第2章高頻電路基礎(chǔ)16691ppt課件

1、第2章 高頻電路基礎(chǔ) 第第2 2章章 高頻電路基礎(chǔ)高頻電路基礎(chǔ) 2.1 高頻電路中的元器件高頻電路中的元器件 2.2 高頻電路中的基本電路高頻電路中的基本電路 2.3 電子噪聲及其特性電子噪聲及其特性*2.4 噪聲系數(shù)和噪聲溫度噪聲系數(shù)和噪聲溫度*第2章 高頻電路基礎(chǔ) 2.1 高頻電路中的元器件高頻電路中的元器件 注意高頻特性。注意高頻特性。元件主要是元件主要是:電阻器電阻器 電容器電容器 無源的線性元件。無源的線性元件。 電感器電感器 有源器件有源器件: 二極管二極管 完成信號(hào)的放大完成信號(hào)的放大 晶體管晶體管 非線性變換等功能非線性變換等功能 集成電路集成電路 各種高頻電路基本上是由有源器

2、件、各種高頻電路基本上是由有源器件、 無源無源元件和無源網(wǎng)絡(luò)組成的。元件和無源網(wǎng)絡(luò)組成的。高頻電路中：高頻電路中：第2章 高頻電路基礎(chǔ) 2.1 高頻電路中的元器件高頻電路中的元器件 一、高頻電路中的元件一、高頻電路中的元件1、高頻電阻、高頻電阻高頻等效電路：高頻等效電路：CR為分布電容，為分布電容，LR為引線電感，為引線電感，R為電阻。為電阻。分布電容和引線電感越小，表明電阻的高頻特性越好。分布電容和引線電感越小，表明電阻的高頻特性越好。第2章 高頻電路基礎(chǔ) 2.1 高頻電路中的元器件高頻電路中的元器件 頻率越高，電阻器的高頻特性表現(xiàn)越明顯。頻率越高，電阻器的高頻特性表現(xiàn)越明顯。 電阻器的高頻

3、特性與制作電阻的材料、電阻的電阻器的高頻特性與制作電阻的材料、電阻的封裝形式和尺寸大小有密切關(guān)系。封裝形式和尺寸大小有密切關(guān)系。1、高頻電阻、高頻電阻第2章 高頻電路基礎(chǔ) 2.1 高頻電路中的元器件高頻電路中的元器件 2、高頻電容、高頻電容高頻電路中常常使用片狀電容和表面貼裝電容。高頻電路中常常使用片狀電容和表面貼裝電容。 高頻等效電路：高頻等效電路： 電阻電阻RC為極間絕緣電阻，它是由于兩導(dǎo)體間的介質(zhì)的非為極間絕緣電阻，它是由于兩導(dǎo)體間的介質(zhì)的非理想理想(非完全絕緣非完全絕緣)所致所致; 電感電感LC為分布電感或?yàn)榉植茧姼谢?和和)極間電感。極間電感。 在高頻電路中，電容的損耗可以忽略不計(jì)，

4、但在高頻電路中，電容的損耗可以忽略不計(jì)，但如果到了微波波段，電容中的損耗就必須加以考慮。如果到了微波波段，電容中的損耗就必須加以考慮。第2章 高頻電路基礎(chǔ) 2.1 高頻電路中的元器件高頻電路中的元器件 2、高頻電容、高頻電容 f 頻率頻率阻抗阻抗電容器阻抗特性電容器阻抗特性 每個(gè)電容器都有一個(gè)自身諧振頻率。每個(gè)電容器都有一個(gè)自身諧振頻率。：電容器呈正常的電容特性，：電容器呈正常的電容特性，：電容器等效為一個(gè)電感。：電容器等效為一個(gè)電感。ff工作諧振ff工作諧振復(fù)習(xí)先修知識(shí)復(fù)習(xí)先修知識(shí)第2章 高頻電路基礎(chǔ) 2.1 高頻電路中的元器件高頻電路中的元器件 3、高頻電感、高頻電感 主要用作諧振元件、濾

5、波元件和阻隔元件稱主要用作諧振元件、濾波元件和阻隔元件稱為射頻扼流圈為射頻扼流圈 RFC）。）。電感線圈的損耗：在高頻電路中是不能忽略的。電感線圈的損耗：在高頻電路中是不能忽略的。分布電容的影響：在分析一般的長(zhǎng)、中、短波頻段分布電容的影響：在分析一般的長(zhǎng)、中、短波頻段電路時(shí)，通?？梢院雎?。電路時(shí)，通常可以忽略。高頻等效電路：高頻等效電路：第2章 高頻電路基礎(chǔ) 2.1 高頻電路中的元器件高頻電路中的元器件 3、高頻電感、高頻電感 高頻電感器與普通電高頻電感器與普通電感器一樣。感器一樣。 電感量電感量L產(chǎn)產(chǎn)生的感抗為生的感抗為jL, 其中其中, 為工作角頻率。為工作角頻率。 高頻電感器也具有高頻電

6、感器也具有自身諧振頻率自身諧振頻率SRF。圖 2 3 高頻電感器的自身諧振頻率SRF第2章 高頻電路基礎(chǔ) Q Q 值越高，表明該電感器的儲(chǔ)能作用越強(qiáng)，損耗越小。值越高，表明該電感器的儲(chǔ)能作用越強(qiáng)，損耗越小。 Q 定義：高頻電感器的感抗與其串聯(lián)損耗電阻之比。定義：高頻電感器的感抗與其串聯(lián)損耗電阻之比。2.1 高頻電路中的元器件高頻電路中的元器件 3、高頻電感、高頻電感如何表示高頻電感的損耗性能？如何表示高頻電感的損耗性能？品質(zhì)因數(shù)品質(zhì)因數(shù) Q高頻等效電路：高頻等效電路：0LQr第2章 高頻電路基礎(chǔ) 2.1 高頻電路中的元器件高頻電路中的元器件 二、高頻電路中的有源器件二、高頻電路中的有源器件主要

7、是：主要是：二極管二極管晶體管晶體管集成電路集成電路完成信號(hào)的放大、非線性變換等功能。完成信號(hào)的放大、非線性變換等功能。第2章 高頻電路基礎(chǔ) 1、晶體二極管、晶體二極管 主要用于檢波、調(diào)制、解調(diào)及混頻等非線性變主要用于檢波、調(diào)制、解調(diào)及混頻等非線性變換電路中，工作在低電平。換電路中，工作在低電平。 變?nèi)荻O管變?nèi)荻O管點(diǎn)接觸式二極管、表面勢(shì)壘二極管點(diǎn)接觸式二極管、表面勢(shì)壘二極管(又稱肖特基二極又稱肖特基二極管管)。2.1 高頻電路中的元器件高頻電路中的元器件 高頻中常用二極管：高頻中常用二極管：特點(diǎn)：它們的極間電容小、工作頻率高。特點(diǎn)：它們的極間電容小、工作頻率高。特點(diǎn)：電容隨偏置電壓變化。特

8、點(diǎn)：電容隨偏置電壓變化。第2章 高頻電路基礎(chǔ) 2.1 高頻電路中的元器件高頻電路中的元器件 2、晶體三極管與場(chǎng)效應(yīng)管、晶體三極管與場(chǎng)效應(yīng)管FET)高頻功率放大管高頻功率放大管 要求除了增益外，要有較大的輸出功率。要求除了增益外，要有較大的輸出功率。 高頻晶體管有兩大類型高頻晶體管有兩大類型:小信號(hào)放大的高頻小功率管小信號(hào)放大的高頻小功率管 要求：增益高和噪聲低要求：增益高和噪聲低; 小信號(hào)的場(chǎng)效應(yīng)管也能工作在同樣高的頻率，且噪聲更小信號(hào)的場(chǎng)效應(yīng)管也能工作在同樣高的頻率，且噪聲更低。低。 目前雙極型小信號(hào)放大管，工作頻率可達(dá)幾千兆赫茲，目前雙極型小信號(hào)放大管，工作頻率可達(dá)幾千兆赫茲，噪聲系數(shù)為幾

