《射频模拟电路》全册配套课件.ppt

1、 电子科技大学电子科技大学3教材及参考书教材及参考书射频模拟电路射频模拟电路，张玉兴，张玉兴 编著，电子工业出版社编著，电子工业出版社教高频电子线路（第高频电子线路（第4版）版），张肃文编著，高等教育出版社，张肃文编著，高等教育出版社 参高频电子线路高频电子线路，国防科大与南开大学联合编著，国防科大与南开大学联合编著参射频与微波电子学射频与微波电子学，顾继慧，顾继慧 李鸣李鸣 译，科学出版社译，科学出版社参射频模拟电路习题解答射频模拟电路习题解答，张玉兴，杨玉梅，张玉兴，杨玉梅 编，电子工程学院编，电子工程学院参 电子科技大学电子科技大学4课程安排课程安排48学时学时 5次次 一页纸开卷一页纸

2、开卷电子科技大学电子科技大学 5上课内容上课内容第一章第一章 选频放大器选频放大器1第三章第三章 波形发生与变换电路波形发生与变换电路2第四章第四章 频谱搬移电路频谱搬移电路3第五章第五章 角度调制与解调角度调制与解调4绪论绪论0电子科技大学电子科技大学 60 绪论绪论电子电子线路线路特点特点无线通无线通信系统信系统非线性非线性电路电路电子线路基电子线路基本概念。本概念。集总参数与集总参数与分布参数的分布参数的概念与特点概念与特点与与“、电路分、电路分析基础、低频析基础、低频模拟电路模拟电路”的的异同。异同。什么是高频？什么是高频？什么是射频？什么是射频？无线通信发无线通信发展简史，展简史，无

3、线收发机无线收发机的概念。的概念。什么是非线什么是非线性电路？基性电路？基本特点。本特点。电子科技大学电子科技大学 70-1 电子线路电子线路1、基本概念：由、基本概念：由R、L、C、晶体管、晶体管、IC等电子元器件所构成的能实现等电子元器件所构成的能实现一定功能的有机集合体。一定功能的有机集合体。2、一般分类：、一般分类： 1）集总参数电路：）集总参数电路： （1）模拟电路：）模拟电路：第一种分类方法：第一种分类方法：第二种分类方法：第二种分类方法：低频模拟电路低频模拟电路高频模拟电路高频模拟电路线性电子线路线性电子线路非线性电子线路非线性电子线路高速数字电路高速数字电路（2）数字电路：）数

4、字电路：低速数字电路低速数字电路此外也可按照功能划分此外也可按照功能划分 特点：元器件与电路的尺寸远远小于所处理信号的波长。特点：元器件与电路的尺寸远远小于所处理信号的波长。举例：举例：50Hz市电：市电：1V/f3108/506106m6000km语音电话语音电话3kHz： 2V/f 1/60100km电子科技大学电子科技大学 80-1 电子线路电子线路2）分布参数电路：）分布参数电路：RF电路，微波，毫米波电路电路，微波，毫米波电路特点：元器件与电路的尺寸与所处理信号的波长可比拟（相当）。特点：元器件与电路的尺寸与所处理信号的波长可比拟（相当）。举例：举例：AM，FM收音机，电视接收机，人

5、体对其天线的影响区别；收音机，电视接收机，人体对其天线的影响区别；民用电话线与闭路电视信号线的断线连接有本质区别。民用电话线与闭路电视信号线的断线连接有本质区别。电子科技大学电子科技大学 90-2 特点（与其他相关课程的区别）特点（与其他相关课程的区别）1、电路分析基础：、电路分析基础： 理想元器件（理想元器件（R、L、C）、理想受控源的分析方法。）、理想受控源的分析方法。特点：特点：与工程实际情况不同，与工程实际情况不同，Example：电风扇线圈绕组，小家用电：电风扇线圈绕组，小家用电器的变压器在使用过程中为何发热？器的变压器在使用过程中为何发热？2、低频模拟电路：、低频模拟电路： 1）共

6、性：）共性： （1）均属于工程技术课程；）均属于工程技术课程； （2）电路的基本形式，基本工作原理，偏置方法，反馈等特性基本相同；）电路的基本形式，基本工作原理，偏置方法，反馈等特性基本相同； 2）差异：）差异： （1）本课程）本课程射频模拟电路（高频电子线路，非线性电子线路），主要讲射频模拟电路（高频电子线路，非线性电子线路），主要讲述的是非线性电子线路的分析与应用，而低频模拟电路主要讲述的是线性电路的分述的是非线性电子线路的分析与应用，而低频模拟电路主要讲述的是线性电路的分析与应用；析与应用； 基本概念：基本概念： 线性失真：线性失真： 不产生新的频率分量，如幅频特性失真，相频特性失真。不

