高頻電子線路復(fù)習(xí)

1、高頻與射頻線路高頻與射頻線路第二章第二章 選頻網(wǎng)絡(luò)選頻網(wǎng)絡(luò)掌握串聯(lián)與并聯(lián)諧振回路的分析方法與主要掌握串聯(lián)與并聯(lián)諧振回路的分析方法與主要性能：回路阻抗與導(dǎo)納，諧振條件，通頻帶，性能：回路阻抗與導(dǎo)納，諧振條件，通頻帶，Q值的意義；值的意義；掌握串聯(lián)與并聯(lián)諧振回路的阻抗互換與抽頭掌握串聯(lián)與并聯(lián)諧振回路的阻抗互換與抽頭的阻抗變換；的阻抗變換；熟悉互感耦合回路的主要性能：反射阻抗的熟悉互感耦合回路的主要性能：反射阻抗的物理意義；物理意義；學(xué)習(xí)內(nèi)容學(xué)習(xí)內(nèi)容 高頻電路中高頻電路中: 電感線圈等效為電感電感線圈等效為電感L和損耗電阻和損耗電阻R的串聯(lián)；的串聯(lián)； 電容器等效為電容電容器等效為電容C和損耗電阻和損

2、耗電阻r的并聯(lián)。的并聯(lián)。 通常，在高頻電路中相對于電感線圈的損耗，通常，在高頻電路中相對于電感線圈的損耗，電容電容的損耗很小，可以忽略不計(jì)。的損耗很小，可以忽略不計(jì)。電感等效電感等效電容等效電容等效基本元件：基本元件： 電感電感 電容電容 由電感線圈和電容器組成的單個(gè)諧振電路，由電感線圈和電容器組成的單個(gè)諧振電路，稱為稱為單諧振回路單諧振回路。 Is C L R + C Vs L R 串聯(lián)諧振回路串聯(lián)諧振回路并聯(lián)諧振回路并聯(lián)諧振回路信號源與電容電感串接信號源與電容電感串接信號源與電容電感并接信號源與電容電感并接2.12.1串聯(lián)諧振回路串聯(lián)諧振回路2.1.12.1.1基本原理與特性基本原理與特性

3、電路阻抗：電路阻抗： （2.1.12.1.1）X X為回路電抗：為回路電抗： 串聯(lián)諧振回路串聯(lián)諧振回路 + C Vs L R jL1/(jC) 回路電流：回路電流：（2.1.42.1.4）O電抗電抗X 容性容性感性感性串聯(lián)振蕩回路電抗與頻率關(guān)系串聯(lián)振蕩回路電抗與頻率關(guān)系 討論：討論： + C Vs L R 在串聯(lián)諧振時(shí)有在串聯(lián)諧振時(shí)有 串聯(lián)諧振頻率串聯(lián)諧振頻率 （2.1.5）串聯(lián)振蕩回路阻抗與頻率關(guān)系串聯(lián)振蕩回路阻抗與頻率關(guān)系 阻抗在某一特定頻率阻抗在某一特定頻率（諧振（諧振狀態(tài)）狀態(tài)）上具有最小值上具有最小值（電流達(dá)（電流達(dá)到最大值）到最大值），而偏離此頻率時(shí)，而偏離此頻率時(shí)阻抗將迅速增大。

4、阻抗將迅速增大。串聯(lián)振蕩回路的諧振特性：串聯(lián)振蕩回路的諧振特性：Z （諧振條件）（諧振條件） 此時(shí)此時(shí) 1. （2.1.7） （2.1.8） + C Vs L R 2. 2.1.22.1.2串聯(lián)振蕩回路的諧振曲線和通頻帶串聯(lián)振蕩回路的諧振曲線和通頻帶回路中電流幅值與外加電壓頻率之回路中電流幅值與外加電壓頻率之間的關(guān)系曲線稱為間的關(guān)系曲線稱為諧振曲線諧振曲線。 （2.1.92.1.9） 串聯(lián)振蕩回路的諧振曲線串聯(lián)振蕩回路的諧振曲線可知：可知：Q越高，諧振曲線越尖銳，對越高，諧振曲線越尖銳，對外加電壓的選頻作用越顯著，回路外加電壓的選頻作用越顯著，回路的選擇性就越好。的選擇性就越好。 （2.1.1

5、02.1.10） + C Vs L R （2.1.11） 因此，式（因此，式（2.1.10） 可寫為可寫為 （2.1.13） 研究諧振點(diǎn)附近的曲線，以衡量諧振曲線的尖銳程度研究諧振點(diǎn)附近的曲線，以衡量諧振曲線的尖銳程度 表示頻率偏離的程度，表示頻率偏離的程度，失諧失諧（detuning） 2.1.13 2.1.13 使用條件使用條件 為了衡量諧振回路的選擇性，引入為了衡量諧振回路的選擇性，引入通頻帶通頻帶的概念：的概念： 串聯(lián)振蕩回路的通頻帶串聯(lián)振蕩回路的通頻帶 通頻帶：通頻帶： （2.1.14）或或 即有：即有： 上兩式相減：上兩式相減： 或或 （2.1.14） 由上式可見：由上式可見：通頻

6、帶與回路通頻帶與回路Q值成反比，值成反比，Q越高，諧振曲線越高，諧振曲線越尖銳，回路選擇性越好，但通頻帶越窄。越尖銳，回路選擇性越好，但通頻帶越窄。 通頻帶、品質(zhì)因數(shù)、諧振頻率通頻帶、品質(zhì)因數(shù)、諧振頻率三者關(guān)系三者關(guān)系串串聯(lián)聯(lián)諧諧振振電電路路電路總阻抗：電路總阻抗： （2.1.15） + C Vs L R RL Rs 選頻網(wǎng)絡(luò) 信號源內(nèi)阻與負(fù)載的影響：信號源內(nèi)阻與負(fù)載的影響：2.1.32.1.3串聯(lián)振蕩回路的相位特性曲線串聯(lián)振蕩回路的相位特性曲線 由由得得 a ar rc ct ta an n2 2a ar rc ct ta an na ar rc ct ta an na ar rc ct t

7、a an n0 00 00 0 Q QQ QR RX XQ越大曲越大曲線越陡峭線越陡峭2.22.2并聯(lián)諧振回路并聯(lián)諧振回路串聯(lián)諧振回路適用于低內(nèi)阻電源（理想電壓源）串聯(lián)諧振回路適用于低內(nèi)阻電源（理想電壓源）并聯(lián)諧振回路適用于高內(nèi)阻電源并聯(lián)諧振回路適用于高內(nèi)阻電源2.2.12.2.1基本原理與特性基本原理與特性并聯(lián)振蕩回路并聯(lián)振蕩回路 （2.2.12.2.1） （2.2.22.2.2） （高（高Q條件）條件） Is C L R + +- - 并聯(lián)回路電壓：并聯(lián)回路電壓： （2.2.32.2.3） （低（低Q情況）情況） 采用采用導(dǎo)納導(dǎo)納分析并聯(lián)振蕩回路及其等效電路比較方便，為此引分析并聯(lián)振蕩回路

8、及其等效電路比較方便，為此引入并聯(lián)振蕩回路的導(dǎo)納。入并聯(lián)振蕩回路的導(dǎo)納。 Is C L G （2.2.4） 高高Q Is C L R +- 并聯(lián)回路電壓幅值：并聯(lián)回路電壓幅值： 回路電納為零時(shí)，回路電納為零時(shí)，電壓與電流同相，電壓與電流同相，且最大，且最大，并聯(lián)諧振并聯(lián)諧振 O電納電納 容性容性感性感性并聯(lián)振蕩回路電納與頻率關(guān)系并聯(lián)振蕩回路電納與頻率關(guān)系 討論：討論： Is C L G 在并聯(lián)諧振時(shí)有在并聯(lián)諧振時(shí)有 并聯(lián)諧振頻率為并聯(lián)諧振頻率為 （2.2.6） 并聯(lián)振蕩回路導(dǎo)納與頻率關(guān)系并聯(lián)振蕩回路導(dǎo)納與頻率關(guān)系導(dǎo)納在某一特定頻率導(dǎo)納在某一特定頻率（諧振狀態(tài)）（諧振狀態(tài)）上具有最小值上具有最小

