通信電子線路2

1、基本要求基本要求（1 1）充分了解高頻電子線路基本元件及特性。）充分了解高頻電子線路基本元件及特性。（2 2）掌握電阻）掌握電阻( (器器) )、電容、電容( (器器) )和電感和電感( (器器) )的物的物理特性、等效電路和基本計(jì)算方法。理特性、等效電路和基本計(jì)算方法。（3 3）掌握選頻網(wǎng)絡(luò)的類型、特點(diǎn)和應(yīng)用）掌握選頻網(wǎng)絡(luò)的類型、特點(diǎn)和應(yīng)用通信電子線路通信電子線路第二章第二章 基基 礎(chǔ)礎(chǔ) 知知 識(shí)識(shí) 電子線路是由無源元件、有源器件和無源電子線路是由無源元件、有源器件和無源網(wǎng)絡(luò)組成的。高頻電子線路中無源元件主要是網(wǎng)絡(luò)組成的。高頻電子線路中無源元件主要是電阻電阻( (器器) )、電容、電容( (

2、器器) )和電感和電感( (器器) )；有源器件主；有源器件主要有半導(dǎo)體二極管、晶體管、場(chǎng)效應(yīng)管與集成要有半導(dǎo)體二極管、晶體管、場(chǎng)效應(yīng)管與集成電路；無源網(wǎng)絡(luò)是選頻網(wǎng)絡(luò)。電路；無源網(wǎng)絡(luò)是選頻網(wǎng)絡(luò)。 高頻電子線路中使用的元器件與低頻電路高頻電子線路中使用的元器件與低頻電路中使用的元器件頻率特性是不同的中使用的元器件頻率特性是不同的。 掌握本章基本內(nèi)容是學(xué)習(xí)高頻電子線路的掌握本章基本內(nèi)容是學(xué)習(xí)高頻電子線路的基礎(chǔ)?；A(chǔ)。一、高頻電子元器件一、高頻電子元器件1 1、高頻無源元件、高頻無源元件 高頻電路中的元件主要是電阻高頻電路中的元件主要是電阻( (器）、器）、電容（器）和電感（器）電容（器）和電感（器

3、）, , 它們都屬于無它們都屬于無源的線性元件。源的線性元件。1)1)電阻器電阻器 高頻電子元器件高頻電子元器件高頻濾波器高頻濾波器電子噪聲電子噪聲第二章第二章 基礎(chǔ)知識(shí)基礎(chǔ)知識(shí) 一個(gè)實(shí)際的電阻器，在低頻時(shí)主要表現(xiàn)為一個(gè)實(shí)際的電阻器，在低頻時(shí)主要表現(xiàn)為電阻特性，但在高頻使用時(shí)不僅表現(xiàn)有電阻特電阻特性，但在高頻使用時(shí)不僅表現(xiàn)有電阻特性的一面，而且還表現(xiàn)有電抗特性的一面。性的一面，而且還表現(xiàn)有電抗特性的一面。電電阻器的電抗特性反映的就是高頻特性。阻器的電抗特性反映的就是高頻特性。通信電子線路通信電子線路第二章第二章 基礎(chǔ)知識(shí)基礎(chǔ)知識(shí) 一個(gè)電阻一個(gè)電阻R的高頻等效電路：的高頻等效電路： 分布電容和引

4、線電感越小，電阻器越分布電容和引線電感越小，電阻器越接近純電阻特性，高頻特性就越好。接近純電阻特性，高頻特性就越好。 金屬膜電阻比碳膜電阻的高頻特性好，金屬膜電阻比碳膜電阻的高頻特性好，碳膜電阻比線繞電阻的高頻特性好，貼片電碳膜電阻比線繞電阻的高頻特性好，貼片電阻比引線電阻的高頻特性好，阻比引線電阻的高頻特性好，其中其中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。CRRLR通信電子線路通信電子線路第二章第二章 基礎(chǔ)知識(shí)基礎(chǔ)知識(shí)2)2)電容器電容器 一個(gè)實(shí)際的電容器除表現(xiàn)電容特性外，也具一個(gè)實(shí)際的電容器除表現(xiàn)電容特性外，也具有損耗電阻和分布電感。在分析一般超短波以下

5、有損耗電阻和分布電感。在分析一般超短波以下頻段的諧振回路時(shí)，常常只考慮電容和損耗。頻段的諧振回路時(shí)，常常只考慮電容和損耗。電容器的高頻等效電路電容器的高頻等效電路RCCLCRCC第二章第二章 基礎(chǔ)知識(shí)基礎(chǔ)知識(shí)通信電子線路通信電子線路容抗與頻率的關(guān)系：容抗與頻率的關(guān)系： 電容器的阻抗特性電容器的阻抗特性 阻抗阻抗頻率頻率 f0第二章第二章 緒緒 論論通信電子線路通信電子線路 為了說明電容器損耗的大小，引入電容器為了說明電容器損耗的大小，引入電容器的品質(zhì)因數(shù)的品質(zhì)因數(shù)Q Q，它等于等效電阻與容抗之比。，它等于等效電阻與容抗之比。CCCRCRQ1 電容器損耗電阻的大小主要由介質(zhì)材料決定。電容器損耗電

6、阻的大小主要由介質(zhì)材料決定。Q Q值可達(dá)幾千到幾萬的數(shù)量級(jí)，值可達(dá)幾千到幾萬的數(shù)量級(jí)，Q Q值越高電容器越值越高電容器越接近純電容。接近純電容。第二章第二章 基礎(chǔ)知識(shí)基礎(chǔ)知識(shí)通信電子線路通信電子線路理想電感器理想電感器L L的感抗為的感抗為jLjL。 實(shí)際電感線圈在高頻頻段除表現(xiàn)出電感實(shí)際電感線圈在高頻頻段除表現(xiàn)出電感L L的的特性外，還具有一定的損耗電阻和分布電容。特性外，還具有一定的損耗電阻和分布電容。在分析一般長(zhǎng)、中、短波頻段電路時(shí)，通常忽在分析一般長(zhǎng)、中、短波頻段電路時(shí)，通常忽略分布電容的影響。略分布電容的影響。因而，電感線圈的等效電因而，電感線圈的等效電路可以表示為電感路可以表示為電