7、产生新的频率分量，如幅频特性失真，相频特性失真。 非线性失真：产生新的频率分量，如非线性失真：产生新的频率分量，如Mixer（混频器）。（混频器）。电子科技大学电子科技大学 100-2 特点（与其他相关课程的区别）特点（与其他相关课程的区别）用处：用处：非线性电路在无线电通信中主要用作频谱的变换作用，如：非线性电路在无线电通信中主要用作频谱的变换作用，如：混频、倍频、调制、解调等。混频、倍频、调制、解调等。（2）所处理信号的电路工作在更高的频段；）所处理信号的电路工作在更高的频段； 高频电路频率高低的相对与绝对高频电路频率高低的相对与绝对： HF：传统：传统：330MHz；Example：FM

8、调频广播接收机：调频广播接收机： 信号频率：信号频率：88108MHz（高频）（高频）第一中频第一中频10.7MHz第二中频第二中频455kHz统称射频（统称射频（Radio Frequency）模拟电路。）模拟电路。所谓所谓“高频高频”，广义上讲就是适于无线电传播的无线电频率，通常又称，广义上讲就是适于无线电传播的无线电频率，通常又称“射频射频”。“高频高频”是一个相对的概念，没有绝对的频率范围。（细分还是一个相对的概念，没有绝对的频率范围。（细分还有有VHF，UHF等）等） 电子科技大学电子科技大学 110-2 特点特点微波效应微波效应趋肤效应、介质损耗趋肤效应、介质损耗分布参数分布参数集

9、总参数集总参数高频高频低频低频电子科技大学电子科技大学 120-2 电磁波谱电磁波谱电子科技大学电子科技大学 130-2 特点（与其他相关课程的区别）特点（与其他相关课程的区别）要点：要点：RF电路的设计要切实做好电路的设计要切实做好EMI与与EMC的工作。的工作。（3）分析方法有差异：）分析方法有差异： 采用非线性的分析方法。采用非线性的分析方法。（4）实际应用中有差异：）实际应用中有差异： 工程实际应用中，为了使电路获得更好的性能指标，必须仔细设计射频电路工程实际应用中，为了使电路获得更好的性能指标，必须仔细设计射频电路的去耦与接地！以及屏蔽，以切断分布电容、分布电感、电磁辐射等产生的寄生

10、耦的去耦与接地！以及屏蔽，以切断分布电容、分布电感、电磁辐射等产生的寄生耦合。合。Example：电视机高频头的屏蔽盒；电视机高频头的屏蔽盒；手机射频部分的金属屏蔽部分！手机射频部分的金属屏蔽部分！电子科技大学电子科技大学 140-2 高频电路中的高频电路中的RLC Ca：分布电容：分布电容Cb：封装电容：封装电容Lr：引线电感：引线电感Cs：分布电容：分布电容Rs：损耗电阻：损耗电阻Lc：引线电感：引线电感Rc：引线电阻：引线电阻Gc：损耗电阻：损耗电阻电子科技大学电子科技大学 150-3 通信通信v将信息从发送者传到接收者的过程称通信。v实现传送过程的系统称通信系统。v通信系统基本组成框图

11、电子科技大学电子科技大学 160-3 无线电的产生无线电的产生安培、法拉第等安培、法拉第等开始研究电磁现象开始研究电磁现象麦克斯韦麦克斯韦麦克斯韦方程麦克斯韦方程赫兹赫兹验证了电磁波的存在验证了电磁波的存在马可尼、波波夫马可尼、波波夫可用的无线电装置可用的无线电装置1800187318801895电子科技大学电子科技大学 170-3 射频模拟电路在无线通信中的地位射频模拟电路在无线通信中的地位1、无线电发射机与广播接收机原理框图：、无线电发射机与广播接收机原理框图：电子科技大学电子科技大学 180-3 调制调制2、调制：1）定义：即为装载信息的过程，即让载波的某个特征量（振幅A、频率F和相位P

12、三要素）按信息的变化规律而变化。调制的方法：连续波调制、脉冲波调制。模拟连续波调制包括：调幅AM、调频FM、调相PM。无线电通信的关键：产生频率稳定的载波然后进行调制或混频、解调等。相应的数字调制为 ：调幅ASK、调频FSK、调相PSK。电子科技大学电子科技大学 190-3 调制调制2）调制的目的：从切实可行的天线出发；区别不同的音频信号；可实现的回路带宽。天线的尺寸决定其辐射效率，以/4为例：Example：声音信号：f300Hz3kHz；取中间频率fo1kHz：oC/fo300km /475km 极难实现！极难实现！调制与人类交通工具的对比。调制与人类交通工具的对比。电子科技大学电子科技大

