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1、SIAS SIAS 高频电子线路高频电子线路第第1 1章基础知识章基础知识第一章第一章 基础知识基础知识主要内容：主要内容：v1.1 LC1.1 LC谐振回路的选频特性和阻抗变换特性谐振回路的选频特性和阻抗变换特性v1.2 1.2 集中选频滤波器集中选频滤波器v1.3 1.3 电噪声电噪声 本章重点本章重点l LCLC并联回路的选频特性、阻抗变换、阻抗匹配并联回路的选频特性、阻抗变换、阻抗匹配l 系统总噪声的降低方法；系统总噪声的降低方法；SIAS SIAS 高频电子线路高频电子线路第第1 1章基础知识章基础知识1.1 LC谐振回路的选频特性和阻抗变换特性谐振回路的选频特性和阻抗变换特性l L

2、CLC谐振回路的作用谐振回路的作用 选频选频（即将（即将LCLC回路调谐在需要选择的频率上）；回路调谐在需要选择的频率上）；信号的信号的频幅转换和频相转换频幅转换和频相转换（在斜率鉴频和（在斜率鉴频和相位鉴频）；相位鉴频）；组成组成阻抗变换和匹配阻抗变换和匹配电路；电路；SIAS SIAS 高频电子线路高频电子线路第第1 1章基础知识章基础知识v阻抗电路的串并联等效转换阻抗电路的串并联等效转换 由电阻元件和电抗元件组成的阻抗电路的串联形式与并联由电阻元件和电抗元件组成的阻抗电路的串联形式与并联形式可以互相转换形式可以互相转换 Rp Xp Zp Rs Xs Zs()ppssppRjXRjXRjX

3、等效条件：等效条件：l 等效互换的原则：等效互换的原则：保持其等效阻抗和保持其等效阻抗和Q值不变。值不变。SIAS SIAS 高频电子线路高频电子线路第第1 1章基础知识章基础知识ppppsppppsXXRRXRXRXR222222sssPssspXXRXRXRR2222并串转换：并串转换：串并转换：串并转换：l 品质因数品质因数Q Q：储存能量与消耗能量之比储存能量与消耗能量之比并联：并联：ppRQXssXQR串联：串联：l 统一的阻抗转换公式统一的阻抗转换公式 22(1)1(1)pspsRQRXXQ 注意：转换后电抗元件的性质不变！注意：转换后电抗元件的性质不变！若若Q1时：时：2psps

4、RQ RXXSIAS SIAS 高频电子线路高频电子线路第第1 1章基础知识章基础知识RpLCRSiSRLCRSiSRLCRSuS2pRQ RSIAS SIAS 高频电子线路高频电子线路第第1 1章基础知识章基础知识RpLCRSiSRLCRSiS2001pLLRQ RRRCRCR一、并联谐振回路一、并联谐振回路1.1.1 LC谐振回路的选频特性谐振回路的选频特性 SIAS SIAS 高频电子线路高频电子线路第第1 1章基础知识章基础知识RLCRSiS1()1pRjLjCZRjLjC)C1L(jRCL jXRCL ZPSIAS SIAS 高频电子线路高频电子线路第第1 1章基础知识章基础知识RL

5、CRSiS3 回回路路谐谐振振特特性性(2)并并联联谐谐振振阻阻抗抗CRLZpo=pR（呈呈纯纯电电阻阻，且且取取最最大大值值）(3)谐谐振振频频率率：LC10 LC21f0 RpLCRSiSjXRCLZP POZSIAS SIAS 高频电子线路高频电子线路第第1 1章基础知识章基础知识RpLCRSiS+ui=p2io2iR/uCu=poCR SIAS SIAS 高频电子线路高频电子线路第第1 1章基础知识章基础知识RLCRSiS)(RLj1Rooop 5 回回路路阻阻抗抗频频率率特特性性jXRCLZp /111()L RCjLRC111()pRjLRC01pRjQ jpeZ 0oLQR又由于

6、又由于:，SIAS SIAS 高频电子线路高频电子线路第第1 1章基础知识章基础知识其阻抗的幅频特性以及相频特性如图所示：其阻抗的幅频特性以及相频特性如图所示：0 Z()幅频特性曲线幅频特性曲线 0 /2()/2 相频特性曲线相频特性曲线 v 并联谐振回路在谐振频率点的并联谐振回路在谐振频率点的阻抗最大阻抗最大，相频特性曲线，相频特性曲线斜率为负斜率为负；v 在在谐振时，其两端电压最大谐振时，其两端电压最大，信号源与负载并联连接，信号源与负载并联连接，使有用信号在负载上的电压振幅增大。使有用信号在负载上的电压振幅增大。10ptg QSIAS SIAS 高频电子线路高频电子线路第第1 1章基础知

