第一章 高频电路基础Word格式.docx
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掌握本章内容是非常重要的。
2.基本要求
(1)充分了解高频电路基本元件。
(2)掌握电阻(器)、电容(器)和电感(器)的物理特性,等效电路和电阻(器)、电容(器)和电感(器)。
电阻(器)、电容(器)和电感(器)与基本计算方法。
第一节高频电路中的元器件
一、高频电路中的元件
(一)电阻
一个实际的电阻器,在低频时主要表现为电阻特性,但在高频使用时不仅表现有电阻特性的一面,而且还表现有电抗特性的一面。
电阻器的电抗特性反映的就是其高频特性。
一个电阻R的高频等效电路如图1—1所示,其中,CR为分布电容,LR为引线电感,R为电阻。
图1—1电阻的高频等效电路
(二)电容
由介质隔开的两导体构成电容。
一个理想电容器的容抗为1/(jωC),电容器的容抗与频率的关系如图1—2(b)虚线所示,其中f为工作频率,ω=2πf。
一个实际电容C的高频等效电路如图1—2(a)所示,其中Rc为损耗电阻,Lc为引线电感。
容抗与频率的关系如图1—2(b)实线所示,其中f为工作频率,ω=2πf。
图1—2电容器的高频等效电路
(a)电容器的等效电路;
(b)电容器的阻抗特性
(三)电感
理想高频电感器L的感抗为jωL,其中ω为工作角频率。
实际高频电感器存在分布电容和损耗电阻,自身谐振频率SRF。
在SRF上,高频电感阻抗的幅值最大,而相角为零,特性如图1—3所示。
图1—3高频电感器的自身谐振频率SRF
二、高频电路中的有源器件
(一)二极管
半导体二极管在高频中主要用于检波、调制、解调及混频等非线性变换电路中。
(二)晶体管与场效应管(FET)
在高频中应用的晶体管仍然是双极型晶体管和各种场效应管,在外形结构方面有所不同。
高频晶体管有两大类型:
一类是作小信号放大的高频小功率管,对它们的主要要求是高增益和低噪声;
另一类为高频功率管,其在高频工作时允许有较大管耗,且输出功率较大。
(三)集成电路
用于高频的集成电路的类型和品种主要分为通用型和专用型两种。
第三节高频变压器和传输线变压器
一、高频变压器及其特点
变压器是靠磁通交链,或者说是靠互感进行耦合的。
(1)为了减少损耗,高频变压器常用导磁率μ高、高频损耗小的软磁材料作磁芯。
(2)高频变压器一般用于小信号场合,尺寸小,线圈的匝数较少。
图1—14高频变压器的磁芯结构
(a)环形磁芯;
(b)罐形磁芯;
(c)双孔磁芯
图1—15高频变压器及其等效电路
(a)电路符号;
(b)等效电路图1—16(a)是一中心抽头变压器的示意图。
初级为两个等匝数的线圈串联,极性相同,设初次级匝比n=N1/N2。
作为理想变压器看待,线圈间的电压和电流关系分别为
图1—16中心抽头变压器电路
(a)中心抽头变压器电路;
(b)作四端口器件应用3.2传输线变压器
二、传输线变压器及其特点
传输线变压器就是利用绕制在磁环上的传输线而构成的高频变压器。
图1—17为其典型的结构和电路图。
图1—17传输线变压器的典型结构和电路
(a)结构示意图;
(b)电路
图1—18传输线变压器的工作方式
(a)传输线方式;
(b)变压器方式
图1—19传输线变压器的应用举例
(a)高频反相器;
(b)不平衡—平衡变换器;
(c)1∶4阻抗变换器;
(d)3分贝耦合器
第四节各种滤波组件
一、石英晶体谐振器
(一)物理特性
石英晶体谐振器是由天然或人工生成的石英晶体切片制成。
(二)等效电路及阻抗特性
图1—22是石英晶体谐振器的等效电路。
由图1—22(b)可看出,晶体谐振器是一串并联的振荡回路,其串联谐振频率fq和并联谐振频率f0
图1-20石英晶体的形状及各种切型的位置
(a)形状;
(b)不同切型位置;
(c)电路符号
图1—21石英晶体谐振器(a)外形;
(b)内部结构
图1—22晶体谐振器的等效电路
(a)包括泛音在内的等效电路;
(b)谐振频率附近的等效电路
图1—22(b)所示的等效电路的阻抗的一般表示式为
在忽略rq后,上式可化简为
图1—23晶体谐振器的电抗曲线
图1—24晶体滤波器的电路与衰减特性(a)滤波器电路;
(b)衰减特性
二、集中滤波器
(一)陶瓷滤波器
图1—25陶瓷滤波器电路
图1—26声表面波滤波器的结构和幅频特性(a)结构示意图(b)均匀对称的幅频特性
(二)声表面波滤波器
图1—26(a)中的声表面波滤波器的传输函数为
图1--27一种用于通信机中的声表面波滤波器
(三)衰减器与匹配器
高频衰减,匹配器
图1—28T型和Π型网络
图1—29T型电阻网络匹配器
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