13、学 200-3 调制调制3、变频：1）解释：fI=fs-fL（或fL-fs）；2）为何要进行变频？（以接收为例） （1）下变频到中频fI：fI固定带宽固定容易实现高增益并且稳定的放大器，以提高放大器的性能。（2）抗中频干扰（ZIF问题）。电子科技大学电子科技大学 210-3 无线电调幅发射机无线电调幅发射机电子科技大学电子科技大学 220-3 基本概念基本概念v未经调制的高频振荡信号称为载波信号v低频电信号称为调制信号（又称基带信号）v经过调制的高频振荡信号称为已调波信号v基带信号是宽带信号，即该信号频谱范围的上限频率和下限频率的差与下限频率的比远大于1v已调信号是窄带信号。宽带信号与窄带信号

14、是相对而言的。电子科技大学电子科技大学 230-3 无线电接收机无线电接收机v 高频放大器靠调谐电路对天线接收的微弱信号进行选择和放大；高频放大器的输出是载频为fc的已调信号电子科技大学电子科技大学 240-3 无线电接收机无线电接收机v本地振荡器用来产生fL = fc fI的高频振荡信号。v混频器将其与本地振荡器提供的频率为fL的信号混频，产生频率为fI的中频信号。v中频放大器是中心频率fI固定的放大器，进一步滤除无用信号。v解调器将得到得中频调制信号变换为原基带信号，再经低频或视频放大器放大后从扬声器或显象管输出。电子科技大学电子科技大学 250-4 非线性电路非线性电路时间关系( , )

15、0fi( , )0f u q ( , )0f u i ( , )0f ( , , )0ft 电子科技大学电子科技大学 260-4 非线性电路非线性电路v 式（式（1）中，如果时间）中，如果时间t是无关参量，那么该二端口元件称是无关参量，那么该二端口元件称为时不变元件，否则称为时变元件为时不变元件，否则称为时变元件v 式（式（1）中，如果函数）中，如果函数f（）是线性函数，那么该元件称）是线性函数，那么该元件称为线性元件，否则称为非线性元件为线性元件，否则称为非线性元件v 本课程只研究时不变元件本课程只研究时不变元件( , , )0(1)ft 式非线性器件的数学模型：教材P6电子科技大学电子科技

16、大学 270-4 非线性电路非线性电路v 非线性过程在电路设计中非线性过程在电路设计中应该尽量避免，但是不是应该尽量避免，但是不是所有的非线性都是有害的，所有的非线性都是有害的，有时候我们正是利用元器有时候我们正是利用元器件的非线性来完成某些电件的非线性来完成某些电路功能，如：路功能，如： 倍频 调制 混频 v 有时候非线性过程是不可有时候非线性过程是不可避免的，比如功放，为了避免的，比如功放，为了兼顾功放效率，必须使功兼顾功放效率，必须使功放工作于非线性状态，因放工作于非线性状态，因而必须使用非线性电路的而必须使用非线性电路的分析方法，如：分析方法，如： 折线法 开关函数法 幂级数法 作图法

17、 电子科技大学电子科技大学 280-5 高频电路发展动态高频电路发展动态小型化（小型化（MMIC、SOC）1新元件不断涌现新元件不断涌现2数字与模拟的不断融合数字与模拟的不断融合3向毫米波方向发展向毫米波方向发展4电子科技大学电子科技大学 29课程特点课程特点1、工程类的课程、工程类的课程着重着重培养电子电路的设计与培养电子电路的设计与分析能力。分析能力。2、非线性电路的近似分、非线性电路的近似分析方法。析方法。3、课程的实践性强。、课程的实践性强。重视重视基本概念和基本概念和电路分析电路分析方法方法特点特点1、重视基本概念和电路分重视基本概念和电路分析方法，重要公式、电路析方法，重要公式、电

18、路与结论。与结论。2、预习、讲解、习题、复、预习、讲解、习题、复习与答疑。习与答疑。3、DIY：参加科协组装调：参加科协组装调试收音机、对讲机；电子试收音机、对讲机；电子设计竞赛。设计竞赛。4、使用仿真软件：、使用仿真软件：ADS，MWO，Serenader等等 验证所学知识与电路。验证所学知识与电路。课程特点：学习方法：电子科技大学电子科技大学 30本章重点本章重点1通信系统基本组通信系统基本组成框图及各部分成框图及各部分作用作用2为什么无线电传为什么无线电传播要用高频？播要用高频？（无线电通信为（无线电通信为什么要进行调什么要进行调制？）制？）3无线通信系统发无线通信系统发送和接收设备框送

