通信电子线路基础.ppt
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1、第2章 通信电子线路基础,2.1 高频电路中的有源器件,2.2 无源谐振电路分析,2.3 干扰和噪声,2.1 高频电路中的有源器件,任务:完成信号的放大、非线性变换等主要功能。,2.1 有源器件:,BJT、FET、变容二极管:高频应用,集成电路:通用集成宽带放大电路,专用高频集成电路。,2.1.1 BJT的高频小信号模型,一、混合等效电路,混合型等效电路,二、三极管的Y参数等效电路,三极管处在小信号线性放大状态时,可以近似为线性器件。因此,我们避开三极管的内部结构,将其看成一个线性二端口网络,如下图所示,从而可以用网络参数等效电路来等效三极管。,Y参数等效电路,三极管的二端口模型,已知线性二端
2、口网络的y参数方程为:,将其移植到上图(a)中,得到三极管共发射极接法的y参数电流方程:,并由这个电流方程画出三极管的交流Y参数等效电路如图:,是输入端交流短路时的输出导纳,即受控电流源的内导纳。,是输出交流短路时的输入导纳;,是输入交流短路时的反向传输导纳,这是造成三极管输入回路与输入回路耦合的主要因数,也称为反馈导纳;,其中:,是输出端交流短路时的正向传输导纳,这是体现三极管电流控制作用的参数,其作用相当于H参数等效电路中的;,混合等效电路和Y参数等效电路所反映的是同一只三极管,所以两种等效电路之间存在着确定的关系,根据Y参数的上述定义,从混合等效电路可以推导出:,,,三点结论:,1)Y参
3、数与静态工作点有关,在这点上与H参数一样;2)Y参数与三极管的工作频率有关。在下一章将要讨论的小信号谐振放大器中,由于电路的通频带很窄,三极管的工作频率被局限在一个较小的范围内,Y参数在此可以近似看成常数;,3)如果工作频率对三极管来讲不是特别高,即满足:,Y参数均为容性参数,为了今后分析电路方便,我们将Y参数记为:,2.1.2 二极管和场效应管的高频小信号模型,一、二极管的高频小信号模型,二、FET的高频小信号模型,2.2 无源谐振网络,任务:信号传输、频率选择和阻抗变换等。,一、LC串联谐振回路:r是L和C的损耗之和,(1)串联谐振频率:,(2)品质因数:回路谐振时无功功率 与损耗功率之比
4、,(3)特性阻抗:谐振时容抗或感抗的值,(4)广义失谐:能够清楚的反映失谐的大小,通信电路中用到的谐振电路多为窄带电路,即与0很接近,则有,a、并联谐振频率,b、品质因数,c、广义失谐,二、并联谐振回路,1、基本概念:LC理想,g0是L和C的损耗之和。,2、并联谐振回路的幅频特性和相频特性,d、通频带,e、矩形系数,曲线越窄,选频特性越好,定义当U下降到U0的 时,对应的频率范围为通频带BW0.7,f、直接接入信号源和负载的LC并联谐振回路,谐振阻抗:Re=Rs/Ro/RL,有载品质因数:,通频带:,例:已知并联振荡回路的 fo=465KHz,C=200pF,BW=8kHz,求:(1)回路的电
5、感L和有载QL;(2)如将通频带加宽为10kHz,应在回路两端并 接一个多大的电阻?,解:(1),谐振时的阻抗:Ro=QLoL 98.4K,(2)设要并接的电阻为RL,由题意知,3、部分接入的并联振荡回路,目的:实现阻抗匹配;减小负载对谐振回路的影响,设接入系数为:n=U2/U1,则:RL=n2RL,a、自耦变压器部分接入电路,接入系数:,部分到全部增大,全部到部分减小,信号源的匹配:Rs=R0,紧耦合:,接入系数:,b、电容抽头部分接入电路,负载部分接入电路实现阻抗变换,接入系数:,接入系数:,例:图示电路是一电容抽头的并联振荡回路,信号角频率=10106rad/s。试计算谐振时回路电感L和
6、有载QL值(设线圈Qo值为100);并计算输出电压与回路电压的相位差。,解:由题意知,三、耦合谐振回路双调谐回路1、单调谐回路中通频带和选择性问题,单调谐回路中Q值越高,谐振曲线越尖锐,通频带越窄,选择有用信号的能力越强即选择性越好。但在需要保证一定通频带的条件下,又要选择性好,对于单调谐回路来说是难以胜任的。采用耦合振荡回路就可以解决单调谐回路中通频带和选择性的矛盾。,2、耦合谐振回路及特性分析,a、两个概念,耦合因数表示耦合与Q共同对回路特性造成的影响。,b、频率特性分析,设:初级回路总阻抗为Z1,次级回路总阻抗为Z2,两回路之间的耦合阻抗为Zm,则两回路方程为:,整理上式,得右式为了简化
7、分析,只讨论等振、等Q电路。等振:指初、次级回路谐振频率相等;等Q:指初、次级回路Q相等。,得到归一化幅频特性:,不同值时的频率特性曲线:,=1,称为临界耦合,曲线为单峰。,1,称为欠耦合,1,称为过耦合,曲线为双峰。=2.41时,2.2.2 无源固体组件(固体滤波器)一、石英晶体谐振器1、电器特性,利用石英晶体的压电效应和逆压电效应可以将其制成晶体谐振器。通常把基频谐振称为基音谐振,把高次谐波上的谐振称为泛音谐振。一般的用图示的LC谐振回路来模拟石英晶体的电特性。,容性,感性,二、总结,2.3 干扰和噪声,通信电子线路处理的信号,多数是微弱的小信号,因而很容易受到内部和外界一些不需要的电压、
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