高頻電子線路課件

1、第2章 高頻電路基礎(chǔ) 1第第2 2章章 高頻電路基礎(chǔ)高頻電路基礎(chǔ) 2.1 2.1 高頻電路中的元器件高頻電路中的元器件 2.2 2.2 高頻電路中的基本電路高頻電路中的基本電路 2.3 2.3 電子噪聲及其特性電子噪聲及其特性2.4 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) 22.1 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 與在低頻電路中的元器件基本相同，但要注意它們與在低頻電路中的元器件基本相同，但要注意它們在高頻使用時的在高頻使用時的高頻特性高頻特性。電阻器電阻器電容器電容器電感器。電感器。二極管二極管晶體管晶體管集成

2、電路集成電路無源線性元件無源線性元件有源器件有源器件第2章 高頻電路基礎(chǔ) 31 1、高頻電阻、高頻電阻（1 1）等效電路）等效電路C CR R 、L LR R 越小，電阻的高頻特性越好。金屬膜電阻金屬膜電阻比碳膜電阻的高頻特性好，而碳膜電阻比比碳膜電阻的高頻特性好，而碳膜電阻比線繞電阻的好線繞電阻的好; ; 表面貼裝表面貼裝(SMD)(SMD)電阻比普通電阻的高頻特性要好電阻比普通電阻的高頻特性要好; ; 小尺寸小尺寸的電阻比大尺寸電阻的高頻特性要好。的電阻比大尺寸電阻的高頻特性要好。（2 2）常用電阻高頻特性比較）常用電阻高頻特性比較分布分布電容電容引線引線電感電感第2章 高頻電路基礎(chǔ) 42

3、 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。 （1 1）等效電路）等效電路 在高頻電路中，電容的損耗可以忽略不計，在高頻電路中，電容的損耗可以忽略不計，但但若到了微波波段，電容中的損耗就必須加以考慮！若到了微波波段，電容中的損耗就必須加以考慮！極間絕極間絕緣電阻緣電阻分布分布電感電感第2章 高頻電路基礎(chǔ) 5頻率頻率阻抗阻抗0f（2 2）電容器阻抗特性）電容器阻抗特性：電容器呈正常的：電容器呈正常的電容特性電容特性，：電容器等效為：電容器等效為電感電感。ff0ff0自身諧振自身諧振頻率頻率第2章 高頻電路基礎(chǔ) 63 3、高頻電感、高

4、頻電感高頻電感的作用：諧振元件、濾波元件和阻隔元件（RFCRFC）。）。分布電容的影響在分析長、中、短波頻段電路時，可忽略。分布電容的影響在分析長、中、短波頻段電路時，可忽略。電感線圈的損耗電感線圈的損耗r r：在高頻電路中是不能忽略的：在高頻電路中是不能忽略的! !（1 1）等效電路）等效電路（2 2）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？0LQr 的定義：高頻電感器的感抗與其串聯(lián)損耗電阻之比。的定義：高頻電感器的感抗與其串聯(lián)損耗電阻之比。Q 值越高，表明該電感器的儲能作用越強，損耗越小。值越高，表明該電感器的儲能作用越強，損耗越小。 Q第2章 高頻電路基礎(chǔ) 71 1、晶

5、體二極管、晶體二極管 主要用于主要用于檢波、調(diào)制、解調(diào)及混頻檢波、調(diào)制、解調(diào)及混頻等非線性變換電路中，等非線性變換電路中，工作在低電平。工作在低電平。 變?nèi)荻O管變?nèi)荻O管點接觸式二極管點接觸式二極管表面勢壘二極管表面勢壘二極管高頻中常用二極管：高頻中常用二極管：極間電容小、工作頻率高。極間電容小、工作頻率高。：二極管電容隨偏置電壓變化。：二極管電容隨偏置電壓變化。二、高頻電路中的有源器件二、高頻電路中的有源器件作用：完成信號的作用：完成信號的放大、非線性變換放大、非線性變換等功能。等功能。二極管二極管晶體管晶體管集成電路集成電路第2章 高頻電路基礎(chǔ) 82 2、晶體三極管與場效應(yīng)管（、晶體三極

6、管與場效應(yīng)管（FET)FET)高頻功率放大管高頻功率放大管 高頻晶體管有兩大類型：高頻晶體管有兩大類型：高頻小功率管高頻小功率管 小信號的場效應(yīng)管小信號的場效應(yīng)管: :噪聲更低。噪聲更低。 雙極型小信號放大管雙極型小信號放大管: :工作頻率可達幾千兆赫茲，工作頻率可達幾千兆赫茲，: :用作小信號放大，要求增益高和噪聲低。用作小信號放大，要求增益高和噪聲低。對其要求除了增益外，要有較大的輸出功率。對其要求除了增益外，要有較大的輸出功率。 噪聲系數(shù)為幾分貝。噪聲系數(shù)為幾分貝。第2章 高頻電路基礎(chǔ) 93 3、集成電路（、集成電路（IC)IC)（1 1）通用型的寬帶集成放大器）通用型的寬帶集成放大器

7、高頻集成電路的類型和品種比低頻集成電路的少得多，高頻集成電路的類型和品種比低頻集成電路的少得多，主要分為主要分為通用型和專用型通用型和專用型兩種。兩種。（2 2）專用集成電路）專用集成電路(ASIC)(ASIC) 用于高頻的晶體管模擬相乘器，工作頻率也可達用于高頻的晶體管模擬相乘器，工作頻率也可達一百兆赫茲以上。一百兆赫茲以上。 集成鎖相環(huán)、集成調(diào)頻信號解調(diào)器、單片集成集成鎖相環(huán)、集成調(diào)頻信號解調(diào)器、單片集成接收機以及電視機中的專用集成電路等。接收機以及電視機中的專用集成電路等。 工作頻率可達一二百兆赫茲，增益可達五六十工作頻率可達一二百兆赫茲，增益可達五六十分貝，甚至更高。分貝，甚至更高。第

8、2章 高頻電路基礎(chǔ) 102.2 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、高頻振蕩回路主要內(nèi)容：主要內(nèi)容：簡單振蕩回路簡單振蕩回路抽頭并聯(lián)振蕩回路抽頭并聯(lián)振蕩回路耦合振蕩回路耦合振蕩回路二、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) 11一、高頻振蕩回路一、高頻振蕩回路 高頻振蕩回路是高頻電路中應(yīng)用最廣的無源網(wǎng)絡(luò)，高頻振蕩回路是高頻電路中應(yīng)用最廣的無源網(wǎng)絡(luò)，是構(gòu)成是構(gòu)成高頻放大器、振蕩器以及各種濾波器高頻放大器、振蕩器以及各種濾波器的主要部件。的主要部件。 下面分簡單振蕩回路、抽頭