19、和接收设备框图图 及作用及作用电子科技大学 电子工程学院电子科技大学电子科技大学 33串并联谐振回路的主要特性串并联谐振回路的主要特性两种谐振回路的阻抗互换及抽头变换两种谐振回路的阻抗互换及抽头变换了解双调谐耦合谐振回路了解双调谐耦合谐振回路高频小信号谐振放大器的基本要求晶体管高频小信号的等效电路模型和参数调谐回路放大器及其级联谐振功率放大器的原理谐振功率放大器的折线分析法谐振功率放大器的种类、电路构成及匹配网络 电子科技大学电子科技大学 341、实际的通信系统均是有仅仅具有一定带宽的、实际的通信系统均是有仅仅具有一定带宽的频谱资源的概念。频谱资源的概念。2、谐振放大器：将低频模拟电路中的阻性

20、负载、谐振放大器：将低频模拟电路中的阻性负载RL用谐振回路代替！用谐振回路代替！谐振放大器谐振放大器又称：又称：选频放大器选频放大器构成：构成：小信号谐振放大器：处理小信小信号谐振放大器：处理小信号，如接收机。号，如接收机。谐振功率放大器：处理大信号，谐振功率放大器：处理大信号，如手机基站，电视发射塔。如手机基站，电视发射塔。选频网络选频网络* LC谐振回路谐振回路最基本的选频回路，收音机、最基本的选频回路，收音机、 电视机上使用广泛电视机上使用广泛* 滤波器：滤波器：LC、晶体、晶体、SAW、介质、同轴、腔体、介质、同轴、腔体 、电子科技大学电子科技大学 35 电子科技大学电子科技大学 36

21、1、电路：由信号源、电容、电路：由信号源、电容C、电感、电感L构成构成。2、适用情况：信号源内阻、适用情况：信号源内阻Rs小（恒压源）以及负载电阻小（恒压源）以及负载电阻RL不太大不太大 的情况：的情况： 有载品质因数有载品质因数QL不能够太小不能够太小 回路具有较好的选择性！回路具有较好的选择性！其中r：代表电感L的损耗电阻电子科技大学电子科技大学 371()ZrjLrjXC1XLC阻抗3、谐振条件：电抗其中：电子科技大学电子科技大学 38( (初相角为零初相角为零) )tVvSscossSvV SSVV11()()jSSsVVvII eZrjLrjLCC221()SVIrLC模相角Xarc

22、tgr 回路电流 (复数) ：设设电子科技大学电子科技大学 39X电子科技大学电子科技大学 40若令LC10那么，当0时，有0100CL此时回路电抗X=0，回路电流00()SSSVII VVr最大，电路谐振。因此：LC10称为串联谐振电路的谐振频率电子科技大学电子科技大学 41定义品质因数：001LQr实际工程电路中，总是满足rL 0 品质因数反映了回路中平均储能与平均耗能之间的关系电子科技大学电子科技大学 42000SLSVVjLjQ Vr谐振时电感、电容两端的电压：电感L：电容C：谐振时电感线圈上的电压大小和电容两端的电压大小均为信号源电压的 倍。 0Q因此串联谐振称为电压谐振电压谐振00

23、020011SCSSLVVjVjQ VjC rrLC 电子科技大学电子科技大学 431()1()rj Lj CZrjLC阻抗工程中总是满足 rL 111()()LCZCrrjLjCCLL电子科技大学电子科技大学 44LCB111()PCrYjCGjBZLLPCrGL其中电子科技大学电子科技大学 45并联谐振回路的端电压：11()()jsssPIIIVV eCrYGjCjCLLL221()sPIVGCLPBarctgG 电子科技大学电子科技大学 46B电子科技大学电子科技大学 47定义并联谐振回路的谐振电阻 CrLGRPP1定义并联谐振回路的谐振频率LCP1此时10BCLPPRCrLZ，并联谐振

24、回路阻抗为纯电阻，并且其模的值达到最大。电子科技大学电子科技大学 48定义并联谐振回路的品质因数 rLQPPrLP21PPPPPPPPPPPPCRCCRRLCQCRGL注意，这些等式成立的条件是：结合 可以得到并联谐振品质因数的几个变形：CrLGRPP1电子科技大学电子科技大学 49SPSPILVIGCr并联谐振时的端电压 谐振时流过电容和电感的电流 1/CPPPSPSPLIVjCIjQ IjCCr21PPCPsPsPPVLIIjQ IrjLjLCr 谐振时流过电感线圈和电容上的电流大小均为信号源电压的 倍。因此并联谐振称为电流谐振电流谐振电容C：电感L：PQ电子科技大学电子科技大学 50品质