7、识章基础知识6谐谐振振曲曲线线定定义义：回回路路电电压压与与工工作作频频率率之之间间的的关关系系00()spspoi ZUN fUi Z2011()Q0(1)ppRjQR2200121()fQf1SIAS SIAS 高频电子线路高频电子线路第第1 1章基础知识章基础知识()N f o 121l 通频带通频带：单位谐振曲线上：单位谐振曲线上 所包含所包含的频率范围为回路的通频带，用的频率范围为回路的通频带，用BWBW0.70.7表示。表示。21)(fNSIAS SIAS 高频电子线路高频电子线路第第1 1章基础知识章基础知识l 矩形系数矩形系数：单位谐振曲线单位谐振曲线N(f)N(f)下降到下降

8、到0.10.1时的频带时的频带范围与通频带之比，即：范围与通频带之比，即：0.10.10.7BWKBWl 选择性选择性:对不需要信号的抑制能力，要求在通频带之外，对不需要信号的抑制能力，要求在通频带之外，谐振曲线谐振曲线N(f)N(f)应是陡峭下降。故应是陡峭下降。故Q Q值越高，频率选择性越值越高，频率选择性越好，但通频带越窄。好，但通频带越窄。v通频带与回路的通频带与回路的Q值成反比。故二者是一对矛盾关系。值成反比。故二者是一对矛盾关系。0.10.10.722fKf即=9.95SIAS SIAS 高频电子线路高频电子线路第第1 1章基础知识章基础知识 f N(f)Q01 Q02 BW0.7

9、 1 2/1BW0.1 实际的幅频特性(c)f4 f1 f2 f3 0.1 f0 Q01Q02理想的幅频特性理想的幅频特性 图：归一化谐振曲线图：归一化谐振曲线SIAS SIAS 高频电子线路高频电子线路第第1 1章基础知识章基础知识RLCRSuSCjLjRZ1s )CL(jR1 jXR RLCRSuSZS（注注意意：LR )C1L(X 二、串联二、串联LC谐振回路谐振回路SIAS SIAS 高频电子线路高频电子线路第第1 1章基础知识章基础知识RLCRSuS3 回路谐振特性回路谐振特性RZso (3)谐谐振振频频率率：由由于于，0X 即即，0 C1L0 =0LC10 LC21f0 SOZjX

10、R)C1L(jRZSOS SIAS SIAS 高频电子线路高频电子线路第第1 1章基础知识章基础知识RLCRSuS物物理理意意义义：ii=RiC/i2io2i=RC10 SIAS SIAS 高频电子线路高频电子线路第第1 1章基础知识章基础知识RLCRSuS5 回回路路阻阻抗抗频频率率特特性性jXRZS C1jLjR )C1L(jR )(RLj1Rooo 02(1)sofZRjQf0(1)RjQ jseZ-10stg Q幅频特性幅频特性相频特性相频特性SIAS SIAS 高频电子线路高频电子线路第第1 1章基础知识章基础知识其幅频特性曲线与相频特性曲线如下图所示：其幅频特性曲线与相频特性曲线如

11、下图所示：0 Z()幅频特性曲线 0 /2()/2 相频特性曲线 v串联谐振回路谐振点串联谐振回路谐振点阻抗最小，相频特性曲线斜率为正。阻抗最小，相频特性曲线斜率为正。v其在其在谐振时电流最大谐振时电流最大，信号源与负载串联连接，使有用，信号源与负载串联连接，使有用信号通过回路有效地传送给负载。信号通过回路有效地传送给负载。10stg QSIAS SIAS 高频电子线路高频电子线路第第1 1章基础知识章基础知识6谐谐振振曲曲线线00/()/ssssouZIN fIuZ2011()QssoZZ0(1)RRjQ1SIAS SIAS 高频电子线路高频电子线路第第1 1章基础知识章基础知识1()2N

12、f 200121()fQf()N f o 121矩形系数矩形系数:7.01.01.022ffK=9.95 串联谐振和并联谐振回路的比较串联谐振和并联谐振回路的比较000CRQ CRR LL00011 LLQR RCRC0.700BWfQSIAS SIAS 高频电子线路高频电子线路第第1 1章基础知识章基础知识(1)试计算所需的线圈电感值。试计算所需的线圈电感值。(2)若回路品质因数为若回路品质因数为Q0=100,试计算回路谐振电阻及回试计算回路谐振电阻及回路带宽。路带宽。(3)若放大器所需的带宽若放大器所需的带宽B=0.5MHz,则应在回路上并联多则应在回路上并联多大电阻才能满足放大器所需带宽