9、并聯(lián)振蕩回路和耦合振蕩下面分簡單振蕩回路、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、信號選擇與濾波、相頻轉(zhuǎn)換和阻抗變換、信號選擇與濾波、相頻轉(zhuǎn)換和移相等功能，并可直接作為負(fù)載使用。移相等功能，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) 121 1、簡單振蕩回路、簡單振蕩回路組成：組成：由電感和電容串聯(lián)或并聯(lián)形成的回路。由電感和電容串聯(lián)或并聯(lián)形成的回路。作用：作用：具有具有諧振特性和頻率選擇作用諧振特性和頻率選擇作用。RpLCRSiSRLCRSiSpLRCRRLCRSuS并聯(lián)并聯(lián) LC諧振回路諧振回路串聯(lián)串聯(lián) LC諧振回路諧振回路 第2章 高頻

10、電路基礎(chǔ) 13RLCRSiSCj1LjRCj1)LjR(Zp CjLjRZ1s )C1L( jRCL )CL( jR1 jXRCL jXR ZPRLCRSuSZS(1)(1)求回路阻抗求回路阻抗 LR（）第2章 高頻電路基礎(chǔ) 14RLCRSuSRLCRSiS（呈呈純純電電阻阻，且且取取最最大大值值） soZR串 聯(lián)（呈呈純純電電阻阻，且且取取最最小小值值） RpLCRSiSSOZjXRCLZP jXRCLjRZS )1( POZ(2) (2) 回路諧振分析回路諧振分析第2章 高頻電路基礎(chǔ) 15RLCRSuSRpLCRSiS物物理理意意義義： +ui-iiRiLiQ2io2i =RLo =p2i

11、o2iR/uCu =poCR =RiC/i2io2i =RC10 （3 3）求回路品質(zhì)因數(shù)）求回路品質(zhì)因數(shù)Q Q 并聯(lián)回路中求并聯(lián)回路中求Q：串聯(lián)回路中求串聯(lián)回路中求Q：第2章 高頻電路基礎(chǔ) 16（4 4）諧振時的電流、電壓關(guān)系（）諧振時的電流、電壓關(guān)系（并聯(lián)并聯(lián)回路）回路）流過流過 L 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9090。流過流過 C C 的電流是容性電流，超前于回路兩端電壓的電流是容性電流，超前于回路兩端電壓9090。流過流過R Rp p的電流與回路電壓同相。的電流與回路電壓同相。0CIjLU0LUIjLRPUIR第2章 高頻電路基礎(chǔ)

12、17（5 5）并聯(lián)）并聯(lián)回路諧振時的電流、電壓關(guān)系回路諧振時的電流、電壓關(guān)系諧振時諧振時I IL L、I IC C與與 I I 的關(guān)系：的關(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 I IL L 或電容器的電流或電容器的電流 I IC C 比外部電流比外部電流 I I 大得多。大得多。在使用電感電容元件時，必須注意耐壓問題！在使用電感電容元件時，必須注意耐壓問題！第2章 高頻電路基礎(chǔ) 18（6）并聯(lián)諧振回路）并聯(lián)諧振回路的阻抗特性的阻抗特性ZP1()LCRjLCP1Q()ooRj廣義失諧量廣義失諧量: 02Q回路阻抗：回路阻抗：()pRLCR pR1jpP2RZ1arc

13、tanZ阻抗模值：阻抗模值：阻抗相角：阻抗相角：第2章 高頻電路基礎(chǔ) 19阻抗特性曲線：阻抗特性曲線：相位特性曲線：相位特性曲線：pP2RZ1arctanZ并聯(lián)諧振回路特性曲線并聯(lián)諧振回路特性曲線02Q第2章 高頻電路基礎(chǔ) 20Zarctan 并聯(lián)并聯(lián)LCLC回路相頻特性分析回路相頻特性分析00回路呈容性。回路呈容性?；芈烦矢行浴；芈烦矢行浴；芈分C振，呈純電阻?；芈分C振，呈純電阻。0相頻特性曲線呈負(fù)斜率特性，相頻特性曲線呈負(fù)斜率特性，Q Q值越高曲線越陡峭。值越高曲線越陡峭。0Z0ZZ= 0第2章 高頻電路基礎(chǔ) 21阻抗的幅頻特性阻抗的幅頻特性歸一化電流的幅頻特性歸一化電流的幅頻特性（7）串聯(lián)

14、諧振回路的阻抗特性曲線）串聯(lián)諧振回路的阻抗特性曲線jXRCLjRZS )1( 串聯(lián)回路阻抗：串聯(lián)回路阻抗：第2章 高頻電路基礎(chǔ) 22LR/R/RQoLpsL LRQopO LsoLRRRLQ OQRLosR或或LRLQ sR或或LRLQRpLCRSiSRLRLCRSuSRL并聯(lián)諧振回路：并聯(lián)諧振回路： 有載有載Q Q值值 串聯(lián)諧振回路：串聯(lián)諧振回路：空載空載Q Q值值 （8）信號源內(nèi)阻及負(fù)載對回路的影響）信號源內(nèi)阻及負(fù)載對回路的影響第2章 高頻電路基礎(chǔ) 23串聯(lián)諧振回路適用于串聯(lián)諧振回路適用于RS很?。ê銐涸矗┖秃苄。ê銐涸矗┖蚏L不大的電不大的電路，只有這樣路，只有這樣Q才不至于太低，保證回

15、路有較好的選擇性。才不至于太低，保證回路有較好的選擇性。并聯(lián)諧振回路適用于并聯(lián)諧振回路適用于RS很大（恒流源）和很大（恒流源）和RL也較大的電也較大的電路。路。 若串入串聯(lián)回路中，將使回路若串入串聯(lián)回路中，將使回路Q值大大減小，回路值大大減小，回路將失去選頻作用。因此采用并聯(lián)回路！將失去選頻作用。因此采用并聯(lián)回路！晶體管的輸出阻抗有幾千歐至幾十千歐，采用？諧振回路晶體管的輸出阻抗有幾千歐至幾十千歐，采用？諧振回路總結(jié)：總結(jié)：第2章 高頻電路基礎(chǔ) 24兩個重要參數(shù)兩個重要參數(shù)（1 1）通頻帶）通頻帶7070B.（又稱（又稱3dB3dB通頻帶，或半功率點通頻帶）通頻帶，或半功率點通頻帶）定義：定義

16、：阻抗幅頻特性下降為中心頻率阻抗幅頻特性下降為中心頻率 時對應(yīng)的頻率范圍。時對應(yīng)的頻率范圍。 21P2pZ1R1得到：得到：00.707fBQ0.707Br0.1KpP2RZ1120.707B第2章 高頻電路基礎(chǔ) 25B0.1B0.7070.1（2 2）矩形系數(shù)）矩形系數(shù)r0.1K：衡量諧振回路幅頻特性接近矩形的程度。：衡量諧振回路幅頻特性接近矩形的程度。分析：分析：707010r0.1BBK.幅頻特性是理想矩形時幅頻特性是理想矩形時1Kr0.1并聯(lián)諧振回路的矩形系數(shù)并聯(lián)諧振回路的矩形系數(shù)r0.1K10單諧振回路的單諧振回路的選擇性很差。選擇性很差。定義：定義：第2章 高頻電路基礎(chǔ) 26需要注