7、感L L和電阻和電阻R RL L串聯(lián)。串聯(lián)。3)3)電感器電感器RLL第二章第二章 基礎(chǔ)知識(shí)基礎(chǔ)知識(shí)通信電子線路通信電子線路 電阻電阻R RL L隨頻率增高而增加，這主要是隨頻率增高而增加，這主要是集膚效應(yīng)集膚效應(yīng)的影響。的影響。 集膚效應(yīng)是指隨著工作頻率的增高，流過導(dǎo)集膚效應(yīng)是指隨著工作頻率的增高，流過導(dǎo)線的交流電流向?qū)Ь€表面集中這一現(xiàn)象，當(dāng)頻率線的交流電流向?qū)Ь€表面集中這一現(xiàn)象，當(dāng)頻率很高時(shí)，導(dǎo)線中心部位幾乎完全沒有電流流過，很高時(shí)，導(dǎo)線中心部位幾乎完全沒有電流流過，這相當(dāng)于把導(dǎo)線的橫截面積減小為導(dǎo)線的圓環(huán)面這相當(dāng)于把導(dǎo)線的橫截面積減小為導(dǎo)線的圓環(huán)面積，導(dǎo)電的有效面積較直流時(shí)大為減小，電阻

8、增積，導(dǎo)電的有效面積較直流時(shí)大為減小，電阻增大。大。 工作頻率越高，圓環(huán)的面積越小，導(dǎo)線電阻工作頻率越高，圓環(huán)的面積越小，導(dǎo)線電阻就越大。就越大。第二章第二章 基礎(chǔ)知識(shí)基礎(chǔ)知識(shí)通信電子線路通信電子線路 在無線電技術(shù)中通常不是直接用等效電在無線電技術(shù)中通常不是直接用等效電阻，而是引入線圈的品質(zhì)因數(shù)阻，而是引入線圈的品質(zhì)因數(shù)Q Q這一參數(shù)來表這一參數(shù)來表示線圈的損耗性能。示線圈的損耗性能。 品質(zhì)因數(shù)定義為無功功率與有功功率之品質(zhì)因數(shù)定義為無功功率與有功功率之比比: :有功功率無功功率Q第二章第二章 基礎(chǔ)知識(shí)基礎(chǔ)知識(shí)通信電子線路通信電子線路 設(shè)流過電感線圈的電流為設(shè)流過電感線圈的電流為I，則電感，則

9、電感L上的無上的無功功率為功功率為I2L，而線圈的損耗功率，即電阻，而線圈的損耗功率，即電阻RL的消耗功率為的消耗功率為I2RL，可得到電感的品質(zhì)因數(shù)：，可得到電感的品質(zhì)因數(shù)：LLRLRILIQ22 Q Q值越高電感越接近純電感，損耗越小，一般值越高電感越接近純電感，損耗越小，一般情況下情況下, , 線圈的線圈的Q Q值通常在幾十到一二百左右。值通常在幾十到一二百左右。第二章第二章 基礎(chǔ)知識(shí)基礎(chǔ)知識(shí)通信電子線路通信電子線路純電感的高頻特性：純電感的高頻特性： 阻抗阻抗阻抗阻抗頻率頻率 f0第二章第二章 基礎(chǔ)知識(shí)基礎(chǔ)知識(shí)通信電子線路通信電子線路4)4)傳輸線傳輸線通信電路中的傳輸線是指?jìng)鬏旊娦盘?hào)

10、的導(dǎo)線。通信電路中的傳輸線是指?jìng)鬏旊娦盘?hào)的導(dǎo)線。如：平行導(dǎo)線、雙絞線、同軸電纜等。如：平行導(dǎo)線、雙絞線、同軸電纜等。 在直流或低頻使用時(shí)，其只呈現(xiàn)電阻特性。在直流或低頻使用時(shí)，其只呈現(xiàn)電阻特性。而在高頻使用時(shí)，就會(huì)呈現(xiàn)電阻、電導(dǎo)、電感而在高頻使用時(shí)，就會(huì)呈現(xiàn)電阻、電導(dǎo)、電感和電容特性。和電容特性。RLRLgCRLRLgCRLRLCgu2u1第二章第二章 基礎(chǔ)知識(shí)基礎(chǔ)知識(shí)通信電子線路通信電子線路RLRLgCRLRLgCRLRLCgu2 由于傳輸線的參數(shù)是均勻地沿其長(zhǎng)度方向由于傳輸線的參數(shù)是均勻地沿其長(zhǎng)度方向分布，因此也稱為分布參數(shù)電路分布，因此也稱為分布參數(shù)電路 。 在一定的工作頻率下，這四個(gè)參

11、數(shù)在電路中，在一定的工作頻率下，這四個(gè)參數(shù)在電路中，有的作用大，有的作用較小，在電路分析時(shí)只需有的作用大，有的作用較小，在電路分析時(shí)只需考慮主要作用參數(shù)?？紤]主要作用參數(shù)。u1第二章第二章 基礎(chǔ)知識(shí)基礎(chǔ)知識(shí)通信電子線路通信電子線路2 2、高頻有源元器件、高頻有源元器件 從原理上看，用于高頻電路的各種有源從原理上看，用于高頻電路的各種有源器件，與用于低頻或其他電子線路的器件沒器件，與用于低頻或其他電子線路的器件沒有根本不同。有根本不同。 只是由于工作在高頻范圍，對(duì)器件的某只是由于工作在高頻范圍，對(duì)器件的某些性能要求更高。些性能要求更高。 1) 1)二極管二極管 半導(dǎo)體二極管在高頻中主要用于檢波、