9、分貝。噪聲系數(shù)為幾分貝。第2章 高頻電路基礎(chǔ) 2.1 高頻電路中的元器件高頻電路中的元器件 3、集成電路、集成電路IC)（1目前通用型的寬帶集成放大器，工作頻率可達(dá)目前通用型的寬帶集成放大器，工作頻率可達(dá)一二百兆赫茲，增益可達(dá)五六十分貝，一二百兆赫茲，增益可達(dá)五六十分貝， 甚至更高。甚至更高。 用于高頻的晶體管模擬相乘器，工作頻率也可達(dá)一用于高頻的晶體管模擬相乘器，工作頻率也可達(dá)一百兆赫茲以上。百兆赫茲以上。主要分為通用型和專用型兩種。主要分為通用型和專用型兩種。（2專用集成電路專用集成電路(ASIC): 集成鎖相環(huán)、集成調(diào)頻集成鎖相環(huán)、集成調(diào)頻信號(hào)解調(diào)器、單片集成接收機(jī)以及電視機(jī)中的專用信號(hào)

10、解調(diào)器、單片集成接收機(jī)以及電視機(jī)中的專用集成電路等。集成電路等。第2章 高頻電路基礎(chǔ) 2.2 高頻電路中的基本電路高頻電路中的基本電路 信號(hào)的傳輸、頻率選擇及阻抗變換等功能。信號(hào)的傳輸、頻率選擇及阻抗變換等功能。 高頻電路中的基本電路主要有：高頻電路中的基本電路主要有：高頻振蕩高頻振蕩(諧振諧振)回路回路高頻變壓器高頻變壓器諧振器與各種濾波器諧振器與各種濾波器完成功能：完成功能：第2章 高頻電路基礎(chǔ) 2.2 高頻電路中的基本電路高頻電路中的基本電路 一、高頻振蕩回路一、高頻振蕩回路本節(jié)主要內(nèi)容：本節(jié)主要內(nèi)容：1、簡(jiǎn)單振蕩回路、簡(jiǎn)單振蕩回路2、抽頭并聯(lián)振蕩回路、抽頭并聯(lián)振蕩回路3、耦合振蕩回路、

11、耦合振蕩回路二、高頻變壓器和傳輸線變壓器二、高頻變壓器和傳輸線變壓器*三、石英晶體諧振器三、石英晶體諧振器*四、集中濾波器四、集中濾波器*第2章 高頻電路基礎(chǔ) 2.2 高頻電路中的基本電路高頻電路中的基本電路 一、高頻振蕩回路一、高頻振蕩回路 是高頻電路中應(yīng)用最廣的無源網(wǎng)絡(luò)，它是構(gòu)成高頻是高頻電路中應(yīng)用最廣的無源網(wǎng)絡(luò)，它是構(gòu)成高頻放大器、振蕩器以及各種濾波器的主要部件。放大器、振蕩器以及各種濾波器的主要部件。 下面分簡(jiǎn)單振蕩回路、抽頭并聯(lián)振蕩回路和耦合振蕩下面分簡(jiǎn)單振蕩回路、抽頭并聯(lián)振蕩回路和耦合振蕩回路三部分來討論?；芈啡糠謥碛懻摗?阻抗變換、信號(hào)選擇與濾波、相頻轉(zhuǎn)換和移相阻抗變換、信號(hào)選

12、擇與濾波、相頻轉(zhuǎn)換和移相等功能，并可直接作為負(fù)載使用。等功能，并可直接作為負(fù)載使用。完成功能：完成功能：第2章 高頻電路基礎(chǔ) 2.2 高頻電路中的基本電路高頻電路中的基本電路 1、簡(jiǎn)單振蕩回路、簡(jiǎn)單振蕩回路（1并聯(lián)諧振回路并聯(lián)諧振回路（2串聯(lián)諧振回路串聯(lián)諧振回路第2章 高頻電路基礎(chǔ) （1并聯(lián)諧振回路并聯(lián)諧振回路 振蕩回路的阻抗在某一特定頻率上具振蕩回路的阻抗在某一特定頻率上具有最大或最小值的特性稱為諧振特性。有最大或最小值的特性稱為諧振特性。諧振特性：諧振特性： 并聯(lián)阻抗：并聯(lián)阻抗： CjLjrCjLjrZp11)()1(CLjrCLL r（ 當(dāng)時(shí)）諧振條件：諧振條件：當(dāng)當(dāng)回回路路總總電電抗抗

13、 X=0 時(shí)時(shí)，回回路路呈呈諧諧振振狀狀態(tài)態(tài)第2章 高頻電路基礎(chǔ) （1并聯(lián)諧振回路并聯(lián)諧振回路(a)諧振頻率諧振頻率并聯(lián)阻抗：并聯(lián)阻抗： (b)特性阻抗特性阻抗CLC1L00)1(CLjrCLPZ諧振時(shí)電容或電感的諧振時(shí)電容或電感的阻抗阻抗第2章 高頻電路基礎(chǔ) (a)諧振頻率諧振頻率并聯(lián)阻抗：并聯(lián)阻抗： (b)特性阻抗特性阻抗)1(CLjrCLPZCLC1L00(c)品質(zhì)因數(shù)品質(zhì)因數(shù)irLriLiQ0202Cr1riCiQ0202/rCr1rLQ00(d)諧振阻抗諧振阻抗0pRCrLZ諧振條件下，回路儲(chǔ)存能量與消耗能量之比。諧振條件下，回路儲(chǔ)存能量與消耗能量之比。并聯(lián)諧振回路的等效電路？并聯(lián)諧

14、振回路的等效電路？第2章 高頻電路基礎(chǔ) 并聯(lián)諧振回路的等效電路并聯(lián)諧振回路的等效電路等效電路等效電路諧振阻抗：諧振阻抗：0pRCrLZ并聯(lián)阻抗：并聯(lián)阻抗： )1(CLjrCLPZ第2章 高頻電路基礎(chǔ) (a)諧振頻率諧振頻率(b)特性阻抗特性阻抗CLC1L00(c)品質(zhì)因數(shù)品質(zhì)因數(shù)rCr1rLQ00(d)諧振阻抗諧振阻抗CQLQrCrLR0020/CRLRQ0000用用 r 表示表示用用 R0表示表示繼續(xù)？繼續(xù)？第2章 高頻電路基礎(chǔ) 并聯(lián)回路諧振時(shí)的電流、電壓關(guān)系并聯(lián)回路諧振時(shí)的電流、電壓關(guān)系流過流過 L 的電流是感性電流，它落后于回路兩端電壓的電流是感性電流，它落后于回路兩端電壓90。流過流過

15、 C 的電流是容性電流，超前于回路兩端電的電流是容性電流，超前于回路兩端電壓壓90。流過流過R0的電流與回路電壓同相。的電流與回路電壓同相。第2章 高頻電路基礎(chǔ) 并聯(lián)回路諧振時(shí)的電流、電壓關(guān)系并聯(lián)回路諧振時(shí)的電流、電壓關(guān)系諧振諧振=0時(shí)時(shí)IL、IC與與 I 的值關(guān)系：的值關(guān)系：QIIICL結(jié)論：通過電感線圈的電流結(jié)論：通過電感線圈的電流 IL 或電容器的電流或電容器的電流 IC 比外部電流比外部電流 I 大得多。大得多。圖圖第2章 高頻電路基礎(chǔ) 帶入上式帶入上式（1并聯(lián)諧振回路并聯(lián)諧振回路 分析并聯(lián)回路在諧振頻率附近的阻抗特性非諧振）分析并聯(lián)回路在諧振頻率附近的阻抗特性非諧振）)1(CLjrC

16、LPZ)(1oo0QjRCQLQrCrLR0020/因?yàn)橐驗(yàn)槎x廣義失諧量定義廣義失諧量: 00ff2Q2Q=-0與與0近似近似第2章 高頻電路基礎(chǔ) )(000Qj1RPZ0R1j廣義失諧量廣義失諧量: 02Q分析：分析：當(dāng)當(dāng)= 0 時(shí)，時(shí)，ZP 達(dá)最大值：達(dá)最大值：R020P1RZarctanZ阻抗模值：阻抗模值：阻抗相角：阻抗相角：并聯(lián)阻抗：并聯(lián)阻抗：第2章 高頻電路基礎(chǔ) 20P1RZarctanZ阻抗模值：阻抗模值：阻抗相角：阻抗相角：阻抗特性：阻抗特性：相位特性：相位特性：第2章 高頻電路基礎(chǔ) arctanZ畫出幅頻特性曲線：畫出幅頻特性曲線：分析相頻特性：分析相頻特性： 當(dāng)當(dāng) 0 時(shí)