9、值（電壓達(dá)到最大值）（電壓達(dá)到最大值），而偏離此頻率時(shí)將迅速增大。而偏離此頻率時(shí)將迅速增大。并聯(lián)振蕩回路的諧振特性：并聯(lián)振蕩回路的諧振特性： （諧振條件）（諧振條件） 諧振電阻諧振電阻 諧振時(shí)導(dǎo)納最小，阻抗諧振時(shí)導(dǎo)納最小，阻抗最大，且為純電阻最大，且為純電阻 （2.2.9） 回路中電容、電感支路的電流分別為：回路中電容、電感支路的電流分別為： （2.2.11） （2.2.12） 2.2.22.2.2并聯(lián)振蕩回路的諧振曲線和通頻帶并聯(lián)振蕩回路的諧振曲線和通頻帶 并聯(lián)振蕩回路兩端的回路電壓為：并聯(lián)振蕩回路兩端的回路電壓為： 并聯(lián)諧振曲線表示式并聯(lián)諧振曲線表示式并聯(lián)相位特性曲線表示式并聯(lián)相位特性曲線

10、表示式故故 與（與（2.1.13）(2.1.17)比較，等式的右邊相同，所以并聯(lián)振比較，等式的右邊相同，所以并聯(lián)振蕩回路的諧振特性和相位特性與串聯(lián)回路蕩回路的諧振特性和相位特性與串聯(lián)回路相同相同。 同樣，其通頻帶為同樣，其通頻帶為 （2.2.18） 通頻帶與回路通頻帶與回路Q值成反比，值成反比，Q越高，諧振曲線越尖銳，回越高，諧振曲線越尖銳，回路選擇性越好，但通頻帶越窄。路選擇性越好，但通頻帶越窄。 串聯(lián)振蕩回路的諧振曲線串聯(lián)振蕩回路的諧振曲線 并聯(lián)振蕩回路的諧振曲線并聯(lián)振蕩回路的諧振曲線注注意意縱縱坐坐標(biāo)標(biāo)2.2.32.2.3信號源內(nèi)阻和負(fù)載電阻的影響信號源內(nèi)阻和負(fù)載電阻的影響 Is C L

11、 RS RP RL 考慮信號源內(nèi)阻考慮信號源內(nèi)阻R S和負(fù)載電阻和負(fù)載電阻R L，如右圖所示：如右圖所示：將電阻寫為電導(dǎo)：將電阻寫為電導(dǎo)： 回路的回路的等效品質(zhì)因數(shù)等效品質(zhì)因數(shù)： 改寫為改寫為 回路固有回路固有品質(zhì)因數(shù)品質(zhì)因數(shù) 2.3 2.3 串、并聯(lián)阻抗的等效互換與串、并聯(lián)阻抗的等效互換與 回路抽頭時(shí)的阻抗變換回路抽頭時(shí)的阻抗變換2.3.12.3.1串、并聯(lián)阻抗的等效互換串、并聯(lián)阻抗的等效互換所謂所謂等效等效，就是指電路工，就是指電路工作在作在某一頻率某一頻率時(shí)，不管其時(shí)，不管其內(nèi)部的電路形式如何，從內(nèi)部的電路形式如何，從端口看過去其阻抗或者導(dǎo)端口看過去其阻抗或者導(dǎo)納是相等的。納是相等的。串

12、、并聯(lián)阻抗的等效互換串、并聯(lián)阻抗的等效互換 故有：故有： （2.3.1） （2.3.2）盡管電路形式變化，但是二者的品質(zhì)因數(shù)應(yīng)該相等盡管電路形式變化，但是二者的品質(zhì)因數(shù)應(yīng)該相等 （2.3.7）由阻抗相等：由阻抗相等：由導(dǎo)納相等：由導(dǎo)納相等： （2.3.3）（2.3.4）因此，式（因此，式（2.3.1）、（）、（2.3.2）改為：）改為： （2.3.8）（2.3.9）當(dāng)當(dāng)Q較大（大于較大（大于10），則上式近似為：），則上式近似為： （2.3.12） （2.3.13）結(jié)論：結(jié)論： 當(dāng)當(dāng)Q足夠大時(shí)，串聯(lián)電路與并聯(lián)電路等效轉(zhuǎn)換時(shí)足夠大時(shí)，串聯(lián)電路與并聯(lián)電路等效轉(zhuǎn)換時(shí)2）串聯(lián)電抗變?yōu)橥再|(zhì)的并聯(lián)電抗（

13、相等）。）串聯(lián)電抗變?yōu)橥再|(zhì)的并聯(lián)電抗（相等）。 （2.3.10）（2.3.11）2.3.32.3.3抽頭式并聯(lián)諧振電路的阻抗變換抽頭式并聯(lián)諧振電路的阻抗變換 a c cC C L Lc cC C 電容抽頭電路電容抽頭電路 （2.3.242.3.24） 次級等效電路的兩種形式次級等效電路的兩種形式2.2.4 2.4 耦合回路耦合回路初級初級等效等效電路電路 2.5.2 2.5.2 石英晶體濾波器石英晶體濾波器 JT 在石英晶體兩個(gè)管腳加交變電在石英晶體兩個(gè)管腳加交變電場時(shí)，它將會(huì)產(chǎn)生一定頻率的機(jī)場時(shí)，它將會(huì)產(chǎn)生一定頻率的機(jī)械變形，而這種機(jī)械振動(dòng)又會(huì)產(chǎn)械變形，而這種機(jī)械振動(dòng)又會(huì)產(chǎn)生交變電場，上述

14、物理現(xiàn)象稱為生交變電場，上述物理現(xiàn)象稱為壓電效應(yīng)壓電效應(yīng) 通常，壓電效應(yīng)并不明顯。但是，當(dāng)交變電場的頻率為通常，壓電效應(yīng)并不明顯。但是，當(dāng)交變電場的頻率為某一特定值時(shí)，機(jī)械振動(dòng)和交變電場的振幅驟然增大，產(chǎn)某一特定值時(shí)，機(jī)械振動(dòng)和交變電場的振幅驟然增大，產(chǎn)生共振，稱之為生共振，稱之為壓電振蕩壓電振蕩石英諧振器的符號石英諧振器的符號 C0 rq Cq Lq b a 基頻等效電路基頻等效電路 （2.5.32.5.3） （2.5.42.5.4） 高頻與射頻線路高頻與射頻線路第三章第三章 高頻小信號放大器高頻小信號放大器學(xué)習(xí)內(nèi)容學(xué)習(xí)內(nèi)容 3.13.1概述概述高頻放大器與低頻放大器高頻放大器與低頻放大器區(qū)

15、別區(qū)別中心頻率：中心頻率： 低頻放大器：幾十低頻放大器：幾十Hz幾十幾十kHz； 高頻放大器：幾百高頻放大器：幾百kHz幾百幾百M(fèi)Hz； 頻帶帶寬：頻帶帶寬： 低頻放大器：相對帶寬寬；低頻放大器：相對帶寬寬； 高頻放大器：相對帶寬窄；高頻放大器：相對帶寬窄； 負(fù)載類型：負(fù)載類型： 低頻放大器：電阻、變壓器等；低頻放大器：電阻、變壓器等； 高頻放大器：選頻網(wǎng)絡(luò)；高頻放大器：選頻網(wǎng)絡(luò)； 高頻小信號放大器的高頻小信號放大器的特點(diǎn)特點(diǎn)：1、工作頻率較高、工作頻率較高 中心頻率一般在幾百中心頻率一般在幾百kHz幾百幾百M(fèi)Hz； 頻帶寬度相對中心頻率很??；頻帶寬度相對中心頻率很?。?、小信號、小信號 信號

