高频电子线路知识点整理doc资料.docx
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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,电压超前电流,相角大于0,X>0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±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wL>>R,Z
反之wp=√[1/LC-(R/L)2]=1/√RC·√1-Q2
2.Y(导纳)=电导(G)=电纳(B)=.与串联不同
3.谐振时,回路谐振电阻Rp==QpwpL=Qp/wpC
4.品质因数(乘Rp)
5.当w0导纳是感性;当w>wp时,B<0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/Rs
2.串联→并联
Rp≈RsQ2Xp=XsQ=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。
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
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+jωCoe
yfe=|yfe|∠φfeyre=|yre|∠φre
4.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β0>>1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,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
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K
R(或G)为内的电阻(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)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)===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
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Icm1
2.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
临界:
Po最大,ηc较高(最佳工作状态)
4.Vcc对工作状态的影响
5.Vbm或VBB对工作状态的影响
第六章正弦波振荡器
一.基本概念
振荡器:
不需要激励信号,而是由本身的正反馈信号来代替外加激励信号的作用
振荡器通常工作于丙类,是非线性的
二.LCR回路中的瞬变现象
回路的衰减系数
回路的固有角频率
三.基本工作原理
一套振荡回路;一个能量来源;一个控制设备
四.由正反馈的观点决定振荡的条件
五.振荡器的稳定与平衡条件
1.起振——平衡
2.平衡状态的稳定条件
1)振幅
2)相位
六.反馈型LC振荡器线路
1.互感耦合振荡器(调集、调基、调射)
2.电感反馈式三端振荡器(哈特莱振荡器)
3.电容反馈式三端振荡器(考毕兹振荡器)
4.LC三端式振荡器相位平衡条件的判断准则:
射同集反书264页例题
七.振荡器的频率稳定问题
1.绝对准确度:
相对准确度:
2.频率稳定度可分为长期频率稳定度、短期频率稳定度和瞬间频率稳定度三种
3.方均根值法:
指定时间间隔内,测得各频率准确度与其平均值的偏差的方均根值来表征
八.石英晶体振荡器(作为电感用)
九.负阻振荡器
负阻振荡器是把一个呈现负阻特性的有源器件直接与谐振回路相接,以产生等幅振荡
第七章振幅调制与解调
一.基本概念
1.调制:
在传送信号的乙方(发送端)将所要传送的信号(f低)“附加”在高频振荡上,再由天线发射出去
2.解调:
(反调制)也叫做检波
3.调制的原因
从切实可行的天线出发;便于不同电台相同频段基带信号的同时接收;可实现的回路带宽
二.检波
三.调幅波的性质
1.调幅波的数学表示式
载波信号调制信号
调幅信号,其中
,其中ma为调幅指数,
2.调幅波中的功率关系
载波功率上(下)边频功率调幅波的平均输出总功率
结论:
载波本身并不包含信号,但它的功率却占整个调幅波功率的绝大部分
唯有它的上、下边带分量才实际地反映调制信号的频谱结构,而载波分量仅是起到频谱搬移的作用,不反映调制信号的变化规律
四.平方律调幅
1.工作原理
2.平衡调幅器
五.斩波调幅
实现的两种电路
1)斩波调幅器
2)环形调幅器
六.单边带信号的产生
滤波器法
相移法
修正的移相滤波法
shoot