17、，即時(shí)，即U, p1時(shí)，稱為過耦合，時(shí)，稱為過耦合， kk0當(dāng)當(dāng)A1時(shí)，稱為欠耦合，時(shí)，稱為欠耦合，kk0取轉(zhuǎn)移阻抗特性曲線的模并進(jìn)行歸一化得到：取轉(zhuǎn)移阻抗特性曲線的模并進(jìn)行歸一化得到：圖圖 2 13 耦合回路的頻率特性耦合回路的頻率特性 臨界耦合時(shí)將臨界耦合時(shí)將A1代入式代入式2 33得得 （2 33） （2 34） 第2章 高頻電路基礎(chǔ) 與單回路的阻抗特性相比，耦合回路頂部平緩，帶寬要與單回路的阻抗特性相比，耦合回路頂部平緩，帶寬要大，而且在頻帶之外，曲線下降也更陡峭。從回路對(duì)無用信大，而且在頻帶之外，曲線下降也更陡峭。從回路對(duì)無用信號(hào)頻率的抑制來看性能也更好。號(hào)頻率的抑制來看性能也更好。

18、21max2121ZZ令令得得 耦合振蕩回路的帶寬為耦合振蕩回路的帶寬為為表示曲線邊緣的陡峭程度，通常為表示曲線邊緣的陡峭程度，通常用接近理想矩形的程度來度量，定用接近理想矩形的程度來度量，定義矩形系數(shù)：義矩形系數(shù)：理想矩形系理想矩形系數(shù)為數(shù)為11 . 0max2121ZZ令令得得QfB01 . 05 . 4（2 36） (2 35)臨界耦合時(shí)的矩形系數(shù)為臨界耦合時(shí)的矩形系數(shù)為單回路的為單回路的為9.9615. 3707. 01 . 01 . 0BBK707. 01 . 01 . 0BBK第2章 高頻電路基礎(chǔ) 二、高頻變壓器和傳輸線變壓器二、高頻變壓器和傳輸線變壓器1.高頻變壓器高頻變壓器作用

19、：信號(hào)傳輸和阻抗變換，但也可用來隔絕直流。作用：信號(hào)傳輸和阻抗變換，但也可用來隔絕直流。工作頻率：工作頻率： 在幾十兆赫茲以下的高頻電路中。在幾十兆赫茲以下的高頻電路中。（1與低頻變壓器不同與低頻變壓器不同 為了減少損耗，高頻變壓器常用導(dǎo)磁率為了減少損耗，高頻變壓器常用導(dǎo)磁率高、高頻損耗小的軟磁材料作磁芯。高、高頻損耗小的軟磁材料作磁芯。材料不同材料不同:磁芯結(jié)構(gòu)不同磁芯結(jié)構(gòu)不同: 高頻變壓器一般用于小信號(hào)場(chǎng)合，尺寸小，高頻變壓器一般用于小信號(hào)場(chǎng)合，尺寸小，線圈的匝數(shù)較少。因而，其磁芯的結(jié)構(gòu)形狀與線圈的匝數(shù)較少。因而，其磁芯的結(jié)構(gòu)形狀與低頻時(shí)不同。低頻時(shí)不同。第2章 高頻電路基礎(chǔ) 二、高頻變壓

20、器和傳輸線變壓器二、高頻變壓器和傳輸線變壓器1.高頻變壓器高頻變壓器（1與低頻變壓器不同與低頻變壓器不同磁芯結(jié)構(gòu)不同磁芯結(jié)構(gòu)不同(a) 環(huán)形磁芯環(huán)形磁芯 (b) 罐形磁芯罐形磁芯(a) 環(huán)形磁芯環(huán)形磁芯:初次級(jí)線圈直接穿繞在環(huán)形結(jié)構(gòu)的磁環(huán)上初次級(jí)線圈直接穿繞在環(huán)形結(jié)構(gòu)的磁環(huán)上(b) 罐形磁芯罐形磁芯: 繞制在骨架上，放于兩罐之間。繞制在骨架上，放于兩罐之間。 第2章 高頻電路基礎(chǔ) 第2章 高頻電路基礎(chǔ) 二、高頻變壓器和傳輸線變壓器二、高頻變壓器和傳輸線變壓器1.高頻變壓器高頻變壓器 虛線內(nèi)為理想變壓器，虛線內(nèi)為理想變壓器，L為初級(jí)勵(lì)磁電感，為初級(jí)勵(lì)磁電感，LS為漏感，為漏感，CS為變壓器的分布

21、電容。為變壓器的分布電容。(a) 電路符號(hào)電路符號(hào) (b) 等效電路等效電路第2章 高頻電路基礎(chǔ) 三繞組高頻變壓器，稱為三繞組高頻變壓器，稱為中心抽頭變壓器中心抽頭變壓器.二、高頻變壓器和傳輸線變壓器二、高頻變壓器和傳輸線變壓器1.高頻變壓器高頻變壓器當(dāng)作理想變壓器看，那么當(dāng)作理想變壓器看，那么U1 = U2 = nU3 I3 = n ( I1 + I2 )（其中：（其中： ）12nNN二極管平衡電路二極管平衡電路第2章 高頻電路基礎(chǔ) 二、高頻變壓器和傳輸線變壓器二、高頻變壓器和傳輸線變壓器2. 傳輸線變壓器傳輸線變壓器第2章 高頻電路基礎(chǔ) （a高頻反相器高頻反相器1U2ULU第2章 高頻電路

22、基礎(chǔ) （b平衡與不平衡變換平衡與不平衡變換匹配條件匹配條件CLZR第2章 高頻電路基礎(chǔ) 構(gòu)造：一對(duì)傳輸線變壓器一根短路線構(gòu)造：一對(duì)傳輸線變壓器一根短路線（c阻抗變換器阻抗變換器第2章 高頻電路基礎(chǔ) （d3dB耦合器耦合器ABbRLR第2章 高頻電路基礎(chǔ) 三、石英晶體諧振器三、石英晶體諧振器 應(yīng)用：廣泛應(yīng)用于高頻率穩(wěn)定性的振蕩器中，也用應(yīng)用：廣泛應(yīng)用于高頻率穩(wěn)定性的振蕩器中，也用做高性能的窄帶濾波器。做高性能的窄帶濾波器。1、物理特性、物理特性石英晶體的形狀：石英晶體的形狀：SiO2的結(jié)晶體的結(jié)晶體電路符號(hào)：電路符號(hào)：第2章 高頻電路基礎(chǔ) 三、石英晶體諧振器三、石英晶體諧振器 1、物理特性、物理

23、特性內(nèi)部結(jié)構(gòu)及外形內(nèi)部結(jié)構(gòu)及外形:正、反壓電效應(yīng)正、反壓電效應(yīng): 當(dāng)晶體受外力作用而變形當(dāng)晶體受外力作用而變形( (如伸縮、切變、扭如伸縮、切變、扭曲等曲等) )時(shí)，就在它對(duì)應(yīng)的表面上產(chǎn)生正、負(fù)電荷時(shí)，就在它對(duì)應(yīng)的表面上產(chǎn)生正、負(fù)電荷, , 呈現(xiàn)出電壓，這稱為正壓電效應(yīng)。呈現(xiàn)出電壓，這稱為正壓電效應(yīng)。 電能和機(jī)械能的轉(zhuǎn)換。電能和機(jī)械能的轉(zhuǎn)換。 當(dāng)在晶體兩面加電壓時(shí)，晶體又會(huì)發(fā)生機(jī)械當(dāng)在晶體兩面加電壓時(shí)，晶體又會(huì)發(fā)生機(jī)械形變，這稱為反壓電效應(yīng)。形變，這稱為反壓電效應(yīng)。第2章 高頻電路基礎(chǔ) 三、石英晶體諧振器三、石英晶體諧振器 1、物理特性、物理特性諧振頻率：諧振頻率： 晶片有一個(gè)固有的機(jī)械諧振頻