16、較?。◣装俸镣撸?，所以信號較小（幾百毫瓦），所以工作在線性范圍內(nèi)工作在線性范圍內(nèi)(甲類放大器甲類放大器)。BEvCi把這一段把這一段近似看作近似看作一段直線一段直線高頻小信號放大器高頻小信號放大器分類分類按所用的材料分類：按所用的材料分類： 晶體管（晶體管（BJT) 場效應(yīng)管（場效應(yīng)管（FET) 集成電路（集成電路（IC)按頻譜寬度：按頻譜寬度：窄帶放大器和寬帶放大器窄帶放大器和寬帶放大器按電路形式：按電路形式：單級放大器和多級放大器單級放大器和多級放大器按負(fù)載性質(zhì)：按負(fù)載性質(zhì)： 諧振放大器（電抗性負(fù)載）諧振放大器（電抗性負(fù)載） 非諧振放大器（純電阻性負(fù)載）非諧振放大器（純電阻性負(fù)載）高頻小信

17、號放大器的高頻小信號放大器的主要要求主要要求：增益要高；增益要高；頻率選擇性要好；頻率選擇性要好；工作穩(wěn)定可靠；工作穩(wěn)定可靠；噪聲系數(shù)要??；噪聲系數(shù)要?。桓哳l小信號放大器高頻小信號放大器一般作為接收機(jī)系一般作為接收機(jī)系統(tǒng)中前置放大器統(tǒng)中前置放大器高頻小信號放大器的高頻小信號放大器的主要質(zhì)量指標(biāo)主要質(zhì)量指標(biāo)u 增益（放大倍數(shù)）增益（放大倍數(shù)）電壓增益：電壓增益： 功率增益：功率增益： 用分貝（用分貝（dB）表示：）表示： 舉例：若一個(gè)放大器增益為舉例：若一個(gè)放大器增益為40dB，其實(shí)際電壓放大，其實(shí)際電壓放大 倍數(shù)是多少？功率呢？倍數(shù)是多少？功率呢？解：解： 電壓放大倍數(shù)：電壓放大倍數(shù)： 功率放

18、大倍數(shù)：功率放大倍數(shù)： 由由 u 通頻帶通頻帶 放大器電壓增益的頻率特性曲線放大器電壓增益的頻率特性曲線 u 選擇性選擇性定義：定義：表示放大電路從混合信號（有用信號與干擾表示放大電路從混合信號（有用信號與干擾信號的疊加信號）中選出有用信號，并抑制干擾信信號的疊加信號）中選出有用信號，并抑制干擾信號的能力。號的能力。矩形系數(shù)越小，曲線越接近矩形，矩形系數(shù)越小，曲線越接近矩形，選擇性越好，矩形系數(shù)理想值為選擇性越好，矩形系數(shù)理想值為1衡量指標(biāo)衡量指標(biāo)矩形系數(shù)矩形系數(shù)抑制比抑制比矩形系數(shù)矩形系數(shù) （3.1.1） 若用若用dB表示：表示：放大器電壓增益的頻率特性曲線放大器電壓增益的頻率特性曲線 外界

19、條件變化時(shí)放大器主要指標(biāo)（如增益、通頻帶、外界條件變化時(shí)放大器主要指標(biāo)（如增益、通頻帶、中心頻率等）中心頻率等）穩(wěn)定程度穩(wěn)定程度。不穩(wěn)定的極限情況是不穩(wěn)定的極限情況是自激自激（無規(guī)則、失控）。（無規(guī)則、失控）。u 工作穩(wěn)定性工作穩(wěn)定性提高穩(wěn)定性，避免自激的措施有提高穩(wěn)定性，避免自激的措施有 合理選擇器件、合理設(shè)計(jì)合理選擇器件、合理設(shè)計(jì)PCB布局布線布局布線 單級的增益不要過高單級的增益不要過高 加入穩(wěn)定電路（如負(fù)反饋電路）等加入穩(wěn)定電路（如負(fù)反饋電路）等u 噪聲系數(shù)噪聲系數(shù)定義：定義：高頻小信號高頻小信號放大器放大器 一般用一般用dB表示：表示： 3.23.2晶體管高頻小信號等效電路和參數(shù)晶體

20、管高頻小信號等效電路和參數(shù)等效方法等效方法 形式等效電路（如形式等效電路（如y參數(shù)、參數(shù)、h參數(shù)）參數(shù)） 物理模擬等效電路（物理模擬等效電路（參數(shù)參數(shù)）稱為輸出交流短路時(shí)的稱為輸出交流短路時(shí)的輸入導(dǎo)納輸入導(dǎo)納稱為輸出交流短路時(shí)的稱為輸出交流短路時(shí)的反向傳輸導(dǎo)納反向傳輸導(dǎo)納稱為輸出交流短路時(shí)的稱為輸出交流短路時(shí)的正向傳輸導(dǎo)納正向傳輸導(dǎo)納 稱為輸出交流短路時(shí)的稱為輸出交流短路時(shí)的輸出導(dǎo)納輸出導(dǎo)納 （3.2.1） （3.2.2） bce 3.2.13.2.1 形式等效電路（網(wǎng)絡(luò)參數(shù)等效電路）形式等效電路（網(wǎng)絡(luò)參數(shù)等效電路） （3.2.1） （3.2.2）yieyoeyreVceyfeVbe+Vbe-

21、+Vce-ibicy參數(shù)等效電路參數(shù)等效電路用三極管引腳用三極管引腳b、c、e來表示。來表示。y參數(shù)第二個(gè)腳標(biāo)參數(shù)第二個(gè)腳標(biāo)e表示共射極表示共射極電路的若為共基極或共集電極電路的若為共基極或共集電極電路，則第二個(gè)腳標(biāo)即用電路，則第二個(gè)腳標(biāo)即用b或或c。yiyo bce 晶體管放大器及其晶體管放大器及其y參數(shù)等效電路參數(shù)等效電路 （3.2.3） （3.2.4） （3.2.5）由上三式可得由上三式可得 即：即： （3.2.6）（說明內(nèi)部有反饋）（說明內(nèi)部有反饋）加入外電路構(gòu)成放大器加入外電路構(gòu)成放大器 晶體管放大器及其晶體管放大器及其y參數(shù)等效電路參數(shù)等效電路 （3.2.3） （3.2.4） （3

22、.2.7）由上三式可得由上三式可得 即：即： （3.2.9）（說明內(nèi)部有反饋）（說明內(nèi)部有反饋）放大器放大器電壓增益電壓增益晶體管放大器及其晶體管放大器及其y參數(shù)等效電路參數(shù)等效電路 解得：解得： （3.2.10）晶體管正向傳輸導(dǎo)晶體管正向傳輸導(dǎo)納越大，則放大器納越大，則放大器增益越大；增益越大；若導(dǎo)納參數(shù)均為實(shí)若導(dǎo)納參數(shù)均為實(shí)數(shù)，則放大器輸入、數(shù)，則放大器輸入、輸出電壓輸出電壓相位反向相位反向。 yieyoeyre V2yfeV1giegoeyre V2yfeV1CieCoe 形式等效電路的形式等效電路的優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 未涉及器件內(nèi)部的物理過程，適合未涉及器件內(nèi)部的物理過程，適合任何四端（或三

23、端）器件任何四端（或三端）器件缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：未考慮器件內(nèi)部的物理過程未考慮器件內(nèi)部的物理過程一個(gè)電導(dǎo)一個(gè)電導(dǎo)g與與一個(gè)電容一個(gè)電容C的并聯(lián)的并聯(lián)不同晶體管參數(shù)不同；不同晶體管參數(shù)不同；同一晶體管由直流工作點(diǎn)的電壓、電流相關(guān)。同一晶體管由直流工作點(diǎn)的電壓、電流相關(guān)。 3.2.2 3.2.2 混合混合等效電路等效電路 CberbbCbcrbcrberce 根據(jù)物理結(jié)構(gòu)，分析根據(jù)物理結(jié)構(gòu)，分析寄生電容、電阻寄生電容、電阻, 畫出等畫出等效電路，用效電路，用RLC表示。表示。優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：各元件在很寬各元件在很寬頻率范圍內(nèi)保持常數(shù)頻率范圍內(nèi)保持常數(shù)反饋反饋 自激自激共基共基 降增益降增益3.2.33.2.

