高频电子线路第二版第2章高频基础电路

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1、第2章高频基础电路本章教学基本要求1.了解选频回路（滤波器）的种类及其在电路中的作用；掌握LC串、并联回路的组成、原理和特性。2.掌握几种常用的无源阻抗变换电路的结构、工作原理和分析设计方法。3.掌握LC阻抗匹配网络的类型、原理及计算方法。本章教学内容2.1无源集总元件的电路模型及频率特性2.2LC串并联谐振回路2.3阻抗变换电路2.4信号的功率传输与匹配网络2.5滤波器2.1无源集总元件的电路模型及频率特性2.1.1电阻器的电路模型及频率特性R为电阻;Ca为电阻引脚极板间等效电容;Cb为引线间的电容;L为电阻

2、引线电感。显然，分布电容和引线电感越小，则电阻的高频特性越好。在实际应用时，要选用分布电容和引线电感尽可能小的即高频特性好的电阻，即需要根据电路工作频率的高低选用不同类型的电阻。500Ω金属膜电阻自谐振频率点电阻器是电子线路中最常用的无源元件之一。在电子电路中，一个或多个电阻可构成降压或分压电路用于有源器件的直流偏置，也可作为直流或电子电路的负载电阻完成某些特定功能。电阻的主要类型：高密度碳介质合成的碳膜电阻；鎳或其它材料的线绕电阻；温度穏定材料的金属膜电阻；铝或铍基材料薄膜片的表面贴装（SMD）电阻。电阻的高

3、频特性与制作电阻的材料、电阻的封装形式和尺寸大小有密切关系。一般来说，金属膜电阻比碳膜电阻的高频特性要好；碳膜电阻比线绕电阻的高频特性要好；表面贴装（SMD）电阻比上述引线电阻的高频特性要好；小尺寸电阻比大尺寸电阻的高频特性要好。当工作频率为高频时，可选用金属膜电阻和表面贴装（SMD）电阻。表面贴装（SMD）电阻，尺寸小且无引线，其高频特性好，多用于射频频段。2.1.2电容器的电路模型及频率特性C为理想电容、L为引线和极板间等效电感,RS为引线的导体损耗电阻,Ge为介质损耗电导。由于制造工艺的提高与介质材料的优

4、化，多数电容器在工作频率较低的频段，引线和极板间等效电感、引线的导体损耗电阻和介质损耗电导的影响可以忽略，可认为是一个理想电容。47pF电容的阻抗频率特性自谐振频率点工作频率低于几百MHz时，电容器可近似为理想电容。隨着频率的增大，等效的引线与介质损耗电阻不能忽略，引线与极板等效电感的影响也不能忽略，电容的阻抗的绝对值减小，但仍显容抗值。即工作频率小于自谐振频率时，可作为电容应用；当工作频率等于自谐振频率时，电容等效为串联谐振，阻抗最小；当工作频率大于自谐振频率后，等效电感影响加大，阻抗值增大为电感应用区，电容

5、等效为电感。不同介质材料的电容器的阻抗频率特性不同，不同电容值的电容器自谐振频率不相同。工作频率在几百kHz～几百MHz的频率段宜选用高频陶瓷电容、云母电容和金属化聚丙烯电容，用表面贴装式或插装式都能满足损耗很小，可认为是理想电容。工作频率进入射频频段宜选用片式多层陶瓷电容器、片式塑封交流瓷介电容器和片式有机薄膜电容器。但电容器的电容值不一定是理想值。射频电路中经常需要旁路、电源去耦滤波和射频接地等辅助电路，通常可以利用电容器具有自谐振频率的特点来实现。2.1.3电感器的电路模型及频率特性L为理想电感,Cs为电

6、感线间的分布电容,Rs为电感本身的损耗电阻。自谐振频率，由L与Cs并联确定。在工作频率低于自谐振频率之前，由于集肤效应，损耗电阻隨频率增加而显著增大，使等效阻抗升高很快。可见在工作频率低于自谐振频率的范围为电感应用区。相反，当工作频率高于自谐振频率时，分布电容Cs影响显著，显示电容特性。电感的阻抗频率特性自谐振频率点电感器的成品类型较多，可以满足从低频到高频以及射频的不同需求。在一般情况下，骨架为铁氧体的片式电感器仅限于在中、低频段工作，而骨架材料是铝、陶瓷或空心的片式电感器则可以在高频(HF)段、甚高频(VH

7、F)段或超高频(UHF)段工作。适用于HF和VHF段的电感器电感量一般为0.1～1000μH,适用于UHF段的电感器电感量一般为1.5～100nH。对于工作频率在几百kHz～几百MHz范围內的高频电子线路来说,电感器的选取或自制都应该使电感器的自谐振频率尽可能高,即分布电容很小,且品质因数要高。在这样的条件下，电感器可忽略分布电容的影响，等效为电感与自损耗电阻串联。2.2LC串并联谐振回路2.2.1电感、电容元件的高频等效1.电感的高频等效(在几百kHz～几百MHz)等效为理想电感与损耗电阻串联,如图(b)。2

8、.电容的高频等效(在几百kHz～几百MHz)等效为理想电容。并联形式2.2.2串联谐振回路1.无负载电阻的串联谐振回路回路的阻抗；回路电阻谐振频率回路品质因数为空载品质因数2.有负载电阻的串联谐振回路回路的阻抗回路电阻谐振频率回路品质因数流过电路的电流谐振时，流过电路电流最大称为谐振电流。相对电流为相对幅频特性相对相频特性串联谐振的相对幅频特性与相频特性阻抗特性等效纯电阻等效感抗等效容