第一章高頻電子線路基礎
1.基本內容
電子線路是由無源元件、有源器件和無源網路組成的。高頻電子線路中使用的元器件與低頻電路中使用的元器件頻率特性是不同的。高頻電子線路中無源元件主要是電阻(器)、電容(器)和電感(器)；有源器件主要有半導體二極體、電晶體、場效電晶體（fet）與積體電路。
選頻網路是高頻電子線路的重要內容，掌握本章基本內容是學習高頻電子線路的基礎。
2.基本要求
1充分了解高頻電子線路基本元件及特性。
2掌握電阻(器)、電容(器)和電感(器)的物理特性、等效電路和基本計算方法。
3掌握選頻網路的型別、特點和應用．
1.1 高頻電子線路中的元器件
根據元器件的引數性質，高頻電子線路中的元器件分為線性元器件非線性元器件和時變元器件。
1.1.1 高頻電子線路中的元件
1 電阻器
乙個實際的電阻器,在低頻時主要表現為電阻特性,但在高頻使用時不僅表現有電阻特性,而且還表現有電抗特性。電阻器的電抗特性反映的就是其高頻特性。乙個電阻r的高頻等效電路如圖1— 1所示,其中,cr為分布電容, lr為引線電感,r為等效電阻。
圖1-1電阻的高頻等效電路
2 電容器
由介質隔開的兩導體構成電容器。乙個理想電容器的容抗為1/(jωc),電容器的容抗與頻率的關係如圖1—2（b）虛線所示,其中f為工作頻率,ω=2πf。乙個實際電容c的高頻等效電路如圖1—2(a)所示,其中rc為損耗電阻，lc為引線電感。
容抗與頻率的關係如圖1—2（a）實線所示,其中f為工作頻率,ω=2πf。
(a)電容器的等效電路; （b）電容器的阻抗特性
圖1-2電容器的高頻等效電路
3 電感
理想電感器l的感抗為jωl,其中ω為工作角頻率。實際高頻電感器存在分布電容、損耗電阻，因此有自身諧振頻率srf。在srf上,高頻電感阻抗的幅值最大，表現為電阻性質，相角為零, 實際高頻電感器特性如圖1-3所示。
圖1-3實際高頻電感器的自身諧振頻率srf
1.1.2 高頻電子線路中的有源器件
1 二極體
半導體二極體在高頻中主要用於檢波、調製、解調及混頻等非線性變換電路中。
2 電晶體與場效電晶體（fet）
在高頻中應用的電晶體仍然是雙極型電晶體和各種場效電晶體，在外形結構方面有所不同。高頻電晶體有兩大型別:一類是作小訊號放大的高頻小功率管,對它們的主要要求是高增益和低雜訊;另一類為高頻功率管,其在高頻工作時允許有較大管耗，且能輸出較大功率。
3 積體電路
用於高頻的積體電路的型別和品種主要分為通用型和專用型等型別。
1.2 簡單振盪（諧振）迴路
高頻電子線路中的無源元件或無源網路主要有高頻振盪（諧振）迴路、高頻變壓器、諧振器與濾波器等,具有完成訊號的傳輸、頻率選擇及阻抗變換等功能。
高頻振盪迴路是高頻電子線路中應用最廣的無源網路,也是構成高頻放大器、振盪器以及各種濾波器的主要部件,可直接作為負載使用。
振盪迴路是由電感和電容組成。只有乙個迴路的振盪迴路稱為簡單振盪迴路或單振盪迴路，分為串聯諧振迴路或併聯諧振迴路。
1.2.1 串聯諧振迴路
串聯諧振迴路由於阻抗較小，在電路中常用作選頻和濾波網路，串聯諧振迴路電路如圖1-4(a)所示。
圖1-4 串聯諧振迴路及其特性
1 串聯諧振迴路的阻抗
阻抗的頻率特性如圖1-4(b) 所示,在低頻時表現為容抗性質，在高頻時表現為感抗性質，其中阻抗的幅頻特性如圖1-５(ａ) 所示,阻抗的相頻特性如圖1-５(ｂ) 所示.
