高频电子线路(第五版)

高频电子线路教学参考书：高频电子线路（第五版）张肃文主编讲授余连德→0ivQAB第一章绪论§1.1无线电通信发展简史1864年麦克斯韦预言电磁波的存在1887年赫兹实验证实电磁波的存在1895年电磁波进行通信成功火化发射机→→粉末检波器1907年发明电子管1948年发明晶体管三个里程碑20世纪六十年代集成电路§1.2无线电信号传输原理1、基本通信系统示意图2、无线电报发射方式及波形发送设备传输媒介接收设备信号输出键控管放大强放电源振荡器缓冲图1.2.5t3、目前常用的发射信号调制方式连续调制(音、像信号)脉冲调制(常用于控制信号---遥控器)调幅(1)连续调制调频调相(2)调幅发射机的组成图1.2.84、无线电信号的接收(1)简易接收机图1.2.9(2)直接放大式接收机图1.2.10(3)超外差式接收机图1.2.11§1.3通信的传输媒质有线通信:电缆、光纤无线电通信:自由空间(受大气层影响------电离层影响)天波、地波第二章选频网络§2.3串联、并联阻抗等效互换与回路抽头时的阻抗变换1、串、并联阻抗等效互换得pXpXpRpXjpRpXpRpXpjXpRpjXpRsjXsR222222)(RsXsXpRpBAB=pRpZpXpRpXpRpXsR22222pXpZpRpXpXpRpXsX22222Xs、Xp为电感或电容3、抽头式并联回路的阻抗等效变换设LLLp211pLLLZdbZab22)21(21----阻抗比=接入系数的平方----接入系数(抽头比)R2R1CL1L2Zab=abdVdb接入系数RCL1L2Zab=abdC?CAPCCCCCnp21211CCCCC2121§2.4耦合回路1、耦合回路概述互感耦合——图2.4-2(a)电容耦合——图2.4-2(a)2、定义耦合系数f矩形特性耦合221112XXXk耦合元件电抗初、次级回路中与X12同性质的总电抗对于:电容耦合——1))((21KKCCCCCMMM21LLMK互感耦合——§2.5滤波器的其它形式2.5.1LC集中选择性滤波器2.5.2石英晶体滤波器2.5.3陶瓷滤波器2.5.4声表面波滤波器第三章高频小信号放大器§3.1概述高频小信放大器:几百KHZ~几百MHZ小信号、晶体管工作在线性范围.谐振放大器非谐振放大器主要指标：1，增益2，通频带3，选择性（两个基本指标）（1）矩形系数——对邻近频道干扰抑制能力7.01.01.022ffKrKr表示7.001.001.022ffKrf10.70.17.02f1.02f理想7.02f理想情况:一般要求:（2）抑制比（或抗拒比）——对干扰信号抑制能力4、稳定性5、噪声系数vvAAd01Kr5~2Krf0vAvAnf0f干扰§3.2晶体管高频小信号等效电路与参数3.2.1形式等效电路(网络参数等效电路)211VyrVyiI2012VyVfyI晶体管四端网络图（3.2.1）以y参数表示，则有由上两式可得晶体管的y参数等效电路2121VVyyyyIIofri两式或写成其中：0112VVIyi0211VVIyr——输出短路时的输入导纳——输入短路时的反向传输导纳0221VVIoy0122VVIfy——输出短路时的正向传输导纳——输入短路时的输出导纳根据以上还可得到晶体管放大电路的y参数等效电路sI1I2Isy1ViYiey2Vyre1VyfeoeyLY2VoY图3.2.3列出相应方程：)1(211VyVyIreie)2(212VyVyIoefe)3(22LYVI212VyVyYVoefeL12VYyyVLoefe即电压增益为LoefevYyyVVA12(3.2.10)式由(1)、(2)、(3)式可得输入导纳LoefereieiYyyyyVIY11输入导纳与输出负载有关，是内部反馈的作用。将输入信号取零（电流源开路），消去、1V1I可得输出导纳siefereoeoYyyyyVIY22输入导纳与信号源有关，也是内部反馈的作用。3.2.2混合π等效电路考虑到晶体管的内部反馈图3.2.43.2-3混合π等效电路参数与形式等效电路y参数的转换当晶体管工作点选定后，混合π电路中参数则可确定。高频分析中使用y参数等效分析较简便。π→y?图3.2.5对于π电路有节点b'节点c上三式整理得)1(11'''ebbbbebbbVVIrrceebebcebebbbbbeyyrVVVVV''''')(1)(')2()1(10''''''cebebbbbbbebbVVVcceyyyrr)3()(''''cecebebbebmVgVVgIcccyyIbIyb’e-Iyb’ccbbbbbbbbbbbbbVVIcecceceyyryyyryy)()('''''''''11ccbebbbebmbbcbcbcecbebbbcbmcVgVIyyrygryyyyrygb)()()('''''''''''11与对比得211VyrVyiI2012VyVfyI''''''''''''''111)(bbbbbbbbbbbbbbbbbbieirryryyyryyyyeeeeeecececjgcjgebbbcbcbebbbcbreryryyyryyy'''''''11)(fefyyoeoyy（3.2.18)~~(3.2.21)式复数表示以上8个参数均可手册查得iecjieiegyoeeoecjgy0fefefeyy||rerereyy||输入电导输入电容输出电导输出电容3.2-4晶体管高频参数1)截止频率fβfβ为当β下降到时的频率021ffj10201||ff0211fTff2)特征频率fTfT为当β下降到时的频率显然，当则有通常11||20ffTffT120110ffT0时3)最高振荡频率fmax当晶体管的功率增益时的工作频率---fmax当时，晶体管将不能振荡。