24、率，當(dāng)外加電信號(hào)的頻晶片有一個(gè)固有的機(jī)械諧振頻率，當(dāng)外加電信號(hào)的頻率與次自然諧振頻率一致或者相近時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生諧振共率與次自然諧振頻率一致或者相近時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生諧振共振）。振）?；簟⒎阂簦夯?、泛音： 對(duì)于一定形狀和尺寸的某一晶體，它既可以在基頻上對(duì)于一定形狀和尺寸的某一晶體，它既可以在基頻上諧振，也可以在高次諧波通常奇次諧波，又稱泛音上諧振，也可以在高次諧波通常奇次諧波，又稱泛音上諧振。諧振?；糁C振器基音諧振器kHz ）:最高達(dá)最高達(dá)25MHz、泛音諧振器泛音諧振器(MHz)：可達(dá)：可達(dá)250MHz以上以上第2章 高頻電路基礎(chǔ) 三、石英晶體諧振器三、石英晶體諧振器 1、物理特性、物理特性穩(wěn)定

25、的諧振頻率：穩(wěn)定的諧振頻率： 晶片的諧振頻率與它的材料、幾何形狀、尺寸及振動(dòng)晶片的諧振頻率與它的材料、幾何形狀、尺寸及振動(dòng)方式方式(取決于切片方式取決于切片方式)有關(guān)，且十分穩(wěn)定；其溫度系數(shù)均有關(guān)，且十分穩(wěn)定；其溫度系數(shù)均在在 106或更高數(shù)量級(jí)上。或更高數(shù)量級(jí)上。 用于高頻的晶體切片，其諧振時(shí)的電波長(zhǎng)常與晶片厚用于高頻的晶體切片，其諧振時(shí)的電波長(zhǎng)常與晶片厚度成正比，諧振頻率與厚度成反比。度成正比，諧振頻率與厚度成反比。諧振頻率與晶片厚度的關(guān)系：諧振頻率與晶片厚度的關(guān)系：第2章 高頻電路基礎(chǔ) 三、石英晶體諧振器三、石英晶體諧振器 2、等效電路及電抗特性、等效電路及電抗特性(a) 包括泛音在內(nèi)的

26、等效電路包括泛音在內(nèi)的等效電路 (b) 諧振頻率附近的等效電路諧振頻率附近的等效電路C0：晶體作為電介質(zhì)的靜電容，一般為幾個(gè)皮法至幾十皮法。：晶體作為電介質(zhì)的靜電容，一般為幾個(gè)皮法至幾十皮法。Lq、Cq、rq：機(jī)械共振經(jīng)壓電轉(zhuǎn)換而呈現(xiàn)的電參數(shù)。：機(jī)械共振經(jīng)壓電轉(zhuǎn)換而呈現(xiàn)的電參數(shù)。其中其中rq：機(jī)械摩擦和空氣阻尼引起的損耗。：機(jī)械摩擦和空氣阻尼引起的損耗。第2章 高頻電路基礎(chǔ) 三、石英晶體諧振器三、石英晶體諧振器 2、等效電路及電抗特性、等效電路及電抗特性（1分析諧振頻率分析諧振頻率串聯(lián)諧振頻率：串聯(lián)諧振頻率：qqq21CLf 0qq0qqqq0q0q0112121CCfCCCLCCCCLf并聯(lián)

27、諧振頻率：并聯(lián)諧振頻率：第2章 高頻電路基礎(chǔ) 三、石英晶體諧振器三、石英晶體諧振器 2、等效電路及電抗特性、等效電路及電抗特性 國(guó)產(chǎn)國(guó)產(chǎn)B45型型1 MHz中等精度晶體中等精度晶體: Lq=4.00 H Cq=0.0063 pF rq=100200 C0=23 pF由此可見，由此可見，Lq很大，很大，Cq很小。很小。 晶體諧振器的品質(zhì)因數(shù)非常大，一般為幾晶體諧振器的品質(zhì)因數(shù)非常大，一般為幾萬甚至幾百萬，這是普通萬甚至幾百萬，這是普通LC電路無法比擬的。電路無法比擬的。品質(zhì)因數(shù)品質(zhì)因數(shù):)000 250000 125(qqqqrLQ舉例：舉例：第2章 高頻電路基礎(chǔ) 三、石英晶體諧振器三、石英晶體

28、諧振器 2、等效電路及電抗特性、等效電路及電抗特性阻抗特性：阻抗特性：0qqqqqq0e1j1j1j1jCCLrCLrCZ忽略rq后，上式簡(jiǎn)為：22qee22001/1jj1/ZXC （2當(dāng)當(dāng)在在q和和0之間，晶體諧振器等效為一之間，晶體諧振器等效為一電感，而且為一數(shù)值巨大的非線性電感。電感，而且為一數(shù)值巨大的非線性電感。（1當(dāng)當(dāng)0時(shí)，晶體諧振器呈容性時(shí)，晶體諧振器呈容性; 容性容性容性容性感性感性第2章 高頻電路基礎(chǔ) 三、石英晶體諧振器三、石英晶體諧振器 (1) 晶體的諧振頻率晶體的諧振頻率fq和和f0非常穩(wěn)定。非常穩(wěn)定。(2) 晶體諧振器有非常高的品質(zhì)因數(shù)。晶體諧振器有非常高的品質(zhì)因數(shù)。(

29、3) 晶體諧振器的接入系數(shù)非常小，一般為晶體諧振器的接入系數(shù)非常小，一般為 103數(shù)量級(jí)，數(shù)量級(jí)，甚至更小。甚至更小。(4) 晶體在工作頻率附近阻抗變化率大，有很高的并聯(lián)諧晶體在工作頻率附近阻抗變化率大，有很高的并聯(lián)諧振阻抗。振阻抗。 這些特點(diǎn)決定了晶體諧振器的頻率穩(wěn)定度比這些特點(diǎn)決定了晶體諧振器的頻率穩(wěn)定度比一般振蕩回路要高。一般振蕩回路要高。晶體諧振器與一般振蕩回路比較：晶體諧振器與一般振蕩回路比較：第2章 高頻電路基礎(chǔ) 三、石英晶體諧振器三、石英晶體諧振器 3. 晶體諧振器的應(yīng)用晶體諧振器的應(yīng)用（2用它作成高頻窄帶濾波器。用它作成高頻窄帶濾波器。（1晶體諧振器主要應(yīng)用于晶體振蕩器中。晶體

30、諧振器主要應(yīng)用于晶體振蕩器中。晶體濾波器電路晶體濾波器電路Z1Z2等效等效第2章 高頻電路基礎(chǔ) Z1Z2三、石英晶體諧振器三、石英晶體諧振器 3. 晶體諧振器的應(yīng)用晶體諧振器的應(yīng)用下列圖：濾波器的衰減特性下列圖：濾波器的衰減特性值越高衰減的越大，最大處值越高衰減的越大，最大處位于電橋平衡處，相應(yīng)頻率位于電橋平衡處，相應(yīng)頻率信號(hào)輸出為信號(hào)輸出為0濾波器的通帶只是在濾波器的通帶只是在fq和和f0之間，其余范圍為阻帶。之間，其余范圍為阻帶。第2章 高頻電路基礎(chǔ) 三、石英晶體諧振器三、石英晶體諧振器 加寬石英晶體兩諧振頻率之間的寬度？加寬石英晶體兩諧振頻率之間的寬度？ 通常用外加電感與石英晶體串聯(lián)或并

31、聯(lián)的方通常用外加電感與石英晶體串聯(lián)或并聯(lián)的方法實(shí)現(xiàn)法實(shí)現(xiàn)(這也是擴(kuò)大晶體振蕩器調(diào)頻頻偏的一種有這也是擴(kuò)大晶體振蕩器調(diào)頻頻偏的一種有效方法效方法)。第2章 高頻電路基礎(chǔ) 四、集中濾波器四、集中濾波器其他高頻組件其他高頻組件陶瓷濾波器、晶體濾波器、聲表面波濾波器等。陶瓷濾波器、晶體濾波器、聲表面波濾波器等。五、高頻匹配器和衰減器等五、高頻匹配器和衰減器等 利用電阻網(wǎng)絡(luò)可以制成衰減器和有一定衰減利用電阻網(wǎng)絡(luò)可以制成衰減器和有一定衰減作用的匹配器組件。作用的匹配器組件。 在高頻電路中，匹配器和衰減器的終端阻抗在高頻電路中，匹配器和衰減器的終端阻抗和線路匹配阻抗通常有和線路匹配阻抗通常有50和和75兩種