24、3混合混合等效電路參數(shù)和等效電路參數(shù)和y y參數(shù)等效電路的轉(zhuǎn)換參數(shù)等效電路的轉(zhuǎn)換rbbCbcrce yiyo rbbCbcrce 以以b，b，c三個(gè)節(jié)點(diǎn)列出節(jié)點(diǎn)電流方程：三個(gè)節(jié)點(diǎn)列出節(jié)點(diǎn)電流方程： （3.2.133.2.13）（3.2.143.2.14）（3.2.153.2.15） （3.2.22） （3.2.23） （3.2.24）（3.2.25） （3.2.26） （3.2.27） （3.2.28） （3.2.29） 3.2.4 3.2.4 晶體管的高頻參數(shù)晶體管的高頻參數(shù) f0 2/0 f截止頻率截止頻率 Tf特征頻率特征頻率 13.33.3單調(diào)諧回路諧振放大器單調(diào)諧回路諧振放大器1.多

25、級分單級多級分單級2. 靜態(tài)分析靜態(tài)分析3. 動(dòng)態(tài)分析動(dòng)態(tài)分析4. 整合系統(tǒng)整合系統(tǒng) 高頻小信號放大器的電路分析步驟：高頻小信號放大器的電路分析步驟：多級單調(diào)諧放大器的部分電路多級單調(diào)諧放大器的部分電路1.多級分單級多級分單級 前級放大器是本級放大器的前級放大器是本級放大器的信號源信號源 后級放大器是本級放大器的后級放大器是本級放大器的負(fù)載負(fù)載單級單調(diào)諧放大器的部分電路單級單調(diào)諧放大器的部分電路45123Rb1Rb2ReyLCbCeCTr1Tr2TLVCC 畫出直流電路，其簡化規(guī)則：畫出直流電路，其簡化規(guī)則：交流輸入信號為零；所有電容開路；所有電感短路。交流輸入信號為零；所有電容開路；所有電感

26、短路。 2.靜態(tài)分析靜態(tài)分析Rb1Rb2ReVCC單調(diào)諧放大器電路與其直流電路單調(diào)諧放大器電路與其直流電路 3.動(dòng)態(tài)分析動(dòng)態(tài)分析45123Rb1Rb2ReyLCbCeCTr1Tr2TLVCCTTr1Tr2321C45yL單調(diào)諧放大器電路與其交流電路單調(diào)諧放大器電路與其交流電路 單調(diào)諧回路諧振放大器的單調(diào)諧回路諧振放大器的 原理性電路與等效電路原理性電路與等效電路 實(shí)際電壓增益：實(shí)際電壓增益： NNp11NNp22緊耦合緊耦合轉(zhuǎn)換抽轉(zhuǎn)換抽頭形式頭形式電路折算電路折算1L1235+-Co1go1gi2Ci2 12+- GpC1211oogpg+-抽頭抽頭等效等效1211ooCpC2222iigpg

27、1LC13pG2222iiCpC 電路折算電路折算NNp11NNp221L1235+-Co1go1gi2Ci2 12+- GpC 其中：其中： （3.3.3） +- 131211oogpg+-1211ooCpC2222iigpg2222iiCpC 1LC13pG 根據(jù)諧振條件根據(jù)諧振條件諧振時(shí)總導(dǎo)納虛部為諧振時(shí)總導(dǎo)納虛部為0即：即： （3.3.4）+- 13 Gp11ifeVyp121ogp222igp諧振時(shí)簡化等效電路諧振時(shí)簡化等效電路 為了獲得最大功率增益，為了獲得最大功率增益，晶體管的輸出導(dǎo)納應(yīng)該晶體管的輸出導(dǎo)納應(yīng)該與負(fù)載導(dǎo)納相匹配與負(fù)載導(dǎo)納相匹配,匹配匹配條件為：條件為： （3.3.5

28、） （3.3.6）帶入（帶入（3.3.4）式，得：）式，得： （3.3.8）13 由于在非諧振點(diǎn)上計(jì)算功率十分復(fù)雜，且用處由于在非諧振點(diǎn)上計(jì)算功率十分復(fù)雜，且用處不大，故不大，故這里這里討論諧振時(shí)的功率增益：討論諧振時(shí)的功率增益：Gp11ifeVyp121ogp222igp諧振時(shí)簡化等效電路諧振時(shí)簡化等效電路 +- 13Gp11ifeVyp121ogp222igp+- 13因此：因此： （3.3.9）下級輸入下級輸入本級輸入本級輸入若兩級采用相同晶體管，則：若兩級采用相同晶體管，則： 因此：因此： （3.3.10） （3.3.11） Gp11ifeVyp121ogp222igp諧振時(shí)簡化等效電

29、路諧振時(shí)簡化等效電路13 回路無載回路無載Q值：值：回路有載回路有載Q值：值： 則：則： （3.3.12）常用分貝表示常用分貝表示 （3.3.12） （3.3.14）此時(shí)最大電壓增益為：此時(shí)最大電壓增益為： （3.3.15） 不考慮回路損耗：不考慮回路損耗：考慮回路損耗：考慮回路損耗：3.3.3 3.3.3 通頻帶與選擇性通頻帶與選擇性 （3.3.16） 與式（與式（2.2.16）完全相似，）完全相似，即與即與串并聯(lián)回路諧振曲線形串并聯(lián)回路諧振曲線形式上完全一樣式上完全一樣，故同樣得到，故同樣得到通頻帶為：通頻帶為：注意：這里使用有載注意：這里使用有載Q值值因此，因此， （3.3.18） （3

30、.3.19） 1 oAA oAA 單調(diào)諧回路放大器單調(diào)諧回路放大器的矩形系數(shù)遠(yuǎn)大于的矩形系數(shù)遠(yuǎn)大于1，故其選擇性差，故其選擇性差，這是單調(diào)諧回路放這是單調(diào)諧回路放大器的缺點(diǎn)。大器的缺點(diǎn)。 用矩形系數(shù)來表示選擇性用矩形系數(shù)來表示選擇性 令令 可得：可得： 故：故： 0.7 1單級單調(diào)諧回路放大器解題思路單級單調(diào)諧回路放大器解題思路先求先求出出p1和和p2 （3.2.6）輸入導(dǎo)納為：輸入導(dǎo)納為： 3.6.1 3.6.1 諧振放大器的穩(wěn)定性諧振放大器的穩(wěn)定性 則有：則有： （3.6.1） （3.6.15） 3.6.2 3.6.2 單向化單向化提高放大器穩(wěn)定性提高放大器穩(wěn)定性 消除晶體管的反向作用消除

