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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 2.2 LC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。 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。 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(VHF) 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,

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