25、因数实际上描绘的是系统储能与耗能之间的关系。tIim0sinLC10设设其中其中电子科技大学电子科技大学 51m0000I1sin-costCmVItdttCC电容两端的电压电容两端的电压电容上存储的能量电容上存储的能量22222mCC0m0220I111WCCcosLI cos22C2Vtt电感上存储的能量电感上存储的能量222011sin22LmWLiLIt系统存储的总能量系统存储的总能量212LCmWWWLI电子科技大学电子科技大学 52电阻消耗的平均功率电阻消耗的平均功率221()22mRmIPrI r20001/2=2/2RRRRmPWP TPfI r一个周期中电阻消耗的能量一个周期

26、中电阻消耗的能量电子科技大学电子科技大学 532002011121222/2mRmLILWQWrI r02Q系统储能每个周期的系统耗能系统储能与周期耗能的比系统储能与周期耗能的比因此品质因素因此品质因素001LLLCQrrrLC进一步将进一步将 代入品质因素的表达式，得代入品质因素的表达式，得01LC电子科技大学电子科技大学 54 定义特性阻抗 CL那么那么0Qr电子科技大学电子科技大学 55为了更好的描述简单谐振电路的频率特性，定义为了更好的描述简单谐振电路的频率特性，定义参数：参数：归一化抑制比归一化抑制比电子科技大学电子科技大学 560000200000001()1()1111()1()

27、11()SSVrjLIrCIVrrjLCLjjQrLCLCjQ 电子科技大学电子科技大学 571/()1/()11111()1()11()SPPSPPPPPPPPPIGjCGVLVIGGjCLLLCjCjCrLrCCLjQ 电子科技大学电子科技大学 58)(ppPQ011PIVjIV)(000 Q串联谐振与并联谐振的归一化抑制比具有相同的形式，串联谐振与并联谐振的归一化抑制比具有相同的形式，为了进一步定义为了进一步定义广义失谐系数广义失谐系数21|1|jearctg 0.40.60.811.21.41.600.20.40.60.81归一化频率(/0)归一化抑制比(|)归一化抑制比幅频特性 Q

28、= 5Q = 10Q = 15电子科技大学电子科技大学 5900.511.52-2-1.5-1-0.500.511.52归一化频率(/0)归一化抑制比()归一化抑制比相频特性 Q = 5Q = 10Q = 15电子科技大学电子科技大学 60电子科技大学电子科技大学 610000000000000022()1/()1/()PPPPPPfQQQQfLLCXrrrCCLBGGG 实际工作中工作频率总是接近谐振频率的，实际工作中工作频率总是接近谐振频率的，因此因此电子科技大学电子科技大学 620.40.60.811.21.41.600.20.40.60.81归 一 化 频 率 (/0)归一化抑制比(|

29、)谐 振 回 路 通 频 带 0.7072f0.52f0.7070.51.0 定义谐振回路的定义谐振回路的6dB带宽为带宽为0.7072 f0.52 f电子科技大学电子科技大学 6320.7070011|221 ()fQf00.70702ffQ 从而从而3dB带宽带宽 因此因此3 dB带宽与谐振回路品质因素成反带宽与谐振回路品质因素成反比，品质因素越高，比，品质因素越高，3dB带宽越窄带宽越窄10000.20.40.60.81归一化频率(/0)归一化抑制比(|)谐振回路矩形系数 0.7070.12f0.7072f0.1电子科技大学电子科技大学 64 定义定义矩形系数矩形系数0.10.10.70

30、722rfKf0.010.010.70722rfKf电子科技大学电子科技大学 65200.1200.1001|0.1210121 ()ffQfQf 200.100.100.707010129.952rffQKffQ 是一个常数是一个常数电子科技大学电子科技大学 66串联型谐振回路有载品质因数 0000LSLSLSLLQRRrLrRRrrrQQRRr电子科技大学电子科技大学 67并联型谐振回路有载品质因数 1()1()()LPPSLPPSLPPPPPPSLQL GGGGGGGLGGQQGGG0.40.60.811.21.41.600.20.40.60.81归 一 化 频 率 (/0)归一化抑制比