31、晶體管的反向作用 “單向化單向化”中和法中和法失配法失配法中和法：中和法：在放大器線路中插入一個(gè)外加的反饋電在放大器線路中插入一個(gè)外加的反饋電路，使它的作用恰好和晶體管的內(nèi)反饋互相抵消。路，使它的作用恰好和晶體管的內(nèi)反饋互相抵消。 失配法失配法 失配法一般采用失配法一般采用共射共射共基共基級聯(lián)放大級聯(lián)放大信號源內(nèi)阻不與晶體管輸入阻抗匹配，晶體管輸出信號源內(nèi)阻不與晶體管輸入阻抗匹配，晶體管輸出端負(fù)載阻抗不與本級晶體管的輸出阻抗匹配。端負(fù)載阻抗不與本級晶體管的輸出阻抗匹配。原理：原理：由于阻抗不匹配，輸出電壓減小，反饋到電由于阻抗不匹配，輸出電壓減小，反饋到電路的影響也隨之減小路的影響也隨之減小,

32、使增益下降，提高穩(wěn)定性。使增益下降，提高穩(wěn)定性。 失配法：常用失配法：常用優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 性能穩(wěn)定，能改善各種參數(shù)變化的影響；性能穩(wěn)定，能改善各種參數(shù)變化的影響； 頻帶寬，適合寬帶放大；頻帶寬，適合寬帶放大； 生產(chǎn)過程中無需調(diào)整，適于大量生產(chǎn)。生產(chǎn)過程中無需調(diào)整，適于大量生產(chǎn)。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：增益低（共射共基雙管相當(dāng)于單管共射的增益）增益低（共射共基雙管相當(dāng)于單管共射的增益）高頻與射頻線路高頻與射頻線路第四章第四章 非線性、時(shí)變參量電路和變頻器非線性、時(shí)變參量電路和變頻器學(xué)習(xí)內(nèi)容學(xué)習(xí)內(nèi)容掌握二極管和三極管混頻原理及電路；掌握二極管和三極管混頻原理及電路；了解各種干擾，特別是混頻器中所產(chǎn)生了解各種干擾

33、，特別是混頻器中所產(chǎn)生的各種干擾。的各種干擾。 常用電路是若干無源元件或常用電路是若干無源元件或( (和和) )有源元件的有序聯(lián)有源元件的有序聯(lián)結(jié)體。它可以分為結(jié)體。它可以分為線性線性與與非線性非線性兩大類。兩大類。 線性電路線性電路是由線性元件構(gòu)成的電路。它的輸出是由線性元件構(gòu)成的電路。它的輸出輸入關(guān)系用線性代數(shù)方程或線性微分方程表示。輸入關(guān)系用線性代數(shù)方程或線性微分方程表示。線性電路的主要特征是具有線性電路的主要特征是具有疊加性疊加性和和均勻性均勻性。4.1 4.1 概述概述 非線性電路非線性電路中至少包含中至少包含一個(gè)一個(gè)非線性元件非線性元件輸出輸入關(guān)系用非線性函數(shù)方程輸出輸入關(guān)系用非線

34、性函數(shù)方程(或微分方程或微分方程)表示表示不具有疊加性與均勻性不具有疊加性與均勻性(與線性電路的與線性電路的重要區(qū)別重要區(qū)別)。4.2 4.2 非線性元件的特性非線性元件的特性非線性元件的非線性元件的三個(gè)主要特征三個(gè)主要特征： 輸出量與輸入量非線性關(guān)系輸出量與輸入量非線性關(guān)系 具有頻率變換作用具有頻率變換作用 混頻器正是利用了非線性元件的這個(gè)特性混頻器正是利用了非線性元件的這個(gè)特性 不滿足疊加原理不滿足疊加原理4.34.3非線性電路分析法非線性電路分析法 冪級數(shù)法冪級數(shù)法用泰勒級數(shù)將曲線在某一點(diǎn)（靜態(tài)工作點(diǎn)）展用泰勒級數(shù)將曲線在某一點(diǎn)（靜態(tài)工作點(diǎn)）展開成級數(shù)形式，取其中若干項(xiàng)近似開成級數(shù)形式，

35、取其中若干項(xiàng)近似 折線法折線法將曲線近似看成若干首尾相接的線段連接而成將曲線近似看成若干首尾相接的線段連接而成的折線的折線3倍頻倍頻2階產(chǎn)物階產(chǎn)物 （4.3.114.3.11）直流直流2倍頻倍頻基波基波3階產(chǎn)物階產(chǎn)物4.3.2 4.3.2 折線分析法折線分析法冪級數(shù)法適用于中等大小的信號。當(dāng)信號振幅更冪級數(shù)法適用于中等大小的信號。當(dāng)信號振幅更大時(shí)，冪級數(shù)取的項(xiàng)數(shù)必須增多，分析難度加大，大時(shí)，冪級數(shù)取的項(xiàng)數(shù)必須增多，分析難度加大，所以不再適用，此時(shí)應(yīng)采用所以不再適用，此時(shí)應(yīng)采用折線分析法折線分析法近似為近似為晶體管的轉(zhuǎn)移特性曲線用折線近似晶體管的轉(zhuǎn)移特性曲線用折線近似vBiC vBiC 此折線可

36、以表示為此折線可以表示為:（4.3.134.3.13）折線近似折線近似 vBiC 折線法只適用大信號情況，如功率放大器和檢波折線法只適用大信號情況，如功率放大器和檢波器分析。詳細(xì)討論見高頻功率放大器章節(jié)。器分析。詳細(xì)討論見高頻功率放大器章節(jié)。 變頻或混頻即對信號進(jìn)行頻率變換，將其載頻變頻或混頻即對信號進(jìn)行頻率變換，將其載頻(常常稱為射頻稱為射頻)變換到某一固定的頻率上變換到某一固定的頻率上(常稱為常稱為中頻中頻，常見為射頻和本振頻率的和頻或差頻常見為射頻和本振頻率的和頻或差頻)，而保持原，而保持原信號的特征信號的特征(如調(diào)幅規(guī)律如調(diào)幅規(guī)律)不變。不變。調(diào)幅波變頻波形圖調(diào)幅波變頻波形圖射頻載波頻

37、率射頻載波頻率 1.7 1.76MHz6MHz 本振頻率本振頻率2.1652.1656.465MHz6.465MHz中頻載波頻率中頻載波頻率 465kHz 465kHz1、定義、定義 4.5 4.5 變頻器的工作原理變頻器的工作原理4.6 4.6 晶體晶體( (三極三極) )管混頻器管混頻器1 1、晶體管混頻器的電路組態(tài)、晶體管混頻器的電路組態(tài)2、晶體管混頻原理：變跨導(dǎo)分析法、晶體管混頻原理：變跨導(dǎo)分析法晶體管混頻器基本電路晶體管混頻器基本電路 加電壓后的晶體管轉(zhuǎn)移特性曲線加電壓后的晶體管轉(zhuǎn)移特性曲線 在晶體管混頻器的分析中，將晶體管視為一在晶體管混頻器的分析中，將晶體管視為一個(gè)跨導(dǎo)隨本振信號

38、變化的線性參變元件。個(gè)跨導(dǎo)隨本振信號變化的線性參變元件。 （4.6.1a4.6.1a） 4.7 4.7 二極管混頻器二極管混頻器4.7.1 4.7.1 二極管平衡混頻器二極管平衡混頻器原理性電路原理性電路1D1L2D2L 0v 1D1L2D2L 0v2Sv2Svi i1 1i i2 2 設(shè)輸出互感線圈的電壓感應(yīng)系數(shù)為設(shè)輸出互感線圈的電壓感應(yīng)系數(shù)為1 比晶體（三極）管混頻器產(chǎn)生的頻率成分比晶體（三極）管混頻器產(chǎn)生的頻率成分少很多少很多 本振頻率奇次諧波與高頻信號的組合本振頻率奇次諧波與高頻信號的組合4.7.2 4.7.2 二極管環(huán)形混頻器（雙平衡混頻器）二極管環(huán)形混頻器（雙平衡混頻器）為了進(jìn)一步