32、。兩種。第2章 高頻電路基礎(chǔ) 2.3 電子噪聲及其特性電子噪聲及其特性一、概述一、概述定義：定義： 電子設(shè)備的性能在很大程度上與干擾和噪電子設(shè)備的性能在很大程度上與干擾和噪聲有關(guān)。評(píng)價(jià)一個(gè)高頻系統(tǒng)的性能的指標(biāo)之一。聲有關(guān)。評(píng)價(jià)一個(gè)高頻系統(tǒng)的性能的指標(biāo)之一。重要性：重要性： 主要出現(xiàn)在有用信號(hào)比較弱的場(chǎng)合，比如，主要出現(xiàn)在有用信號(hào)比較弱的場(chǎng)合，比如，接收機(jī)的前級(jí)電路，或多級(jí)高增益的音頻放大、接收機(jī)的前級(jí)電路，或多級(jí)高增益的音頻放大、視頻放大器中。視頻放大器中。電子噪聲的影響：電子噪聲的影響： 除有用信號(hào)以外的一切不需要的信號(hào)及除有用信號(hào)以外的一切不需要的信號(hào)及各種電磁騷動(dòng)的總稱。各種電磁騷動(dòng)的總

33、稱。第2章 高頻電路基礎(chǔ) un二、電子噪聲的來源與特性二、電子噪聲的來源與特性噪聲來源：主要由電阻熱噪聲和半導(dǎo)體管噪聲。噪聲來源：主要由電阻熱噪聲和半導(dǎo)體管噪聲。1. 電阻熱噪聲電阻熱噪聲定義：是由電阻內(nèi)部的自由電子的熱運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的。定義：是由電阻內(nèi)部的自由電子的熱運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的。它是系統(tǒng)內(nèi)部噪聲的主要來源，具有起伏特性。它是系統(tǒng)內(nèi)部噪聲的主要來源，具有起伏特性。電阻熱噪聲的一段取樣波形電阻熱噪聲的一段取樣波形第2章 高頻電路基礎(chǔ) 1) 熱噪聲電壓和功率譜密度熱噪聲電壓和功率譜密度均方值均方值T22nn01limd4TUutkTBRT k為波爾茨曼常數(shù)，為波爾茨曼常數(shù)，k=1.371023 J/

34、K; B為測(cè)量此電壓為測(cè)量此電壓時(shí)的帶寬時(shí)的帶寬; T為絕對(duì)溫度為絕對(duì)溫度(K).均方根均方根n4UkTBRUn表示的是起伏電壓交流分量的有效值。表示的是起伏電壓交流分量的有效值。1. 電阻熱噪聲電阻熱噪聲第2章 高頻電路基礎(chǔ) 1) 熱噪聲電壓和功率譜密度熱噪聲電壓和功率譜密度均方值均方值2n4UkTBR1. 電阻熱噪聲電阻熱噪聲等效電路等效電路噪聲電壓源噪聲電壓源噪聲電流源噪聲電流源第2章 高頻電路基礎(chǔ) 例：常溫下例：常溫下T=290K工作的工作的1K電阻，與電阻，與B=100KHZ的理想網(wǎng)絡(luò)相連接。求的理想網(wǎng)絡(luò)相連接。求 與與 。nU2nU2122n41.6 10UkTBRVn1.26Uu

35、V 在一般情況下，電阻的熱噪聲是相當(dāng)微弱的，在一般情況下，電阻的熱噪聲是相當(dāng)微弱的，故在電平較高的電路可忽略。故在電平較高的電路可忽略。 在接收機(jī)的前級(jí)，由于有用信號(hào)極其微弱，其影在接收機(jī)的前級(jí)，由于有用信號(hào)極其微弱，其影響不能忽略，它已成為限制接收機(jī)性能的主要因素。響不能忽略，它已成為限制接收機(jī)性能的主要因素。333231010100102901037. 14第2章 高頻電路基礎(chǔ) 1) 熱噪聲電壓和功率譜密度熱噪聲電壓和功率譜密度均方值均方值2n4UkTBR1. 電阻熱噪聲電阻熱噪聲功率譜密度功率譜密度224( )(/)1 ()UKTRSfVHzf13141010自由電子每秒鐘的碰撞次數(shù)自由

36、電子每秒鐘的碰撞次數(shù)f2(/4)UVSkTRHz24(/)ISkTG AHz 電阻器單位頻帶噪聲功率在電阻器單位頻帶噪聲功率在很寬的頻率范圍內(nèi)均為一恒定值。很寬的頻率范圍內(nèi)均為一恒定值。白噪聲！白噪聲！第2章 高頻電路基礎(chǔ) 2) 線性電路中的熱噪聲線性電路中的熱噪聲1. 電阻熱噪聲電阻熱噪聲 多個(gè)電阻的熱噪聲多個(gè)電阻的熱噪聲 考慮多個(gè)電阻串聯(lián)或并聯(lián)，或者是混聯(lián)連接，考慮多個(gè)電阻串聯(lián)或并聯(lián)，或者是混聯(lián)連接，求總的電阻熱噪聲。求總的電阻熱噪聲。R1R22nU 設(shè)兩個(gè)電阻上的噪聲電勢(shì)設(shè)兩個(gè)電阻上的噪聲電勢(shì)un1、un2是統(tǒng)計(jì)獨(dú)立的，即互不相關(guān)的。是統(tǒng)計(jì)獨(dú)立的，即互不相關(guān)的。222nn1n2124()

37、UUkTB RRU 只要各噪聲源是相互獨(dú)立的，則總的只要各噪聲源是相互獨(dú)立的，則總的噪聲服從均方疊加原則。噪聲服從均方疊加原則。重要結(jié)論：重要結(jié)論：第2章 高頻電路基礎(chǔ) 熱噪聲通過線性網(wǎng)絡(luò)熱噪聲通過線性網(wǎng)絡(luò)2) 線性電路中的熱噪聲線性電路中的熱噪聲1. 電阻熱噪聲電阻熱噪聲熱噪聲通過線路電路的模型熱噪聲通過線路電路的模型 對(duì)于單一頻率的信號(hào)來說，對(duì)于單一頻率的信號(hào)來說，H(j)：電路的傳輸函數(shù)，若：電路的傳輸函數(shù)，若其表示電壓之比。其表示電壓之比。2UoUi|(j )|SHS那么：那么：2nUo0dUSf第2章 高頻電路基礎(chǔ) 熱噪聲通過線性網(wǎng)絡(luò)熱噪聲通過線性網(wǎng)絡(luò)2) 線性電路中的熱噪聲線性電路

38、中的熱噪聲1. 電阻熱噪聲電阻熱噪聲2UoUi|(j )|SHS 分析熱噪聲通過線性電路后的輸出噪聲，例分析熱噪聲通過線性電路后的輸出噪聲，例如熱噪聲通過并聯(lián)振蕩回路。如熱噪聲通過并聯(lián)振蕩回路。CLrCH1jj1j)j (傳輸函數(shù)：傳輸函數(shù)：2(j )H第2章 高頻電路基礎(chǔ) 熱噪聲通過線性網(wǎng)絡(luò)熱噪聲通過線性網(wǎng)絡(luò)2) 線性電路中的熱噪聲線性電路中的熱噪聲1. 電阻熱噪聲電阻熱噪聲2UoUi|(j )|SHSCLrCH222211)j (4UiSkTr2Uo22141CSkTrrLC4UiSkTr第2章 高頻電路基礎(chǔ) 熱噪聲通過線性網(wǎng)絡(luò)熱噪聲通過線性網(wǎng)絡(luò)2) 線性電路中的熱噪聲線性電路中的熱噪聲1

39、. 電阻熱噪聲電阻熱噪聲2Uo22141CSkTrrLCCLrLrCXR1jj)j(1jjee04UeSkTR222e11CLrrCR即：即：第2章 高頻電路基礎(chǔ) 2) 線性電路中的熱噪聲線性電路中的熱噪聲1. 電阻熱噪聲電阻熱噪聲04UeSkTR（1對(duì)于二端線性電路，其噪聲電壓或噪聲電對(duì)于二端線性電路，其噪聲電壓或噪聲電流譜密度流譜密度 SU、SI 可以用等效電阻可以用等效電阻Re(或或Ge)來代來代替替 。（2電阻熱噪聲通過線性電路后，一般就不再電阻熱噪聲通過線性電路后，一般就不再是白噪聲了。是白噪聲了。重要結(jié)論：重要結(jié)論：4USkTR第2章 高頻電路基礎(chǔ) 3) 噪聲帶寬噪聲帶寬1. 電阻