17、意：需要注意：Q Q 、 K Kr0.1 r0.1 、 B B0.7070.707 三者關(guān)系三者關(guān)系 回路的回路的Q Q越高，越高，諧振曲線越尖銳，諧振曲線越尖銳，回路的回路的B B0.7070.707越窄，越窄，但其但其K Kr0.1r0.1并不改變。并不改變。 簡單并聯(lián)諧振回路中，品質(zhì)因數(shù)簡單并聯(lián)諧振回路中，品質(zhì)因數(shù)Q Q對回對回路的通頻帶和高的選擇性的矛盾不能兼顧。路的通頻帶和高的選擇性的矛盾不能兼顧。第2章 高頻電路基礎(chǔ) 27例例 2-1 設(shè)一放大器以簡單并聯(lián)振蕩回路為負(fù)載，信設(shè)一放大器以簡單并聯(lián)振蕩回路為負(fù)載，信號中心頻率號中心頻率 fs = 10 MHz，回路電容，回路電容C =

18、50 pF，試計算所需的線圈電感值。試計算所需的線圈電感值。(1) 若線圈品質(zhì)因數(shù)為若線圈品質(zhì)因數(shù)為Q=100，試計算回路諧振電阻，試計算回路諧振電阻及回路帶寬。及回路帶寬。(2) 若放大器所需的帶寬若放大器所需的帶寬B0.707=0.5 MHz，則應(yīng)在回，則應(yīng)在回路上并聯(lián)多大電阻才能滿足放大器所需帶寬要求路上并聯(lián)多大電阻才能滿足放大器所需帶寬要求? 第2章 高頻電路基礎(chǔ) 28 激勵源或負(fù)載激勵源或負(fù)載與回路與回路電感或電容電感或電容部分連接的并聯(lián)振蕩部分連接的并聯(lián)振蕩回路，稱為抽頭并聯(lián)振蕩回路。回路，稱為抽頭并聯(lián)振蕩回路。2.2.抽頭并聯(lián)振蕩回路抽頭并聯(lián)振蕩回路為什么做部分接入？為什么做部分

19、接入？第2章 高頻電路基礎(chǔ) 29012()cefL CCofCce不穩(wěn)定使得不穩(wěn)定使得不穩(wěn)定。不穩(wěn)定。實際問題：實際問題：為什么要安裝抽頭？為什么要安裝抽頭？收音機中安放電感抽頭！收音機中安放電感抽頭！1）不抽頭（全部接入）不抽頭（全部接入）第2章 高頻電路基礎(chǔ) 302）部分接入使得）部分接入使得Cce的影響減??！的影響減小！實際電路的計算實際電路的計算:加抽頭加抽頭第2章 高頻電路基礎(chǔ) 31為什么做部分接入？為什么做部分接入？實際電路中的并聯(lián)回路受到實際電路中的并聯(lián)回路受到sRsCLRLC、及及、的影響，的影響，sRLRLQ1 1）、使回路有載使回路有載值下降，選擇性變差值下降，選擇性變差;

20、 ; sCLC2 2）激勵源等效電容激勵源等效電容及負(fù)載電容及負(fù)載電容影響回路的諧振頻率影響回路的諧振頻率; ; sRLR 3 3）、一般不相等。即電路通常處于一般不相等。即電路通常處于失配狀態(tài)下工作。失配狀態(tài)下工作。sRLR與與相差較大時，負(fù)載上相差較大時，負(fù)載上得到的功率很小。得到的功率很小。當(dāng)當(dāng)?shù)?章 高頻電路基礎(chǔ) 32定義：定義：與外電路相連的那部分電抗與本回路參與分壓的與外電路相連的那部分電抗與本回路參與分壓的同性質(zhì)總電抗之比。同性質(zhì)總電抗之比。（1 1）接入系數(shù)）接入系數(shù) p p ( (或稱抽頭系數(shù)或稱抽頭系數(shù)) )：TUpUp p也可用電壓比表示：也可用電壓比表示：UTU第2章

21、高頻電路基礎(chǔ) 33211TCCCUUp電容分壓式電容分壓式 電感抽頭式電感抽頭式 1pTNUUN（2 2）接入系數(shù)的計算）接入系數(shù)的計算N1:與外電路相連的線圈的匝數(shù)。與外電路相連的線圈的匝數(shù)。N: 線圈的總匝數(shù)。線圈的總匝數(shù)。N N1 1N第2章 高頻電路基礎(chǔ) 34（3 3）折算方法）折算方法 22TiTiUU2R2RiTi21RRp1NpN其中：電阻的折算電阻的折算結(jié)論：電阻從低端向高端折合，結(jié)論：電阻從低端向高端折合，阻值變大，是原來的阻值變大，是原來的1/P1/P2 2倍。倍。U UU UT T（功率不變的原則）（功率不變的原則）第2章 高頻電路基礎(chǔ) 35CLRLCLRL負(fù)載電容的折算

22、負(fù)載電容的折算CLLRLCLL21RRp2LLpCC電容變小電容變小結(jié)論：折算后阻抗變大，對回路的影響減輕！結(jié)論：折算后阻抗變大，對回路的影響減輕！電組變大電組變大（3 3）折算方法）折算方法 第2章 高頻電路基礎(chǔ) 36信號源的折合信號源的折合TUUp 電壓源的折合電壓源的折合Up1UT結(jié)論：電壓源由低端向高端折合，結(jié)論：電壓源由低端向高端折合，電壓變大，是原來的電壓變大，是原來的1/P1/P倍。倍。電流源的折合電流源的折合TTIUUI pIIT結(jié)論：電流源由低端向高端折合，結(jié)論：電流源由低端向高端折合，電流變小，是原來的電流變小，是原來的P P倍。倍。U UU UT T第2章 高頻電路基礎(chǔ)

23、37例例 2-2 如圖，如圖， 抽頭回路由電流源激勵，忽略回路本抽頭回路由電流源激勵，忽略回路本身的固有損耗，試求回路兩端電壓身的固有損耗，試求回路兩端電壓 u1(t) 的表示式及的表示式及回路帶寬?；芈穾?。第2章 高頻電路基礎(chǔ) 38串、并聯(lián)阻抗等效互換串、并聯(lián)阻抗等效互換Xr1R1Xa ab b2X2Ra ab b等效原則：阻抗不變！等效原則：阻抗不變！結(jié)論：結(jié)論： 212111XXQ（）22111RQX（）(R +r )1QX高時211QQ高 時X(R +r )111XQX=(R +r )222RQX其中：其中：轉(zhuǎn)換前后電抗性質(zhì)不變！轉(zhuǎn)換前后電抗性質(zhì)不變！并聯(lián)電阻是串聯(lián)電阻的并聯(lián)電阻是串

