高频知识点整理

成都理工大学高频电路原理与分析第五版期末复习资料编者：胡洪（教材：西安电子科技大学）专业：物联网工程2015年6月1日成都理工大学第一章绪论1.1主要设计内容1.无线通信系统的组成2.无线通信系统的类型3.无线通信系统的要求和指标4.无线电信号的主要特性1.2关键名词解释1.基带信号：未调制的信号2.调制信号：调制后的信号3.载波：单一频率的正弦信号或脉冲信号4.调制：用调制信号去控制高频载波的参数，是载波信号的某一个或者几个参数（振幅、频率或相位）按照调制信号的规律变化。1.3知识点1.无线通信系统的组成（P1框图）详细了解一下无线通信系统的促成部分和每个部分的作用1)高频振荡器（信号源、载波信号、本地振荡信号）2)放大器（高频小信号放大器及高频放大器）3)混频和变频（高频信号变换和处理）4)调制和解调（高频信号变换和处理）2.无线通信系统的分类1)按照工作频率和传输手段分为：中波信号、短波信号、超短波信号、微波信号、卫星通信2)按照通信方式分：全双工、半双工、单工方式3)按照调制方式分：调幅、调频、调相、混合调制4)按照传输发送信息的类型：模拟通信、数字通信3.无线信号的特性：时间特性、频率特性、频谱特性、调制特性、传播特性4.无线通信采用高频信号的原因：1)频率越高，可利用的频带宽度越宽，可以容纳更多许多互不干扰的信道，成都理工大学实现频分复用或频分多址，方便某些宽频带的消息信号（如图像信号2)同时适合于天线辐射和无线传播。5.调制的作用：1)通过调制将信号频谱搬至高频载波频率，使收发天线的尺寸大可缩小2)实现信道的复用，提高信道利用率。第二章高频电路基础与系统问题2.1主要设计内容1.高频电路中的元器件2.高频率电路中的组件2.2关键名词解释1.参数效应：在高频信号中，随着信号的提高，元件（包括导线）产生的分布参数效应和由此产生的寄生参数（如导体间、导体或元件与地之间、元件之间的杂散电容，连接元件的导线的垫高和元件自身的寄生电感）。2.趋肤效应：在频率升高时，电流只集中在导体的表面，导致有效导电面积减小，交流电阻可能远大于直流电阻，从而是导体损耗增加，电路性能恶化。3.辐射效应：信号泄漏到空间中，就使得信号源或要传输的信号能量不能全部传输带负载上，产生能量损失和电磁干扰。4.品质因素Q：谐振电路中所储能量同每周期损耗能量之比。5.谐振频率：简单振荡回路的阻抗在某一特性的频率上具有最大或最小值得特性（电抗为零时的频率）。6.失谐（）：表示频率偏离谐振的程度，0。7.广义失谐（）：0022fQQf8.回路带宽（B）：保持外加信号幅值不变改变其频率，将回路电流值下降为谐振值得的12对应的频率范围成为回路的通频带，00.72=fBfQ。9.抽头并联振荡回路：激励源或负载回路电感或电容部分连接的并联振荡回路。10.抽头系数（p）：与外电路相连的那部分电抗与本回路参与分压的同性质的成都理工大学总电抗之比。（外电路：等效电源分析法是分析复杂电路的一种方法,具体做法是把复杂电路分为电源电路部分、外电路部分,即复杂电路=电源电路部分+外电路.目的是为了方便分析外电路,先把电源电路部分简化一下,用一个简单的电源来代替,这样就不用考虑电源电路部分的内部各分支电路、各元件电流电压随外电路参数变化,从而降低的电路分析难度.因此说：“电源等效是对外电路而言的”.）11.耦合振荡回路（双调回路）：两个互相耦合的振荡回路。12.耦合系数（k）：两电感元件间实际的互感（绝对值）与其最大极限值之比（12MkLL）。13.矩形系数：（矩形系数描述了滤波器在截止频率附近响应曲线变化的陡峭程度，滤波器选择性好坏的一个参量）0.10.10.7rBKB，矩形系数越接近1越好。2.3知识点（P19例2-1、P22例2-2）1.高频中的无源器件：电阻（器）、电容（器）、电感（器）。