《高频电路基础》课件.ppt

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1、第二章 高频电路基础,高频电路中的元器件高频电路中的基本电路电子噪声及其特性噪声系数和噪声温度,第一节 高频电路中的元器件,线性（无源元件）：电感线圈、电容器和电阻器，构成振荡回路和滤波器等线性电路,非线性（有源器件）：二极管、晶体管和集成电路,元器件,非线性器件,线性应用：小信号放大器,非线性应用：大功率放大器、振荡器、调制、解调,一、高频电路中的元件,1.高频电阻（1）常用的电阻：金属膜电阻、碳膜电阻、线绕电阻（2）主要参数：电阻值、额定功率和稳定性 电阻值：高频时电阻值将增加；额定功率：在正常工作状态下电阻器容许消耗的功率；稳定性：电阻器的工作条件变化时（eg.温度升高或降低），其电阻值

2、的变换应在容许的范围内。,金属膜电阻,线绕电阻,碳膜电阻,贴片电阻,（3）电阻的高频特性,图 2-1 电阻的高频等效电路,电抗特性,分布电容,引线电感：频率越高，感抗越大,一个电阻R的高频等效电路如图2-1所示,其中,CR为分布电容,LR为引线电感,R为电阻。,2.高频电容,（1）主要参数：电容量、工作电压、损耗角、品质因数、SRF 在高频电子线路中所用的电容器的电容量从几个皮法到几百微法。工作电压：在很长时间内工作（eg.10000小时以上），电容两端可以承受的最大电压。损耗角：电流超前电压的相角与90之间的差值，决定电容器品质的 优劣。理想=？品质因数QC：理想QC=?,(2)高频特性 由

3、介质隔开的两导体即构成电容。一个电容器的等效电路如图2-2（a）所示。理想电容器的阻抗1/(jC),如图2-2（b）虚线所示,其中,f为工作频率,=2f。,图2 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,3 高频电感,（1）主要参数：电感量、分布电容、损耗、品质因数、SRF损耗：主要指交流电阻，用品质因数Q表征;品质因数Q：高频电感的感抗与其串联的损耗电阻之比。随频率的升高而下降。（2）高频特性：,图 2-3 高频电感器的自身谐振频率SRF,第二节 高频电路中的基本电路,1.选频的基本概念 所谓选频就是选出需要的频率分量并且滤除不需要的频率分量。2.选频网络的分类

4、,简单振荡回路,耦合振荡回路,振荡回路（由L、C组成）,各种滤波器,石英晶体谐振器陶瓷滤波器声表面波滤波器,抽头并联振荡回路,选频网络在本课程的用途 前端选择性电路 高频小信号放大器负载 中频放大器负载 高频功率放大器负载 混频器负载 正弦波振荡器回路 调制电路负载,一、高频振荡回路1.简单振荡回路,概述谐振及谐振条件谐振特性能量关系谐振曲线和通频带信号源内阻及负载对串联谐振回路的影响,串联振荡回路,并联振荡回路,由电感线圈和电容器组成的单个振荡电路，称为简单振荡回路。信号源与电容和电感串接，就构成串联振荡回路。,串联振荡回路的阻抗在某一特定频率上具有最小值，而偏离这个特定频率的时候阻抗将迅速

5、增大。单振荡回路的这种特性称为谐振特性，这个特定频率就叫做谐振频率。谐振回路具有选频和滤波作用。,串联振荡回路概述,串联振荡回路谐振及谐振条件,1.阻抗,当 0时,|Z|R，0，X 0 呈感性，电流滞后电压，0 0，X 0 呈容性，电流超前电压，0=0|Z|=R X=0 达到串联谐振。当回路谐振时的感抗或容抗，称之为特性阻抗。用表示,串联振荡回路谐振特性,1),2)谐振时电流最大且与电压源同相,3),2、谐振频率f0若 则 当，为最大值，此时回路发生串联谐振，称使 的信号频率为谐振频率以o表示，即所以 因此也称x=o L 为串联谐振回路的谐振条件。,%,3.品质因数Q 谐振时回路感抗值（或容抗