13、要求大电阻才能满足放大器所需带宽要求?例例1RpLCRSiS 设一放大器以简单并联振荡回路为负载，信号中设一放大器以简单并联振荡回路为负载，信号中心频率心频率fs=10MHz，回路电容回路电容C=50pF,SIAS SIAS 高频电子线路高频电子线路第第1 1章基础知识章基础知识1.1.2 阻抗变换电路阻抗变换电路v 目的目的：实现阻抗匹配；减小负载对谐振回路的影响实现阻抗匹配；减小负载对谐振回路的影响。即是将实际负载阻抗，变换为前级电路所要求即是将实际负载阻抗，变换为前级电路所要求的最佳阻抗值。的最佳阻抗值。信号源的阻抗匹配信号源的阻抗匹配 Rs=Ri负载的阻抗匹配负载的阻抗匹配 RL=R0

14、阻抗匹配阻抗匹配CLrRLRssIRiRoSIAS SIAS 高频电子线路高频电子线路第第1 1章基础知识章基础知识 Re0 C L 信信号号源源负负载载LCLC带载并联回路带载并联回路v 信号源会有相应的输出电阻、输出电容；信号源会有相应的输出电阻、输出电容；v 负载除了纯电阻外，还有负载电容负载除了纯电阻外，还有负载电容SIAS SIAS 高频电子线路高频电子线路第第1 1章基础知识章基础知识并联谐振回路与信号源和负载的连接并联谐振回路与信号源和负载的连接 IS RS CS L Re0 C RL CL 信号信号源源LC回路回路负载负载SIAS SIAS 高频电子线路高频电子线路第第1 1章

15、基础知识章基础知识 R C L 信号源、负载都等效到信号源、负载都等效到LC回路：回路：其中：其中：LsCCCCLesgggg0LCf210中心频率：中心频率：LRLgQe001回路有载值回路有载值通频带通频带eQfBW07.0可见：可见：QeRL,1211C CC112CnCC其接入系数为：其接入系数为：SIAS SIAS 高频电子线路高频电子线路第第1 1章基础知识章基础知识(4)电感分压式电路电感分压式电路 RL C L1 L2 Is RL C L Rs Is LLRnR21其中：其中：212LLLn例例2其与自耦变压器的区别：其与自耦变压器的区别：L1和和L2各自屏蔽，没有互感耦合各自

16、屏蔽，没有互感耦合SIAS SIAS 高频电子线路高频电子线路第第1 1章基础知识章基础知识例例2：如图所示并联谐振回路，信号源与负载是部分接入。：如图所示并联谐振回路，信号源与负载是部分接入。已知：已知：1=5pF，2=15pF，s=75，L=300,为了使为了使电路匹配，即负载电路匹配，即负载RL等效到等效到LC回路输入端的电阻回路输入端的电阻RL=RS.RL L C2 C1 RS Is N1N2求：线圈初次级匝数比求：线圈初次级匝数比N1：N2应该是多少？应该是多少？RL”RL 见书见书P13SIAS SIAS 高频电子线路高频电子线路第第1 1章基础知识章基础知识结论结论：一般地，阻抗

17、变换时，由回路的低端折合到：一般地，阻抗变换时，由回路的低端折合到高端（高端（部分接入到全接入）电阻增加部分接入到全接入）电阻增加，即除以，即除以n2（因为因为n通常不大于通常不大于1）。反之，乘以）。反之，乘以n2。计算这类题。计算这类题目时，要特别目时，要特别注意所有负载对注意所有负载对Q值、通频带等参数值、通频带等参数的影响的影响。v注意注意：四种阻抗变换电路特点：四种阻抗变换电路特点 n n都是近似值；都是近似值；在较宽频在较宽频率范围内实现阻抗变换；率范围内实现阻抗变换；SIAS SIAS 高频电子线路高频电子线路第第1 1章基础知识章基础知识2 LC选频匹配网络选频匹配网络对于对于

18、理想的阻抗变换理想的阻抗变换，即在频率很窄的范围内实现，即在频率很窄的范围内实现阻抗变换，一般可阻抗变换，一般可采用采用LC 选频匹配网络选频匹配网络。LC相频匹配网络有相频匹配网络有倒倒L型型、T型以及型以及型等形式，型等形式，这里以倒这里以倒L型为例，说明其选频匹配原理。型为例，说明其选频匹配原理。倒倒L型网络由两个型网络由两个异性电抗元件异性电抗元件X1、X2组成。组成。SIAS SIAS 高频电子线路高频电子线路第第1 1章基础知识章基础知识22(1)pRQRl 第一种情况第一种情况 R2(a)X2 X1 R1 倒倒L L型阻抗型阻抗匹配网络匹配网络实际实际负载负载等效等效负载负载 R