24、聯(lián)電阻的Q倍！倍！第2章 高頻電路基礎(chǔ) 39接入系數(shù)接入系數(shù): :12NNn 12VV L22L21RVRV L221LRVVR L21Rn 阻抗變換前后功率相等，則：阻抗變換前后功率相等，則：可通過改變可通過改變 比值調(diào)整比值調(diào)整R RL L 的大小。的大小。 21NN結(jié)論：結(jié)論：變壓器的阻抗變換作用變壓器的阻抗變換作用第2章 高頻電路基礎(chǔ) 40作業(yè)習(xí)題及補充習(xí)題及補充第2章 高頻電路基礎(chǔ) 41ususisis1 1 耦耦合合回回路路的的常常用用類類型型互互感感耦耦合合回回路路并并聯(lián)聯(lián)型型串串 聯(lián)聯(lián) 型型電電容容耦耦合合回回路路3. 3. 耦合振蕩回路耦合振蕩回路第2章 高頻電路基礎(chǔ) 42（

25、1 1）進行阻抗轉(zhuǎn)換以完成高頻信號的傳輸）進行阻抗轉(zhuǎn)換以完成高頻信號的傳輸; ; （2 2）形成比簡單振蕩回路更好的頻率特性。）形成比簡單振蕩回路更好的頻率特性。 耦合元件電抗的絕對值，與初次級中同性質(zhì)元件耦合元件電抗的絕對值，與初次級中同性質(zhì)元件電抗值的幾何平均值之比。電抗值的幾何平均值之比。11 222MkLLMLL耦合振蕩回路的主要作用：耦合振蕩回路的主要作用：耦合系數(shù)耦合系數(shù) k k ： 例：例：第2章 高頻電路基礎(chǔ) 43U US S1 1）次級回路電流）次級回路電流1122210si ZjMiui ZjMi定義自阻抗：定義自阻抗： 111122221/1/Zrj Lj CZrj Lj

26、 C初、次級回路方程：初、次級回路方程： 1222/sfj M ZuiZZ（）反射阻抗：并不存在實體的反射阻抗，只是用來說明一個回路對另一反射阻抗：并不存在實體的反射阻抗，只是用來說明一個回路對另一個相互耦合回路的影響。個相互耦合回路的影響。221()fMZZ反射阻抗：反射阻抗：以串聯(lián)互感耦合回路為例，分析耦合回路的諧振特性。以串聯(lián)互感耦合回路為例，分析耦合回路的諧振特性。第2章 高頻電路基礎(chǔ) 44U US S1222/sfj MZuiZZ（）221()fMZZ2 2）諧振特性）諧振特性研究輸出回路電流研究輸出回路電流i i2 2 與輸入信號與輸入信號 u us s 比值的頻率特性。比值的頻率

27、特性。轉(zhuǎn)移導(dǎo)納：轉(zhuǎn)移導(dǎo)納：2211212sfij MYuZ ZZ Z2121 212(1)(1)()j MYrrjjM111(1j)Zr222(1j)Zr假設(shè)：假設(shè)： 則，則，12耦合因數(shù)：耦合因數(shù)：MkQr2122(1) 2jYrj121212,LLL CCC QQQ第2章 高頻電路基礎(chǔ) 45求轉(zhuǎn)移導(dǎo)納的歸一化值：求轉(zhuǎn)移導(dǎo)納的歸一化值：轉(zhuǎn)移導(dǎo)納：轉(zhuǎn)移導(dǎo)納：2122(1) 2jYrj求求Y Y2121極值：極值：Y Y2121取得最大值：取得最大值：21max12YrY Y2121歸一化值：歸一化值：212 222421 max|2 |(1)2(1)YY 當(dāng)當(dāng)1,0時，時，1初次級回路的耦合程

28、度要影響曲線的高度和形狀。初次級回路的耦合程度要影響曲線的高度和形狀。特別，特別， 時，時，曲線出現(xiàn)雙峰曲線出現(xiàn)雙峰！第2章 高頻電路基礎(chǔ) 46212 222421 max|2 |(1)2(1)YY （1 1）1424在在0時，即諧振點處，時，即諧振點處，1, ,次級回路電流達最大值。次級回路電流達最大值。求通頻帶：求通頻帶：令令1200.7072fBQ求矩形系數(shù)：求矩形系數(shù)：令令0.10.10.10.73.15rBKB, ,臨界耦合臨界耦合結(jié)論：結(jié)論：臨界耦合雙回路的通頻帶較寬，臨界耦合雙回路的通頻帶較寬，選擇性也較好。選擇性也較好。分析互感耦合回路的諧振特性曲線分析互感耦合回路的諧振特性曲

29、線第2章 高頻電路基礎(chǔ) 47（2 2）1，過耦合，過耦合212 222421 max|2 |(1)2(1)YY 求凹陷值：求凹陷值：0令令22 1求求 B B0.7070.707 ( (分析最大凹陷點為分析最大凹陷點為0.7070.707時的耦合因子時的耦合因子) )221 12令令max2.41得：得：00.7073.1fBQ結(jié)論：結(jié)論：過耦合雙回路的通頻帶為單諧振回路的過耦合雙回路的通頻帶為單諧振回路的3.13.1倍。倍。得：得：第2章 高頻電路基礎(chǔ) 48（3 3）1，欠耦合，欠耦合在在0時，即諧振點處，時，即諧振點處，, ,電流電流未未達最大值。達最大值。22 11結(jié)論：結(jié)論：當(dāng)當(dāng) 欠耦

30、合時欠耦合時, , 曲線較尖，帶寬窄，且其最大值也較小曲線較尖，帶寬窄，且其最大值也較小( (比比 時時) )。通常不工作在這種狀態(tài)。通常不工作在這種狀態(tài)。11212 222421 max|2 |(1)2(1)YY 第2章 高頻電路基礎(chǔ) 49二、高頻變壓器二、高頻變壓器作用：作用：信號傳輸和阻抗變換，但也可用來隔絕直流。信號傳輸和阻抗變換，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 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、高頻損耗小的軟磁材料作磁芯。高頻損耗小的

31、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場合，尺寸小，線圈的高頻變壓器一般用于小信號場合，尺寸小，線圈的匝數(shù)較少。因此，其磁芯的結(jié)構(gòu)形狀與低頻時不同。匝數(shù)較少。因此，其磁芯的結(jié)構(gòu)形狀與低頻時不同。( (b b) ) 罐形磁芯罐形磁芯環(huán)形磁芯環(huán)形磁芯: :初次級線圈直接穿繞在環(huán)形結(jié)構(gòu)的磁環(huán)上初次級線圈直接穿繞在環(huán)形結(jié)構(gòu)的磁環(huán)上罐形磁芯罐形磁芯: : 繞制在骨架上，放于兩罐之間。繞制在骨架上，放于兩罐之間。 ( (a a) ) 環(huán)形磁芯環(huán)形磁芯第2章 高頻電路基礎(chǔ) 50其中：其中：L L為初級勵磁電感；為初級勵磁電感；L LS S：漏感；：漏感；

