
L
-
—
C
L
R
?
L
V
-
—
1
?
R
L
?
2
R
L
p
p
?
a)
b)
V
L
V
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
）
V<
/p>
V
o
P
o
P
o
A
v
?
o
A
?
20
log
A
?
10
log
A
?
v
p
V
p
P
（
2
—
3dB
，
0.5
—
（
-3dB
）
V
P
i
i
i
i
2
）通频带
1
f
0
2
?
f
?
增益下降到
时所对应的频率范围为
0
?
7
Q
2
3
）选择性<
/p>
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
a
）
矩形系数
K
r
0
?
1
?
0
.
1
或
K
r0.01
?
0
.
01
（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
2
?
f
2
< br>?
f
0
.
7
2
?
f
2
?
f
0
.
7
A
v
0
d
?
n
b
）
抑制比
表示对某个干扰
信号
f
n
的抑制能力
A
v
n
A
A
v
0
A
v
n
f
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）
f
n
f
0
抑制比
输入、输出电压为自变量，输入、输出电流为参变量
?
?
I
I
1
输入导纳
y
i
?
?
V
2
?
0
（输出短路）
输出导纳
y
o
?
2
V
?
（输入短路）
?
1
?
0
?
V
1
V
2
?<
/p>
?
I
I
1
2
正向传输导纳
y
f
?
?
V
?
?
0
（输出短路）
反向传输导纳
y
r
?
V
?
（输入短路）
1
?
0
?
V
V
1
2
ｙ<
/p>
fe
越大
,
表
示晶体管的放大能力越强；ｙ
re
越大
,
表示晶体管的内部反馈越强。
y
y
Y
?
y
?
y
re
y
fe
y
fe
V
2
Y
o
?
y
oe
?
re
fe
A
v
?
?
?
< br>i
ie
y
ie
< br>?
Y
s
y
oe
?
Y
L
y
oe
?
Y
L
V
1
2
?
?
?
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
y
ie
=g
ie
+j
ω
C
ie
y
oe<
/p>
=g
oe
+j
ω
C
oe
y<
/p>
fe
=|y
fe
|
∠φ
fe
<
/p>
y
re
=|y
r
e
|
∠φ
re
4.
晶体管的
高频参数
1
）截止频率
f
β
.
?
0
?
?
f
1
?
j
f
?
1
放大系数β
下降到β
0
的
的频率
2
2
）特征频率飞
f
T
2
当β下降至
1
时的频率
f
T
?
f
0
?
1
，当β
0
>>1
时
,
f
T
?
?
0
f
β
。
β
?
3
）最高振荡频率
f
max
频率参数的关系
:
f
max
?
f
T
?
f
β
晶体管的功率
增益为
1
时的工作频率
注意
:
f
≥
f
max
后，
G
p
<1
，晶体管已经不能得到功率放
大。
三．单调谐回路谐振放大器
等效变换
1.
电压增益
p
1
p
2
y
fe
p
1
p<
/p>
2
y
fe
A
?
?
?
?
v
0
谐振时
G
?
G
?
p
2
2
匹配时
P
p
1
g
oe1
?
p
2
g
ie<
/p>
2
2.
功率增益
2
A
?
P
o
?
(
A
g
ie
2
)
Po
vo
P
i
g
ie1
(
A
vo
)
max
?
?
y
fe
2
g
o
1
g
i
2
?
?
G
p
< br>?
0
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
?
2
2
?
2
?
p
1
g
oe
1
?
p
2
g
ie2
y
fe
那么最大功率增
益为
?
A
P
0
?
max
?
4
g
ie1
g
oe
1
?
?
G
p
?
0
2
）如果
LC
调谐回路存在自身损耗，且输出
回路传输匹配
?
2
2
?
p
g
?
p
g
2
ie2
?
1
oe
1
1
引入扎入损耗
K
1
=
回路
无损耗
时的
输出
功率
（
P
1
）
/
回路
有损耗
时的
输
出
功率
（
P
’
1
）
=
Q
(
1
?
L
)
2
Q
0
(
其中
)
2
|
y
fe
|
Q
L
y
fe
Q
L
2
Q
L
2
?
(
1
?
< br>)
(
A
)
?
?
A
?
)
那么最大功率增益为
?
A
P
0
?
max
?
(
1
?
(
1
?
