物理学院高频电子线路g12.pptx

物理学院高频电子线路g12,第一节,高频电路中的元器件,（1）两种耦合回路,互感耦合振荡回路，（两个振荡回路通过互感耦合）,电容耦合振荡回路，（两个振荡回路通过电容耦合）,第一节,高频电路中的元器件,（2）耦合系数,k,与耦合因子,A,耦合系数,K,：,耦合阻抗和两回路中同性质电抗的几何平均值之比。,互感耦合回路：,电容耦合回路：,耦合谐振回路的特性和谐振曲线的形状与两个谐振回路之间的耦合程度密切相关。,k1%，称很弱耦合；k1%5%，称弱耦合；5%k 90%，称强耦合；k 90%,很强耦合；k=100%,全耦合。,耦合因数,表示耦合与,Q,共同对回路特性造成的影响。,设：,A,=1,，,称为临界耦合，,曲线为单峰,。,A,1，称为过耦合，曲线为双峰。,A,=2.41时,第二节,高频电路中的基本电路,(1)为了减少损耗,高频变压器常用导磁率高、高频损耗小的软磁材料作磁芯。,(导磁率高，可以在同样的导线匝数下获得较大的电感量）,(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。,（2 36）,二、高频变压器和传输线变压器,用于几十兆赫兹以下高频电路中，进行信号传输、阻抗匹配、隔直流。,1、高频变压器,第二节,高频电路中的基本电路,图 2 15 高频变压器及其等效电路,(a)电路符号;(b)等效电路,第二节,高频电路中的基本电路,中心抽头变压器电路,第二节,高频电路中的基本电路,注意电流方向都是流入同名端,例：电路如图所示，列写电路方程。,2、传输线变压器,用途：极性变换、阻抗变换、平衡不平衡变换，功率合成、功率分配等。,结构：由传输线（同轴电缆、带状线或双绞线）在磁环上绕制而成。,第二节,高频电路中的基本电路,特点：,工作的频率范围非常宽，上限频率非常高，但受到传输线特性的限制。下限频率受变压器特性限制。,工作原理：,传输线模式负责将信号的能量传递给负载，理想情况下，变压器模式不传输能量。,变压器模式实现阻抗变换、极性变换等作用。,传输线的长度,l,应满足：,在上述条件下：,14 阻抗变换器;,第二节,高频电路中的基本电路,电路分析,4:1阻抗变换器,4.24试求所示个传输线变压器的阻抗变换关系及相应的特性阻抗Z,C,。,解：,（2 41）,三、石英晶体谐振器,石英晶体谐振器简称为晶体。用于高稳定性的振荡器，滤波器、鉴频器中。,化学成分：,二氧化硅,物理性质和化学性质都非常稳定。受温度等外界条件变动的影响极为微小。,第一节,高频电路中的元器件,1、晶体结构,Z轴：光轴；X轴：电轴；Y轴：机械轴,晶片具有弹性，可产生机械振动，有,固有振动频率,。,压电效应：（,X轴和Y方向,）,受力,形变在电极上产生等量异性,电荷,数量,正比,于形变。,电压,形变,形变大小正比电场强度。,3、石英谐振器的等效电路,交变电压,晶体振动,交变电荷,交变电流,压电效应使晶体具有了导电性。,反压电效应：,第一节,高频电路中的元器件,2、压电效应,晶体具有多种振荡模式，除,基音,模式外，还存在各种,奇次泛音,振动模式。,电压频率等于晶体固有振动频率时,：产生共振，电流最大，,电流电压同相。,电压频率小于晶体固有振动频率时,：,电流超前于电压,，,电压频率大于晶体固有振动频率时,：,电流滞后于电压。,根据电流电压关系，晶体可以等效为串联谐振电路,第一节,高频电路中的元器件,完整等效电路,等效三次泛音谐振特性,等效基波谐振特性,电极的电容效应等效,电路符号,工作于基音的晶体称为,基音晶体。,工作于泛音的晶体称为,泛音晶体。,第一节,高频电路中的元器件,基频时晶体压电效应等效,电极的电容效应等效,4、基频等效电路,频率稳定度高是由于：,（1）Q值很高,（2）接入系数 很小。,参数的特点：,L,q,很大,（,几十mh，与 质量有关,),C,q,很小,（102pF以下,与刚性有关）。,r,q,很小,（与摩擦损耗有关）,Q,q,很高,(10,5,以上），,C,0,C,q,第一节,高频电路中的元器件,5、基频时的等效阻抗,忽略r,q,第一节,高频电路中的元器件,其余范围：,X,cr,0,Z,cr,为容性,。,s,0,Z,cr,为感性,第一节,高频电路中的元器件,由于,C,q,/,C,0,1,所以,s,与,p,间隔很小,。,当晶体两端并有电容,C,L,时。,并联谐振频率为,f,N,。,f,N,f,p,.,第一节,高频电路中的元器件,四、集中滤波器,图 2 25 陶瓷滤波器电路,1、陶瓷滤波器,第一节,高频电路中的元器件,由压电陶瓷构成，等效电路与晶体相同，品质因数比晶体低，但比,LC,回路高，通带比晶体要宽。,2、声表面波滤波器,第一节,高频电路中的元器件,结构及工作原理,用途,SAW滤波器在抑制电子信息设备高次谐波、镜像信息、发射漏泄信号以及各类寄生杂波干扰等方面起到良好的作用，可以实现所需精度的幅频和相频特性的滤波，这是其它滤波器难以完成的。,近年来国外已将SAW滤波器片式化，重量只有0.2g；另外，由于采用了新的晶体材料和最新的精细加工技术，使SAW器件上使用上限频率提高到2.5GHz3GHz。从而促使SAW滤波器在抗EMI领域获得更广泛的应用。,目前世界SAW滤波器的年产量在6亿只以上，其中移动通信等用小型化RFSAW滤波器就达4.3亿只。,特点,SAW滤波器的主要特点是设计灵活性大、模拟/数字兼容、群延迟时间偏差和频率选择性优良（可选频率范围为10MHz3GHz）、输入输出阻抗误差小、传输损耗小、抗电磁干扰（EMI）性能好、可靠性高、制作的器件体小量轻，其体积、重量分别是陶瓷介质滤波器的1/40和1/30左右，且能实现多种复杂的功能。,