6、值）与回路电阻R的比值称为回路的品质因数，以Q表示，它表示回路损耗的大小。当谐振时：因此串联谐振时，电感L和电容C上的电压达到最大值且为输入信号电压的Q倍，故串联谐振也称为电压谐振。因此，必须预先注意回路元件的耐压问题。,结论：,电感线圈与电容器两端的电压模值相等，且等于外加电压 的Q倍。,Q值一般可以达到几十或者几百，故电容或者电感两端的 电压可以是信号电压的几十或者几百倍，称为电压谐振，在实际应用的时候要加以注意。,串联谐振时电路中的电流或者电压可以绘成向量图。,注意：损耗电阻是包含在R中的，所以,故：超前 的角度小于,4.广义失谐系数：广义失谐是表示回路失谐大小的量，其定义为：,当 0即

7、失谐不大时：当谐振时：=0。,串联单振荡回路由电感线圈（包括其损耗电阻）和电容器构成，电抗元件电感和电容不消耗外加电动势的能量，电路进入稳定状态后，二者只储存和交换能量，消耗能量的只有损耗电阻。,串联振荡回路 能量关系,W 是一个不随时间变化的常数。这说明回路中储存的能量是不变的，只是在线圈与电容器之间相互转换。且电抗元件不消耗外加电动势的能量，外加电动势只提供回路电阻所消耗的能量，以维持回路的等幅振荡。所以回路谐振时电流最大。,结论：,电感上储存的瞬时能量的最大值与电容上储存的瞬时能量 的最大值相等。,能量W是一个不随着时间变化的常数，这说明整个回路中 储存的能量保持不变，只是在线圈和电容器

8、之间相互转换，电抗元件不消耗外加电源的能量。,外加电源只是提供回路电阻所消耗的能量，以维持回路的 等幅振荡，谐振时振荡器回路中的电流最大。,串联振荡回路谐振曲线和通频带,串联谐振回路中电流幅值与外加电动势频率之间的关系曲线称为谐振曲线。可用N(f)表示谐振曲线的函数。,Q值不同即损耗R不同时，对曲线有很大影响，Q值大曲线尖锐，选择性好，Q值小曲线钝，通带宽。,通频带,定义:回路外加电压的幅值不变时，改变频率，回路电流I下降到Io 的 时所对应的频率范围称为谐振回路的通频带,用B表示:当 时 而 所以也可用线频率f0表示，即,通常把没有接入信号源内阻和负载电阻时回路本身的Q值叫做无载Q（空载Q值

9、）如式,串联振荡回路信号源内阻及负载对串联谐振回路的影响,其中R为回路本身的损耗，RS为信号源内阻，RL为负载,通常把接有信号源内阻和负载电阻时回路的Q值叫做有载QL,如式,结论：串联谐振回路通常适用于信号源内阻Rs很小(恒压源）和负载电阻RL也不大的情况。,并联谐振回路,概述 谐振条件 谐振特性 谐振曲线、相频特性和通频带 信号源内阻和负载电阻对并联谐振回路的影响,对于信号源内阻和负载比较大的情况，宜采用并联谐振回路。,结构：电感线圈L、电容C、外加信号源相互并联的 振荡回路。,其中由于外加信号源内阻很大，为了 分析方便，采用恒流源。,并联振荡回路概述,1.回路阻抗,由图可知，并联谐振回路的

10、阻抗为,一般 L R,I,s,谐振时的阻抗特性：,因此回路谐振时：,并联振荡回路谐振条件,谐振条件:,若 不成立,谐振时Z为实数,故,2.谐振频率f0,3.品质因数,谐振时电感支路或者电容支路的电流幅值为外加电流源IS的 QP倍。因此，并联谐振又称为电流谐振。,一般Q为几十到几百，因此信号源的电流不是很大，而支路内的电流却是很大。,4.广义失谐 表示回路失谐大小的量,1.谐振曲线 串联回路用电流比来表示，并联回路用电压比来表示。回路端电压 谐振时回路端电压 由此可作出谐振曲线,并联振荡回路谐振曲线、相频特性和通频带,在小失谐时：,结论：,相角：,2.相频特性,串联电路里是指回路电流与信号源电压

