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( ?L?阻抗的模把阻抗看成虚数求模 二．串联谐振电路 11X??L??0??001.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
LC0=R，电流最大
2.当w
0差大小等于外加电压的Q倍，相位相反
)?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? ?1
?C1)?C1?越大，曲线越尖，选频作用越明显，选择性越好
1?jQ( ?0?0)2 ?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， ? 0. 7 ? ? 2 ? ? 1 ，
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 N (? ) ? ? 116.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±1 1??2R 2? ，品质因数越高，选择性越好，通频带越窄 7. 2 ? ? 0 ?7 f02?f12?f?8.通频带绝对值 0 ?7 通频带相对值 0.7?Qf0Q9.相位特性 ?0Q + – Vs 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????arctanQ??????????arctan ??0?C Q越大，相位曲线在w0处越陡峭 11122222222w?w?w?CQVsin?t?CQVcos?t?CQVsmLCsmsm回路总瞬时储能 22221Vsm112w?2π???2π?CQVsm回路一个周期的损耗 R2R?2012CQ2Vsm 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。 Q1每周期耗能2wR2π2π?CQV sm2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 Q0QL ?RSRL1?? RRL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??Is R?j??L??L?L???C22? ?反之wp=√［1/LC-(R/L)］=1/√RC·√1-Q
2.Y(导纳)＝ ? j ? ? C C ? . ? 与串联不同 ? ? 电导(G)= 电纳(B)= ? ?CRL??1??L?CRLR ??1??L?11L?LCRLCR?L1p4.品质因数 Q p ? ? R p ? （乘Rp） ? P ?pCR?PCR?pL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
QL?3.谐振时 B ? ? 0 ， ? p ? 回路谐振电阻Rp= =QpwpL=Qp/wpC C? ?5.当w
R1QpQp?p?1? ? p L ?G p ? G s ? G L ? ? R p R p ? ? ? L
pL??1??P?RR?sL??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
2RpXp22Rp?Xp2RpXp22Rp?XpRs?Xs?Q=Xs/Rs
2.串联→并联
Rp≈RsQ2 Xp=Xs Q=Rp/Xs 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。
Is Rp C + V P1 -— L P2 VL -— + RL Is Rp R ?L -— + V C P + RL VL a) -C L + R ?L -b) V C (a) (b) — —
C1 P C2 + + RL VL -— C L R ?L V -— 1?RL?2RLpp?
a) b) VLV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） VVoPoPoAv?oA?20logA?10logA?vp V p P （2—3dB，0.5—（-3dB） VPiiii2）通频带 1f02?f?增益下降到 时所对应的频率范围为 0? 7Q23）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 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?f2?f0.72?f2?f0.7Av0d?nb）抑制比 表示对某个干扰信号fn 的抑制能力
Avn A Av0 Avn 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）
fn f0 抑制比 输入、输出电压为自变量，输入、输出电流为参变量
??II1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?V1V2??II12正向传输导纳 y f ? ? V? ? 0 （输出短路） 反向传输导纳 y r ? ?1 ? 0 （输入短路） ? VVV12ｙfe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。
yy Y?y?yreyfeyfeV2Yo?yoe?refeAv???iieyie?Ysyoe?YLyoe?YL V12? ?? 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+jωCie yoe=goe+jωCoe yfe=|yfe|∠φfe yre=|yre|∠φre 4.晶体管的高频参数 1）截止频率fβ .?0??f
1?j f?1放大系数β下降到β0的 的频率
22）特征频率飞fT
2当β下降至1时的频率 f T ? f 0 ? 1 ，当β0>>1时, f T ? ? 0 f β 。 β ?3）最高振荡频率fmax
频率参数的关系:fmax?fT?fβ晶体管的功率增益为1时的工作频率
注意:f ≥fmax后，Gp<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
p1p2yfep1p2yfeA????v0谐振时 G ? G ? p 2 2 匹配时
Pp1goe1?p2gie22.功率增益
2 A ? P o ? ( A g ie 2 )PovoPigie1
(Avo)max??yfe2go1gi2??Gp?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 ?22?2?p1goe1?p2gie2yfe那么最大功率增益为 ?AP0?max?4gie1goe1??Gp?02）如果LC调谐回路存在自身损耗，且输出回路传输匹配 ?2 2?pg?pg2ie2?1oe11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）= Q (1?L)2Q0(其中 ) 2|yfe|QLyfeQL2QL2?(1?) (A)??A? )那么最大功率增益为 ? A P0 ? max ? (1 ? (1 ? ) P 0 ?max 此时的电压增益为 vo max
4gie1goe1Q0Q0Q02go1gi23.通频带与选择性
2 ? f ? f 0 （通频带）
0.7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（K r0 ?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
?????1.放大器的总增益 Av?Av1?Av2???Avn?Av12.m级放大器的通频带
11 f02?f0.7?2m?1?2m?1?2?f0.7?单级 QLQL??n五． 谐振放大器的稳定性 2g2S ?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S >>1，放大器不会产生
yfe?0Cre2yfe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， Av0?S?0Cre2.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
224 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 in?4kTG??fn{其中 k ? 1.38 ? 10 ? 23 J / K ,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
?fn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。 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→P S N =S/N=SNR= 信号功率 / 噪声功率 / P2.噪声系数：Fn反映了信号经过放大后，信噪比变坏的程度
Fn(dB)Psi/Pni输入信噪比与输出信噪比的比值 F 分贝 Fn(dB)?10lgFn Fn?1010n ?Pso/Pno输出噪声 P n o?P n0I?Pn0II?P n i?Ap?P n0II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 PFn?1?n0IIPn0I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Ti=(Fn-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=Fn(kT△fn)（P’so /P’no）===lg P’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
?C?P输出功率=o直流电源提供的直流功率P?Po=Po?PCP?=Po?P CP?(直流电源供给的直流功率)Po(交流输出信号功率) (集电极耗散功耗P) C