(ａ) 阻抗的幅頻特性 (ｂ)阻抗的相頻特性
圖1-5 串聯諧振迴路阻的頻率特性
2 串聯諧振迴路的諧振頻率
當串聯諧振迴路諧振時, 阻抗最小，且為純電阻，有
此時的工作頻率就是串聯諧振迴路的諧振頻率。
令（1-1）式的虛部等於0，即，得串聯諧振迴路的諧振頻率為
而叫作串聯諧振迴路的特徵阻抗。
3 串聯諧振迴路的諧振電流
若在串聯振盪迴路兩端加一頻率變化的恆壓訊號, ，流過迴路的電流為
發生串聯諧振時阻抗最小，流過迴路的電流最大,稱為諧振電流。其值為:
4 串聯諧振時元件上的電壓
串聯諧振迴路諧振時,電阻上的電壓
ur＝ｕs （1-7）
串聯諧振迴路諧振時,電感上的電壓
ul＝jωlｉo＝jｑｕs （1-8）
串聯諧振迴路諧振時,電容上的電壓
uｃ＝1/(jωc)ｉｏ＝－jｑｕs （1-9）
串聯諧振時的電流與元件上電壓電壓相量如圖1-6所示
圖1-6串聯迴路在諧振時的電流、電壓關係
5 串聯諧振迴路的頻率特性
串聯諧振迴路的頻率特性定義為在串聯諧振迴路兩端電壓大小保持不變時，任意頻率下的迴路電流與諧振電流o之比，即
6 串聯諧振迴路的品質因數
定義則為迴路的品質因數,它是振盪迴路的另乙個重要引數。
叫串聯諧振迴路的頻率特性
7 串聯諧振迴路的頻率特性的表示式
在實際應用中,外加訊號的頻率ω與迴路諧振頻率ω0之差δω=ω-ω0表示頻率偏離諧振的程度,稱為絕對失諧。當ω與ω0很接近時,
令為廣義失諧,則式（1— 12）可寫成
其模為其模為
8 串聯諧振迴路的諧振曲線
根據式（1-12）畫出相應的曲線如圖1-7所示,稱為串聯諧振迴路歸一化的幅頻特性曲線，若橫座標用廣義失諧表示，則處=0。
圖1 —7 串聯諧振迴路歸一化的幅頻特性曲線
9 串聯諧振迴路的通頻帶
保持外加訊號的幅值不變而改變其頻率,當迴路電流值下降為諧振時迴路電流值的時對應的頻率，稱為半功率點頻率；兩個半功率點頻率之間的範圍稱為迴路的通頻帶,也稱迴路頻寬,通常用b0.7來表示。令式（1—12）等於可得ξ=±1。
從而可得串聯諧振迴路的通頻帶為
串聯諧振迴路由於諧振阻抗較小，適用於電源內阻為低內阻（如恆壓源）的情況或低阻抗的電路（如微波電路）。
1.2.2併聯諧振迴路
併聯諧振迴路由於阻抗較大，且有阻抗變換功能，在電路中除用作選頻和濾波網路外，常直接作為放大器的負載使用。併聯諧振迴路即其等效電路如圖1-8(a)（b）所示。
（ａ）併聯諧振迴路 （b）等效電路
圖1—8併聯諧振迴路及其等效電路
1 併聯諧振迴路的阻抗
當ω0l＞＞r 時，令
為迴路的品質因數，則
2 併聯諧振的諧振頻率
令zp的虛部為零，可得
3 併聯諧振迴路的諧振電阻
由(1-17)式可以看出,併聯諧振迴路在諧振時的阻抗最大,為純電阻r0
叫作迴路的諧振電阻．
併聯迴路通常用於窄帶系統,此時ω與ω0相差不大,式（1— 17）可進一步簡化為
式中,δω=ω-ω0。對應的阻抗模值與幅角分別為
阻抗的歸一化幅頻特性如圖1-9(a) 所示,阻抗的相頻特性如圖1-9(b) 所示.