11、 的相角差。而并联电路是是指回路端电压对信号源电流Is的相角差。=p 时=0 回路呈纯阻 p 时 0 回路呈感性,相频曲线如图所示,当回路端电压下降到最大值的 时所对应的频率范围 即 通频带,3.通频带,并联振荡回路信号源内阻和负载电阻对并联谐振回路的影响,例 2-1 设一放大器以简单并联振荡回路为负载,信号中心频率fs=10MHz,回路电容C=50 pF,(1)试计算所需的线圈电感值。(2)若线圈品质因数为Q=100,试计算回路谐振电阻及回路带宽。(3)若放大器所需的带宽B=0.5 MHz,则应在回路上并联多大电阻才能满足放大器所需带宽要求?解(1)计算L值。由式(2 2),可得,将f0以兆

12、赫兹(MHz)为单位,以皮法(pF)为单位,L以微亨（H）为单位，上式可变为一实用计算公式:,将f0=fs=10 MHz代入,得,(2)回路谐振电阻和带宽。由式(2 12),回路带宽为,(3)求满足0.5 MHz带宽的并联电阻。设回路上并联电阻为R1,并联后的总电阻为R1R0,总的回路有载品质因数为QL。由带宽公式,有,此时要求的带宽B=0.5 MHz,故,回路总电阻为,需要在回路上并联7.97 k的电阻。,例1：有一并联谐振回路如图，并联回路的无载Q值 Qp=80，谐振电阻 Rp=25k，谐振频率fo=30MHz，信号源电流幅度 Is=0.1mA(1)若信号源内阻Rs=10k，当负载电阻RL

13、不接时，问通频带B和谐振时输出电压幅度Vo是多少？(2)若Rs=6k，RL=2k，求此时的通频带B和Vo 是多少？,解：(1)Rs=10k，,而,(2),故并联电阻愈小，即QL越低，通带愈宽。,z=R+jx=R+j(L-)=,广义失谐系数：,谐振曲线：,接入系数P 即为抽头点电压与端电压的比,根据能量等效原则：,由于,因此P是小于1的正数，即 R R0 即由高抽头向低抽头转换时，等效阻抗降低为原来的p2倍。,2 抽头并联振荡回路,接入系数：,因此,1)激励源与回路的电感部分连接在不考虑 之间的互感M时:,当抽头改变时,p值改变,可以改变回路在db两端的等效阻抗,当考虑 和 之间的互感M时接入系

14、数,2)激励源与回路的电容部分连接对于电容抽头电路而言,接入系数,应该指出接入系数 或 都是假定窄带高Q，回路处于谐振或失谐不大，流过电容或电感的电流比外部电流大得多时才成立。,3)负载电阻或电容的折合,结论：1、抽头改变时，或、的比值改 变，即P改变 2、抽头由低高，等效导纳降低P2倍，Q值提高许 多，即等效电阻提高了 倍，并联电阻加大，Q 值提高。,电容减小，阻抗加大。,图2 9 几种常见抽头振荡回路,L1,L2,L1,L2,L1,L2,4)电流源的折合右图表示电流源的折合关系。因为是等效变换，变换前后其功率不变。,电压源和电流源的变比是 而不是,从ab端到bd端电压变换比为1/P，在保持