12、調(diào)制、半導(dǎo)體二極管在高頻中主要用于檢波、調(diào)制、解調(diào)及混頻等非線性變換電路中，工作在低電平。解調(diào)及混頻等非線性變換電路中，工作在低電平。因此主要用因此主要用點(diǎn)接觸式二極管點(diǎn)接觸式二極管和和表面勢(shì)壘二極管表面勢(shì)壘二極管。兩者都利用多數(shù)載流子導(dǎo)電機(jī)理，它們的極間電兩者都利用多數(shù)載流子導(dǎo)電機(jī)理，它們的極間電容小，工作頻率高。容小，工作頻率高。變?nèi)荻O管：變?nèi)荻O管： 其電容其電容CjCj隨外加反偏電壓隨外加反偏電壓U U的變化而變化。變的變化而變化。變?nèi)莨艹Ｓ糜谡袷幤髦校梢酝ㄟ^改變電壓來改變振容管常用于振蕩器中，可以通過改變電壓來改變振蕩信號(hào)的頻率。用于高頻調(diào)制和壓控振蕩器。蕩信號(hào)的頻率。用于高頻調(diào)

13、制和壓控振蕩器。第二章第二章 基礎(chǔ)知識(shí)基礎(chǔ)知識(shí)通信電子線路通信電子線路PINPIN二極管：二極管： 是一種以是一種以P P型，型，N N型和本征型和本征(I)(I)型三種半導(dǎo)體構(gòu)型三種半導(dǎo)體構(gòu)成的，它具有較強(qiáng)的正向電荷儲(chǔ)存能力。它的高成的，它具有較強(qiáng)的正向電荷儲(chǔ)存能力。它的高頻等效電阻受正向直流電流的控制，是一種可調(diào)頻等效電阻受正向直流電流的控制，是一種可調(diào)電阻。它在高頻及微波電路中可以用做電可控開電阻。它在高頻及微波電路中可以用做電可控開關(guān)、限幅器、電調(diào)衰減器或電調(diào)移相器。關(guān)、限幅器、電調(diào)衰減器或電調(diào)移相器。第二章第二章 基礎(chǔ)知識(shí)基礎(chǔ)知識(shí) 通信電子線路通信電子線路2)2)晶體管與場(chǎng)效應(yīng)管晶體

14、管與場(chǎng)效應(yīng)管 在高頻中應(yīng)用的晶體管仍然是雙極型晶體管在高頻中應(yīng)用的晶體管仍然是雙極型晶體管和各種場(chǎng)效應(yīng)管，在外形結(jié)構(gòu)方面有所不同。和各種場(chǎng)效應(yīng)管，在外形結(jié)構(gòu)方面有所不同。 高頻晶體管有兩大類型高頻晶體管有兩大類型: :一類是作小信號(hào)放一類是作小信號(hào)放大的大的高頻小功率管高頻小功率管, ,對(duì)它們的主要要求是對(duì)它們的主要要求是高增益高增益和低噪聲和低噪聲; ;另一類為另一類為高頻功率管高頻功率管, ,其在高頻工作時(shí)其在高頻工作時(shí)允許有較大管耗允許有較大管耗，且能，且能輸出較大功率輸出較大功率。第二章第二章 基礎(chǔ)知識(shí)基礎(chǔ)知識(shí)通信電子線路通信電子線路 3) 3)集成電路集成電路 用于高頻的集成電路的類

15、型和品種要比用用于高頻的集成電路的類型和品種要比用于低頻的集成電路少得多，主要分為通用型和于低頻的集成電路少得多，主要分為通用型和專用型兩種。專用型兩種。 目前通用型的寬帶集成放大器，工作頻率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、六十分可達(dá)一、二百兆赫茲，增益可達(dá)五、六十分貝，甚至更高。用于高頻的晶體管模擬乘法貝，甚至更高。用于高頻的晶體管模擬乘法器，工作頻率也可達(dá)一百兆赫茲以上。器，工作頻率也可達(dá)一百兆赫茲以上。 第二章第二章 基礎(chǔ)知識(shí)基礎(chǔ)知識(shí)通信電子線路通信電子線路 諧振回路由電感線圈和電容組成，當(dāng)外界授諧振回路由電感線圈和電容組成，當(dāng)外界授予一定能量，電路參

16、數(shù)滿足一定關(guān)系時(shí)，可以在予一定能量，電路參數(shù)滿足一定關(guān)系時(shí)，可以在回路中產(chǎn)生電壓和電流的周期振蕩回路中產(chǎn)生電壓和電流的周期振蕩, ,能在電抗原能在電抗原件上產(chǎn)生最大的電壓或流過最大的電流，即具有件上產(chǎn)生最大的電壓或流過最大的電流，即具有諧振特性，故該電路又稱諧振回路。諧振特性，故該電路又稱諧振回路。二、高頻濾波器二、高頻濾波器常用的高頻濾波器：常用的高頻濾波器： LC諧振電路、陶瓷濾波器、石英晶諧振電路、陶瓷濾波器、石英晶體濾波器和聲表面波濾波器。體濾波器和聲表面波濾波器。高頻濾波器高頻濾波器= =選頻網(wǎng)絡(luò)選頻網(wǎng)絡(luò)= =諧振回路諧振回路 1 1、高頻濾波器的指標(biāo)、高頻濾波器的指標(biāo) 高頻濾波器的

17、任務(wù)是選出有用信號(hào)，濾除高頻濾波器的任務(wù)是選出有用信號(hào)，濾除干擾。其頻率特性：干擾。其頻率特性：第二章第二章 基礎(chǔ)知識(shí)基礎(chǔ)知識(shí)通信電子線路通信電子線路f0B0.7B0.1Aff0.7A0.1Af01)1)中心頻率中心頻率 中心頻率通常指濾波器的固有諧振頻率，在中心頻率通常指濾波器的固有諧振頻率，在中心頻率點(diǎn)電路的傳輸能力最強(qiáng)中心頻率點(diǎn)電路的傳輸能力最強(qiáng)( (信號(hào)最強(qiáng)信號(hào)最強(qiáng)) )，電，電壓的傳輸系數(shù)最大。壓的傳輸系數(shù)最大。第二章第二章 基礎(chǔ)知識(shí)基礎(chǔ)知識(shí)通信電子線路通信電子線路2)通頻帶通頻帶B0.7 通頻帶通常用通頻帶通常用B0.7 表示，是指濾波器的電壓表示，是指濾波器的電壓傳輸系數(shù)的大小下