39、抑制非線性產(chǎn)物，采用環(huán)形混頻器：為了進(jìn)一步抑制非線性產(chǎn)物，采用環(huán)形混頻器：環(huán)形混頻器電路環(huán)形混頻器電路 故有：故有：（4.7.94.7.9）又：又： （4.7.104.7.10） 展開：展開：（4.7.114.7.11） 晶體（三極）管混頻器：（有源混頻器）晶體（三極）管混頻器：（有源混頻器）優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：有變頻增益有變頻增益缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：1、動(dòng)態(tài)范圍較小、動(dòng)態(tài)范圍較小 2、組合頻率干擾嚴(yán)重、組合頻率干擾嚴(yán)重 3、噪聲較大、噪聲較大 4、存在本地輻射、存在本地輻射二極管混頻器：（無源混頻器）二極管混頻器：（無源混頻器）優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：1、動(dòng)態(tài)范圍較大、動(dòng)態(tài)范圍較大 2、組合頻率干擾少、組合頻率干擾少

40、3、噪聲較小、噪聲較小 4、不存在本地輻射、不存在本地輻射缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：無變頻增益無變頻增益4.9 4.9 混頻器中的干擾混頻器中的干擾干擾的主要種類干擾的主要種類 組合頻率干擾和副波道干擾；組合頻率干擾和副波道干擾； 交叉調(diào)制干擾（交調(diào)）；交叉調(diào)制干擾（交調(diào)）； 互相調(diào)制干擾（互調(diào)）；互相調(diào)制干擾（互調(diào)）； 阻塞現(xiàn)象和相互混頻。阻塞現(xiàn)象和相互混頻。不同波不同波形頻譜形頻譜4.9.1 4.9.1 組合頻率干擾和副波道干擾組合頻率干擾和副波道干擾情況情況1、有用信號和本振產(chǎn)生的組合頻率干擾有用信號和本振產(chǎn)生的組合頻率干擾情況情況2、外來干擾信號和本振產(chǎn)生的干擾外來干擾信號和本振產(chǎn)生的干擾（1） 組

41、合副波道干擾組合副波道干擾（2） 副波道干擾副波道干擾（是組合副波道干擾的特例）（是組合副波道干擾的特例）中頻干擾中頻干擾鏡像頻率干擾鏡像頻率干擾4.9.2 4.9.2 交叉調(diào)制（交調(diào)）交叉調(diào)制（交調(diào)）Cross-modulationCross-modulation4.9.3 4.9.3 互相調(diào)制（互調(diào)）互相調(diào)制（互調(diào)）IntermodulationIntermodulation高頻與射頻線路高頻與射頻線路第五章第五章 高頻功率放大器高頻功率放大器學(xué)習(xí)內(nèi)容學(xué)習(xí)內(nèi)容掌握高頻功率放大器的工作原理；掌握高頻功率放大器的工作原理；掌握高頻功率放大器的折線近似分析法；掌握高頻功率放大器的折線近似分析法；

42、掌握高頻功率放大器的電路組成原則與匹掌握高頻功率放大器的電路組成原則與匹配網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算；配網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算；功放主要技術(shù)要求：功放主要技術(shù)要求：高輸出功率高輸出功率和和高效率高效率功放工作于丙類的原因功放工作于丙類的原因根據(jù)能量守恒定律：根據(jù)能量守恒定律： （5.2.15.2.1） 集電極效率：集電極效率： （5.2.25.2.2） 余弦脈沖可以看作是多個(gè)頻率分量的疊加余弦脈沖可以看作是多個(gè)頻率分量的疊加 （5.2.7） 丙類功放各部分電壓與電流關(guān)系丙類功放各部分電壓與電流關(guān)系在流通角內(nèi)：在流通角內(nèi)： 即：即： 推得：推得： （5.3.8）（5.3.4）（5.3.6）（5.3.7）導(dǎo)通角導(dǎo)通角表達(dá)式表

43、達(dá)式 將式（將式（5.3.6）與式（）與式（5.3.7）相減：）相減： （5.3.9） （5.3.10）將上兩式相除，推得：將上兩式相除，推得： （5.3.11） （5.3.6）（5.3.7）電流余電流余弦脈沖弦脈沖表達(dá)式表達(dá)式 5.2.2 5.2.2 功率關(guān)系功率關(guān)系 功放基本電路功放基本電路 （5.2.7）（5.2.8） 集電極輸出等效電路集電極輸出等效電路 負(fù)載負(fù)載不同頻率信號作用于單口網(wǎng)絡(luò)引不同頻率信號作用于單口網(wǎng)絡(luò)引起的平均功率等于每種頻率正弦起的平均功率等于每種頻率正弦信號單獨(dú)引起的平均功率之和信號單獨(dú)引起的平均功率之和LC回路可吸收的回路可吸收的基頻功率為：基頻功率為： （5.2

44、.10）故，放大器的集電極效率為：故，放大器的集電極效率為： （5.2.12）所需所需LC回路阻抗值為：回路阻抗值為： （5.2.11） 集電極輸出集電極輸出等效電路等效電路 耗散功率耗散功率5.3.1 5.3.1 晶體管特性曲線理想化及表達(dá)式晶體管特性曲線理想化及表達(dá)式折線法折線法是將電子器件的特性曲線理想化，用一組折線代是將電子器件的特性曲線理想化，用一組折線代替晶體管靜態(tài)特性曲線后進(jìn)行分析和計(jì)算。替晶體管靜態(tài)特性曲線后進(jìn)行分析和計(jì)算。 晶體管轉(zhuǎn)移特性晶體管轉(zhuǎn)移特性 晶體管輸出特性晶體管輸出特性圖解法圖解法是從晶體管的實(shí)際靜態(tài)曲線入手，從圖上取得若是從晶體管的實(shí)際靜態(tài)曲線入手，從圖上取得若

45、干點(diǎn)，然后求出電流直流和交流分量。干點(diǎn)，然后求出電流直流和交流分量。準(zhǔn)確度高準(zhǔn)確度高 晶體管離散性大晶體管離散性大 不常用不常用計(jì)算簡單計(jì)算簡單 準(zhǔn)確度不高準(zhǔn)確度不高 工程估算常用工程估算常用iC =gc(vBVBZ) (vB VBZ) 晶體管轉(zhuǎn)移特性晶體管轉(zhuǎn)移特性iC=gcrvC晶體管輸晶體管輸出特性出特性過過壓壓欠壓欠壓跨導(dǎo)跨導(dǎo)折線近似分析法基礎(chǔ)折線近似分析法基礎(chǔ) （5.2.7） （5.3.11） （5.2.7）根據(jù)傅里葉級數(shù)原理根據(jù)傅里葉級數(shù)原理 （5.3.12） 故：故：5.3.2 5.3.2 集電極余弦電流脈沖的分解集電極余弦電流脈沖的分解同理可得同理可得:其中，尖頂余弦脈沖的分解系

46、數(shù)為：其中，尖頂余弦脈沖的分解系數(shù)為： （5.3.15） （5.3.16） （5.2.12） 又又: 尖頂余弦尖頂余弦脈沖分解脈沖分解系數(shù)系數(shù) 尖頂余弦脈沖的分解系數(shù)與波形系數(shù)尖頂余弦脈沖的分解系數(shù)與波形系數(shù) 設(shè)計(jì)倍頻器參考值設(shè)計(jì)倍頻器參考值 5.3.3 5.3.3 高頻功率放大器的動(dòng)態(tài)特性與負(fù)載特性高頻功率放大器的動(dòng)態(tài)特性與負(fù)載特性高頻功率放大器工作狀態(tài)高頻功率放大器工作狀態(tài) 電壓、電流、功率、效率電壓、電流、功率、效率隨之變化的曲線隨之變化的曲線負(fù)載特性負(fù)載特性曲線曲線(load characteristic)晶體管工作晶體管工作晶體管截止晶體管截止 0 0 第一種畫法第一種畫法第二種畫法