19、p Xp X1 R1 串并转换：串并转换：谐振时：谐振时：|11ppXXRRv 结论：这种电路可以在谐振结论：这种电路可以在谐振频率处频率处增大负载电阻的等效值。增大负载电阻的等效值。22212|()XQRR RR121112|PRRXXRQRR选频匹配网络的电抗值为：选频匹配网络的电抗值为：R2(c)X2 R1 X1 Rs(d)R1 X1 Xs 并串转换并串转换22(1)sRRQ谐振时：谐振时：|11ssXXRR可以求得选频匹配网络的电抗值为：可以求得选频匹配网络的电抗值为：212221|RRXRQRR11121|()SXXQRR RR结论：这种电路可以在谐振频率处结论：这种电路可以在谐振频

20、率处减小负载电阻的等效值。减小负载电阻的等效值。l 第二种情况第二种情况SIAS SIAS 高频电子线路高频电子线路第第1 1章基础知识章基础知识l 选频匹配网络特点：选频匹配网络特点：对于倒对于倒L L型网络，需要求出两个元件，故需两个条件：型网络，需要求出两个元件，故需两个条件：实际负载实际负载等效负载等效负载谐振频率谐振频率 对于对于T T型或者型或者型网络，需要求出三个元件，分析方法型网络，需要求出三个元件，分析方法类似，只是需要三个条件。类似，只是需要三个条件。适合分析对于窄带信号的较为精确的阻抗变换。适合分析对于窄带信号的较为精确的阻抗变换。SIAS SIAS 高频电子线路高频电子

21、线路第第1 1章基础知识章基础知识例例3:已知某电阻性负载为已知某电阻性负载为10，请设计一个匹配网络，请设计一个匹配网络，使使该负载在该负载在20 MHz时转换为时转换为50。如负载由如负载由10电阻和电阻和0.2H电感串联组成，又该怎样设计匹配网络电感串联组成，又该怎样设计匹配网络?解：匹配网络使负载值增大，故采用如图所示的解：匹配网络使负载值增大，故采用如图所示的倒倒L L型网络。型网络。Rp(b)Xp X1 R1 R2(a)X2 X1 R1 SIAS SIAS 高频电子线路高频电子线路第第1 1章基础知识章基础知识 R2 X2 X1 R1 实际实际负载负载等效等效负载负载2221222

22、|()0.16XQRR RRLLH由 求得121111211|318PRRXXRCpFQRRC由 求得选频匹配网络的电抗值求得元件参数值为：选频匹配网络的电抗值求得元件参数值为：因设计要求因设计要求L2=0.2uH0.16uH，故需，故需要一个串联电容来抵消部分电感量要一个串联电容来抵消部分电感量2211560LCpFXX故0.2uH电感在电感在20M时的电抗值为时的电抗值为25.1LXL由SIAS SIAS 高频电子线路高频电子线路第第1 1章基础知识章基础知识SIAS SIAS 高频电子线路高频电子线路第第1 1章基础知识章基础知识LC串并联电路可以完成以下几点功能：串并联电路可以完成以下

23、几点功能：小小 结结（1）LC并联电路的选频特性可以在高频电路里作为滤波并联电路的选频特性可以在高频电路里作为滤波器。器。选频特性的好坏由通频带与回路的品质因数选频特性的好坏由通频带与回路的品质因数Q值决定，值决定，但这两个指标是相互矛盾的，在实际中要取得折中。但这两个指标是相互矛盾的，在实际中要取得折中。（2）LC并联回路的阻抗相频特性曲线是具有负斜率的单调并联回路的阻抗相频特性曲线是具有负斜率的单调变化曲线变化曲线，这一点对于后面第四章要讨论的，这一点对于后面第四章要讨论的LC正弦振荡电正弦振荡电路的稳定性具有很大作用，其曲线中线性部分可以进行频率路的稳定性具有很大作用，其曲线中线性部分可

24、以进行频率与相位的线性转换，这是与相位的线性转换，这是相位鉴频相位鉴频电路中的一种方法。电路中的一种方法。SIAS SIAS 高频电子线路高频电子线路第第1 1章基础知识章基础知识同样，同样，LC并联谐振回路阻抗的并联谐振回路阻抗的幅频特性幅频特性曲线中的线性部曲线中的线性部分对于频率与幅度的线性转换在分对于频率与幅度的线性转换在斜率鉴频斜率鉴频电路中得到应用。电路中得到应用。（3）LC串联谐振回路的选频特性在第四章串联谐振回路的选频特性在第四章LC正弦波振正弦波振荡电路里可作为短路元件工作于振荡频率点。荡电路里可作为短路元件工作于振荡频率点。（4）LC阻抗变换电路和选频匹配电路都可以实现信号