40、熱噪聲電阻熱噪聲2i4UkTBR 電阻熱噪聲是均勻頻譜的白噪電阻熱噪聲是均勻頻譜的白噪聲，聲，B為一理想濾波器的帶寬。為一理想濾波器的帶寬。2UoUi|(j )|SHS輸出均方電壓譜為輸出均方電壓譜為:則輸出均方電壓為則輸出均方電壓為:2220UoUi000d(j ) d4(j ) d USfSHfkTRHf設(shè)輸入一電阻熱噪聲設(shè)輸入一電阻熱噪聲, 第2章 高頻電路基礎(chǔ) 3) 噪聲帶寬噪聲帶寬輸出均方電壓為輸出均方電壓為:設(shè)設(shè)|H(j)|的最大值為的最大值為H0，則，則可定義一等效噪聲帶寬可定義一等效噪聲帶寬Bn，令令220n04UkTRB H20n20(j ) d HfBH22004(j )

41、dUkTRHf第2章 高頻電路基礎(chǔ) 3) 噪聲帶寬噪聲帶寬20n20(j ) d HfBH Bn的大小由實(shí)際特性的大小由實(shí)際特性|H(j)|2決定，而與決定，而與輸入噪聲無關(guān)輸入噪聲無關(guān). 一般情況下一般情況下Bn不等于實(shí)際特性的不等于實(shí)際特性的 3 dB帶寬帶寬B0.7，只有實(shí)際特性接近理想矩形時(shí)，兩者數(shù)，只有實(shí)際特性接近理想矩形時(shí)，兩者數(shù)值上才接近相等。值上才接近相等。分析：分析：第2章 高頻電路基礎(chǔ) 例：計(jì)算單振蕩回路等效噪聲帶寬。例：計(jì)算單振蕩回路等效噪聲帶寬。22221(j )1CHrLC設(shè)回路為高設(shè)回路為高Q電路，電路，20202211)j (ffQCrH20n20(j ) d H

42、fBHn0.70.71.572BBB 并聯(lián)回路的并聯(lián)回路的 3dB帶寬為帶寬為B0.7 = f0 / Q第2章 高頻電路基礎(chǔ) 線性網(wǎng)絡(luò)的等效噪聲帶寬線性網(wǎng)絡(luò)的等效噪聲帶寬Bn與與B0.7是不同的兩是不同的兩個(gè)概念，前者是從噪聲的角度引出來的，而后者是個(gè)概念，前者是從噪聲的角度引出來的，而后者是對(duì)信號(hào)而言的。對(duì)信號(hào)而言的。對(duì)于常用的單調(diào)諧并聯(lián)對(duì)于常用的單調(diào)諧并聯(lián)回路，二者間的關(guān)系：回路，二者間的關(guān)系：n0.70.71.572BBB 對(duì)于多級(jí)單調(diào)諧回路，級(jí)數(shù)越多，傳輸特性越接對(duì)于多級(jí)單調(diào)諧回路，級(jí)數(shù)越多，傳輸特性越接近矩形，近矩形，Bn 越接近于越接近于B0.7。 對(duì)于臨界耦合的雙調(diào)諧回路，對(duì)于臨

43、界耦合的雙調(diào)諧回路，Bn=1.11B0.7。因而，并聯(lián)回路的噪聲帶寬要大于信號(hào)帶寬。因而，并聯(lián)回路的噪聲帶寬要大于信號(hào)帶寬。3) 噪聲帶寬噪聲帶寬第2章 高頻電路基礎(chǔ) 2. 晶體三極管噪聲晶體三極管噪聲 晶體三極管的噪聲是設(shè)備內(nèi)部固有噪聲的另一個(gè)重要來源。 一般說來，在一個(gè)放大電路中, 晶體三極管的噪聲往往比電阻熱噪聲強(qiáng)得多。散彈散彈(粒粒)噪聲噪聲分配噪聲分配噪聲閃爍噪聲閃爍噪聲第2章 高頻電路基礎(chǔ) 必須指出，前面討論的晶體管中的噪聲，在實(shí)必須指出，前面討論的晶體管中的噪聲，在實(shí)際放大器中將同時(shí)起作用并參與放大。際放大器中將同時(shí)起作用并參與放大。3. 場(chǎng)效應(yīng)管噪聲場(chǎng)效應(yīng)管噪聲溝道電阻產(chǎn)生的熱

44、噪聲溝道電阻產(chǎn)生的熱噪聲; 溝道熱噪聲通過溝道和柵極電容的耦合作用在柵溝道熱噪聲通過溝道和柵極電容的耦合作用在柵極上的感應(yīng)噪聲極上的感應(yīng)噪聲; 閃爍噪聲。閃爍噪聲。 在場(chǎng)效應(yīng)管中，由于其工作原理不是靠少數(shù)載流子的運(yùn)動(dòng)，因而散彈噪聲的影響很小。場(chǎng)效應(yīng)管的噪聲來源場(chǎng)效應(yīng)管的噪聲來源:第2章 高頻電路基礎(chǔ) 由于由于(S/N)i總是大于總是大于(S/N)o，故噪聲系數(shù)的數(shù)值總是大于，故噪聲系數(shù)的數(shù)值總是大于 1。理想無噪聲系統(tǒng)的噪聲系數(shù)為。理想無噪聲系統(tǒng)的噪聲系數(shù)為 1.第四節(jié)第四節(jié) 噪聲系數(shù)和噪聲溫度噪聲系數(shù)和噪聲溫度一、噪聲系數(shù)一、噪聲系數(shù)NF定義：定義：iFoii00/SS NNSNS NN設(shè)設(shè)

45、KP功率放大倍數(shù)：功率放大倍數(shù)：oFPiNNK NaFPi1NNK NNa：表現(xiàn)在輸出端的內(nèi)部：表現(xiàn)在輸出端的內(nèi)部附加噪聲功率：附加噪聲功率：第2章 高頻電路基礎(chǔ) 幾點(diǎn)說明：幾點(diǎn)說明：第四節(jié)第四節(jié) 噪聲系數(shù)和噪聲溫度噪聲系數(shù)和噪聲溫度一、噪聲系數(shù)一、噪聲系數(shù)NFiFoii00/SS NNSNS NN1.噪聲功率是按每單位頻帶內(nèi)的噪聲功率定義的，但若引入噪聲功率是按每單位頻帶內(nèi)的噪聲功率定義的，但若引入等效等效Bn，則也可用于整個(gè)頻帶內(nèi)的噪聲功率。，則也可用于整個(gè)頻帶內(nèi)的噪聲功率。2.NF與與So、Si無關(guān)但與無關(guān)但與Ni有關(guān)，規(guī)定有關(guān)，規(guī)定Ni為信號(hào)源內(nèi)阻為信號(hào)源內(nèi)阻RS的的最大輸出功率。并規(guī)

46、定最大輸出功率。并規(guī)定RS的溫度為的溫度為 290 K，此溫度稱為標(biāo)，此溫度稱為標(biāo)準(zhǔn)噪聲溫度。準(zhǔn)噪聲溫度。3.NF與輸入端、輸出端是否匹配無關(guān)。與輸入端、輸出端是否匹配無關(guān)。4.NF的定義只適用于線性或準(zhǔn)線性電路。的定義只適用于線性或準(zhǔn)線性電路。第2章 高頻電路基礎(chǔ) 第四節(jié)第四節(jié) 噪聲系數(shù)和噪聲溫度噪聲系數(shù)和噪聲溫度二、噪聲系數(shù)的計(jì)算二、噪聲系數(shù)的計(jì)算1.額定功率法額定功率法2SsmS4IPG2SsmS4EPR 額定功率指信號(hào)源所能輸出的最大功率，它只取決于信額定功率指信號(hào)源所能輸出的最大功率，它只取決于信號(hào)源本身的參數(shù)號(hào)源本身的參數(shù)內(nèi)阻和電動(dòng)勢(shì)，與輸入電阻和負(fù)載無關(guān)。內(nèi)阻和電動(dòng)勢(shì)，與輸入電阻