47、第二種畫法 123 3210180BACD321負(fù)載增大負(fù)載增大VCCQ1.欠壓狀態(tài)欠壓狀態(tài)2.臨界狀態(tài)臨界狀態(tài)3.過壓狀態(tài)過壓狀態(tài)RpVc m 三種工作狀態(tài)的波形匯總?cè)N工作狀態(tài)的波形匯總 cmVVcm vC 00 臨界臨界臨界臨界欠壓欠壓 欠壓欠壓過壓過壓過壓過壓 3210180BACD321負(fù)載增大負(fù)載增大VCCQ1.欠壓狀態(tài)欠壓狀態(tài)2.臨界狀態(tài)臨界狀態(tài)RpVc m cmV vC3.過壓狀態(tài)過壓狀態(tài)Vcm 過壓過壓欠壓欠壓0臨界臨界 5.3.4 5.3.4 各級電壓對工作狀態(tài)的影響各級電壓對工作狀態(tài)的影響 過壓過壓欠壓欠壓臨界臨界 0 過壓過壓欠壓欠壓0臨界臨界過壓過壓欠壓欠壓臨界臨界

48、0 t 各變量對功放工作狀態(tài)影響的總結(jié)各變量對功放工作狀態(tài)影響的總結(jié) 5.5 5.5 高頻功率放大器的電路組成高頻功率放大器的電路組成要使高頻功放正常工作，在其輸入和輸出端需接有要使高頻功放正常工作，在其輸入和輸出端需接有直流通路直流通路和和交流通路交流通路： 直流饋電線路：直流饋電線路：為晶體管各級提供合適的偏置及為晶體管各級提供合適的偏置及能量功率能量功率 交流匹配網(wǎng)絡(luò)：交流匹配網(wǎng)絡(luò)：使高頻交使高頻交 流信號能有效地進(jìn)行傳輸流信號能有效地進(jìn)行傳輸功放基本電路功放基本電路基本原則：基本原則： 集電極電路對不同頻率電路的等效電路集電極電路對不同頻率電路的等效電路 5.5.1 5.5.1 直流饋

49、電電路直流饋電電路 根據(jù)直流電源連接方式的不同，可分為：根據(jù)直流電源連接方式的不同，可分為：串聯(lián)饋電線路：串聯(lián)饋電線路：直流電源、匹配網(wǎng)絡(luò)和晶體管直流電源、匹配網(wǎng)絡(luò)和晶體管 形成串聯(lián)連接的方式。形成串聯(lián)連接的方式。并聯(lián)饋電線路：并聯(lián)饋電線路：直流電源、匹配網(wǎng)絡(luò)和晶體管直流電源、匹配網(wǎng)絡(luò)和晶體管 形成并聯(lián)連接的方式。形成并聯(lián)連接的方式。并聯(lián)饋電并聯(lián)饋電直流電壓直流電壓交流電壓交流電壓總是串聯(lián)總是串聯(lián)串聯(lián)饋電串聯(lián)饋電1.集電極饋電線路集電極饋電線路2.基極饋電線路基極饋電線路 幾種常用的產(chǎn)生基極偏壓的方法幾種常用的產(chǎn)生基極偏壓的方法（a）（）（b）并饋）并饋（c）串饋）串饋串饋和并饋串饋和并饋?zhàn)畛?/p>

50、見的輸出回路是最常見的輸出回路是復(fù)合輸出回路復(fù)合輸出回路，如圖所示。，如圖所示。L1C1回路叫做回路叫做中介回路中介回路；RACA分別代表天線的輻射電阻與分別代表天線的輻射電阻與等效電容；等效電容；Ln、Cn為天線回路的調(diào)諧元件，為天線回路的調(diào)諧元件，作用：作用：使天線回路處于串聯(lián)諧振狀使天線回路處于串聯(lián)諧振狀態(tài)，以獲得最大的天線回路電流態(tài)，以獲得最大的天線回路電流iA，亦即使天線輻射功率達(dá)到最大。亦即使天線輻射功率達(dá)到最大。復(fù)合輸出回路復(fù)合輸出回路( (為了簡化電路，為了簡化電路，省略了直流電源及輔助元件省略了直流電源及輔助元件L 、C 、C 等等) )這種電路是將天線這種電路是將天線( (

51、負(fù)載負(fù)載) )回路通過互感或其他形式回路通過互感或其他形式與集電極調(diào)諧回路相耦合。與集電極調(diào)諧回路相耦合。5.5.2 5.5.2 輸出、輸入和級間耦合回路輸出、輸入和級間耦合回路 等等效效電電路路 諧振阻抗：諧振阻抗： 高頻功率放大器工作于非線性狀態(tài)，晶體管內(nèi)阻隨導(dǎo)通和高頻功率放大器工作于非線性狀態(tài)，晶體管內(nèi)阻隨導(dǎo)通和截止變化劇烈，輸出阻抗并非常數(shù)。截止變化劇烈，輸出阻抗并非常數(shù)。衡量回路傳輸能力的優(yōu)劣衡量回路傳輸能力的優(yōu)劣中介回路的傳輸效率中介回路的傳輸效率： 阻抗匹配概念：阻抗匹配概念： 調(diào)諧調(diào)諧 送出額定功率送出額定功率5.10 5.10 晶體管倍頻器晶體管倍頻器倍頻器：倍頻器：一種輸出

52、頻率等于輸入頻率整數(shù)倍的電路，一種輸出頻率等于輸入頻率整數(shù)倍的電路，用以提高頻率。作用是降低振蕩器頻率，提高振蕩用以提高頻率。作用是降低振蕩器頻率，提高振蕩器的頻率穩(wěn)定度。器的頻率穩(wěn)定度。參量倍頻器：利用晶體管的結(jié)電容隨電壓變化的非參量倍頻器：利用晶體管的結(jié)電容隨電壓變化的非 線性來獲得倍頻。線性來獲得倍頻。丙類倍頻器：利用丙類放大器電流脈沖中的諧波來丙類倍頻器：利用丙類放大器電流脈沖中的諧波來 獲得倍頻。獲得倍頻。倍頻器的應(yīng)倍頻器的應(yīng)用用iciCiC1ic頻譜頻譜0 2 3 4ICOIC1IC2IC3IC4LC諧振特性諧振特性iC2工作于二次諧波倍頻器的電流、電壓關(guān)系如下：工作于二次諧波倍頻

53、器的電流、電壓關(guān)系如下： 與通角與通角120放大器輸出功率相比：放大器輸出功率相比： 采用最佳導(dǎo)通角值時(shí)，二次倍頻器輸出采用最佳導(dǎo)通角值時(shí)，二次倍頻器輸出功率約等于其作為放大器時(shí)的一半功率約等于其作為放大器時(shí)的一半三次三次 三分之一三分之一高頻與射頻線路高頻與射頻線路第六章第六章 正弦波振蕩器正弦波振蕩器學(xué)習(xí)內(nèi)容學(xué)習(xí)內(nèi)容掌握反饋型振蕩器的工作原理；掌握反饋型振蕩器的工作原理；掌握振蕩器的平衡與穩(wěn)定條件；掌握振蕩器的平衡與穩(wěn)定條件；掌握掌握LC振蕩器三端電路的組成和計(jì)算；振蕩器三端電路的組成和計(jì)算；掌握石英振蕩器電路，了解其優(yōu)點(diǎn)；掌握石英振蕩器電路，了解其優(yōu)點(diǎn)； 反饋振蕩器方框圖反饋振蕩器方框圖