31、(|)谐 振 回 路 通 频 带 QL = 5Q0 = 100.7072f0.7072f0.707电子科技大学电子科技大学 68电子科技大学电子科技大学 690002()LLfQQf01LC11j0.70702/LffQ0.10.10.70729.952rfKf电子科技大学电子科技大学 7022222221XRXRX112222222222222222111RjXRjXR XR XjRXRX22212222R XRRX注意：这里注意：这里X1是电容或者电感是电容或者电感电子科技大学电子科技大学 71串联谐振回路的有载品质因素串联谐振回路的有载品质因素111LXQR并联谐振回路的有载品质因素并联

32、谐振回路的有载品质因素222LRQX于是于是22222122212222122222LLR XXRXRQQR XRXRX令令12LLLQQQ电子科技大学电子科技大学 722121LRRQ21211LXXQ221(1)LRQR2121(1)LXXQ21121(1)LXXXQ22211(1)LLRQRQ R电子科技大学电子科技大学 73LCRPISLCrIS222221()pPPLLLLLLCRQ rrrrrCr电子科技大学电子科技大学 74电子科技大学电子科技大学 75忽略电感忽略电感L1与与L2之间的互感，那么总的电感量之间的互感，那么总的电感量L= L1 +L2图图(a)可以看成一个由可以看

33、成一个由L、r、C 组成的串联谐振电路，从组成的串联谐振电路，从而谐振频率而谐振频率01LC电子科技大学电子科技大学 76于是于是0010LC010201()0LLC010110LC其中其中11LCCL串联谐振电路串联谐振电路(a)可以用并联谐振电路可以用并联谐振电路(b)来等效电路来等效电路(b)的谐振频率的谐振频率0P电子科技大学电子科技大学 77谐振时从端口谐振时从端口ab看进去的阻抗看进去的阻抗21111112221()()()abPpabPLLLLZRLC rLCrCrLLLLZQ rrrLCr谐振时从端口谐振时从端口db看进去的阻抗看进去的阻抗dbPLZRCr电子科技大学电子科技大

34、学 78定义定义接入系数接入系数1LpL从而谐振时从而谐振时2abdbZp Z由低抽头(Zab)向高抽头(Zdb)转换时，等效阻抗提高 倍。反之，由高抽头向低抽头转换时，等效阻抗降低至 倍。 21p2p电子科技大学电子科技大学 79112NpNN2abPZp R21NpN2inPZp R电子科技大学电子科技大学 801212CCCCC01LCdbPLZRCr220121()PPLPLL CrrRRrQRLC L电子科技大学电子科技大学 81C2abZaLbC2abZaLb谐振时谐振时22212022121()abLdbCLCZQ rrZC rC rCC因此接入系数因此接入系数112CpCC电子

35、科技大学电子科技大学 82aCRPPbLaCRPbLRSR S21SSRRP电子科技大学电子科技大学 83aCRPPbLaCRPbLVS，vs1SSVVp222SSppVVRp R电子科技大学电子科技大学 84aCRPPbISLaCRPbLIS，SSIpI 22SpSpIRI p R电子科技大学电子科技大学 85aCRPPbISLaCRPbLIS，SSIpI 22SpSpIRI p R电子科技大学电子科技大学 86电子科技大学电子科技大学 87双调谐耦合谐振回路的两种基本形式双调谐耦合谐振回路的两种基本形式互感耦合靠互感耦合靠M，M变化回路谐振频率也变化变化回路谐振频率也变化互容耦合靠互容耦合

36、靠CM，一般，一般CM C1 ， CM C2 ， 因此因此CM对回路谐振频率影响较小对回路谐振频率影响较小根据耦合程度可分为：强、临界、弱三种种耦合根据耦合程度可分为：强、临界、弱三种种耦合电子科技大学电子科技大学 88定义定义耦合系数耦合系数121122XkX X其中其中12X表示耦合元件电抗表示耦合元件电抗11X表示与耦合元件同性质的初级回路中的总电抗表示与耦合元件同性质的初级回路中的总电抗22X表示与耦合元件同性质的次级回路中的总电抗表示与耦合元件同性质的次级回路中的总电抗电子科技大学电子科技大学 89互感耦合：互感耦合：12MkL L若若12LLL则则MkL互容耦合：互容耦合：12()

37、()MMMCkCCCC若若12CCC则则MCkC且且MCC电子科技大学电子科技大学 90定义定义耦合因子耦合因子LkQ双调谐次级回路的归一化抑制比双调谐次级回路的归一化抑制比22222(1)4耦合称为弱耦合，在实际电路中基本不会出现这种情况。电子科技大学电子科技大学 911011电子科技大学电子科技大学 920.70722220221=2(1)4LfQf，当时，000.70722LLfffQQ通频带通频带矩形系数矩形系数0.10.10.70724.463.159.9522rfKf电子科技大学电子科技大学 930.70702222max21=221(1)402.412LfQf当时，当时，000.