47、和負(fù)載無關(guān)。任何電阻任何電阻R的額定噪聲功率均為的額定噪聲功率均為kTB。第2章 高頻電路基礎(chǔ) 第四節(jié)第四節(jié) 噪聲系數(shù)和噪聲溫度噪聲系數(shù)和噪聲溫度二、噪聲系數(shù)的計(jì)算二、噪聲系數(shù)的計(jì)算1.額定功率法額定功率法額定功率增益額定功率增益KPm ：是指四端網(wǎng)絡(luò)的輸出額定功率是指四端網(wǎng)絡(luò)的輸出額定功率Psmo和輸入額定功率和輸入額定功率Psmi之比。之比。smismoPmPPK用額定功率增益用額定功率增益KPm 表示的噪聲系數(shù)：表示的噪聲系數(shù)：mimimoPFmmmiomo/PNNPNKNN另一種形式：另一種形式：moFPmmnPm1NNKkTBNKkTB 第2章 高頻電路基礎(chǔ) 第四節(jié)第四節(jié) 噪聲系數(shù)和

48、噪聲溫度噪聲系數(shù)和噪聲溫度二、噪聲系數(shù)的計(jì)算二、噪聲系數(shù)的計(jì)算1.額定功率法額定功率法無源四端網(wǎng)絡(luò)的噪聲系數(shù)：無源四端網(wǎng)絡(luò)的噪聲系數(shù)：PFm1LKN式中，L為網(wǎng)絡(luò)的衰減倍數(shù)。 無源網(wǎng)絡(luò)的噪聲系數(shù)正好無源網(wǎng)絡(luò)的噪聲系數(shù)正好等于網(wǎng)絡(luò)的衰減倍數(shù)等于網(wǎng)絡(luò)的衰減倍數(shù).結(jié)論：結(jié)論：RLU2s第2章 高頻電路基礎(chǔ) 第四節(jié)第四節(jié) 噪聲系數(shù)和噪聲溫度噪聲系數(shù)和噪聲溫度無源四端網(wǎng)絡(luò)的噪聲系數(shù)：無源四端網(wǎng)絡(luò)的噪聲系數(shù)：PFm1LKNGS：信號(hào)源電導(dǎo)：信號(hào)源電導(dǎo) G：回路的損耗電導(dǎo)：回路的損耗電導(dǎo) p：接入系數(shù)：接入系數(shù)例：計(jì)算抽頭回路噪聲系數(shù)。例：計(jì)算抽頭回路噪聲系數(shù)。網(wǎng)絡(luò)的噪聲系數(shù)：網(wǎng)絡(luò)的噪聲系數(shù)：2smSF2P

49、mmo2SS11PG p GNKpGGp GP第2章 高頻電路基礎(chǔ) 二、噪聲系數(shù)的計(jì)算二、噪聲系數(shù)的計(jì)算2. 級(jí)聯(lián)四端網(wǎng)絡(luò)的噪聲系數(shù)級(jí)聯(lián)四端網(wǎng)絡(luò)的噪聲系數(shù) 級(jí)聯(lián)后總的級(jí)聯(lián)后總的額定功率增益：額定功率增益：KPm=KPm1KPm2kTBKNNPmoF級(jí)聯(lián)后噪聲系數(shù)：級(jí)聯(lián)后噪聲系數(shù)：No為總輸出額定為總輸出額定噪聲功率：噪聲功率：No= KPm kTB + KPm2 Na1 + Na2經(jīng)兩級(jí)放大的輸入信經(jīng)兩級(jí)放大的輸入信號(hào)源內(nèi)阻的熱噪聲號(hào)源內(nèi)阻的熱噪聲經(jīng)第二級(jí)放大的第一級(jí)經(jīng)第二級(jí)放大的第一級(jí)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的附加噪聲網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的附加噪聲第二級(jí)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)第二級(jí)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的附加噪聲部的附加噪聲第2章 高頻電路基礎(chǔ) 2

50、. 級(jí)聯(lián)四端網(wǎng)絡(luò)的噪聲系數(shù)級(jí)聯(lián)四端網(wǎng)絡(luò)的噪聲系數(shù)oFPmNNKkTB No為總輸出為總輸出額定噪聲功率：額定噪聲功率：No= KPm kTB + KPm2 Na1 + Na2Na1=(NF11)KPm1kTBNa2=(NF21)KPm2kTB內(nèi)部附加噪聲功率：內(nèi)部附加噪聲功率：F2FF1Pm11NNNK兩級(jí)級(jí)聯(lián)總兩級(jí)級(jí)聯(lián)總NF:第2章 高頻電路基礎(chǔ) 二、噪聲系數(shù)的計(jì)算二、噪聲系數(shù)的計(jì)算2. 級(jí)聯(lián)四端網(wǎng)絡(luò)的噪聲系數(shù)級(jí)聯(lián)四端網(wǎng)絡(luò)的噪聲系數(shù)F3F2FnFF112Pm1Pm1Pm2Pm1Pm2Pm(n-1)111nNNNNNKKKKKK n 級(jí)級(jí)聯(lián)總級(jí)級(jí)聯(lián)總NF: 當(dāng)網(wǎng)絡(luò)的額定功率增益遠(yuǎn)大于當(dāng)網(wǎng)絡(luò)的額

51、定功率增益遠(yuǎn)大于1時(shí)，系統(tǒng)的總時(shí)，系統(tǒng)的總噪聲系數(shù)主要取決于第一級(jí)的噪聲系數(shù)。噪聲系數(shù)主要取決于第一級(jí)的噪聲系數(shù)。 因而，對(duì)第一級(jí)來說，不但希望噪聲系數(shù)小，因而，對(duì)第一級(jí)來說，不但希望噪聲系數(shù)小，也希望增益大，以便減小后級(jí)噪聲的影響。也希望增益大，以便減小后級(jí)噪聲的影響。第2章 高頻電路基礎(chǔ) 例例 2 -3 圖圖 是一接收機(jī)的前端電路，高頻放大器和場(chǎng)是一接收機(jī)的前端電路，高頻放大器和場(chǎng)效應(yīng)管混頻器的噪聲系數(shù)和功率增益如圖所示。試效應(yīng)管混頻器的噪聲系數(shù)和功率增益如圖所示。試求前端電路的噪聲系數(shù)求前端電路的噪聲系數(shù)(設(shè)本振產(chǎn)生的噪聲忽略不計(jì)設(shè)本振產(chǎn)生的噪聲忽略不計(jì)).第2章 高頻電路基礎(chǔ) 第四節(jié)第

52、四節(jié) 噪聲系數(shù)和噪聲溫度噪聲系數(shù)和噪聲溫度二、噪聲系數(shù)的計(jì)算二、噪聲系數(shù)的計(jì)算3 噪聲系數(shù)與靈敏度噪聲系數(shù)與靈敏度定義：定義：是保持接收機(jī)輸出端信噪比一定時(shí)，接收機(jī)輸入的最是保持接收機(jī)輸出端信噪比一定時(shí)，接收機(jī)輸入的最小信號(hào)電壓或功率小信號(hào)電壓或功率(設(shè)接收機(jī)有足夠的增益設(shè)接收機(jī)有足夠的增益)。iFo/S NNS NiFioSSNNN因?yàn)椋阂驗(yàn)椋核裕核裕篿NkTBim4SiUR S第2章 高頻電路基礎(chǔ) 例：設(shè)某一電視接收機(jī)，正常接收時(shí)所需最小信號(hào)噪聲功率例：設(shè)某一電視接收機(jī)，正常接收時(shí)所需最小信號(hào)噪聲功率比為比為20 dB, 電視接收機(jī)的帶寬為電視接收機(jī)的帶寬為 6 MHz，接收機(jī)前端電路

53、的，接收機(jī)前端電路的噪聲系數(shù)為噪聲系數(shù)為 10 dB，問接收機(jī)前端電路輸入端的信號(hào)電平，問接收機(jī)前端電路輸入端的信號(hào)電平(靈靈敏度敏度)至少應(yīng)多大至少應(yīng)多大?3 噪聲系數(shù)與靈敏度噪聲系數(shù)與靈敏度iFioSSNNNiNkTB設(shè)信號(hào)源的內(nèi)阻為設(shè)信號(hào)源的內(nèi)阻為RS=75 。12SS i44 75 23.8 1084.5 VURSim4S iURS則所需的最小信號(hào)電勢(shì)為：則所需的最小信號(hào)電勢(shì)為：第2章 高頻電路基礎(chǔ) 無源四端網(wǎng)絡(luò)的形式：無源四端網(wǎng)絡(luò)的形式：1.選頻電路選頻電路2.阻抗變換電路阻抗變換電路3.傳輸電纜傳輸電纜 其中接入接收機(jī)輸入端的無源網(wǎng)絡(luò)的噪聲，其中接入接收機(jī)輸入端的無源網(wǎng)絡(luò)的噪聲，對(duì)