25、源阻抗变换电路和选频匹配电路都可以实现信号源内阻与负载的阻抗变换。其中，内阻与负载的阻抗变换。其中，LC阻抗变换电路可在较宽阻抗变换电路可在较宽的频率范围进行阻抗变换，的频率范围进行阻抗变换，而选频匹配网络工作在较窄的而选频匹配网络工作在较窄的频带范围内。频带范围内。SIAS SIAS 高频电子线路高频电子线路第第1 1章基础知识章基础知识一千兆赫一千兆赫几百兆赫几百兆赫几十兆赫几十兆赫最高工作频率最高工作频率可达可达50%可达可达10%小于小于1%相对带宽相对带宽可小于可小于1.2可小于可小于4矩形系数矩形系数可满足多种频率可满足多种频率特性、性能稳定、特性、性能稳定、工作频率高工作频率高可

26、靠性高、性能可靠性高、性能稳定、成本低、稳定、成本低、工作频率较高工作频率较高频率稳定、频率稳定、Q值高、相值高、相对带宽窄对带宽窄特点特点符号符号三端三端两端两端声表面滤波器声表面滤波器陶瓷滤波器陶瓷滤波器晶体滤波器晶体滤波器滤波器名称滤波器名称1.2 集中选频滤波器集中选频滤波器SIAS SIAS 高频电子线路高频电子线路第第1 1章基础知识章基础知识1.3 电噪声电噪声 v 电噪声定义：放大电路或电子设备的输出端与有用电噪声定义：放大电路或电子设备的输出端与有用信号同时存在的信号同时存在的一种随机变化的的电流或电压一种随机变化的的电流或电压，没有，没有有用信号是时它也存在。有用信号是时它

27、也存在。l噪声噪声 外部噪声外部噪声 内部噪声内部噪声电阻热噪声电阻热噪声晶体管噪声晶体管噪声场效应管噪声场效应管噪声SIAS SIAS 高频电子线路高频电子线路第第1 1章基础知识章基础知识1.电阻的热噪声电阻的热噪声v特点：特点：无无外加电压时，自由电子的无规则运动；外加电压时，自由电子的无规则运动；值小，持续时间短，正负值的概率相同；值小，持续时间短，正负值的概率相同；某一瞬间的电压是随机的；某一瞬间的电压是随机的；tUn0图：电阻热噪声电压波形图：电阻热噪声电压波形一、放大电路内部噪声的来源和特点一、放大电路内部噪声的来源和特点SIAS SIAS 高频电子线路高频电子线路第第1 1章基

28、础知识章基础知识而大量的实践和理论分析已经找出它们的规律性，可以而大量的实践和理论分析已经找出它们的规律性，可以用概率特性和功率谱密度来描述。用概率特性和功率谱密度来描述。例如，电阻热噪声电压例如，电阻热噪声电压u un n(t)(t)具有很宽的频谱，它从零开具有很宽的频谱，它从零开始连续不断，而且各个频率分量是相等的如下图所示：始连续不断，而且各个频率分量是相等的如下图所示：SIAS SIAS 高频电子线路高频电子线路第第1 1章基础知识章基础知识2201lim4TnnTUU dtkTBRT 理论和实践证明，当电阻的理论和实践证明，当电阻的温度为温度为T(k)(绝对温度绝对温度)时，时，电阻

29、电阻R所产生的热噪声电压的均方值为：所产生的热噪声电压的均方值为：式中，式中，k为玻耳兹曼常数，为为玻耳兹曼常数，为1.3810-23 J/K；T为为电阻温度，单位为电阻温度，单位为K，B为测量此电压时的带宽。为测量此电压时的带宽。定义：单位频带内噪声电压（或电流）的均方值定义：单位频带内噪声电压（或电流）的均方值.l 噪声电压功率频谱密度噪声电压功率频谱密度2()4(/)uSfkTR VHz24()(/)IkTSfAHzRl 噪声电流功率频谱密度噪声电流功率频谱密度v 噪声功率谱密度噪声功率谱密度SIAS SIAS 高频电子线路高频电子线路第第1 1章基础知识章基础知识 R In2(无 噪

30、声)R（无噪声）Un2 l 带宽为带宽为BW内产生的热噪声为：内产生的热噪声为：BWfSIIn).(2BWfSUUn).(2 均方值电流均方值电流 均方值电压均方值电压l 电阻热噪声等效电路电阻热噪声等效电路即有一个噪声电压源和一个无噪声的电阻串联；即有一个噪声电压源和一个无噪声的电阻串联；诺顿等效诺顿等效SIAS SIAS 高频电子线路高频电子线路第第1 1章基础知识章基础知识 2、晶体管噪声、晶体管噪声 晶体三极管的噪声主要有四个来源。晶体三极管的噪声主要有四个来源。(1)热噪声热噪声 晶体三极管的热噪声主要是基区电阻晶体三极管的热噪声主要是基区电阻rbb产生的热噪产生的热噪声。声。由于少