38、707max23.1LLfffQQ通频带通频带矩形系数矩形系数0.10.10.70727.32.359.9523.1rfKf电子科技大学电子科技大学 94电子科技大学电子科技大学 951-11-41-51-61-71-9电子科技大学 电子工程学院电子科技大学电子科技大学 98串并联谐振回路的主要特性两种谐振回路的阻抗互换及抽头变换了解双调谐耦合谐振回路高频小信号谐振放大器的基本要求高频小信号谐振放大器的基本要求晶体管高频小信号等效电路模型和参数晶体管高频小信号等效电路模型和参数调谐回路放大器及其级联调谐回路放大器及其级联谐振功率放大器的原理谐振功率放大器的折线分析法谐振功率放大器的种类、电路构

39、成及匹配网络电子科技大学电子科技大学 99电子科技大学电子科技大学 100电子科技大学电子科技大学 101电子科技大学电子科技大学 102电压增益 ：放大器的输出信号电压(负载上的电压) 与输入信号电压之比 功率增益 ：负载上输出信号功率与输入信号功率之 比 VA)(lg20dBAVPA)(lg10dBAP电子科技大学电子科技大学 103 矩形系数越接近于1，放大器的选择性越好0.10.10.707212rfKf电子科技大学电子科技大学 104FNiiSNooSN电子科技大学电子科技大学 105电子科技大学电子科技大学 106网络参数模型（网络参数模型（h参数模型）实质上是将晶体管看成参数模型

40、）实质上是将晶体管看成是四端口网络，用网络参数等效晶体管特性，而晶体是四端口网络，用网络参数等效晶体管特性，而晶体管内部的物理过程则不予考虑。管内部的物理过程则不予考虑。 电子科技大学电子科技大学 107112212ierefeoeIy Vy VIy Vy V1122ierefeoeyyIVyyIV 电子科技大学电子科技大学 108输出短路时的输入导纳 0112VieVIy0211VreVIy0122VfeVIy0221VoeVIy输入短路时的反向传输导纳 输出短路时的正向传输导纳 输入短路时的输出导纳 电子科技大学电子科技大学 109 电子科技大学电子科技大学 110 电子科技大学电子科技大

41、学 111ieieieoeoeoerererefefefeygj Cygj Cyyyy混合模型与模型与y参数模型之间的转换关系参数模型之间的转换关系 电子科技大学电子科技大学 112ffj10f20)/(1/|ff共射组态时 ，电流放大倍数表示晶体管共射组态的截止频率是 下降到 时对应的频率。 |2/0 电子科技大学电子科技大学 113共射组态时 ，电流放大倍数20)/(1/|ff 电子科技大学电子科技大学 114定义特征频率 ，满足Tf1)(1|20ff120ffT10ffT0ff工作2/|1()Tffff工作工作ffffffTT/|那么当时低频电路已经证明从而当时 电子科技大学电子科技大学

42、 115定义最高振荡频率 :晶体管功率增益 时的工作频率，从而 maxf1PA cbebbbmCCrgfmax421maxTfffmaxf表示一个晶体管所能适用的最高极限频率。实际工作频率应等于最高振荡频率的1/31/4。 电子科技大学电子科技大学 116源 电子科技大学电子科技大学 117 电子科技大学电子科技大学 118放大器的输入导纳： LoefereieibiyyyyyVIY放大器的输入导纳不但与 有关，还与输出参数及 、 、 有关。当 时， ，此时晶体管成为单向器件。ieyfeyoeyLy0rey ieiyY 电子科技大学电子科技大学 119iVVVA/0电压增益： 放大器的调谐回路

43、的谐振频率工作频率对 的失谐回路的有载品质因数LCf2100fffgCQL0广义失谐02LfQf121212011211fefefeVLp p yp p yp p yAQfgjgj Cgjj Lf0f2212222122oeiePoeieCCp Cp CgGp gp g 电子科技大学电子科技大学 1200f0120feVVp p yAAg谐振时说明，高频小信号单调谐谐振放大器的归一化抑制比的表达式与简单谐振回路表达式完全一样，因此它们的3dB带宽和矩形系数完全一样。 归一化抑制比 011VVAjA说明，高频小信号单调谐谐振放大器的归一化抑制比的表达式与简单谐振回路表达式完全一样，因此它们的3d