18、降到傳輸系數(shù)的大小下降到f0對(duì)應(yīng)的傳輸系數(shù)的對(duì)應(yīng)的傳輸系數(shù)的0.707倍時(shí)所對(duì)應(yīng)的頻率范圍。倍時(shí)所對(duì)應(yīng)的頻率范圍。不同的信號(hào)帶寬不同，對(duì)濾波器通頻帶要求也不同。不同的信號(hào)帶寬不同，對(duì)濾波器通頻帶要求也不同。第二章第二章 基礎(chǔ)知識(shí)基礎(chǔ)知識(shí)通信電子線路通信電子線路3)3)帶內(nèi)波動(dòng)帶內(nèi)波動(dòng)Af0.707A 理想濾波器通頻帶內(nèi)理想濾波器通頻帶內(nèi)傳輸特性是常數(shù)。傳輸特性是常數(shù)。 實(shí)際濾波器通頻帶內(nèi)實(shí)際濾波器通頻帶內(nèi)的傳輸特性是變化的。的傳輸特性是變化的。 在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)盡量減小因此而引起的失真。在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)盡量減小因此而引起的失真。第二章第二章 基礎(chǔ)知識(shí)基礎(chǔ)知識(shí)通信電子線路通信電子線路4)4)選擇性與

19、矩形系數(shù)選擇性與矩形系數(shù) 選擇性是指濾波器選出有用信號(hào)、濾除選擇性是指濾波器選出有用信號(hào)、濾除干擾的能力。干擾的能力。 理想濾波器的幅頻特性應(yīng)為矩形。理想濾波器的幅頻特性應(yīng)為矩形。 通常用通常用K0.1來描述濾波器幅頻特性與理來描述濾波器幅頻特性與理想幅頻特性的相似程度。被稱為矩形系數(shù)。想幅頻特性的相似程度。被稱為矩形系數(shù)。7 . 01 . 01 . 0BBK濾波器的矩形系數(shù)越接近濾波器的矩形系數(shù)越接近1 1，其選擇性越好。，其選擇性越好。第二章第二章 基礎(chǔ)知識(shí)基礎(chǔ)知識(shí)通信電子線路通信電子線路5)5)插入損耗插入損耗定義：插入濾波器前后負(fù)載功率之比。定義：插入濾波器前后負(fù)載功率之比。插入損耗越

20、小越好。插入損耗越小越好。6)6)輸入輸出電阻輸入輸出電阻要求其滿足輸入、輸出端均匹配的條件。要求其滿足輸入、輸出端均匹配的條件。7)7)相頻特性相頻特性理想濾波器的相頻特性應(yīng)為線性。理想濾波器的相頻特性應(yīng)為線性。第二章第二章 基礎(chǔ)知識(shí)基礎(chǔ)知識(shí)通信電子線路通信電子線路2 2、LCLC諧振電路諧振電路 LC LC諧振電路由電感線圈和電容組成，當(dāng)外界授諧振電路由電感線圈和電容組成，當(dāng)外界授予一定能量，電路參數(shù)滿足一定關(guān)系時(shí)，可以在回予一定能量，電路參數(shù)滿足一定關(guān)系時(shí)，可以在回路中產(chǎn)生電壓和電流的周期振蕩回路。并能在電抗路中產(chǎn)生電壓和電流的周期振蕩回路。并能在電抗原件上產(chǎn)生最大的電壓或流過最大的電流

21、，即具有原件上產(chǎn)生最大的電壓或流過最大的電流，即具有諧振特性，故該電路又稱諧振回路。諧振特性，故該電路又稱諧振回路。諧振回路按電路的形式分為：諧振回路按電路的形式分為：1.1.串聯(lián)諧振回路串聯(lián)諧振回路2.2.并聯(lián)諧振回路并聯(lián)諧振回路3.3.耦合諧振回路耦合諧振回路第二章第二章 基礎(chǔ)知識(shí)基礎(chǔ)知識(shí)通信電子線路通信電子線路1)1)串聯(lián)諧振電路串聯(lián)諧振電路R0LC 振蕩回路的諧振特性可振蕩回路的諧振特性可以從它們的阻抗頻率特性看以從它們的阻抗頻率特性看出來。當(dāng)信號(hào)角頻率為出來。當(dāng)信號(hào)角頻率為時(shí)，時(shí)，其串聯(lián)阻抗用其串聯(lián)阻抗用ZsZs表示。表示。)1(100CLjRCjLjRsZ串聯(lián)諧振回路的阻抗串聯(lián)諧振

22、回路的阻抗 第二章第二章 基礎(chǔ)知識(shí)基礎(chǔ)知識(shí)通信電子線路通信電子線路R0|Zs|00/ 2/ 200R0LC第二章第二章 基礎(chǔ)知識(shí)基礎(chǔ)知識(shí)通信電子線路通信電子線路 當(dāng)當(dāng)R0； 當(dāng)當(dāng)0時(shí)，回路呈感性，時(shí)，回路呈感性，|Zs|R0； 當(dāng)當(dāng)=0時(shí)，感抗與容抗相等，為純電阻時(shí)，感抗與容抗相等，為純電阻R0，此，此時(shí)發(fā)生了串聯(lián)諧振時(shí)發(fā)生了串聯(lián)諧振，串聯(lián)諧振角頻率用串聯(lián)諧振角頻率用0表示。表示。LC10X00容性容性感性感性CLL 0叫作串聯(lián)諧振回路的特征阻抗。叫作串聯(lián)諧振回路的特征阻抗。 串聯(lián)諧振回路的諧振頻率串聯(lián)諧振回路的諧振頻率 第二章第二章 基礎(chǔ)知識(shí)基礎(chǔ)知識(shí)通信電子線路通信電子線路 若在串聯(lián)振蕩回路

23、兩端加一頻率變化的恒壓若在串聯(lián)振蕩回路兩端加一頻率變化的恒壓信號(hào)，流過回路的電流為：信號(hào)，流過回路的電流為： 發(fā)生串聯(lián)諧振時(shí)阻抗最小，流過回路的電流最發(fā)生串聯(lián)諧振時(shí)阻抗最小，流過回路的電流最大，稱為諧振電流。其值為大，稱為諧振電流。其值為: :rUI0串聯(lián)諧振回路的諧振電流串聯(lián)諧振回路的諧振電流 I=Us / Zs.第二章第二章 基礎(chǔ)知識(shí)基礎(chǔ)知識(shí)通信電子線路通信電子線路串聯(lián)諧振時(shí)元件上的電壓串聯(lián)諧振時(shí)元件上的電壓 串聯(lián)諧振回路諧振時(shí)串聯(lián)諧振回路諧振時(shí),電阻上的電壓電阻上的電壓 UrUs 串聯(lián)諧振回路諧振時(shí)串聯(lián)諧振回路諧振時(shí), ,電感上的電壓電感上的電壓 U UL LjLIjLI0 0j js

