高频电子线路(知识点整理)Word版
127.02ωωω-=?
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w
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）-w 0（回路谐振频率），当w 和w 0很相近时， ，
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
6.当外加电压不变，w=w 1=w 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
7. ，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w 0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
Q L 三. 并联谐振回路 1.一般无特殊说明都考虑wL>>R ，Z )1(C
L ωω-
01
0=-=C L X ωωLC 10=ωCR R L Q 0
01
ωω=
=)
(j 0
0)()
(j 11ω
ψωω
ωωωe N Q =-+=Q
702ωω=??2
1)(2
=+=ξξN Q f f 0702=??Q
f f 1207.0=
?ξωωωωψ arctan arctan 00
-=???
?
??-
?-=Q ??? ?
?-+≈C L R C
L ωω1j ??? ??
-+=C CR ω1j C ω1-
+ –
C
V s
L
R
I s C L 2
222222
1cos 21sin 21sm sm sm V CQ t V CQ t V CQ w w w C L 22=+=+=ωω2
sm 02sm 21π2121π2CQV R V w R ?=??=ωQ
CQV V CQ w w w R C L ?=?=+π212
1π2212sm sm
每周期耗能回路储能π2 =Q 所以R
R R R Q L
S 0
=
反之w p=√［1/LC-(R/L)2］=1/√RC·√1-Q2
3.谐振时，回路谐振电阻R p= =Q p w p L=Q p/w p C
4.品质因数（乘R p）
5.当w
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=X s/R s
2.串联→并联
R p≈R s Q2X p=X 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。
R L
(a) (b)
V
-
L
'
L
L
+
-
—
+
-
—L
'
L
V
L
-
+
-
—
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）
1
=
-
=
L
C
B
ω
ω
LC
1
p
=
ω
CR
R
L
Q
P
P
p
1
ω
ω
=
=C
R
L
R
p
p
p
pω
ω
=
=
2
p
2
p
2
p
p
X
R
X
R
R
s+
=
2
p
2
p
p
2
p
s X
R
X
R
X
+
=
o
V
o
V
o
P
o
P
CR
L
()
L
s
p
p
L
1
G
G
G
L
Q
+
+
=
ω
??
?
?
?
?
+
+
=
L
p
s
p
p
1
R
R
R
R
Q
=
L
R
p
p
ω
=
p
Q
L
P
1
ω
L
2
1
R
p
R
L
=
'
V
V
p L
=
（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 a ）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f n 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 y ie =g ie +j ωC ie y oe =g oe +j ωC oe y fe =|y fe |∠φfe y re =|y re |∠φre
4.晶体管的高频参数 1）截止频率f β
放大系数β下降到β0的 的频率
2）特征频率飞f T
当β下降至1时的频率 ，当β0>>1时, 3）最高振荡频率f max
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。
f
A v 0 f 0
A
A v n
f n
7.01.01022f f
K r ??=?7
.001.0r0.0122f f K ??=n
n v v A A d =011i 2==V V I
y
021
r 1==V V I y 01
2f 2
==V V I y 2o =V V I y L oe fe re ie
i Y y y y y Y +-=L oe fe 1
2
Y y y V V A +-==?
?
?
v s ie fe re oe o Y y y y y Y +-=2
1
。β0T f f β≈β
T max f f f >>:频率参数的关系
Q f f 0
7
02=??2
1抑制比
β
ββf f j +=
1.012
0βT -=βf f
三．单调谐回路谐振放大器
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）= (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 g 2=g 1g 2）如果S ＝1，放大器可能产生自激振荡；如果S >>1，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。
2
ie 22oe121p fe
21fe 210g p g p G y p p G y p p A P ++-='-=v 2
1max 2)(i o fe vo g g y A -
=等效变换
i o Po P P A =ie12ie 2)(g g A vo
=?????==ie2
2
21oe 21p 0
g p g p G ()1oe ie12fe
max P04g g y A =
?????=≠ie22
21
oe 21p 0
g p g p G 2
L )1(1
Q Q -
()()max 20L 20L oe1ie12
fe max )1()1(A Q Q y A -=-='2
1max 2||)(i o fe vo g g y A =)1(0Q Q L -L
07
.02Q f f =?10r ?K ()
n
A A A A A 1
n 21v v v v v =???=L
m Q
f f 017.0122-=?()单级7.01
212f m ?-=re
0fe 2
2S C y g ω=re
0fe
02A C S y ω=
v
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K R(或Ｇ)为
n
f ?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
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P s 与噪声功率P n 的比值→ 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
输入信噪比与输出信噪比的比值 分贝 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；
()4S f kTR =24n n v kTR f =??2
4n n
i kTG f =??231.3810/,k J K -=?白噪声
/S N P P =S/N=SNR=信号功率/噪声功率//si ni
n so no
P P F P P =
()
10()10lg 10 n F dB n F d F B F ==P A +=?+n0n0P P 1II
n F =+
n0P P
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
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
2.动态特性——一直线
3.负载特性
结论：
欠压：恒流，V cm 变化，P o 较小，ηc 低，P c 较大
C
o o
=
P P P +=
=
P P C o
=率直流电源提供的直流功输出功率
η)()
()(C
o 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P P P =C
o =P P P +=)(c 0max C 0C θαi I =)(c n max C cmn θαi I =0
c cm1c
1
)(I I g =θ)
()(c 0c
1θαθα=cm cm1p V I R =