15、功率相同的条件下，电流变换比就是P倍。即由低抽头向高抽头变化时，电流源减小了P倍。,由于,因此，抽头的目的是：减小信号源内阻和负载对回路和影响。,负载电阻和信号源内阻小时应采用串联方式；负载电阻和信号源内阻大时应采用并联方式；负载电阻信号源内阻不大不小采用部分接入方式。,例 2-2 如图2 11，抽头回路由电流源激励,忽略回路本身的固有损耗,试求回路两端电压u(t)的表示式及回路带宽。,图 2 11 例2的抽头回路,解 由于忽略了回路本身的固有损耗,因此可以认为Q。由图可知,回路电容为,谐振角频率为,电阻R1的接入系数,等效到回路两端的电阻为,回路两端电压u(t)与i(t)同相,电压振幅U=I

16、R=2 V,故,输出电压为,回路有载品质因数,回路带宽,三、石英晶体谐振器,1.物理特性 石英是矿物质硅石的一种（也可人工制造），化学成分是SiO2，其形状为结晶的六角锥体。图(a)表示自然结晶体，图(b)表示晶体的横截面。为了便于研究，人们根据石英晶体的物理特性，在石英晶体内画出三种几何对称轴，连接两个角锥顶点的一根轴ZZ，称为光轴，在图(b)中沿对角线的三条XX轴，称为电轴，与电轴相垂直的三条YY轴，称为机械轴。,沿着不同的轴切下，有不同的切型，X切型、Y切型、AT切型、BT、CT等等。石英晶体具有正、反两种压电效应。当石英晶体沿某一电轴受到交变电场作用时，就能沿机械轴产生机械振动，反过来

17、，当机械轴受力时，就能在电轴方向产生电场。且换能性能具有谐振特性，在谐振频率，换能效率最高。,石英晶体和其他弹性体一样，具有惯性和弹性，因而存在着固有振动频率，当晶体片的固有频率与外加电源频率相等时，晶体片就产生谐振。,2.等效电路及阻抗特性,石英片相当一个串联谐振电路，可用集中参数Lq、Cq、rq来模拟，Lq为晶体的质量（惯性），Cq 为等效弹性模数，rg 为机械振动中的摩擦损耗。,右图表示石英谐振器的基频等效电路。电容C0称为石英谐振器的静电容。其容量主要决定于石英片尺寸和电极面积。一般C0在几PF 几十PF。式中 石英介电常数，s 极板面积，d 石英片厚度,接入系数,石英晶体的特点是：等

18、效电感Lq特别大、等效电容Cq特别小，因此，石英晶体的Q值 很大，一般为几万到几百万。这是普通LC电路无法比拟的。由于，这意味着等效电路中的接入系数 很小，因此外电路影响很小。,石英谐振器的等效电抗（阻抗特性）石英晶体有两个谐振角频率。一个是左边支路的串联谐振频率fq，即石英片本身的自然频率。另一个为石英谐振器的并联谐振频率fp。串联谐振频率 并联谐振频率,显然,接入系数P很小，一般为10-3数量级，所以fp与fq很接近。,上式忽略 rq 后可简化为 当=q时z0=0 Lq、Cq串谐谐振，当=p，z0=，回路并谐谐振。当 为容性。当 时,jx0 为感性。其电抗曲线如图所示。,并不等于石英晶体片

19、本身的等效电感Lq。石英晶体滤波器工作时，石英晶体两个谐振频率之间感性区的宽度决定了滤波器的通带宽度。,必须指出，在q与p的角频率之间，谐振器所呈现的等效电感,第三节 电子噪声及其特性,噪声是一种随机信号，其频谱分布于整个无线电工作频率范围，因此它是影响各类接收机性能的主要因素之一。一、定义和分类 定义：干扰（或噪声），指除有用信号以外的一切不需要的信号及各种电磁骚动的总称。,外部干扰,自然：天电干扰，宇宙干扰，大地干扰,人为：工业干扰，电台干扰，无线电器干扰,内部噪声,自然：热噪声，散粒噪声,人为：接触不良噪声,分类：,二、电子噪声的来源与特性,理论上说，任何电子线路都有电子噪声，但是因为通