31、数载流子由发射极通过由于少数载流子由发射极通过PN结注入基区时结注入基区时,在单位在单位时间内注人的载流子数不同时间内注人的载流子数不同,是随机起伏的。这种起伏会影是随机起伏的。这种起伏会影响到集电极电流的起伏响到集电极电流的起伏,由此引起的噪声叫散弹噪声。由此引起的噪声叫散弹噪声。(2)(2)散弹噪声散弹噪声SIAS SIAS 高频电子线路高频电子线路第第1 1章基础知识章基础知识(3)(3)分配噪声分配噪声 集电极电流随基区载流子复合数量的变化而变化集电极电流随基区载流子复合数量的变化而变化所引起的噪声。频率越高，噪声越大。所引起的噪声。频率越高，噪声越大。(4)(4)闪烁噪声闪烁噪声 闪

32、烁噪声又称为闪烁噪声又称为1/f1/f噪声噪声,主要在低频范围起主要作主要在低频范围起主要作用。在高频工作时通常不考虑它的影响。用。在高频工作时通常不考虑它的影响。在场效应管中在场效应管中,主要是沟道电阻产生的热噪声。主要是沟道电阻产生的热噪声。3 场效应管的噪声场效应管的噪声SIAS SIAS 高频电子线路高频电子线路第第1 1章基础知识章基础知识 二、放大电路噪声的表示方法及计算二、放大电路噪声的表示方法及计算 （一）额定功率和额定功率增益（一）额定功率和额定功率增益 l 额定功率：指电压信号源可能输出的最大功率。额定功率：指电压信号源可能输出的最大功率。2244ssALSUUPRR当当R

33、L=Rs时，信号源输出功率最大：时，信号源输出功率最大：Rs Us RL 结论：结论：额定功率与实际负载值无关。额定功率与实际负载值无关。24sSI RSIAS SIAS 高频电子线路高频电子线路第第1 1章基础知识章基础知识 现在用额定功率来表示电阻的热噪声功率，现在用额定功率来表示电阻的热噪声功率，电阻电阻R的噪声额定功率为：的噪声额定功率为：2().44nunAUSfBWPkT BWRRv结论：电阻的噪声额定功率与自身阻值以及负载无关。结论：电阻的噪声额定功率与自身阻值以及负载无关。此结论可推广到任何无源二端网络。此结论可推广到任何无源二端网络。R（无噪声）Un2 l 额定功率增益额定功

34、率增益 表征线性四端网络的输出额定功率表征线性四端网络的输出额定功率PAo与输入额定功与输入额定功率率PAi的比值。的比值。AoPAAiPGPSIAS SIAS 高频电子线路高频电子线路第第1 1章基础知识章基础知识例例4 求下图所示四端口网络的额定功率增益求下图所示四端口网络的额定功率增益.Rs Us RL R 24sAosUPRR24sAisUPR额定功率增益额定功率增益AosPAAisPRGPRR输出端额定功率输出端额定功率输入端额定功率输入端额定功率解：解：v结论：四端网络的结论：四端网络的额定功率增益与网络电阻和信号源内阻额定功率增益与网络电阻和信号源内阻有关有关，与该网络输入、输出

35、电路是否匹配无关。即，与该网络输入、输出电路是否匹配无关。即只要网络只要网络与其信号源电路确定，则额定功率增益就是一个定值与其信号源电路确定，则额定功率增益就是一个定值.SIAS SIAS 高频电子线路高频电子线路第第1 1章基础知识章基础知识（二）线性四端网络的噪声系数（二）线性四端网络的噪声系数()10lgsnPSNR dBdBP定义定义：指四端网络的某一端口处信号功率与噪声：指四端网络的某一端口处信号功率与噪声功率之比。信噪比通常用分贝数表示：功率之比。信噪比通常用分贝数表示：对放大器的噪声一般用信噪比来进行衡量。对放大器的噪声一般用信噪比来进行衡量。信噪比：信噪比：描述信号抗噪声质量的

36、一个物理量描述信号抗噪声质量的一个物理量。Ps和和Pn分别为信号功率和噪声功率分别为信号功率和噪声功率SIAS SIAS 高频电子线路高频电子线路第第1 1章基础知识章基础知识1 1、噪声系数、噪声系数 /sinisonoP PNFPP输入信噪功率比输出信噪功率比/()10lg/sinisonoPPNF dBPP用用分贝数表示：分贝数表示：定义定义：放大电路输入端信号噪声功率比：放大电路输入端信号噪声功率比 Psi/Pni 与输出端信与输出端信号噪声功率比号噪声功率比Pso/Pno 的比值。用的比值。用NF 来表示。来表示。说明：说明：Pni是输入信号源内阻是输入信号源内阻Rs的热噪声产生在放