54、 （6.4.1） 則有：則有： 或或 前面由瞬變現(xiàn)象分析振蕩條前面由瞬變現(xiàn)象分析振蕩條件和振蕩頻率。本節(jié)由反饋件和振蕩頻率。本節(jié)由反饋放大器觀點(diǎn)分析。放大器觀點(diǎn)分析。 從無到有：從無到有：振蕩器接通電源瞬間引起瞬變電流產(chǎn)生，這振蕩器接通電源瞬間引起瞬變電流產(chǎn)生，這種瞬變電流所包含的頻帶很寬。由于諧振回路的選擇性，種瞬變電流所包含的頻帶很寬。由于諧振回路的選擇性，選出本身諧振頻率的信號形成振蕩信號，其他頻率信號選出本身諧振頻率的信號形成振蕩信號，其他頻率信號則被濾除；則被濾除； 6.5.1 6.5.1 振蕩器的平衡條件振蕩器的平衡條件 即即要求反饋電壓幅度要一次比一次大要求反饋電壓幅度要一次比一

55、次大要求環(huán)路保持正反饋要求環(huán)路保持正反饋 平衡條件的復(fù)數(shù)形式表示：平衡條件的復(fù)數(shù)形式表示： 振幅平衡條件：振幅平衡條件： （6.5.7）相位平衡條件：相位平衡條件： （6.5.8）物理意義：物理意義：振幅平衡條件說明在平衡狀態(tài)下反饋信號與原振幅平衡條件說明在平衡狀態(tài)下反饋信號與原輸入信號振幅相等；相位平衡條件說明在平衡狀態(tài)下反饋輸入信號振幅相等；相位平衡條件說明在平衡狀態(tài)下反饋信號與原輸入信號相位相同。信號與原輸入信號相位相同。 6.5.2 6.5.2 振蕩器平衡狀態(tài)的穩(wěn)定條件振蕩器平衡狀態(tài)的穩(wěn)定條件1）振幅平衡的穩(wěn)定條件）振幅平衡的穩(wěn)定條件形成穩(wěn)定平衡點(diǎn)的關(guān)鍵在于在平衡點(diǎn)附近，放大倍數(shù)隨形成

56、穩(wěn)定平衡點(diǎn)的關(guān)鍵在于在平衡點(diǎn)附近，放大倍數(shù)隨振幅的變化特性具有負(fù)的斜率，即振幅的變化特性具有負(fù)的斜率，即:振幅穩(wěn)定條件：振幅穩(wěn)定條件： （6.5.16）2) 相位平衡的穩(wěn)定條件相位平衡的穩(wěn)定條件相位穩(wěn)定條件相位穩(wěn)定條件: （6.5.18）6.6 6.6 反饋型反饋型LCLC振蕩器線路振蕩器線路 按照反饋網(wǎng)絡(luò)的不同分為：按照反饋網(wǎng)絡(luò)的不同分為：互感耦合振蕩器互感耦合振蕩器 三端式振蕩器三端式振蕩器 6.6.1 互感耦合振蕩器互感耦合振蕩器互感耦合振蕩器是依靠線圈之間的互感耦合實(shí)現(xiàn)正反饋互感耦合振蕩器是依靠線圈之間的互感耦合實(shí)現(xiàn)正反饋的，耦合線圈同名端的正確位置的放置，選擇合適的耦的，耦合線圈同名

57、端的正確位置的放置，選擇合適的耦合量合量M，使之滿足振幅起振條件很重要。，使之滿足振幅起振條件很重要。根據(jù)振蕩回路是在集電極電路、基極電路和發(fā)射極電路根據(jù)振蕩回路是在集電極電路、基極電路和發(fā)射極電路分為：分為：調(diào)基電路調(diào)基電路、調(diào)射電路調(diào)射電路和和調(diào)集電路調(diào)集電路。以單個(gè)晶體管作為放大電路，以以單個(gè)晶體管作為放大電路，以LC分立元件作為選頻網(wǎng)分立元件作為選頻網(wǎng)絡(luò)的反饋型振蕩器，可以用來產(chǎn)生幾十絡(luò)的反饋型振蕩器，可以用來產(chǎn)生幾十K到幾百到幾百M(fèi)的正的正弦信號。弦信號。 6.6.2 6.6.2 三端式振蕩器三端式振蕩器三個(gè)電抗元件構(gòu)成了決定振蕩三個(gè)電抗元件構(gòu)成了決定振蕩頻率的振蕩回路，同時(shí)也構(gòu)成頻

58、率的振蕩回路，同時(shí)也構(gòu)成了正反饋所需的反饋網(wǎng)絡(luò)。了正反饋所需的反饋網(wǎng)絡(luò)。三個(gè)元件必須具有的性質(zhì)和關(guān)系三個(gè)元件必須具有的性質(zhì)和關(guān)系三端式振蕩器的原理電路三端式振蕩器的原理電路 若滿足：若滿足： 即：即： 電感反饋式三端振蕩電路電感反饋式三端振蕩電路 1、電感反饋式三端振蕩電路（哈特萊振蕩器）、電感反饋式三端振蕩電路（哈特萊振蕩器）（a）原理電路）原理電路（b）等效電路）等效電路若是理想耦合，則若是理想耦合，則: 電感反饋三端振蕩電路的電感反饋三端振蕩電路的振蕩頻率振蕩頻率為：為： （6.6.2）其中其中M為兩個(gè)電感線圈間互感。為兩個(gè)電感線圈間互感。在工程上一般采用估算反饋系數(shù)的大小，即不考慮晶在

59、工程上一般采用估算反饋系數(shù)的大小，即不考慮晶體管的影響，電感反饋三端振蕩電路的體管的影響，電感反饋三端振蕩電路的反饋系數(shù)反饋系數(shù)為：為： 2、電容反饋式三端振蕩電路（考畢茲振蕩器）、電容反饋式三端振蕩電路（考畢茲振蕩器）（a）原理電路）原理電路（b）等效電路）等效電路電容反饋式三端振蕩電路電容反饋式三端振蕩電路 電容反饋三端振蕩電路的電容反饋三端振蕩電路的振蕩頻率振蕩頻率為：為：在工程上一般采用估算反饋系數(shù)的大小，即不在工程上一般采用估算反饋系數(shù)的大小，即不考慮晶體管的影響，電容反饋三端振蕩電路的考慮晶體管的影響，電容反饋三端振蕩電路的反饋系數(shù)反饋系數(shù)為：為： 3、串聯(lián)型改進(jìn)電容三端振蕩器、串

60、聯(lián)型改進(jìn)電容三端振蕩器(克拉潑克拉潑Clapp電路電路) （a）原理電路）原理電路（b）等效電路）等效電路串聯(lián)型改進(jìn)電容三端振蕩電路串聯(lián)型改進(jìn)電容三端振蕩電路 振蕩頻率振蕩頻率為：為： 4、并聯(lián)型改進(jìn)電容三端振蕩器、并聯(lián)型改進(jìn)電容三端振蕩器(西勒西勒Seiler電路電路) （a）原理電路）原理電路（b）等效電路）等效電路并聯(lián)型改進(jìn)電容三端振蕩電路并聯(lián)型改進(jìn)電容三端振蕩電路其回路等效電容其回路等效電容:振蕩頻率振蕩頻率: 6.7 6.7 振蕩器的頻率穩(wěn)定問題振蕩器的頻率穩(wěn)定問題 評價(jià)振蕩器的主要兩個(gè)指標(biāo)：評價(jià)振蕩器的主要兩個(gè)指標(biāo)：準(zhǔn)確度準(zhǔn)確度與與穩(wěn)定度穩(wěn)定度。 絕對頻率準(zhǔn)確度：絕對頻率準(zhǔn)確度：