20、常电子噪声的强度很弱，因此它的影响主要出现在有用信号比较弱的场合，在电子线路中，噪声来源主要有两方面：电阻热噪声和半导体管噪声，两者有许多相同的特性。,1 电阻的热噪声,内部噪声主要由电阻、谐振电路和电子器件内部所具有的带电微粒无规则运动所产生的。电阻由导体等材料组成，导体内的自由电子在一定的温度下总是处于“无规则”的热运动状态，这种热运动的方向和速度都是随机的。自由电子的热骚动在导体内形成非常弱的电流。,由于en（Un）呈现正态分布，所以又称其为高斯噪声,电阻热噪声作为一种起伏噪声，具有极宽的频谱，从零频一直延伸到1013Hz以上的频率，而且它的各个频率分量的强度是相等的。这种频谱与白色光的

21、光谱类似，因此将具有均匀连续的噪声叫做白噪声，电阻的热噪声就是一种白噪声。,1)热噪声电压和功率谱密度,在单位频带内，电阻所产生的热噪声电压的均方值为,均方电压谱密度,式中，k为玻耳兹曼常数，为1.3710-23 J/K；B 为测量此电压时的带宽；T为热力学温度，单位为K,均方电流谱密度,最大噪声功率(额定功率)kTB,噪声功率谱密度 kT,电阻热噪声等效电路,2)线性电路中的热噪声,电阻热噪声通过两电阻串联,热噪声通过线性网络,结论：对于线性网络产生的热噪声功率谱密度等效为网络的总等效电阻产生的热噪声功率谱密度。,例：并联回路的热噪声,法一：,并联回路可以等效为Re+jXe（图（c）,现在看

22、上述输出噪声谱密度与Re、Xe的关系。,展开化简后得,可得，,结论：对于线性网络产生的热噪声功率谱密度等效为网络的总等效电阻产生的热噪声功率谱密度。,法二：,结论：（1）对于纯电阻网络，各个电阻产生的热噪声大小等效为网络的总等效电阻产生的热噪声（包括均方噪声电压、电流或功率）。（2）纯电阻网络或电阻产生的最大噪声功率，即额定噪声功率为kTB。（3）对于线性网络产生的热噪声功率谱密度等效为网络的总等效电阻产生的热噪声功率谱密度，其均方噪声电压带宽由线性系统的带宽决定。,等效噪声带宽Bn为,（2 58）,3)噪声带宽,以图2-33的单振荡回路为例,计算其等效噪声带宽。设回路为高Q电路,设谐振频率为

23、f0，f为相对于f0的频偏，,由此可得等效噪声带宽为,己知并联回路的 3 dB带宽为B 0.7=f0/Q,故,晶体管的噪声通常比电阻的热噪声大得多，其来源主要有四个方面 热噪声 散粒（散弹）噪声 分配噪声 1/f噪声(闪烁噪声),2 晶体三极管的噪声,1).散弹（粒）噪声 在晶体管的PN结中（包括二极管的PN结），每个载流子都是随机地通过PN结的（包括随机注入、随机复合）。大量载流子流过结时的平均值（单位时间内平均）决定了它的直流电流I0，因此真实的结电流是围绕I0起伏的。这种由于载流子随机起伏流动产生的噪声称为散弹噪声，或散粒噪声。,因为散弹噪声和电阻热噪声都是白噪声，前面关于热噪声通过线性

24、系统的分析对散弹噪声也完全适用。这包括均方相加的原则，通过四端网络的计算以及等效噪声带宽等。晶体管中有发射结和集电结，因为发射结工作于正偏，结电流大。而集电结工作于反偏，除了基极来的传输电流外，只有反向饱和电流（它也产生散弹噪声）。因此发射结的散弹噪声起主要作用，而集电结的噪声可以忽略。,晶体管中通过发射结的少数载流子，大部分由集电极收集，形成集电极电流，少数部分载流子被基极流入的多数载流子复合，产生基极电流。由于基极中载流子的复合也具有随机性，即单位时间内复合的载流子数目是起伏变化的。晶体管的电流放大系数、只是反映平均意义上的分配比。这种因分配比起伏变化而产生的集电极电流、基极电流起伏噪声，