24、s 串聯(lián)諧振回路諧振時(shí)串聯(lián)諧振回路諧振時(shí), ,電容上的電壓電容上的電壓 U1/(jC)I1/(jC)I0 0j js s 串聯(lián)諧振回路的品質(zhì)因數(shù)：串聯(lián)諧振回路的品質(zhì)因數(shù)：CrrLQ001第二章第二章 基礎(chǔ)知識(shí)基礎(chǔ)知識(shí)通信電子線路通信電子線路Q2Q1Q1Q20I/I0 回路的回路的品質(zhì)因數(shù)越高品質(zhì)因數(shù)越高，諧振曲線，諧振曲線越尖銳越尖銳，回路，回路選擇性選擇性越好。越好。 諧振曲線諧振曲線()第二章第二章 基礎(chǔ)知識(shí)基礎(chǔ)知識(shí)通信電子線路通信電子線路 保持外加信號(hào)的幅值不變而改變其頻率時(shí)保持外加信號(hào)的幅值不變而改變其頻率時(shí), ,當(dāng)回路電流值下降為諧振值的當(dāng)回路電流值下降為諧振值的 時(shí)對(duì)應(yīng)的頻率時(shí)對(duì)應(yīng)

25、的頻率范圍稱為回路的通頻帶范圍稱為回路的通頻帶, , 也稱回路帶寬也稱回路帶寬, , 通常用通常用B0.7來表示。來表示。通頻帶為：通頻帶為： 串聯(lián)諧振回路由于諧振阻抗較小，適用于串聯(lián)諧振回路由于諧振阻抗較小，適用于電源內(nèi)阻為低內(nèi)阻（如恒壓源）的情況或低電源內(nèi)阻為低內(nèi)阻（如恒壓源）的情況或低阻抗。在通信設(shè)備中常用作陷波器。阻抗。在通信設(shè)備中常用作陷波器。串聯(lián)諧振回路的通頻帶串聯(lián)諧振回路的通頻帶21B0.7 = f0 / Q第二章第二章 基礎(chǔ)知識(shí)基礎(chǔ)知識(shí)通信電子線路通信電子線路第二章第二章 基礎(chǔ)知識(shí)基礎(chǔ)知識(shí)通信電子線路通信電子線路2)2)并聯(lián)諧振回路并聯(lián)諧振回路并聯(lián)諧振回路阻抗并聯(lián)諧振回路阻抗

26、CLRIsRsCjLjRCjLjRZp11)(并聯(lián)諧振回路諧振頻率并聯(lián)諧振回路諧振頻率 LC10 因此因此回路回路諧振時(shí)，回路的感抗和容抗近似相等。諧振時(shí)，回路的感抗和容抗近似相等。第二章第二章 基礎(chǔ)知識(shí)基礎(chǔ)知識(shí)通信電子線路通信電子線路回路的空載品質(zhì)因數(shù)回路的空載品質(zhì)因數(shù) C002020QLQCRLRLRR回路諧振阻抗回路諧振阻抗RLCRQ001回路的頻率特性回路的頻率特性LrCCIC.IR.R0IL.L0B11/ 2Q1 Q2Q1Q20 /2/2感性Q2Q1Q1 Q2容性Z(a)(b)(c)(d)U.0|zp|/R0I.回路回路Q Q值越高，曲值越高，曲線越尖銳。所以回線越尖銳。所以回路路Q

27、 Q值越高，選擇值越高，選擇性越好。性越好。第二章第二章 基礎(chǔ)知識(shí)基礎(chǔ)知識(shí)通信電子線路通信電子線路并聯(lián)諧振回路的諧振電壓并聯(lián)諧振回路的諧振電壓 若在并聯(lián)振蕩回路兩端加一頻率變化若在并聯(lián)振蕩回路兩端加一頻率變化的恒流源信號(hào)的恒流源信號(hào), ,則發(fā)生并聯(lián)諧振時(shí)因回路則發(fā)生并聯(lián)諧振時(shí)因回路阻抗最大阻抗最大, , 因此并聯(lián)諧振回路的諧振時(shí)電因此并聯(lián)諧振回路的諧振時(shí)電壓最大壓最大, ,稱為諧振電壓稱為諧振電壓, ,其值為其值為: :U0=IR0. .并聯(lián)諧振回路的通頻帶并聯(lián)諧振回路的通頻帶 保持外加電流源信號(hào)的幅值不變而改變其頻保持外加電流源信號(hào)的幅值不變而改變其頻率率, ,當(dāng)路端電壓值下降為諧振時(shí)路端電

28、壓的當(dāng)路端電壓值下降為諧振時(shí)路端電壓的 時(shí)，對(duì)應(yīng)的頻率范圍。時(shí)，對(duì)應(yīng)的頻率范圍。21B0.7 = f0 / Q例例 題題 1 1、有一并聯(lián)回路在某頻段內(nèi)工作，頻段最低頻、有一并聯(lián)回路在某頻段內(nèi)工作，頻段最低頻率為率為535kHz535kHz，最高頻率，最高頻率1605kHz1605kHz?，F(xiàn)有兩個(gè)可變電容?，F(xiàn)有兩個(gè)可變電容器，一個(gè)電容器的最小電容量為器，一個(gè)電容器的最小電容量為12pF12pF，最大電容量，最大電容量為為 100pF100pF；另一個(gè)電容器的最小電容量為；另一個(gè)電容器的最小電容量為15pF15pF，最，最大電容量為大電容量為450 pF450 pF。試問：。試問： 1 1）應(yīng)采