32、C CS S：變壓器的分布電容。：變壓器的分布電容。電路符號電路符號2 2、高頻變壓器電路符號及等效電路、高頻變壓器電路符號及等效電路等效電路等效電路理想變理想變壓器壓器第2章 高頻電路基礎(chǔ) 51當(dāng)作理想變壓器看，則：當(dāng)作理想變壓器看，則：1132UNUN應(yīng)用例子應(yīng)用例子( (第五章第五章) )：3 3、中心抽頭變壓器、中心抽頭變壓器用于：調(diào)制、解調(diào)、混頻等。用于：調(diào)制、解調(diào)、混頻等。1132UNUN31122INIIN31122()NIIIN第2章 高頻電路基礎(chǔ) 52實物外形圖實物外形圖三、石英晶體諧振器三、石英晶體諧振器 應(yīng)用：應(yīng)用：廣泛用于高頻率穩(wěn)定性的振蕩器中，也用做高性能的窄帶濾波器

33、。廣泛用于高頻率穩(wěn)定性的振蕩器中，也用做高性能的窄帶濾波器。1 1、石英諧振器內(nèi)部結(jié)構(gòu)石英諧振器內(nèi)部結(jié)構(gòu)電路符號電路符號石英晶體的形狀石英晶體的形狀石英諧振器是利用石英晶體的壓電效應(yīng)而制成的一種諧振器件。石英諧振器是利用石英晶體的壓電效應(yīng)而制成的一種諧振器件。 結(jié)構(gòu)示意圖結(jié)構(gòu)示意圖第2章 高頻電路基礎(chǔ) 53（1 1）正、反壓電效應(yīng)）正、反壓電效應(yīng)正壓電效應(yīng)：正壓電效應(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、扭曲等如伸縮、切變、扭曲等) )時，時，就在它對應(yīng)的表面上產(chǎn)生正、負(fù)電荷就在它對應(yīng)的表面上產(chǎn)生正、負(fù)電荷, , 呈現(xiàn)出電壓。呈現(xiàn)出電壓。 反壓電效應(yīng)：反壓電效應(yīng)：當(dāng)

34、在晶體兩面加電壓時，晶體又會發(fā)生機械形變。當(dāng)在晶體兩面加電壓時，晶體又會發(fā)生機械形變。2 2、石英晶體物理特性、石英晶體物理特性（2 2）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、尺寸及振動方式晶片的諧振頻率與它的材料、幾何形狀、尺寸及振動方式( (取決于取決于切片方式切片方式) )有關(guān)，且十分穩(wěn)定；其溫度系數(shù)均在有關(guān)，且十分穩(wěn)定；其溫度系數(shù)均在 10106 6或更高數(shù)量級上?；蚋邤?shù)量級上。 用于高頻的晶體切片，其諧振時的電波長常與晶片厚度成正比，用于高頻的晶體切片，其諧振時的電波長常與晶片厚度成正比，諧振頻率與厚度成反比。諧振頻率與厚度成反比。諧振頻率與晶片厚度的

35、關(guān)系：諧振頻率與晶片厚度的關(guān)系：基音、泛音：基音、泛音： 對于一定形狀和尺寸的某一晶體，它既可以在某一基頻上諧振，對于一定形狀和尺寸的某一晶體，它既可以在某一基頻上諧振，也可以在高次諧波也可以在高次諧波( (諧頻或泛音諧頻或泛音) )上諧振。上諧振。第2章 高頻電路基礎(chǔ) 54 3 3、石英晶體等效電路及電抗特性、石英晶體等效電路及電抗特性靜態(tài)電容靜態(tài)電容基頻諧振特性基頻諧振特性三次、五次泛音諧振特性三次、五次泛音諧振特性基頻等效電路基頻等效電路 從電的觀點看，當(dāng)外加交變電壓使石英片機械振動發(fā)生諧振時，通過石從電的觀點看，當(dāng)外加交變電壓使石英片機械振動發(fā)生諧振時，通過石英片的電流最大，因而具有串

36、聯(lián)諧振的特性。英片的電流最大，因而具有串聯(lián)諧振的特性。第2章 高頻電路基礎(chǔ) 55（1 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 00qq0qq0q112fC CLCCCfC并聯(lián)諧振頻率：并聯(lián)諧振頻率：二者關(guān)系：二者關(guān)系：由于由于C C0 0C Cq q，得：得：q0q0112CffC接入系數(shù)：接入系數(shù)：因此，晶體諧振器與外電路的耦合很弱。因此，晶體諧振器與外電路的耦合很弱。q0p1CCf f 0 0與與 f fq q 相差很小相差很小! !第2章 高頻電路基礎(chǔ) 56（2 2）晶體的負(fù)載電容）晶體的負(fù)載電容C CL L 標(biāo)在晶體外殼的振蕩頻率或標(biāo)稱頻率就是并接標(biāo)

37、在晶體外殼的振蕩頻率或標(biāo)稱頻率就是并接C CL L后測得的后測得的 f f 0 0的值。的值。標(biāo)稱頻率標(biāo)稱頻率: :0q01(1)2qLCffCC負(fù)載電容負(fù)載電容并聯(lián)諧振頻率變?yōu)椋翰⒙?lián)諧振頻率變?yōu)椋和ǔ?，基頻晶體規(guī)定通常，基頻晶體規(guī)定C CL L為為30pF30pF或或50pF.50pF.第2章 高頻電路基礎(chǔ) 57 國產(chǎn)國產(chǎn)B45B45型型1 MHz1 MHz中等精度晶體中等精度晶體 L Lq q=4.00=4.00 H H C Cq q=0.0063=0.0063 pF pF r rq q=100=100200 200 C C0 0=2=23 pF3 pF由此可見，由此可見，L Lq q很大

38、，很大，C Cq q很小。很小。 晶體諧振器的晶體諧振器的Q Q非常大，一般為幾萬甚至幾百萬，非常大，一般為幾萬甚至幾百萬，這是普這是普通通 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： （3）石英晶體參數(shù)特點）石英晶體參數(shù)特點第2章 高頻電路基礎(chǔ) 58（4 4）石英晶體電抗特性）石英晶體電抗特性忽略忽略r r q q后，則有：后，則有：22qee22001/1jj1/ZXC 播放播放動畫動畫感性感性容性容性串聯(lián)諧振串聯(lián)諧振并聯(lián)諧振并聯(lián)諧振第2章 高頻電路基礎(chǔ) 59晶體常工作在以下兩種方式：晶體常工作在以下兩種方式： 1