44、B带宽和矩形系数完全一样。 电子科技大学电子科技大学 121影响放大器放大倍数的因素02222122012211LoeiePoeiePPQQp gp gL Gp gp gGG（）20221(1)PieLoeQGp gQpg令令 ，求得极值点，求得极值点02|0vAp2optp01(1)2PLoptoeQGQpg02(1)2PLoptieQGQpg同理 电子科技大学电子科技大学 122放大器的最大电压增益仅决定于晶体管参数 ， ， 以及谐振回路的性质 ，即 的比值。 越大越好，也就是说谐振回路的空载品质因数越高， 越大。feyoeg2ieg)1 (0QQL0/QQL0Qmax0VA0max02(

45、12feLvoeieyQAQg g ） 电子科技大学电子科技大学 123 电子科技大学电子科技大学 124输入功率21iiiePV giV输入电压的有效值输出功率222002221122222222211|()()|ieabiefeifeiieieoeLoeLPV gV p gpyVp pyVp ggp yyp yy12202211|()|feiePioeLiep pyPgAPp yyg功率增益： 电子科技大学电子科技大学 125谐振时212222002212211|()feieievPoePieieiep pyggAAp gGp ggg2221222212222221221222222211

46、22|(1)|4()14()1feiePiefeoeieoeieoeieoeiep pygAggyp g p gp gp gg gp gp gg令令21222oePiep gPp g22122oeiePp gp ggG22222222110|4|41(11()4(1)4(1)1)1fePPPfePLoeiePoeiePAyPQgyPgQPgGg gPg 电子科技大学电子科技大学 126谐振时024(1)PPPP220210|4(1)4(1)fePLPoeiePyPQAg gPQ定义失配损耗 它表征的是负载与晶体管的失配程度，其最大值为1。22010|(1)4feLPoeieyQAg gQ负载与

47、晶体管完全匹配时有2221224(1)01PPPoeiePPPPp gp gP 此时 电子科技大学电子科技大学 127定义插入损耗 它表征回路固有损耗使功率增益降低的比例。若回路本身损耗为零，则 , 此时回路对功率增益无影响。一般情况下 。20(1)LQQ0Q20(1)1LQQ20(1)1LQQ 电子科技大学电子科技大学 1281PP 012max04ieoefePggyA20(1)1LQQ放大器有最大的功率增益它仅与晶体管本身的参数有关211因子 表示失谐状态的程度对功率增益的影响。当电路谐振、负载匹配并且电路本身有很大的空载品质因素时，即 电子科技大学电子科技大学 129211因此，3dB

48、通频带与简单谐振回路相同 LQffB0707. 07 . 02001LCQLgg000.70700.7072222LCf CgCffQf归一化抑制比 其中 电子科技大学电子科技大学 130121200.70722fefevp p yp p yAgCf1200.70722fevp p yAfC 电压增益 增益带宽乘积 当晶体管选定，电路完全确定以后，放大器的带宽增益乘积是一个常数。带宽愈窄，增益愈高，反之亦然。 电子科技大学电子科技大学 131C22122oeieCCp Cp C22122oeiep Cp C谐振回路电容取决于oeC2ieC不稳定， 因此外接电容C必不可少 带宽增益乘积与回路总电

49、容 成反比，容值越大，带宽增益乘积越小由于矩形系数 95. 9110222707. 01 . 01 . 0ffKr因此频率选择性与简单谐振回路相同 电子科技大学电子科技大学 132 级联放大器的电压增益12VVVVnAAAA121nVVVnVVAAAAA 若级联的每级放大器都相同，那么总的电压增益总的归一化抑制比21()1nn 电子科技大学电子科技大学 133100.707221nLffQ 总的通频带由于 因此，放大器级联后总的通频带比单级放大器窄，其中1211(1)nn 称为级联放大器3dB带宽缩小因子121n 电子科技大学电子科技大学 1341211011707. 01 . 01 . 0n

50、nrffK总的矩形系数n增加时， 迅速减小，因此级联放大器选择性优于单级放大器。但是即使 ， 也只能到2.561 . 0rKn1 . 0rK 电子科技大学电子科技大学 135晶体管是双向器件， 是反应内反馈大小的参量。放大器的输入导纳为：reyLoefereieiyyyyyYrefeFFFoeLy yygjbyy sssCjgyieieieCjgy为了描述方便，设 电子科技大学电子科技大学 136Fg的值可能为负值 电子科技大学电子科技大学 137当 为负值时，回路的总电导减小，QL增加，通频带减小，增益因损耗的减小而增加。当正负电导完全抵消时，QL趋向无穷大，放大器处于自激振荡状态，失去放大