一般取实际工作频率为1PAcembbbbccfrg'''421maxmaxffmax41~31ff§3.3单调谐回路谐振放大器3.3.1单级调谐放大器一、电压增益1、常用基本共射电路图3.3.1(a)y参数等效电路y参数等效电路sIbIcIsy1iViYieyoreVyifeVyoeyLY'1oVoYbce(参照图3.2.3得下图)本图结合3.2.10式的推导2、考虑输出回路的实际电路图3.3.1(b)1'1iVYyyoVLoefeLoefeYyyiVoVA'11即有∴基本电路的电压增益为即3.3.1式则有Y’L为1、2端看负载回路侧的等效导纳，而Y’则为LC回路a、b端看的总等效导纳。)'('11121'121212LoefeLoefeYyyppYyyNNiVoVNNiViViVoVAiViViVoVA2'1'122oVNNoVNNoV1oV而此时电压增益应为,11NNpNNp22为集电极电压如图3.3.2图中:,2222,1211,22221211'''',iiooiiooCpCCpCppgggg1201,1201'''''CCCCggGGppoV1'og1'oCCpG1L1LpG'2'iC2'igoVaabbC图3.3.2'Y'YLYp'21121'1ooypy由图可见又由图3.3.2可见谐振时（通常工作在谐振状态）则)'('21LoeYypY')'(121'2112YyppYyyppiViViVoVAfeLoefe)1('1'LCjYpG,0,1100LCpGY''2121'210''iopfepfevvggGGyppyppAA当与负载匹配时,条件为即有可得最大电压增益为2'''12ppoiGGgg2'121222poiGgPgPpG若忽略2121max02)('iofepfevggGyyppA二、功率增益图4.3.3cIapG11ifeoVypI0121gp222igpbiPoPAp0121iiigVP2222'112222||ipGifeiabogpVypgpVP谐振时'pG因此若使用相同晶体管，则有1220)'12222210)((||2iivpGifeipggAgygppiPoPA12iigg200)(vpAA2122max0max04||)()(iofevpggyAA可得最大功率增益为通频带与选择性前面(一）可知f10.77.02f0vvAA0f200211''ffQYGAALPvv可得通频带为LQff07.02令上式2121120ffQL谐振特性曲线3.3.4级间耦合网络图3.3.4§3.4多级单调谐回路谐振放大器电压增益多级相同时谐振特性曲线为vmvvmAAAA21mvmAA1220202110211mLmfΔfLQmmffQAAf10.77.02f0vvAA0fmf)2(7.00mmAA此时通频带宽应满足解得或即级数增多，频带变窄。212112200mLmmffQAA7.07.0212)2(1ffmmLmQf0112缩减因子1§3.5双调谐回路谐振放大器单级C2C1JP?T1L2L1voviVCCC2C1L2L1cIifeVyoegoViegCoeCieivcIp1ifeVyp1oegp212/pVoiegp22ivC2C1L2L1ieCp22oeCp21常设则有1.电压增益由(2.4.17)式及得giegpoegpieCpCoeCpCLLL222122211212LC1021gCLgQQQLLL00211gVyppVifeo24)1(2122222iVypIfes||1f12vA11112gyppfe221式中电压增益为因谐振时则有LkQ------耦合系数02ffQL------广义失谐)1(4)1(222221gyppVVAfeiov0)2(12120gyppAfev当有2.通频带由式(1)(3)可得通频带为当时,1)3(2210gyppAfev常用(临界耦合),222204)1(2vvAA1)4(4240vvAA111临界耦合弱界耦合强耦合令即得而单调谐时通频带为可见双调谐时通频带加宽到倍210vvAA21424LQfff07.022202ffQLLQff07.0223.矩形系数当时,代入(4)式有解得矩形系数为1.00vvAA101)2(42401.00ffQAALvvLQff041.021100216.311002247.01.01.0ffKr§3.6谐振放大器的稳定性与稳定措施3.6.1稳定性分析1.不稳定的原因实用上