2.高频中的有源器件：二极管、三极管、集成电路。3.高频中的无源组件（无源网络）：高频振荡回路（应用最广泛）、高频变压器、谐振器（完成信号的传输、频率选择、阻抗变换）4.电阻（器）在高频中使用时，不仅表现出电阻特性，还表现出电抗特性（高频特性）。5.高频特性：金属膜电阻碳膜电阻线绕电阻。6.电容器：当工作频率小于自身谐振频率是，电容器呈现电容特性；当工作频率大于自身谐振频率，电容器等效一个电感。7.在电感中，Q值越高，表明电感器的储能能力越强，损耗越小。8.二极管在高频电路的主要作用：检波、调制、解调、混频。9.简单谐振回路具有频率谐振特性和频率选择特性。10.串联谐振回路：1)串联谐振角频率01LC，当0，回路成电容性，||sZr（r为电感线圈L中的损耗电阻）；当0，回路呈电感特性；||sZr；当0，成都理工大学回路呈电阻特性2)001LQrLC，Q为品质因数（远大于1），Q越高，回路的选择特性越好（矩形系数也是反映回路选择性好坏的另一个参数）。3)串联谐振回路电阻、电感、电容上的电压值与阻抗值成正比，串联谐振时电感及电容上的电压为最大，其值为电阻上的电压值的Q倍，也就是恒流源的Q倍。4)发生谐振的物理意义：电容中的存储的能量和电感中的磁能周期性变换，并且存储的最大能量相等。11.并联谐振回路：1)并联谐振角频率：02111QLC，001LQrLC；当1Q，01LC，回路在谐振时的阻抗最大，为一电阻0R，000LQRQLCrC2)并联回路通常用于窄带系统，此时0与相差不大，则有：000001121()pLRRCrZjjQjQ3)Q值越大，选频性就越好，所以注意P18图2-7的几幅图中对比Q不同，对应的0||~,~pzZR的图像。4)谐振时，有LCIIQI5)当0，回路成电感性；当0，回路呈电容性；当0，回路呈电阻特性12.抽头并联振荡回路成都理工大学1)抽头系数为p：TUpU2)谐振时，输入端呈现的电阻为R,从功率相等来看，22022TUURR，2200()TURRpRU；同理在失谐不大的情况下，有220012TRZpZpjQ。3)根据功率相等，有TTUIUI,TTIUpUI4)在抽头回路中，谐振回路的回路电流（LCII）比I要小些，所以有00,,=TTLTLUUQIUURIIQLRRIUR，可得：LIpQI。13.耦合振荡回路1)耦合振荡回路的作用：一是用来进行阻抗变换以完成高频信号的传输，二是形成简单振荡回路更好的频率特性。2)通常应用时满足两个条件：两个回路都对信号进行频率调谐；另一个是都为高Q电路。3)耦合因子A=kQ，A1，kk0过耦合;A1,kk0,欠耦合；A=1，k=k0，临界耦合，此时的耦合系数为临界耦合系数；在临界耦合时有：21421max||1||114ZZ（注意P24图2-13的图形）4)反射阻抗反应的是刺激线圈对初级线圈的反作用，所以为22222mfZMZZZ15.高频晶体管有两大类型：一类是作小信号放大的高频小功率管，对他们的主要要求是高增益和低噪声；另一类是高频功率放大管，除了增益之外，要求其在成都理工大学高频有较大的输出功率。16.阻抗变换的目的是实现阻抗匹配，阻抗匹配时负载可以得到更大的功率。第三章高频谐振放大器3.1主要设计内容1.高频小信号谐振放大器2.高频谐振功率放大器3.2关键名词解释1.相对频带宽度：信号的带宽与中心频率宽度之比3.3知识点高频小信号：1.高频小信号放大器基本类型是频带放大器，频带放大器是以选频电路作为负载，兼具阻抗变化和选频滤波的功能。（并联谐振电路、耦合回路）2.高频小信号的基本要求：1)增益要高2)频率选择性要好（选择性是描述所需信号和抑制无用信号的能力，放大器的频率的两个重要参数是频带宽带和矩形系数）3)工作稳定可靠。3.