25、称为晶体管的分配噪声。分配噪声本质上也是白噪声，但由于渡越时间的影响，响当三极管的工作频率高到一定值后，这类噪声的功率谱密度将随频率的增加而迅速增大。,2).分配噪声,3).闪烁噪声 由于半导体材料及制造工艺水平造成表面清洁处理不好而引起的噪声称为闪烁噪声。它与半导体表面少数载流子的复合有关，表现为发射极电流的起伏，其电流噪声谱密度与频率近似成反比，又称1/f噪声。因此，它主要在低频（如几千赫兹以下）范围起主要作用。这种噪声也存在于其他电子器件中，某些实际电阻器就有这种噪声。晶体管在高频应用时，除非考虑它的调幅、调相作用，这种噪声的影响也可以忽略。,3 场效应管噪声 在场效应管中，由于其工作原

26、理不是靠少数载流子的运动，因而散弹噪声的影响很小。场效应管的噪声有以下几个方面的来源：沟道电阻产生的热噪声，沟道热噪声通过沟道和栅极电容的耦合作用在栅极上的感应噪声，闪烁噪声。必须指出，前面讨论的晶体管中的噪声，在实际放大器中将同时起作用并参与放大。有关晶体管的噪声模型和晶体管放大器的噪声比较复杂，这里就不讨论了。,一、怎样衡量噪声性能的好坏？问题一：一个设备的噪声性能能否只用设备的输出噪声功率No的大小做为衡量的标准？研究噪声的目的在于如何减少它对信号的影响。因此，离开信号谈噪声是无意义的。从噪声对信号影响的效果看，不在于噪声电平绝对值的大小，而在于信号功率与噪声功率的相对值，即信噪比，记为

27、SN（信号功率与噪声功率比）。即便噪声电平绝对值很高，但只要信噪比达到一定要求，噪声影响就可以忽略。否则即便噪声绝对电平低，由于信号电平更低，即信噪比低于1，则信号仍然会淹没在噪声中而无法辨别。因此信噪比是描述信号抗噪声质量的一个物理量。,第四节 噪声系数和噪声温度,问题二：是否可以用信噪比来衡量一个设备的噪声性能？回答：不合适！信噪比只能说明信号的质量，不能反映该设备对信号质量的影响。,其中：Si 放大器的输入信号功率 So放大器的输出信号功率 Ni 放大器的输入噪声功率 No放大器的输出噪声功率 Na放大器的内部噪声功率 KP放大器的功率放大倍数 NF噪声系数,用信号通过放大器前后信噪比的

28、变化来表示该网络的噪声性能是一种比较合适的方法。,噪声系数的定义,噪声系数可由下式表示,要描述放大系统的固有噪声的大小，就要用噪声系数，其定义为,（2-60）,因为,（2-61）,（2-62）,Na越大，NF越大NF1,噪声系数的定义,噪声系数用dB表示：,理想无噪系统的噪声系数为0dB,已知噪声功率是与带宽B相联系的。噪声系数与输入信号大小无关。定义：Ni为信号源内阻Rs的最大输出功率，为kTB噪声系数的大小与四端网络输出端的匹配情况无关噪声系数的定义只适用于线性或准线性电路,信噪比与负载的关系,设信号源内阻为RS，信号源的电压为US（有效值），当它与负载电阻RL相接时，在负载电阻RL上的信

29、噪比计 算如下：,信号源内阻噪声在RL上的功率,在负载两端的信噪比结论：信号源与任何负载相接本不影响其输入端信噪比，即无论负载为何值，其信噪比都不变，其值为负载开路时的信号电压平方与噪声电压均方值之比。,在负载两端的信噪比,信号源在RL上的功率,1.用额定功率和额定功率增益表示的噪声系数,放大器输入信号源电路如图所示。任何信号源加上负载后，其信噪比与负载大小无关，信噪比均为信号均方电压（或电流）与噪声均方电压（或电流）之比。,放大器的噪声系数NF为,Psmi和Psmo分别为放大器的输入和输出额定信号功率，Nmi和Nmo分别为放大器的输入和输出额定噪声功率，Kpm为放大器的额定功率增益。,以额定

