通信电子电路课件chapter2.ppt

文档介绍：*
第二章 高频放大电路
小信号谐振放大电路：选频、放大；
谐振功率放大电路：高功率输出、高效率；
倍频电路： fo=n*fi；
宽带高频功率放大电路：高功率、宽频带。
高频电路中的元器件，谐振回路的基本特性
高频电路中的元器件，谐振回路的基本特性
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高频电路中的元器件
高频电路中的无源器件
无源线性器件包括：电阻、电容、电感
一、电阻的高频等效电路
R：电阻；
CR：分布电容；
LR：引线电阻；
高频特性：
金属膜电阻＞碳膜电阻＞线绕电阻；
表面贴装（SMD）电阻 ＞引线电阻；
小尺寸的电阻＞大尺寸电阻。
实际电阻器
低频时：电阻；
高频时：电阻、电抗。
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二、电容的高频等效电路
一个实际的电容，高频时两个极板之间会有损耗和电磁效应，存在R和L。
在实际电路中设计去耦滤波电路时，可将一个大容量的电容和一个小容量的电容并联在一起使用，从而拓宽滤波电路的频率范围：在频率较低时，大容量电容的寄生串联电感的感抗比容抗小，总体来说呈现容抗；而小容量电容的容抗很大，在整个电路中不起作用；在频率很高时，大容量电容将等效为一个电感，起不到去耦滤波作用，此时小容量电容的容抗相当小，可以起去耦滤波的作用。
当工作频率很高时，感抗可能超过容抗，此时的电容将等效为一个电感。容量越大的电容，这种情况越明显。
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三、电感的高频等效电路
高频电感器一般由导线绕制而成，因而具有直流电阻R。
电感的工作频率越高，趋肤效应越强，再加上涡流损失、磁芯电感在磁介质内的磁滞损失、以及由电磁辐射引起的能量损失等，都会使高频电感的等效电阻（交流电阻）大大增加。一般情况下，交流电阻远大于直流电阻，因此高频电感器的电阻主要指交流电阻。但是在实际中，并不直接用交流电阻来表示高频电感器的损耗性能，而是引入一个易于测量、使用方便的参数——品质因数Q来表征。
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在不同的工作频段，各参数所起作用的相对大小不同。在中、短波频段，可以将实际电感视做理想（无损耗）电感和电阻串联。进入超短波频段后，应考虑电阻的趋肤效应（将导致电阻值随频率的升高而增大）和与电感相并联的等效电容。对于多层密绕的电感，电容的影响则更为明显，在这种情况下，等效并联电容的容抗会变得比感抗还要小，电感的感抗性质就消失了。
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品质因数定义为高频电感的感抗和与其串联的损耗电阻之比。Q值越高，表明电感的储能作用越强，损耗越小。
品质因数Q定义：
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高频电路中的有源器件
一、二极管
在高频电路中，晶体二极管主要用于检波、调制、解调及混频等非线性变换电路。此时，二极管一般工作在较低的电平。
1、点接触式和表面势垒二极管（又称肖特基二极管）：两者比较常用，都是利用多子导电机理，它们的极间电容小，工作频率高。当晶体二极管工作在高频时，其PN结电容（包括扩散电容和势垒电容）不能忽略。此时可把晶体二极管等效为一个并联有电容的电阻，当二极管截止时的电阻为无穷大，而当二极管导通时的交流电阻为rd=VT/ID。
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2、变容二极管：二极管工作于反偏状态时，其特点是等效电容随偏置电压变化而变化，且此时基本上不消耗能量，噪声小，效率高。
3、PIN二极管：在两个高掺杂的P型和N型半导体之间夹入了一个未掺杂的本征层（即I层）。
PIN二极管具有较强的正向电荷储存能力，其高频等效电阻受正向直流电流的控制，是一个可调电阻；同时，由于其结电容很小，对频率特性的影响很小，在几十兆到几千兆赫兹频段上都适用，因此被广泛用做电可控开关来替代传统的开关，此外PIN管也可以用在限幅器、电调衰减器或电调移相器中。
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二、双极晶体管与场效应管
1、高频小功率管：放大小信号，要求高增益和低噪声。
目前的双极型小信号放大管工作频率可达几GHz，噪声系数为几个dB；小信号的场效应管能工作在同样甚至更高的频率，且噪声更低，例如***化镓（GaAs）场效应管的工作频率可达十几GHz以上。
2、高频功率放大管：要求除了增益外，还要求在高频时能够有较大的输出功率。
在几百MHz以下频率，双极型晶体管的输出功率可达十几瓦至上百瓦；而MOSFET型管甚至在几GHz的频率上还能输出几瓦功率。
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谐振回路：L、C串并联网络
作用：构成选频网络、移相网络、相移转换网络等。
LC简单串、并联谐振回路的基本特性