29、用哪一個(gè)可變電容器？）應(yīng)采用哪一個(gè)可變電容器？ 2 2）回路電感應(yīng)等于多少？）回路電感應(yīng)等于多少？ 3 3）繪出實(shí)際的并聯(lián)回路圖。）繪出實(shí)際的并聯(lián)回路圖。 第二章第二章 基礎(chǔ)知識(shí)基礎(chǔ)知識(shí)通信電子線路通信電子線路例例 題題 2 2、給定并聯(lián)諧振回路的、給定并聯(lián)諧振回路的f0 05MHZ5MHZ，C C50pF50pF，通頻帶通頻帶2 2f0.70.7150kHz150kHz。試求電感。試求電感L L、品質(zhì)因數(shù)、品質(zhì)因數(shù)Q Q0 0。第二章第二章 基礎(chǔ)知識(shí)基礎(chǔ)知識(shí)通信電子線路通信電子線路第二章第二章 基礎(chǔ)知識(shí)基礎(chǔ)知識(shí)通信電子線路通信電子線路3 3、石英晶體濾波器、石英晶體濾波器1)1)石英晶體的物

30、理特性石英晶體的物理特性 石英是礦物質(zhì)硅石的一種（也可人工制造），石英是礦物質(zhì)硅石的一種（也可人工制造），化學(xué)成分是化學(xué)成分是S Si iO O2 2，其形狀為結(jié)晶的六角錐體。，其形狀為結(jié)晶的六角錐體。 為了便于研究，人們根據(jù)石英晶體的物理特為了便于研究，人們根據(jù)石英晶體的物理特性，在石英晶體內(nèi)畫出三種幾何對(duì)稱軸，連接兩個(gè)性，在石英晶體內(nèi)畫出三種幾何對(duì)稱軸，連接兩個(gè)角錐頂點(diǎn)的一根軸角錐頂點(diǎn)的一根軸ZZZZ，稱為光軸，沿對(duì)角線的三條，稱為光軸，沿對(duì)角線的三條XXXX軸，稱為電軸，與電軸相垂直的三條軸，稱為電軸，與電軸相垂直的三條YYYY軸，稱為軸，稱為機(jī)械軸。機(jī)械軸。 YXZ 石英晶體和其他彈性

31、體一樣，具有慣性和彈石英晶體和其他彈性體一樣，具有慣性和彈性，因而存在著固有振動(dòng)頻率，當(dāng)晶體片的固有頻性，因而存在著固有振動(dòng)頻率，當(dāng)晶體片的固有頻率與外加電源頻率相等時(shí)，晶體片就產(chǎn)生諧振。率與外加電源頻率相等時(shí)，晶體片就產(chǎn)生諧振。ZXYXXXXXXYYYYYY 沿著不同的軸切下，有不同的切型，沿著不同的軸切下，有不同的切型，X X切型、切型、Y Y切型、切型、ATAT切型、切型、BTBT、CTCT等等。不同的切型等等。不同的切型其固有的振蕩頻率也不相同。其固有的振蕩頻率也不相同。 最大特點(diǎn)：最大特點(diǎn)：Q Q值高頻率穩(wěn)定性極好。值高頻率穩(wěn)定性極好。第二章第二章 基礎(chǔ)知識(shí)基礎(chǔ)知識(shí)通信電子線路通信電

32、子線路2)2)石英晶體的電特性石英晶體的電特性 當(dāng)石英晶體沿某一電軸受到交變電場(chǎng)作用時(shí)，當(dāng)石英晶體沿某一電軸受到交變電場(chǎng)作用時(shí)，就能沿機(jī)械軸產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)，反過來，當(dāng)機(jī)械軸受就能沿機(jī)械軸產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)，反過來，當(dāng)機(jī)械軸受力時(shí)，就能在電軸方向產(chǎn)生電場(chǎng)。我們稱其為力時(shí)，就能在電軸方向產(chǎn)生電場(chǎng)。我們稱其為石英石英晶體的壓電效應(yīng)。晶體的壓電效應(yīng)。且換能性能具有諧振特性，在諧且換能性能具有諧振特性，在諧振頻率，換能效率最高。振頻率，換能效率最高。 3)3)石英晶體諧振器的結(jié)構(gòu)石英晶體諧振器的結(jié)構(gòu)第二章第二章 基礎(chǔ)知識(shí)基礎(chǔ)知識(shí)通信電子線路通信電子線路4)4)石英晶體振諧器的等效電路和符號(hào)石英晶體振諧器的等效電

33、路和符號(hào) 石英晶體相當(dāng)一個(gè)串并聯(lián)諧石英晶體相當(dāng)一個(gè)串并聯(lián)諧振電路，可用集中參數(shù)振電路，可用集中參數(shù)C C0 0、LqLq、CqCq、RqRq來模擬。來模擬。 LqCqRqC0JT C C0 0是晶體作為介質(zhì)的靜態(tài)電容。是晶體作為介質(zhì)的靜態(tài)電容。其數(shù)值較大一般為（幾幾十其數(shù)值較大一般為（幾幾十)pF)pF。 L Lq q是晶體彈性體質(zhì)量。其數(shù)值較大一般為（幾是晶體彈性體質(zhì)量。其數(shù)值較大一般為（幾十十mHmH幾十幾十H)H)。 C Cq q是晶體彈性模數(shù)。數(shù)值較小為是晶體彈性模數(shù)。數(shù)值較小為（0.010.1)pF。 Rq Rq是機(jī)械摩擦和空氣阻尼引起的損耗，值很是機(jī)械摩擦和空氣阻尼引起的損耗，值很

34、小，為（幾幾十小，為（幾幾十）。）。 第二章第二章 基礎(chǔ)知識(shí)基礎(chǔ)知識(shí)通信電子線路通信電子線路 由于由于C C0 0CqCq，這意味著等效電路中的接，這意味著等效電路中的接5)5)石英晶體的特點(diǎn)石英晶體的特點(diǎn) 等效電感等效電感LqLq很大、等效電容很大、等效電容CqCq和和RqRq很很小小，CqLqRqQ/1q因此，石英晶體的因此，石英晶體的 值很值很大，一般為幾萬到幾百萬。大，一般為幾萬到幾百萬。入系數(shù)很小入系數(shù)很小p=Cp=Cq q/C/C0 0, ,因此外電路影響很小。因此外電路影響很小。石英晶體的通頻帶窄選擇性好石英晶體的通頻帶窄選擇性好第二章第二章 基礎(chǔ)知識(shí)基礎(chǔ)知識(shí)通信電子線路通信電子