54、系統(tǒng)性能的影響最大。對(duì)系統(tǒng)性能的影響最大。無源四端網(wǎng)絡(luò)的噪聲系數(shù)：無源四端網(wǎng)絡(luò)的噪聲系數(shù)：PFm1LKN例：求長(zhǎng)度為例：求長(zhǎng)度為50m，衰減量為，衰減量為0.082dB/m高頻電纜的高頻電纜的噪聲系數(shù)。噪聲系數(shù)。第2章 高頻電路基礎(chǔ) 三、噪聲溫度三、噪聲溫度 將線性電路的內(nèi)部附加噪聲折算到輸入端，此附加噪聲將線性電路的內(nèi)部附加噪聲折算到輸入端，此附加噪聲可以用提高信號(hào)源內(nèi)阻上的溫度來等效?？梢杂锰岣咝盘?hào)源內(nèi)阻上的溫度來等效。aFPi1NNK N Na/Kp：等效在輸入端的：等效在輸入端的內(nèi)部附加噪聲。內(nèi)部附加噪聲。aFiP1/NNKN P/aeNKk BT那么：那么：Te：噪聲溫度：噪聲溫度i

55、Nk BT(1)eFTNT又又1eFTNT 第2章 高頻電路基礎(chǔ) 三、噪聲溫度三、噪聲溫度 (1)eFTNT1、對(duì)于理想網(wǎng)絡(luò)，噪聲溫度為、對(duì)于理想網(wǎng)絡(luò)，噪聲溫度為0。噪聲系數(shù)越大網(wǎng)絡(luò)的噪。噪聲系數(shù)越大網(wǎng)絡(luò)的噪聲溫度也越高。聲溫度也越高。2、當(dāng)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部噪聲較大時(shí)，用噪聲系數(shù)描述較為方便；而、當(dāng)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部噪聲較大時(shí)，用噪聲系數(shù)描述較為方便；而當(dāng)內(nèi)部噪聲較小時(shí)，用噪聲溫度描述具有較大的優(yōu)越性。當(dāng)內(nèi)部噪聲較小時(shí)，用噪聲溫度描述具有較大的優(yōu)越性。NF/B00.30.50.81.02.04.08.010NF11.07 1.12 1.20 1.26 1.59 2.51 6.3110Te020355876171

56、443 1556 2637第2章 高頻電路基礎(chǔ) 三、噪聲溫度三、噪聲溫度 (1)eFTNT （1噪聲溫度噪聲溫度Te是系統(tǒng)內(nèi)部噪聲的另一種量度，它不是是系統(tǒng)內(nèi)部噪聲的另一種量度，它不是該系統(tǒng)的實(shí)際物理溫度，而是用以表征該系統(tǒng)性能的一種該系統(tǒng)的實(shí)際物理溫度，而是用以表征該系統(tǒng)性能的一種假想溫度。假想溫度。說明：說明：（2噪聲溫度可以推廣到多級(jí)放大器中。噪聲溫度可以推廣到多級(jí)放大器中。 e2e3enee112Pm1Pm1Pm2Pm1Pm2Pm(n-1)111nTTTTTKKKKKK 它同樣說明，多級(jí)級(jí)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的噪聲溫度，主要由其前級(jí)網(wǎng)它同樣說明，多級(jí)級(jí)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的噪聲溫度，主要由其前級(jí)網(wǎng)絡(luò)的特性決定。絡(luò)

57、的特性決定。第2章 高頻電路基礎(chǔ) 復(fù)習(xí)復(fù)習(xí)1.并聯(lián)振蕩回路并聯(lián)振蕩回路2.抽頭并聯(lián)振蕩回路抽頭并聯(lián)振蕩回路3.耦合振蕩回路耦合振蕩回路4.串并聯(lián)阻抗等效互換串并聯(lián)阻抗等效互換5.變壓器阻抗變換變壓器阻抗變換(a)諧振頻率諧振頻率(b)品質(zhì)因數(shù)品質(zhì)因數(shù)(c)諧振阻抗諧振阻抗(e)Qo QL(a) p(d)幅頻特性和相頻特性幅頻特性和相頻特性 (b)折合關(guān)系折合關(guān)系臨界耦合臨界耦合 過耦合過耦合 欠耦合欠耦合一、高頻電路中的基本電路一、高頻電路中的基本電路第2章 高頻電路基礎(chǔ) 6.石英晶體諧振器石英晶體諧振器(a)等效電路等效電路(b)fq 、 fo 及二者關(guān)及二者關(guān)系系(c)電抗特性電抗特性二、

58、噪聲二、噪聲1、電阻熱噪聲、電阻熱噪聲（b熱噪聲通過線性網(wǎng)絡(luò)熱噪聲通過線性網(wǎng)絡(luò)（c等效噪聲帶寬等效噪聲帶寬（a熱噪聲電壓、功率譜密度、等效電路熱噪聲電壓、功率譜密度、等效電路04UeSkTR220n04UkTRB H20n20(j ) d HfBH第2章 高頻電路基礎(chǔ) 二、噪聲二、噪聲2、噪聲系數(shù)、噪聲系數(shù)（a定義定義（b額定功率法計(jì)算噪聲系數(shù)額定功率法計(jì)算噪聲系數(shù)無源四端網(wǎng)絡(luò)：無源四端網(wǎng)絡(luò)：級(jí)聯(lián)四端網(wǎng)絡(luò)：級(jí)聯(lián)四端網(wǎng)絡(luò)：（c靈敏度靈敏度（d噪聲溫度噪聲溫度第2章 高頻電路基礎(chǔ) 非重點(diǎn)部分第2章 高頻電路基礎(chǔ) 三、石英晶體諧振器三、石英晶體諧振器 應(yīng)用：廣泛應(yīng)用于高頻率穩(wěn)定性的振蕩器中，也用應(yīng)用

59、：廣泛應(yīng)用于高頻率穩(wěn)定性的振蕩器中，也用做高性能的窄帶濾波器。做高性能的窄帶濾波器。1、物理特性、物理特性石英晶體的形狀：石英晶體的形狀：電路符號(hào)：電路符號(hào)：第2章 高頻電路基礎(chǔ) 三、石英晶體諧振器三、石英晶體諧振器 1、物理特性、物理特性內(nèi)部結(jié)構(gòu)及外形內(nèi)部結(jié)構(gòu)及外形:正、反壓電效應(yīng)正、反壓電效應(yīng): 當(dāng)晶體受外力作用而變形當(dāng)晶體受外力作用而變形( (如伸縮、切變、扭如伸縮、切變、扭曲等曲等) )時(shí)，就在它對(duì)應(yīng)的表面上產(chǎn)生正、負(fù)電荷時(shí)，就在它對(duì)應(yīng)的表面上產(chǎn)生正、負(fù)電荷, , 呈現(xiàn)出電壓，這稱為正壓電效應(yīng)。呈現(xiàn)出電壓，這稱為正壓電效應(yīng)。 電能和機(jī)械能的轉(zhuǎn)換。電能和機(jī)械能的轉(zhuǎn)換。 當(dāng)在晶體兩面加電壓

60、時(shí)，晶體又會(huì)發(fā)生機(jī)械當(dāng)在晶體兩面加電壓時(shí)，晶體又會(huì)發(fā)生機(jī)械形變，這稱為反壓電效應(yīng)。形變，這稱為反壓電效應(yīng)。第2章 高頻電路基礎(chǔ) 三、石英晶體諧振器三、石英晶體諧振器 1、物理特性、物理特性穩(wěn)定的諧振頻率：穩(wěn)定的諧振頻率： 晶片的諧振頻率與它的材料、幾何形狀、尺寸及振動(dòng)晶片的諧振頻率與它的材料、幾何形狀、尺寸及振動(dòng)方式方式(取決于切片方式取決于切片方式)有關(guān)，且十分穩(wěn)定；其溫度系數(shù)均有關(guān)，且十分穩(wěn)定；其溫度系數(shù)均在在 106或更高數(shù)量級(jí)上。或更高數(shù)量級(jí)上。 用于高頻的晶體切片，其諧振時(shí)的電波長(zhǎng)常與晶片厚用于高頻的晶體切片，其諧振時(shí)的電波長(zhǎng)常與晶片厚度成正比，諧振頻率與厚度成反比。度成正比，諧振頻