39、 1、工作在略高于、工作在略高于f fq q的頻段內(nèi)，此時晶體呈感性，相當(dāng)于一個的頻段內(nèi)，此時晶體呈感性，相當(dāng)于一個電感元件電感元件。 2 2、工作在、工作在f fq q這一頻率點上，此時晶體等效為串聯(lián)諧振電路，阻抗近似為零這一頻率點上，此時晶體等效為串聯(lián)諧振電路，阻抗近似為零, ,作作 為為短路元件。短路元件。 3 3、在低于、在低于f fq q和高于和高于f f0 0的頻段內(nèi)時，構(gòu)成振蕩器的頻率穩(wěn)定度將明顯下降。所的頻段內(nèi)時，構(gòu)成振蕩器的頻率穩(wěn)定度將明顯下降。所 以這些區(qū)域一般不使用。以這些區(qū)域一般不使用。工工作作區(qū)區(qū)域域第2章 高頻電路基礎(chǔ) 60晶體的諧振頻率晶體的諧振頻率f fq q和

40、和f f0 0非常穩(wěn)定。非常穩(wěn)定。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)。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 10103 3數(shù)量級，數(shù)量級，甚至更小。甚至更小。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。因此晶體諧振器的頻率穩(wěn)定度比一般振蕩回路要高。因此晶體諧振器的頻率穩(wěn)定度比一般振蕩回路要高。（5 5）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) 61（6 6） 晶體諧振器的應(yīng)用晶體諧振器的應(yīng)用B B）用它作成高頻窄帶濾波器。）用它作成高頻窄

41、帶濾波器。A A）主要應(yīng)用于晶體振蕩器中（第四章介紹）主要應(yīng)用于晶體振蕩器中（第四章介紹）晶體濾波器電路晶體濾波器電路等效為電橋等效為電橋濾波器的衰減特性濾波器的衰減特性第2章 高頻電路基礎(chǔ) 62如何加寬石英晶體兩諧振頻率之間的寬度？如何加寬石英晶體兩諧振頻率之間的寬度？ 通常用通常用外加電感外加電感與石英晶體串聯(lián)或并聯(lián)的方法實現(xiàn)與石英晶體串聯(lián)或并聯(lián)的方法實現(xiàn)( (這也這也是擴大晶體振蕩器調(diào)頻頻偏的一種有效方法是擴大晶體振蕩器調(diào)頻頻偏的一種有效方法) )。例如：例如： 外加電感外加電感與晶體串聯(lián)的方法與晶體串聯(lián)的方法串聯(lián)諧振頻率變小，而并聯(lián)諧振頻率不變。串聯(lián)諧振頻率變小，而并聯(lián)諧振頻率不變。第

42、2章 高頻電路基礎(chǔ) 63四、集中濾波器四、集中濾波器（1 1）利于電路和設(shè)備的微型化，便于大量生產(chǎn)；）利于電路和設(shè)備的微型化，便于大量生產(chǎn)； （2 2）可提高電路和系統(tǒng)的穩(wěn)定性，改善系統(tǒng)性能；）可提高電路和系統(tǒng)的穩(wěn)定性，改善系統(tǒng)性能； （3 3）使電路和系統(tǒng)的設(shè)計更加簡化。）使電路和系統(tǒng)的設(shè)計更加簡化。優(yōu)點：優(yōu)點：（1 1）晶體濾波器）晶體濾波器（2 2）陶瓷濾波器）陶瓷濾波器（3 3）聲表面波濾波器）聲表面波濾波器高頻電路中常用的集中選頻濾波器：高頻電路中常用的集中選頻濾波器：第2章 高頻電路基礎(chǔ) 64四、集中濾波器四、集中濾波器1 1、陶瓷濾波器、陶瓷濾波器 某些陶瓷材料某些陶瓷材料( (

43、如常用的鋯鈦酸鉛如常用的鋯鈦酸鉛Pb(ZrTi)O3)Pb(ZrTi)O3)經(jīng)直流高壓電場極經(jīng)直流高壓電場極化后，可得到類似于石英晶體的壓電效應(yīng)，這些陶瓷材料稱為壓電陶化后，可得到類似于石英晶體的壓電效應(yīng)，這些陶瓷材料稱為壓電陶瓷材料。瓷材料。 因此，陶瓷濾波器的通帶較晶體濾波器要寬，但選擇性稍差。因此，陶瓷濾波器的通帶較晶體濾波器要寬，但選擇性稍差。（1 1）等效電路和晶體諧振器相同；）等效電路和晶體諧振器相同；（2 2）Q Q值較晶體小得多值較晶體小得多( (約為數(shù)百約為數(shù)百) )，但比，但比LCLC濾波器的高；濾波器的高；（3 3）串、并聯(lián)頻率間隔也較大。）串、并聯(lián)頻率間隔也較大。（1

44、1）兩端陶瓷濾波器（外形、符號、實物）兩端陶瓷濾波器（外形、符號、實物）實物實物第2章 高頻電路基礎(chǔ) 65 對中頻信號呈現(xiàn)極小的阻抗，此時負(fù)反饋最小，增益最大。對中頻信號呈現(xiàn)極小的阻抗，此時負(fù)反饋最小，增益最大。離開中頻，濾波器成較大阻抗，使放大器負(fù)反饋增大，增益下降。離開中頻，濾波器成較大阻抗，使放大器負(fù)反饋增大，增益下降。（2 2）陶瓷濾波器應(yīng)用電路）陶瓷濾波器應(yīng)用電路a a） 收音機中收音機中二端陶瓷二端陶瓷濾波器特性濾波器特性 已廣泛用于接收機中，如收音機的中放、電視機的伴音中放等。已廣泛用于接收機中，如收音機的中放、電視機的伴音中放等。第2章 高頻電路基礎(chǔ) 66 b b）三端陶瓷濾波

45、器）三端陶瓷濾波器電視伴音中頻選擇：電視伴音中頻選擇：實物圖實物圖第2章 高頻電路基礎(chǔ) 67c c）四端陶瓷濾波器）四端陶瓷濾波器要求濾波器通過要求濾波器通過（465-5465-5） （465+5465+5）KHzKHz的頻帶。的頻帶。例如：例如： 兩端陶瓷濾波器的通頻帶較窄，選擇性較差。若將不同諧振兩端陶瓷濾波器的通頻帶較窄，選擇性較差。若將不同諧振頻率的陶瓷片進行適當(dāng)?shù)慕M合連接，可得到性能接近理想的四端頻率的陶瓷片進行適當(dāng)?shù)慕M合連接，可得到性能接近理想的四端陶瓷濾波器。陶瓷濾波器。102465qffkHz01(4655)fkHz2(4655)qfkHz如何設(shè)計如何設(shè)計JT1、JT2的串、并