35、線路1.3.1 石英晶體有兩個(gè)諧振頻率。一個(gè)是石英晶體有兩個(gè)諧振頻率。一個(gè)是右邊支路的串聯(lián)諧振頻率右邊支路的串聯(lián)諧振頻率fs s。另一個(gè)為石。另一個(gè)為石英諧振器的并聯(lián)諧振頻率英諧振器的并聯(lián)諧振頻率fp p。 6)6)石英諧振器的阻抗特性石英諧振器的阻抗特性LqCqRqC0并聯(lián)諧振頻率：并聯(lián)諧振頻率：串聯(lián)諧振頻率：串聯(lián)諧振頻率：qqs21CLf0qq0q0qp12121CCfCLCCCCLfqS并第二章第二章 基礎(chǔ)知識(shí)基礎(chǔ)知識(shí)通信電子線路通信電子線路 顯然顯然fp p fs s，由于，由于CqCCqC0 0，因此，因此，fp p與與fs s很接很接近。近。 X容性容性 O容性容性fs s fp

36、p感感性性 f 當(dāng)當(dāng)f= =fs s時(shí)，時(shí)，LqLq、CqCq串聯(lián)串聯(lián)諧振，當(dāng)諧振，當(dāng)f= =fp p，回路并聯(lián)諧，回路并聯(lián)諧振。如果忽略振。如果忽略RqRq。可畫出。可畫出其諧振曲線。其諧振曲線。 當(dāng)當(dāng)f fp p時(shí)，回路時(shí)，回路阻抗為容性。阻抗為容性。 當(dāng)當(dāng)fs s f fp p時(shí)，回路時(shí)，回路為感性。為感性。電抗曲線電抗曲線第二章第二章 基礎(chǔ)知識(shí)基礎(chǔ)知識(shí)通信電子線路通信電子線路7)7)晶體振蕩回路晶體振蕩回路 晶體作為振蕩回路中的振蕩元件晶體作為振蕩回路中的振蕩元件時(shí)，通常是與電容組成并聯(lián)諧振回路。時(shí)，通常是與電容組成并聯(lián)諧振回路。此時(shí)，晶體必須呈現(xiàn)感抗，所此時(shí)，晶體必須呈現(xiàn)感抗，所以，

37、其工作頻率必在以，其工作頻率必在 fs 到到 fp 之間。之間。這使得這使得fp更接近更接近fs。CL 晶體振蕩回路的振蕩頻率主要取決于石英晶體振蕩回路的振蕩頻率主要取決于石英晶體本身，因此通過選擇合適的石英晶體，就晶體本身，因此通過選擇合適的石英晶體，就可以得到中心頻率不同、帶寬不同的濾波器?？梢缘玫街行念l率不同、帶寬不同的濾波器。第二章第二章 基礎(chǔ)知識(shí)基礎(chǔ)知識(shí)通信電子線路通信電子線路4 4、陶瓷濾波器、陶瓷濾波器 某些陶瓷材料制成片狀某些陶瓷材料制成片狀, ,兩面涂銀作為電極兩面涂銀作為電極, , 經(jīng)直流高壓的靜電極化后，可具有壓電效應(yīng)的特經(jīng)直流高壓的靜電極化后，可具有壓電效應(yīng)的特性。利用

38、陶瓷這種特性制成的濾波器就稱為陶瓷性。利用陶瓷這種特性制成的濾波器就稱為陶瓷濾波器。濾波器。1)等效電路等效電路 陶瓷濾波器與石英晶體濾波陶瓷濾波器與石英晶體濾波器有類似的電抗特性，所以，也器有類似的電抗特性，所以，也可以用可以用LC串并聯(lián)電路來等效。串并聯(lián)電路來等效。LqCqRqC0第二章第二章 基礎(chǔ)知識(shí)基礎(chǔ)知識(shí)通信電子線路通信電子線路2)2)陶瓷濾波器的特點(diǎn)陶瓷濾波器的特點(diǎn) 陶瓷濾波器容易焙燒，可制成各種形陶瓷濾波器容易焙燒，可制成各種形狀，易于小型化，耐熱、耐濕性能好；狀，易于小型化，耐熱、耐濕性能好； 品質(zhì)因數(shù)品質(zhì)因數(shù)Q Q較大較大( (幾百幾百) )，比普通的，比普通的LCLC濾濾波

39、器高，比晶體濾波器低；波器高，比晶體濾波器低； 串并聯(lián)諧振頻率間隔大，通頻帶比石串并聯(lián)諧振頻率間隔大，通頻帶比石英晶體寬，選擇性比石英晶體差；英晶體寬，選擇性比石英晶體差； 陶瓷濾波器陶瓷濾波器諧振子數(shù)目愈多，濾波器諧振子數(shù)目愈多，濾波器的性能愈好。的性能愈好。第二章第二章 基礎(chǔ)知識(shí)基礎(chǔ)知識(shí)通信電子線路通信電子線路3)3)分類分類按照結(jié)構(gòu)可分為二端和三端陶瓷濾波器。按照結(jié)構(gòu)可分為二端和三端陶瓷濾波器。4)4)多個(gè)諧振子的濾波器的頻率選擇多個(gè)諧振子的濾波器的頻率選擇第二章第二章 基礎(chǔ)知識(shí)基礎(chǔ)知識(shí)通信電子線路通信電子線路uiC1T RB1 RC+ RB2 RECE+UCCC2Tuo RB1 RC+