37、大器输入端的噪声的热噪声产生在放大器输入端的噪声功率功率,而而Rs的温度规定为的温度规定为290K,称为称为标准噪声温度标准噪声温度,用用T0表示表示。相应。相应的噪声系数称为标准噪声系数，的噪声系数称为标准噪声系数，(本书均采用标准噪声系数，简称本书均采用标准噪声系数，简称噪声系数噪声系数).Pno是由是由RS的热噪声和放大器内部噪声共同在放大器输出端产生的的热噪声和放大器内部噪声共同在放大器输出端产生的总噪声功率总噪声功率。SIAS SIAS 高频电子线路高频电子线路第第1 1章基础知识章基础知识 如果放大电路是如果放大电路是理想无噪声的线性网络理想无噪声的线性网络,则则NF=1。若放大电

38、路本身有噪声，若放大电路本身有噪声，则则NF 1。l NF数值大小数值大小/sinisonoPPNFPP 说明：说明：NFNF值越接近于值越接近于1 1，表示该放大器的内部噪声，表示该放大器的内部噪声性能越好。性能越好。1l 噪声系数意义：表示信号通过放大器后噪声系数意义：表示信号通过放大器后,信号噪信号噪声功率比变坏程度。声功率比变坏程度。SIAS SIAS 高频电子线路高频电子线路第第1 1章基础知识章基础知识 2、噪声系数的计算公式、噪声系数的计算公式/sAinAisAonAoPPNFPP而根据额定功率增益的定义，上式还可表达成而根据额定功率增益的定义，上式还可表达成 1sAinAonA

39、osAonAipAnAiPPPNFPPGP 为便于分析与计算，不考虑实际负载大小，仅考虑最为便于分析与计算，不考虑实际负载大小，仅考虑最佳情况用额定功率代替实际功率，则噪声系数可以写成：佳情况用额定功率代替实际功率，则噪声系数可以写成：SIAS SIAS 高频电子线路高频电子线路第第1 1章基础知识章基础知识BWkTPnAi0nAnpAnAinAoPGPP01nAipAnAnnAnnAipApAP GPPNFP GkT BWG 则：则：放大器内部噪放大器内部噪声额定功率声额定功率0(1)nAnpAPNFkT BWG故：故：当当NF=1时，时，PnAn=0。为理想无噪声网络。为理想无噪声网络。输

40、出噪声输出噪声额定额定功率：功率：输入噪声额定功率输入噪声额定功率：l 放大器内部噪声额定功率放大器内部噪声额定功率由于：由于：SIAS SIAS 高频电子线路高频电子线路第第1 1章基础知识章基础知识3、级联噪声系数、级联噪声系数则两级放大器总噪声系数为：则两级放大器总噪声系数为：2111PANFNFNFG 设两级具有相同通频带的放大器其噪声系数分别为设两级具有相同通频带的放大器其噪声系数分别为NF1、NF2，额定功率增益为额定功率增益为GpA1、GpA2。PnAoPnAi GpA1 GpA2PnAn1 GpA2PnAn2PnAn1（NF1-1）.GpA1.k.T0.BW PnAn2（NF2

41、-1）.GpA2.k.T0.BW 则总的输出噪声额定功率由以下几部分组成：则总的输出噪声额定功率由以下几部分组成：PnAn1和和PnAn2分别是第一级和第二级的内部噪声额定功率分别是第一级和第二级的内部噪声额定功率 由于：由于：12122012110222012120121211(1)(1)1111(1)(1)/1nAonAipApAnAnpAnAnpApApApApAnAonAonAopAnAipApAnAipApApAPAPPGGPGPkT BWGGNFGkT BW GNFGkT BWPPPNFGPGGPGGkT BWNFNFGNFNFNFG SIAS SIAS 高频电子线路高频电子线路第

42、第1 1章基础知识章基础知识则对于则对于n n级放大器，其总的噪声系数为：级放大器，其总的噪声系数为：)1(1213121111nPAPAnPAPAPAGGNFGGNFGNFNFNF结论结论：为了减小噪声系数，需：为了减小噪声系数，需降低前级降低前级（尤其是第一级）（尤其是第一级）的的噪声系数噪声系数，增加前级增加前级（尤其是第一级）的（尤其是第一级）的额定功率增益额定功率增益。4、无源四端网络的噪声系数、无源四端网络的噪声系数11nAopAnAipAPNFGPG 故：故：无源四端网络可以看成是一个电阻，其输入噪声功无源四端网络可以看成是一个电阻，其输入噪声功率和输出噪声功率相同。率和输出噪声

