第二章 高频电路基础,第一节 高频电路中的元器件 第二节 高频电路中的基本电路 第三节 电子噪声及其特性 第四节 噪声系数和噪声温度,南昌航空大学,1.高频电路中的元件包括：电阻，电容，电感。注意：高频元件在使用时要注意它们的高频特性。,电阻的高频等效电路,电容的高频等效电路,电感的高频等效电路,第一节 高频电路中的元器件,自身谐振频率SRF（Self Resonant Frequency）f SRF时，电容器等效为一个电感。 与电容器类似，高频电感器也具有自身谐振频率SRF。,理想电容器的阻抗特性,高频电感器也具有自身谐振频率SRF,品质因数Q:品质因数Q定义为高频电感的感抗与其串 联损耗电阻之比。 Q值越高，表明该电感的储能作用越强，损耗越小。,Q值的计算：,高频电路中的有源器件主要是二极管、晶体管和集成电路（IC），完成信号的放大、非线性变换等功能。,2.高频电路中的器件,第二节 高频电路中的基本电路,1.高频振荡回路高频振荡回路包括并联谐振回路和串联谐振回路。 简单振荡回路的阻抗在某一特定频率上具有最大或最小值的特性称为谐振特性，这个特定频率称为谐振频率。,并联谐振频率 ：令 的虚部为零,回路在谐振时的阻抗 最大：,并联阻抗 ：当信号角频率为时,（1）并联谐振回路简单并联谐振回路电路所示，L为电感线圈，r是其损耗电阻，通常很小，可以忽略，C为电容。,并联谐振回路,由于,（a）并联谐振回路,（b）等效电路,得到： 时 ，（a）的并联谐振回路可用图（b）所示的等效电路来表示。,在高 条件下，有：,并联回路通常用于窄带系统，此时 与 相差不大，因此， 可进一步简化为：,并联谐振回路,根据,（c）阻抗特性,（d）辐角特性,可画出归一化的并联谐振阻抗特性和辐角特性。,回路带宽：3dB通频带（半功率点通频带）定义为阻抗幅频特性下降为谐振值（中心频率 处）的 时对应的频率范围，也称回路带宽，通常用 或 表示。,回路带宽的计算：令 等于 ，则可推得 = 1，从而可得3dB带宽为：,定义矩形系数：,电抗特性,幅频特性,辐角特性（相频特性）,电路组成,（2）串联谐振回路串联谐振回路的电路组成、电抗特性、幅频特性和辐角特性（相频特性）如图所示。,串联谐振角频率为:,讨论一,一余弦脉冲电流i通过一LC并联谐振回路,如图所示，试分析LC并联谐振回路两端电压u波形。,激励源或负载与回路电感或电容部分联接的并联振荡回路，称为抽头并联振荡回路。抽头回路的作用：通过改变抽头位置或电容分压比来实现回路与信号源的阻抗匹配，或者进行阻抗变换。,负载部分接入,2.抽头并联振荡回路,（1）抽头系数（接入系数）,定义：与外电路相连的那部分电抗与本回路参与分压的同性质总电抗之比。,用电压比来表示：,信号源部分接入,负载部分接入,（2）阻抗变换和信号源变换 对于信号源部分接入：,由功率相等：,信号源部分接入,对于负载部分接入：,由功率相等：,（3）阻抗变换和信号源变换,例2-1：已知C15PF，C2=15PF，RS75，RL300，为使电路匹配，即负载RL等效到LC回路输入端的电阻RL= RS,求L1/L为多少？,L1,晶体谐振器与一般振荡回路比较，有几个明显的特点:（1）晶体的谐振频率非常稳定。 （2）有非常高的品质因数。 （3）接入系数非常小。（4）晶体在工作频率附近阻抗变化率大，有很高的并联谐振阻抗。,3.石英晶体谐振器,第三节 电子噪声及其特性,定义：噪声就是除有用信号以外的一切不需要的信号及各种电磁扰动的总称。在电子线路中，噪声来源主要有两方面:电阻热噪声和半导体管噪声。,（1）电阻两端噪声电压的均方值为,电阻热噪声等效电路,定义均方电压谱密度和均方电流谱密度分别对应于单位频带内的噪声电压均方值与噪声电流均方值：,1.电阻热噪声,（2）线性电路中的热噪声多个电阻的热噪声，以两个电阻串联为例：,两个电阻串联的噪声分析模型,为电路的传输函数，如果传输函数表示电压之比则有：,热噪声通过线 路电路的模型,可以求出输出端的均方噪声电压为,定义等效噪声带宽：,可以得到：,等效噪声带宽,热噪声通过线性网络,2.晶体三极管的噪声分布电阻产生热噪声 散弹（粒）噪声分配噪声闪烁噪声 3.场效应管噪声,第四节 噪声系数和噪声温度,噪声系数通常用dB表示，用dB表示的噪声系数为,1.噪声系数,定义为输入端的信号噪声功率比与输出端的信号噪声功率比的比值，即,2. 与 、 无关，但与 、 有关。3. 与输入端、输出端是否匹配无关。4. 噪声系数的定义只适用于线性或准线性电路。,1.噪声功率是按每单位频带内的噪声功率定义的 ，但是若引入等效噪声带宽，则也可以用于整个频带内的噪声功率。,对噪声系数的一些说明：,额定功率增益是指四端网络的输出额定功率和输入额定功率之比，即:,2.噪声系数的计算,“额定功率”和“额定功率增益”的概念,额定功率，又称资用功率或可用功率，是指信号源所能输出的最大功率。,（1）将实际功率改为额定功率，并不改变噪声系数的定义，则,（2）级联四端网络的噪声系数,级联网络噪声系数,因为 、 所以,也可以等效到输入端，有,3.噪声系数与灵敏度,灵敏度就是保持接收机输出端一定信噪比时，接收机输入的最小信号电压或功率（设接收机有足够的增益）。,讨论二,1、某接收机的噪声系数为5dB，带宽为10MHz,输入阻抗为50。若要求输出信噪比应为10dB，问接收机的灵敏度为多少？,作业： 2-1 、 2-3 、 2-10,