)
P
0
?
max
此时的电压增益为
vo
max
4
g
ie1
g
oe1
Q
0
Q
0
Q
0
2
g
o
1
g
i
2
3.
通频带与选择性
2
?
f
?
f
0
（通频带）
0
.
7
选择性无论
Q
< br>值为多大，其谐振曲线和理想的矩形相差甚远，选择性差（
K
r
0
?
1
>>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
?
?
?
?
< br>?
1.
放大器的总增益
A
v
?
A
v
1
?
A
v
2
?
?
?
A
v
n
?
A
v
1
2.
m
级放大器的通频带
1
1
f
0
2
?
f
0
.
7
?
2
m
?
1
< br>?
2
m
?
1
?
2
?
f
0
.
7
?
单级
Q
L
Q
L
?
?
n
五．
谐振放大器的稳定性
2
g
2
S
< br>?
1.
稳定系数
（其中
g
2
=g
1
g
2<
/p>
）如果
S
＝
1<
/p>
，
放大器
可能产生自激
< br>振荡；如果
S
>>1
，
放大器
不会产生
y
f
e
?
0
C
re
2
y
fe
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
，
A<
/p>
v
0
?
S
?
0
C
re
2.
单向化
什么
是单向化：讨论如何消除
y
re
（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
y
re
的反馈，所以它是一个“双向元件”
。作
为放大器工作时，
y
re
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
2
2
4
kTR
功率谱密度
S
(
f
)
?
噪声电压的均方值
v
n
?
4
kTR
??
f
n
噪声电流的均方值
i
n
?
4
kTG
??
f
n
{
< br>其中
k
?
1.38
?
10
?
23
J
/
K
,
波尔兹曼常数
T
为绝对温度（
=
< br>摄氏温度
+273
）
，单位为<
/p>
K
R(
或Ｇ
)
为
?
f
n
内的电阻（或电导）值，单位为Ω
}
3.
晶体管噪声
1
）热噪声：主要存在于
(
基区体电阻）内
白噪声
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。
< br>
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
P
s
与噪声功率
P
n
的比值→
P
S
N
=S/N=SNR=
信号功率
/
噪声功率
/
P
2.
噪声系数：
F
n
反映了信号经过放大后，信噪比变坏的程度
F
n
(
dB
)
P
si
/
P
ni
输入信噪比与输出信噪比
的比值
F
分贝
<
/p>
F
n
(
d
B
)
?
10lg
F
n
F
n
?
10
10
n
?
P
so
/
P
no
输出噪声
P
n
o
?
P
n0I
?
P
n0<
/p>
II
?
P
n
i
?
A
p
?
P
n0
II
输入端的噪
声经放
大后在输出端呈现
的功率
放大器自身的噪声经放大
放大器自身的噪声
经放大后在输出端
呈现的功率
P
F
n
?
1
?
n0
II
P
n0I
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
3.
噪声温
度
T
i
=(F
n
-1)T
4.
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
=F
n
(kT
△
f
n
)
（
P
’
so
/P
’
no
）
===lg P
’
si
=lgF
n
+lg(kT
△
f
n
)+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
R
s
；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<
/p>
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
?
C
?
P
输出功率
=
o
直流电源提供
的直流功
率
P
?
P
o
=
P
o
?
P
C
P
?
=
P
o
?
P
C
P
?
(
直流电源供给的直流
功
率
)
P
o<
/p>
(
交流输出信号功率
)
< br>
(
集电极耗散功耗
P
)
C
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
I
c0
与基频分量
I
cm1
?<
/p>
(
?
)
I
I
?
i
C
max
?
0
(
?
c
)
I
cmn
?
i
C
max
?
n
(
?
c
)
C
0
g
(
?
)
?
cm1
?
1
c
1
c
2.
动态特性——一直线
I
c
0
?
0
(
?
c
< br>)
V
cm<
/p>
?
I
cm1
R<
/p>
p
3.
负载特性
结论：
欠压：恒流，
V
cm
变化，
P
o
较小，
η
c
低，
P
c
较大
过压：恒压，
I
cm1<
/p>
变化，
P
o
较小
，
η
c
可达最高
临界：
P
o
最大，
η
c
较高（最佳工作状态）<
/p>
4.
Vcc
对工作状态的影响
5.
V<
/p>
bm
或
V
BB<
/p>
对工作状态的影响
-
-
-
-
-
-
-
-
-
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