（a）阻抗的幅頻特性; （b）阻抗的相頻特性
圖1—9併聯諧振迴路阻抗歸一化的幅頻特性和相頻特性曲線
4 併聯諧振迴路的品質因數
由定 還可以得到,迴路的品質因數
5 併聯諧振迴路的諧振時電壓
若在併聯振盪迴路兩端加一頻率變化的恆流源訊號,則發生併聯諧振時因迴路阻抗最大, 因此併聯諧振迴路的諧振時電壓最大,稱為諧振電壓,其值為:
6 併聯諧振迴路的諧振時支路電流
併聯諧振迴路諧振時,等效併聯電阻上的電流
理想電感上的電流
ｌ＝ｕｏ／jωl＝jｉｒｏ／ω0ｌ=－jqi （1-31）
理想電容上的電流
c＝ｕｏjωc＝jｉｒｏ／ω0ｌ=jqi （1-32）
併聯諧振時的電流與電壓如圖1-10所示
圖1-10 併聯振盪迴路中諧振時的電流、電壓關係
實際電感上的電流為等效併聯電阻上的電流與理想電感上的電流ｌ的向量和。
7併聯諧振迴路頻率特性
由和o=ro可得:
其幅頻特性為
其相頻特性為
併聯諧振迴路的幅頻特性和相頻特性曲線與相頻特性性如圖1-9 所示。
9 併聯諧振迴路的通頻帶
保持外加電流源訊號的幅值不變而改變其頻率,當路端電壓值下降為諧振時路端電壓的時對應的頻率，稱為半功率點頻率；兩個半功率點頻率之間的範圍稱為迴路的通頻帶,也稱迴路頻寬，可得併聯諧振迴路的通頻帶為
例1設一放大器以簡單併聯振盪迴路為負載,訊號中心頻率fs=10mhz,迴路電容c=50pf,
(1)試計算所需的線圈電感值。
(2)若線圈品質因數q=100,試計算迴路諧振電阻及迴路頻寬。
(3)若放大器所需的頻寬b=0.5mhz,則應在回路上併聯多大電阻才能滿足放大器所需頻寬要求?
解(1)計算l值。由式(1 — 2),可得
將f0以兆赫茲(mhz)為單位,ｃ以皮法(pf)為單位,l以微亨（μh）為單位，上式可變為一實用計算公式:
將f0=fs=10mhz代入,得
(2)迴路諧振電阻
迴路頻寬為
(3)求滿足0.5mhz頻寬的併聯電阻。設回路上併聯電阻為r1,併聯後的總電阻為r1∥r0,總的迴路有載品質因數為ql。由頻寬公式,有
此時要求的頻寬b=0.5mhz,故
《電子線路》第一章習題
10 畫出橋式全波整流電路圖。若輸出電壓vl 9v，負載電流il 1a，試求 1 電源變壓器二次繞組電壓v2 2 整流二極體承受的最大反向電壓vrm 過二極體的平均電流iv。11 簡單圖1.0.6所示電路的工作原理。12 如圖1.0.7所示單相橋式整流電路中 1 若有乙個二極體v1內部短路，整流電路...
電子線路板設計與製作教學大綱
四川科技職業學院 sichuan science technical vocational college 課程教學大綱 三年制 高職專科 電子線路板設計與製作 課程 院 部 名稱 資訊科技工程學院 教研室 組 電子資訊 專業名稱 電子資訊工程技術 專業類別 電子資訊類 大綱主編 鄭運剛 電子線路板...
助理人力資源管理師考試第一章複習大綱
助理人力資源管理師考試第一章複習大綱如下 人力資源規劃 進行組織資訊調研的具體要求 1 準確性。2 系統性。3 針對性。4 及時性。5 適用性。6 經濟性。組織資訊調查研究的幾種型別1 探索性調研。2 描述性調研。3 因果關係調研。4 性調研。注意3.4.的具體內容 資訊採集的方法 詢問法。詢問法由...