43、功率相同。SIAS SIAS 高频电子线路高频电子线路第第1 1章基础知识章基础知识【例例5】某接收机由高放、混频、中放三级电路组成，如图某接收机由高放、混频、中放三级电路组成，如图所示。已知混频器的额定功率增益所示。已知混频器的额定功率增益GPA2=0.2，噪声系数，噪声系数NF2=10dB，中放噪声系数，中放噪声系数NF3=6dB，高放噪声系数，高放噪声系数NF1=3dB。若要求加入高放后使整个接收机总噪声系数。若要求加入高放后使整个接收机总噪声系数降低为加入前的降低为加入前的1/10，则高放的额定功率增益，则高放的额定功率增益GPA1应为应为多少？多少？(设本振产生的噪声忽略不计设本振产

44、生的噪声忽略不计)。高频高频 放大放大 混频混频 本地本地 振荡振荡 中频中频 放大放大 解调解调 低频或视低频或视频放大频放大 接收天线接收天线 SIAS SIAS 高频电子线路高频电子线路第第1 1章基础知识章基础知识（三）等效输入噪声温度（三）等效输入噪声温度 线性四端网络线性四端网络（有内部噪声）（有内部噪声）NF1 RS(T0)线性四端网络线性四端网络（理想无理想无噪声）噪声）NF=1 RS(T0+Te)PnAo PnAo（a）（b）则由则由(a)可得可得：PnAoPnAi GpA PnAn可见，可见，TeTe越大，则其噪声性能越差越大，则其噪声性能越差，理想情况下噪声温度为理想情况

45、下噪声温度为0 0。故可得到故可得到Te与与NF之间的关系为之间的关系为：NF1Te/T0由由(b)可得可得：PnAok.(T0Te).BW.GpA将线性电路的内部附加噪声折算到输入端将线性电路的内部附加噪声折算到输入端,此附加噪声可以此附加噪声可以用提高信号源内阻上的温度来等效用提高信号源内阻上的温度来等效,这就是这就是“噪声温度噪声温度”。令增加的温度为令增加的温度为Te,即噪声温度，这样即噪声温度，这样Rs的温度变为的温度变为T0+Tek.T0.BW.GpA.NFSIAS SIAS 高频电子线路高频电子线路第第1 1章基础知识章基础知识（四）接收灵敏度（四）接收灵敏度 接收灵敏度是指接收

46、机正常工作时，输入端所必须得接收灵敏度是指接收机正常工作时，输入端所必须得到的最小信号电压或者功率。灵敏度越高，则能够接收到到的最小信号电压或者功率。灵敏度越高，则能够接收到的信号越微弱。的信号越微弱。灵敏度主要取决于接收机内部噪声灵敏度主要取决于接收机内部噪声NF的值。的值。NF越小越小，则灵敏度电压越小，则则灵敏度电压越小，则灵敏度越高灵敏度越高。SIAS SIAS 高频电子线路高频电子线路第第1 1章基础知识章基础知识小小 结结1.电子设备的性能在很大程度上与干扰和噪声有关。电子设备的性能在很大程度上与干扰和噪声有关。在在通信系统中，接收机的灵敏度与噪声有关，通信系统中，接收机的灵敏度与

47、噪声有关，提高接收机的提高接收机的灵敏度有时比增加发射机的功率可能更为有效灵敏度有时比增加发射机的功率可能更为有效。2.所谓噪声，就是除所谓噪声，就是除有用信号以外的一切不需要的信号有用信号以外的一切不需要的信号及各种电磁骚动的总称及各种电磁骚动的总称。3.降低噪声系数的措施：降低噪声系数的措施：选用低噪声器件和元件；正确选选用低噪声器件和元件；正确选择晶体管放大级的直流工作点；选择合适的信号源内阻。择晶体管放大级的直流工作点；选择合适的信号源内阻。SIAS SIAS 高频电子线路高频电子线路第第1 1章基础知识章基础知识 谐振回路谐振回路0.700BWfQ 通频带通频带并联：并联：ppRQXssXQR串联：串联：品质因数品质因数 阻抗变换电路和匹配回路阻抗变换电路和匹配回路本本 章章 小小 结结SIAS SIAS 高频电子线路高频电子线路第第1 1章基础知识章基础知识 电噪声电噪声本本 章章 小小 结结n级放大器噪声系数级放大器噪声系数()10lgsnPSNR dBdBP信噪比信噪比3211121(1)111nPAPAPAPAPA nNFNFNFNFNFGGGGGSIAS SIAS 高频电子线路高频电子线路第第1 1章基础知识章基础知识本本 章章 作作 业业 1.3 1.6 1.8