30、功率表示的噪声系数,二.、噪声系数的计算,额定功率,又称资用功率或可用功率,是指信号源所能输出的最大功率,它是一个度量信号源容量大小的参数,是信号源的一个属性,它只取决于信号源本身的参数内阻和电动势,与输入电阻和负载无关,如图所示。,（a）电压源;（b）电流源,放大器的噪声系数NF为,对于无源二端口网络，输出端匹配时，输出的额定噪声功率Nmo=kTB,所以噪声系数:,因为Nmi=kTB,抽头回路的噪声系数,将信号源电导等效到回路两端,为p2gS,等效到回路两端的信号源电流为pIS,输出端匹配时信号源的最大输出功率，即二端网络输出端最大功率为：,输入端信号源的最大输出功率,即二端网络最大输入功率

31、为：,因此,网络的噪声系数为,例1 求如图所示虚线所含网络噪声系数。,方法一：额定功率增益法,US,方法二：开路电压法（戴维南定理）,Un,根据定义,级联后总的噪声系数为,2.级联网络噪声系数,式中,No为总输出额定噪声功率,它由三部分组成:经两级放大的输入信号源内阻的热噪声;经第二级放大的第一级网络内部的附加噪声;第二级网络内部的附加噪声,即,按噪声系数的表达式,Na1和Na2可分别表示为,则,将上式代入式（2 76）,得,(2 77),用同样的方法不难推出多级级联网络的噪声系数的公式为,(2 78),从式(2 78)可以看出,当网络的额定功率增益远大于1时,系统的总噪声系数主要取决于第一级

32、的噪声系数。越是后面的网络,对噪声系数的影响就越小,这是因为越到后级信号的功率越大,后面网络内部噪声对信噪比的影响就不大了。因此,对第一级来说,不但希望噪声系数小,也希望增益大,以便减小后级噪声的影响。,例2-3 下图是一接收机的前端电路,高频放大器和场效应管混频器的噪声系数和功率增益如图所示。试求前端电路的噪声系数(设本振产生的噪声忽略不计)。,解 将图中的噪声系数和增益化为倍数,有,因此,前端电路的噪声系数为,3 噪声系数与灵敏度,噪声系数是用来衡量部件(如放大器)和系统(如接收机)噪声性能的。而噪声性能的好坏，又决定了输出端的信号噪声功率比(当信号一定时)。同时，当要求一定的输出信噪比时

33、，它又决定了输入端必需的信号功率，也就是说决定放大或接收微弱信号的能力。对于接收机来说，接收微弱信号的能力，可以用一重要指标灵敏度来衡量。所谓灵敏度就是保持接收机输出端信噪比一定时，接收机输入的最小电压或功率(设接收机有足够的增益)。,例3 某电视接收机，正常接受时所需的最小信噪比为20dB，电视接收机的带宽为6MHz，接收机的前端噪声系数为10，若信号源内阻为75，问接收机前端输入的信号灵敏度应多大？,解：一般接收机前端增益有1020dB，所以前端的噪声系数为接收机噪声系数10。据噪声系数的定义，可得：,在多级网络级连中，信号的通频带近似等于噪声带宽，则输入的额定噪声功率为：,则，要求输入的

34、信号功率为：,而，功率匹配时：,讨论：提高灵敏度的方法降低接收机的噪声系数；降低接收机前端设备的温度T,灵敏度（用功率表示）也可表示为：,四、噪声温度 将线性电路的内部附加噪声折算到输入端,此附加噪声可以用提高信号源内阻上的温度来等效,这就是“噪声温度”。设 等效到输入端的附加噪声为Na/KP,令增加的温度为Te,即噪声温度,可得,这样,多级放大器的等效噪声温度为：,降低噪声系数的措施 根据上面所讨论的结果，有3种经常采用的减小噪声系数的措施。选用低噪声器件和元件正确选择晶体管放大级的直流工作点3.选择合适的信号源内阻,本节讨论的内容是学习通信电子线路的重要基础。1.各种形式的选频网络在通信电