46、聯(lián)諧振頻率？的串、并聯(lián)諧振頻率？第2章 高頻電路基礎(chǔ) 682 2、聲表面波濾波器（、聲表面波濾波器（Surface Acoustic Wave Filter)Surface Acoustic Wave Filter) 它是沿彈性固體表面?zhèn)鞑C械振動波的器件。它是沿彈性固體表面?zhèn)鞑C械振動波的器件。 在壓電固體材料表面產(chǎn)生和傳播彈性波，在壓電固體材料表面產(chǎn)生和傳播彈性波， 其振幅隨其振幅隨深入固體材料的深度而迅速減小。深入固體材料的深度而迅速減小。應(yīng)用：應(yīng)用：什么是什么是SAW?SAW?實物圖：實物圖： SAWF廣泛用于電視廣播、通信等設(shè)備作選頻元件，取代了中頻放大器廣泛用于電視廣播、通信等設(shè)備

47、作選頻元件，取代了中頻放大器的輸入吸收回路和多級調(diào)諧回路。的輸入吸收回路和多級調(diào)諧回路。 與與LC濾波電路相比，聲表濾波器具有體積小、重量輕、性能可靠、濾波電路相比，聲表濾波器具有體積小、重量輕、性能可靠、不需要復(fù)雜調(diào)整等優(yōu)點。但是插入損耗較大。不需要復(fù)雜調(diào)整等優(yōu)點。但是插入損耗較大。 第2章 高頻電路基礎(chǔ) 69SAWFSAWF的基本結(jié)構(gòu)的基本結(jié)構(gòu) 當(dāng)在叉指兩端加有高頻信號時，通過壓電當(dāng)在叉指兩端加有高頻信號時，通過壓電效應(yīng)，在基片表面激起同頻率的聲表面波，效應(yīng)，在基片表面激起同頻率的聲表面波，并沿軸線方向傳播。除一端被吸收材料吸收并沿軸線方向傳播。除一端被吸收材料吸收外，另一端的換能器將它變

48、為電信號輸出。外，另一端的換能器將它變?yōu)殡娦盘栞敵觥?a)吸聲材料襯底輸入換能器abW(b)L LLR輸出換能器sRsuiuou第2章 高頻電路基礎(chǔ) 70均勻叉指換能器的特性均勻叉指換能器的特性怎樣得到更好的幅頻特性？怎樣得到更好的幅頻特性？采用指長、寬度或者間隔變化的非均勻換能器。采用指長、寬度或者間隔變化的非均勻換能器。相頻特性相頻特性幅頻特性幅頻特性第2章 高頻電路基礎(chǔ) 71吸收材料輸入換能器輸出換能器SAW(a)(b)加權(quán)叉指換能器加權(quán)叉指換能器指長重疊加權(quán)指長重疊加權(quán)相位加權(quán)相位加權(quán)第2章 高頻電路基礎(chǔ) 72SAWF的符號和等效電路的符號和等效電路R:換能器的輸入輸出電阻，通常為換能

49、器的輸入輸出電阻，通常為50150歐。歐。C:輸入輸出靜態(tài)電容輸入輸出靜態(tài)電容第2章 高頻電路基礎(chǔ) 73SAWFSAWF的實際電路的實際電路 三極管組成的補償放大器用于補償三極管組成的補償放大器用于補償SAWF的插入損耗的插入損耗;L2與與SAWF的輸出電容組成諧振回路，使其諧振在通頻的輸出電容組成諧振回路，使其諧振在通頻帶的中心點，實現(xiàn)電路匹配。帶的中心點，實現(xiàn)電路匹配。集中選集中選頻頻該電路結(jié)構(gòu)框圖：該電路結(jié)構(gòu)框圖：各部分作用：各部分作用：第2章 高頻電路基礎(chǔ) 74電視機中電視機中SAWF的幅頻特性的幅頻特性第2章 高頻電路基礎(chǔ) 75聲表面波濾波器的主要特性聲表面波濾波器的主要特性(1)

50、(1) 工作頻率范圍寬；工作頻率范圍寬；(2) (2) 相對帶寬也比較寬；相對帶寬也比較寬；(5) (5) 便于器件微型化和片式化；便于器件微型化和片式化；(4)(4) 帶內(nèi)插入衰減較大帶內(nèi)插入衰減較大， 這是這是SAWSAW器件的最突出問題，一般不低于器件的最突出問題，一般不低于 15 dB15 dB；(3)(3) 矩形系數(shù)可做到矩形系數(shù)可做到 1.11.12 2。第2章 高頻電路基礎(chǔ) 76L1R1L2R2C有一雙電感復(fù)雜并聯(lián)回路如圖。有一雙電感復(fù)雜并聯(lián)回路如圖。已知已知L1+L2=500uH, C=500pF.為了使電源中的二次諧波能被回路為了使電源中的二次諧波能被回路濾除，應(yīng)如何分配濾除

51、，應(yīng)如何分配 L1和和 L2？思考題：思考題：作業(yè)：作業(yè)：2-5及思考題及思考題第2章 高頻電路基礎(chǔ) 772.3 2.3 電子噪聲及其特性電子噪聲及其特性一、概述一、概述1.1.干擾或噪聲定義干擾或噪聲定義 電子設(shè)備的性能在很大程度上與干擾和噪聲有關(guān)。電子設(shè)備的性能在很大程度上與干擾和噪聲有關(guān)。評價一個高頻系統(tǒng)的性能的指標(biāo)之一。評價一個高頻系統(tǒng)的性能的指標(biāo)之一。3.3.重要性重要性 主要出現(xiàn)在有用信號比較弱的場合，比如，接收機主要出現(xiàn)在有用信號比較弱的場合，比如，接收機的前級電路，或多級高增益的音頻放大、視頻放大器中。的前級電路，或多級高增益的音頻放大、視頻放大器中。2.2.電子噪聲的影響電子

52、噪聲的影響 除有用信號以外的一切不需要的信號及各種電磁除有用信號以外的一切不需要的信號及各種電磁騷動的總稱。騷動的總稱。第2章 高頻電路基礎(chǔ) 78二、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. 1. 電阻熱噪聲電阻熱噪聲 定義：由電阻內(nèi)部的自由電子的熱運動而產(chǎn)生的，定義：由電阻內(nèi)部的自由電子的熱運動而產(chǎn)生的，。圖圖2-272-27：電阻熱噪聲的一段取樣波形：電阻熱噪聲的一段取樣波形1) 1) 熱噪聲電壓和功率譜密度熱噪聲電壓和功率譜密度噪聲電壓均方值噪聲電壓均方值T22nn01limd4TUutkTBRT