40、 RL RB2 RECE+第二章第二章 基礎(chǔ)知識(shí)基礎(chǔ)知識(shí)通信電子線路通信電子線路5 5、聲表面波濾波器聲表面波濾波器 聲表面波是指聲波在彈性體表面的傳播，聲表面波是指聲波在彈性體表面的傳播，聲表面濾波器是采用石英晶體、壓電陶瓷等壓聲表面濾波器是采用石英晶體、壓電陶瓷等壓電材料，利用其壓電效應(yīng)和聲表面波傳播的特電材料，利用其壓電效應(yīng)和聲表面波傳播的特性制成的專用濾波器件。性制成的專用濾波器件。1)1)結(jié)構(gòu)及原理結(jié)構(gòu)及原理 聲表面波濾器是在經(jīng)過研磨拋光的極薄的壓聲表面波濾器是在經(jīng)過研磨拋光的極薄的壓電材料基片上，用蒸發(fā)、光刻、腐蝕等工藝制成兩電材料基片上，用蒸發(fā)、光刻、腐蝕等工藝制成兩組叉指狀電極

41、，其中與信號(hào)源連接的一組稱為發(fā)送組叉指狀電極，其中與信號(hào)源連接的一組稱為發(fā)送叉指換能器，與負(fù)載連接的一組稱為接收叉指換能叉指換能器，與負(fù)載連接的一組稱為接收叉指換能器。當(dāng)把輸入電信號(hào)加到發(fā)送換能器上時(shí)，叉指間器。當(dāng)把輸入電信號(hào)加到發(fā)送換能器上時(shí)，叉指間便會(huì)產(chǎn)生交變電場(chǎng)。便會(huì)產(chǎn)生交變電場(chǎng)。第二章第二章 基礎(chǔ)知識(shí)基礎(chǔ)知識(shí)通信電子線路通信電子線路 Rs Us RL 壓電基片壓電基片 發(fā)送叉指發(fā)送叉指 換換 能能 器器 發(fā)收叉指發(fā)收叉指 換換 能能 器器 吸聲材料吸聲材料 2)2)聲表面波濾器的濾波特性聲表面波濾器的濾波特性 中心頻率穩(wěn)定、頻帶寬、選擇性好，動(dòng)中心頻率穩(wěn)定、頻帶寬、選擇性好，動(dòng)態(tài)范圍大

42、可靠性高，使用方法便等特點(diǎn)。態(tài)范圍大可靠性高，使用方法便等特點(diǎn)。 聲表面波濾波器的濾波特性取決于叉指聲表面波濾波器的濾波特性取決于叉指換能器的幾何形狀和尺寸大小。換能器的幾何形狀和尺寸大小。聲表面波聲表面波傳播方向傳播方向第二章第二章 基礎(chǔ)知識(shí)基礎(chǔ)知識(shí)通信電子線路通信電子線路3)3)簡(jiǎn)單工作原理簡(jiǎn)單工作原理 電信號(hào)由交叉指形換能器轉(zhuǎn)換成聲波。并沿電信號(hào)由交叉指形換能器轉(zhuǎn)換成聲波。并沿其表面產(chǎn)生聲波。在壓電襯底的另一端可用第二其表面產(chǎn)生聲波。在壓電襯底的另一端可用第二個(gè)叉指形換能器將聲波轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。個(gè)叉指形換能器將聲波轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。 Rs Us RL 壓電基片壓電基片 發(fā)送叉指發(fā)送叉指 換換

43、能能 器器 發(fā)收叉指發(fā)收叉指 換換 能能 器器 吸聲材料吸聲材料 聲表面波聲表面波傳播方向傳播方向第二章第二章 基礎(chǔ)知識(shí)基礎(chǔ)知識(shí)通信電子線路通信電子線路插入損耗插入損耗/ dB/ dBf / MHz03102030405060第二章第二章 基礎(chǔ)知識(shí)基礎(chǔ)知識(shí)通信電子線路通信電子線路三、電子噪聲三、電子噪聲1 1、定義、定義是除有用信號(hào)以外的一切不需要的是除有用信號(hào)以外的一切不需要的信號(hào)及各種電磁擾動(dòng)的總稱。信號(hào)及各種電磁擾動(dòng)的總稱。內(nèi)部噪聲：內(nèi)部噪聲：2 2、分類、分類內(nèi)部和外部。內(nèi)部和外部。脈沖、起伏和正弦噪聲。脈沖、起伏和正弦噪聲。主要來源于包括輸入電阻在內(nèi)的主要來源于包括輸入電阻在內(nèi)的電阻

44、熱噪聲和有源器件的噪聲。電阻熱噪聲和有源器件的噪聲。外部噪聲：外部噪聲： 包括自然噪聲和人為噪聲。包括自然噪聲和人為噪聲。干擾與噪聲干擾與噪聲第二章第二章 基礎(chǔ)知識(shí)基礎(chǔ)知識(shí)通信電子線路通信電子線路3 3、內(nèi)部噪聲、內(nèi)部噪聲 電阻熱噪聲是由于電阻內(nèi)部自由電子的熱電阻熱噪聲是由于電阻內(nèi)部自由電子的熱運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的。運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的。 在運(yùn)動(dòng)中自由電子經(jīng)常相互碰撞在運(yùn)動(dòng)中自由電子經(jīng)常相互碰撞, , 因而其因而其運(yùn)動(dòng)速度的大小和方向都是不規(guī)則的。運(yùn)動(dòng)速度的大小和方向都是不規(guī)則的。 自由電子這種熱運(yùn)動(dòng)在導(dǎo)體內(nèi)形成非常微自由電子這種熱運(yùn)動(dòng)在導(dǎo)體內(nèi)形成非常微弱的電流弱的電流, , 這種電流呈雜亂起伏的狀態(tài)這種電流呈雜亂起伏的狀態(tài), , 稱為稱為起伏噪聲電流。起伏噪聲電流流過電阻本身就起伏噪聲電流。起伏噪聲電流流過電阻本身就會(huì)在其兩端產(chǎn)生起伏噪聲電壓。會(huì)在其兩端產(chǎn)生起伏噪聲電壓。1)1)電阻的熱噪聲電阻的熱噪聲電抗元件產(chǎn)生噪聲？電抗元件產(chǎn)生噪聲？第二章第二章 基礎(chǔ)知識(shí)基礎(chǔ)知識(shí)通信電子線路通信電子線路熱噪聲熱噪聲 構(gòu)成晶體管的發(fā)射區(qū)、基區(qū)、集電區(qū)的體構(gòu)成晶體管的發(fā)射區(qū)、基區(qū)、集電區(qū)的體電阻和引線電阻均會(huì)產(chǎn)生熱噪聲電