35、子线路中得到广泛的应用。它能选出我们需要的频率分量和滤除不需要的频率分量，因此掌握各种选频网络的特性及分析方法是很重要的。2.选频网络可分为两大类。第一类是由电感和电容元件组成的谐振回路，它又分为单振荡回路和耦合振荡回路，第二类是各种滤波器，主要有LC集中滤波器、石英晶体滤波器、陶瓷滤波器和声表面波滤波器等。,本 节 小 结,3.串联谐振回路是指电感、电容、信号源三者串联；并联谐振回路是指电感、电容、信号源三者并联。串并联谐振回路的共同点是：,广义失谐都是表示回路失谐大小的量，用表示。串联时：并联时：,当Q值很高时，谐振频率均为,特性阻抗均可表示为,串并联谐振回路的不同点是：品质因数的表示形式

36、不同，串联谐振回路中：并联谐振回路中：串联谐振回路谐振时，其电感和电容上的电压 为信号源电压的Q倍，称为电压谐振；并联谐振 回路谐振时其电感和电容支路的电流为信号源 电流的Q倍，称为电流谐振。,通频带均可表示为,串联谐振回路失谐时，当f f0时回路呈感性，f f0时回路呈容性，f f0时回路呈感性。串联谐振回路的频率特性 并联谐振回路的频率特性,4、串并联阻抗等效互换时：X串=X并，R并=Q2R串（Q较大时）,5、回路采用抽头接入的目的是为了减少负载和信号源内阻对回路的影响，由低抽头折合到回路的高端时，等效电阻提高了 倍，等效导纳减小了倍，即采用抽头接入时，回路Q值提高了。,6、由相互间有影响

37、的两个单振荡回路组成的回路称为耦合回路。以耦合系数K表示耦合的强弱，耦合因数 表示相对临介耦合时的相对强弱。耦合回路中的反映阻抗是用来说明一个回路对耦合的另一回路电流影响。次级回路的电阻反映到初级回路仍为电阻，次级回路的电抗反映到初级回路仍为电抗，但抗的性质相反。7、选择性滤波器主要有LC集中选择性滤波器、石英晶体滤波器、陶瓷波波器和声表面波滤器。根据其各自特点应用到不同场合。其中石英晶体滤波器的Q值最高，选择性最好；声表面波滤波器工作频率高，抗辐射能力强，广泛用于通信设备中。,本 章 小 结,1.电子设备的性能在很大程度上与干扰和噪声有关。在通信系统中，接收机的灵敏度与噪声有关，提高接收机的

38、灵敏度有时比增加发射机的功率可能更为有效。因此研究各种干扰和噪声非常必要。2.所谓干扰（或噪声），就是除有用信号以外的一切不需要的信号及各种电磁骚动的总称。干扰（或噪声）按其发生的地点分为由设备外部进来的外部干扰和由设备内部产生的干扰；按接收的根源分有自然干扰和人为干扰，按电特性分有脉冲型，正弦型和起伏型干扰等。,3.干扰和噪声是两个同义的术语，波有本质的区别。习惯上，将外部来的称为干扰，内部产生称为噪声，本章主要讨论具有起伏性质的内部噪声。外部也有一部分具有起伏性质的干扰一并讨论。即使内部干扰，也有人为的（或故障性的）和固有的内部噪声才是我们要讨论的内容。4.抑制外部干扰的措施主要是消除干扰源，切断干扰传播途径和躲避干扰。电台的干扰实际上主要是外部干扰，有关这一部分内容放在以后的“混频器干扰”一节中讨论。应该指出，干扰和噪声问题涉及的范围很广，理论和计算都很复杂，详细分析已超出范围，本章主要介绍有关电子噪声的一些基本概念和性能指标。,