53、具有起伏具有起伏特性特性第2章 高頻電路基礎(chǔ) 791) 1) 熱噪聲電壓和功率譜密度熱噪聲電壓和功率譜密度噪聲電壓均方值噪聲電壓均方值T22nn01limd4TUutkTBRT k k=1.37=1.3710102323 J/K; J/K; 噪聲電壓均方根噪聲電壓均方根n4UkTBRU Un n表示起伏電壓交流分量的有效值。表示起伏電壓交流分量的有效值。B B：測量此電壓時的帶寬：測量此電壓時的帶寬; ; T T：絕對溫度：絕對溫度(K)(K)。電阻熱噪聲等效電路電阻熱噪聲等效電路或或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) 80例：常溫下（例：常溫下（T=290KT=29

54、0K）工作的）工作的1K1K電阻，與電阻，與nU2nU2122n41.6 10UkTBRVn1.26UuV 一般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。一般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。 在接收機的前級，由于有用信號極其微弱，電阻熱噪聲在接收機的前級，由于有用信號極其微弱，電阻熱噪聲的影響就不能忽略，它已成為限制接收機性能的主要因素。的影響就不能忽略，它已成為限制接收機性能的主要因素?？珊雎詥?？可忽略嗎？的理想網(wǎng)絡(luò)相連接。求的理想網(wǎng)絡(luò)相連接。求 與與 。B=100KHZ第2章 高頻電路基礎(chǔ) 81噪聲電壓功率譜密度噪聲電壓功率譜密度 S SU U(f)(f)22

55、4( )(/)1 ()UKTRSfVHzf13141010( (自由電子每秒鐘的碰撞次數(shù)自由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很寬的頻率范圍內(nèi)均為一恒定值。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。白噪聲白噪聲：單位頻帶內(nèi)噪聲電壓均方值：單位頻帶內(nèi)噪聲電壓均方值：單位頻帶內(nèi)噪聲電流均方值：單位頻帶內(nèi)噪聲電流均方值第2章 高頻電路基礎(chǔ) 822) 2) 線性電路中的熱噪聲線性電路中的熱噪聲多個電阻的熱噪聲；二是熱噪聲通過線性網(wǎng)絡(luò)。多個電阻的熱噪聲；二是熱噪聲通過線性網(wǎng)絡(luò)。 多個電阻的熱噪聲多個電阻的熱噪聲 設(shè)兩個電

56、阻上的噪聲電勢設(shè)兩個電阻上的噪聲電勢u un1n1、u un2n2是統(tǒng)計獨立的，即互不相關(guān)的。是統(tǒng)計獨立的，即互不相關(guān)的。222nn1n2124()UUkTB RRU 只要各噪聲源是相互獨立的，則總的噪聲服從均方疊加原則。只要各噪聲源是相互獨立的，則總的噪聲服從均方疊加原則。結(jié)論：結(jié)論：第2章 高頻電路基礎(chǔ) 83熱噪聲通過線性網(wǎng)絡(luò)熱噪聲通過線性網(wǎng)絡(luò)圖圖2-292-29熱噪聲通過線路電路的模型熱噪聲通過線路電路的模型 對于單一頻率的信號來說，對于單一頻率的信號來說，H H(j(j) )：傳輸函數(shù)。：傳輸函數(shù)。2UoUi|(j )|SHS則：則：2oUo0dUSf方法方法1：求傳輸函數(shù)：求傳輸函數(shù)

57、2(j )H例如求熱噪聲通過并聯(lián)振蕩回路的輸出噪聲例如求熱噪聲通過并聯(lián)振蕩回路的輸出噪聲.方法方法2：回路的阻抗：回路的阻抗第2章 高頻電路基礎(chǔ) 842UoUi|(j )|SHS（）CLrCH222211)j (2Uo22141rCSkTrLC得到：得到：方法方法1：求傳輸函數(shù)：求傳輸函數(shù)方法方法2：回路的阻抗：回路的阻抗回路等效阻抗回路等效阻抗222e11CLrrCR04UeSkTR則：則：二者一致！二者一致！是白噪聲是白噪聲嗎？嗎？第2章 高頻電路基礎(chǔ) 85（2 2）電阻熱噪聲通過線性電路后，一般就不再是白噪聲了。）電阻熱噪聲通過線性電路后，一般就不再是白噪聲了。（1 1）對于二端線性電路

58、，其噪聲電壓或噪聲電流譜密度）對于二端線性電路，其噪聲電壓或噪聲電流譜密度 S SU U、S SI I 可可以用等效電阻以用等效電阻R Re(e(或或G Ge e) )來代替來代替 中的中的 R R 。4USkTR熱噪聲通過線性網(wǎng)絡(luò)熱噪聲通過線性網(wǎng)絡(luò)結(jié)論：結(jié)論：噪聲源的形式噪聲源的形式或等效阻抗的形式或等效阻抗的形式04UeSkTR第2章 高頻電路基礎(chǔ) 86白噪聲頻譜圖白噪聲頻譜圖有色噪聲頻譜圖有色噪聲頻譜圖等效噪聲等效噪聲帶寬帶寬第2章 高頻電路基礎(chǔ) 873) 3) 噪聲帶寬噪聲帶寬2i4UkTBR電阻熱噪聲是均勻頻譜的白噪聲，電阻熱噪聲是均勻頻譜的白噪聲， （B B：理想濾波器的帶寬）：理

59、想濾波器的帶寬）2UoUi|(j )|SHS輸出均方電壓譜輸出均方電壓譜: :則輸出均方電壓則輸出均方電壓: :204(j ) d kTRHf設(shè)輸入一電阻熱噪聲設(shè)輸入一電阻熱噪聲, , 20Uo0dUSf2Ui0(j ) dSHf 設(shè)設(shè)| |H H(j(j)|)|的最大值為的最大值為H H0 0，則可定，則可定義一等效噪聲帶寬義一等效噪聲帶寬B Bn n，令，令22n00()B HH jdf20n20(j ) d HfBH則：則：第2章 高頻電路基礎(chǔ) 883) 3) 噪聲帶寬噪聲帶寬20n20(j ) d HfBHB Bn n的大小由實際特性的大小由實際特性| |H H(j(j)|)|2 2決

60、定，而與輸入噪聲無關(guān)。決定，而與輸入噪聲無關(guān)。 一般地，一般地，B Bn n 不等于實際特性的不等于實際特性的 3dB 3dB 帶寬帶寬B B0.7070.707，只有實際特性，只有實際特性接近理想矩形時，兩者數(shù)值上才接近相等。接近理想矩形時，兩者數(shù)值上才接近相等。分析：分析：與與B0.707的關(guān)系？的關(guān)系？第2章 高頻電路基礎(chǔ) 89例：計算單振蕩回路等效噪聲帶寬。例：計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 Q 電路，電路，20202211)j (ffQCrH20n20(j ) d HfBH0n2fBQ并聯(lián)回路的并聯(lián)回路的3dB3dB帶寬：帶寬：根據(jù)：根