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高频电子线路重点
第二章选频网络
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
,(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
<w0时,电流超前电压,相角小于0,X<0阻抗是容性;当w>w0时,电压超前电流,相角大于0,X>0阻抗是感性;
(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
(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
△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
,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
Q越大,相位曲线在w0处越陡峭
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。
QL
>>R,Z
反之wp=√[1/LC-(R/L)2]=1/√RC·√1-Q2
(导纳)=电导(G)=电纳(B)=.与串联不同
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,回路谐振电阻Rp==QpwpL=Qp/wpC
(乘Rp)
<wp时,B>0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
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。
→串联
Q=Xs/Rs
→并联
Rp≈RsQ2Xp=XsQ=Rp/Xs
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
:
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
(调谐)/高频放大器:靠近谐振,增益大,远离谐振,衰减
1)增益:(放大系数)
(2—3dB,—(-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
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a)矩形系数或()
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
抑制比
(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
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。
yie=gie+jωCieyoe=goe+jωCoe
yfe=|yfe|∠φfeyre=|yre|∠φre
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。
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等效变换
谐振时匹配时
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
(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)
(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,
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:
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。
中和法(不做讨论)
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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)
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}
白噪声
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)
(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
有用信号功率Ps与噪声功率Pn的比值→
:Fn反映了信号经过放大后,信噪比变坏的程度
放大器自身的噪声经放大后在输出端呈现的功率
输入信噪比与输出信噪比的比值分贝
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后在输出端呈现的功率
输出噪声
输入端的噪声经过放大后在输出端呈现的功率
=(Fn-1)T
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
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
(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)。
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,关键在于求出电流的直流分量Ic0与基频分量Icm1
——一直线
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)
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第六章正弦波振荡器
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
回路的衰减系数
回路的固有角频率
一套振荡回路;一个能量来源;一个控制设备
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1)振幅
2)相位
(调集、调基、调射)
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(哈特莱振荡器)
(考毕兹振荡器)
:射同集反书264页例题
:相对准确度:
、短期频率稳定度和瞬间频率稳定度三种
: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
(作为电感用)
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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
: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
:(反调制)也叫做检波
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
载波信号调制信号
调幅信号,其中
,其中ma为调幅指数,
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