高频小信号放大器的工作原理：与低频小信号放大器是一样的原理，负载电路用选频电路替代了4.性能分析1)Y参数模型2)提高稳定性的方法：一是减小晶体管的反向传输导纳Yre，而是从电路上设法消除晶体管的反向作用，使它单向化，具体有中和法和适配法。高频功率放大器：5.简单介绍：1)高频功率放大器的构成：电源、偏置电路、晶体管、谐振回路、输入回路成都理工大学2)高频功率放大器选用谐振回路作为负载，保证了输出电压相对于输入电压不失真，还具有阻抗变换的作用（阻抗变换的目的是为了阻抗匹配，使负载得到更大的功率）；同时使用谐振回路可以保留有用信号，滤除无用分量6.高频功放的能量关系在集电极中,谐振回路得到的高频功率(高频一周的平均功率)即输出功率P122111111222ccccLLUPIUIRR集电极电源供给的直流输入功率为00ccPIE集电极损耗功率Pc：01cPPP集电极效率11001122ccccIUPPIE（1100()()ccII波形系数，=ccUE，集电极电压利用率）功放类型电流导通角波形系数集电极效率A（甲）=180o(180)1o50%AB（甲乙）90180ooB（乙）=90o(90)1.75o78.5%C（丙）90o1更高提高集电极效率的目的是为了提高晶体管的输出功率负载特性:临界状态的输出功率最大，效率也最高，通常应选择这状态；过压状态的特点是效率高，损耗小，并且输出电压受负载电阻RL的影响小，近似恒压源的特性；欠压状态的特点是电流受负载电阻RL的影响小，今夕交流恒流源特性，但次状态的效率太低。7.高频功放的工作原理和动态特性详细见P75-P79以及例题3-18.高频功放的外部特性：放大器负载LR、激励电压bU，偏置电压bE和cE。9.高频功率放大器的高频效应（P85）成都理工大学10.高频功率放大的实际线路（P87）直流馈电线路1)集电极馈电线路：串联馈电路、并联馈电路2)在串联馈电路中：bL的作用是阻止高频电流流过电源，防止产生不希望的寄生反馈；bC的作用是提供交流通路（bC的值应使它的阻抗远小于回路的高频阻抗，为有效地阻止高频电流流过电源，bL呈现的阻抗应远大于bC的阻抗）3)并联和串联馈的电线路的优缺点比较：串联馈电线路的有点是cE、bbLC处于高频地电位，分布电容不影响回路；并联馈电线路的优点是回路一端处于直流地电位，回路L,C元件一端可以接地，安装方便。基极馈电线路：串联和并联两种第四章正弦波振荡器4.1主要设计内容1.正弦振荡器的原理2.LC振荡器3.判断是那种反馈4.2关键名词解释1.振荡器：在没有激励信号的情况下产生周期性振荡信号的电子电路2.反馈型振荡器：有放大器和反馈网络组成的一个闭合环路。3.4.3知识点1.反馈振荡器的工作原理（P105-P106）2.自激振荡的条件为环路增益为1（'()()()()1()iiUsTsKsFsUs）注意：''|()|1,|()||()|,|()|1,|()||()|,iiiiTjUjUsTjUjUs形成增幅振荡形成减幅振荡3.平衡条件为'()()()()1()iiUsTsKsFsUs，成都理工大学....''....()()ococfLibbcUUIUKjYjZUUUI注解：K：为放大器的相位F：为反馈网络的相位f：为晶体管正向转移导纳的相位'F：反馈系数的相位1)也可以表示为：|()|=1TjKF振幅条件2,0,1,2...TKFnn相位条件2)考虑晶体管的输入电阻的影响，它也会随信号大小稍有变化（主要考虑对F的影响），引入一个与()Fj反号的系数'()Fj''''()()FjiiUFjFeFjU平衡条件可以写成：''12,0,1,2...fLfKFYRFnn4.起振条件|()|1Tj，为自激振荡条件，也可以写成'1fLYRF振幅条件'2,0,1,2...fKFnn相位条件（正反馈条件）5.