概述
高頻電路基本上是由無源元件、有源器件和無源網(wǎng)絡組成的。高頻電路中使用的元器件與低頻電路中使用的元器件頻率特性是不同的。高頻電路中無源線性元件主要是電阻(器)、電容(器)和電感(器)。高頻電路中的元件
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一個實際的電阻器，在低頻時主要表現(xiàn)為電阻特性，但在高頻使用時不僅表現(xiàn)有電阻特性的一面，而且還表現(xiàn)有電抗特性的一面。電阻器的電抗特性反映的就是其高頻特性。
一個電阻R的高頻等效電路，其中，CR為分布電容，LR為引線電感，R為電阻。
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由介質(zhì)隔開的兩導體構成電容。一個理想電容器的容抗為1/(jωC)，電容器的容抗與頻率的關系如圖1—2（b）虛線所示，其中f為工作頻率，ω=2πf。
一個實際電容C的高頻等效電路如圖所示，其中Rc為損耗電阻，Lc為引線電感。容抗與頻率的關系如圖1—2（b）實線所示，其中f為工作頻率，ω=2πf。
(a)電容器的等效電路；（b）電容器的阻抗特性
（三）電感
理想高頻電感器L的感抗為jωL，其中ω為工作角頻率。
實際高頻電感器存在分布電容和損耗電阻，自身諧振頻率SRF。在SRF上，高頻電感阻抗的幅值最大，而相角為零.
高頻電路中的有源器件
�。ㄒ唬┒䴓O管
半導體二極管在高頻中主要用于檢波、調(diào)制、解調(diào)及混頻等非線性變換電路中。
�。ǘ┚w管與場效應管（FET）
在高頻中應用的晶體管仍然是雙極型晶體管和各種場效應管，在外形結(jié)構方面有所不同。高頻晶體管有兩大類型：一類是作小信號放大的高頻小功率管，對它們的主要要求是高增益和低噪聲；另一類為高頻功率管，其在高頻工作時允許有較大管耗，且輸出功率較大。
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用于高頻的集成電路的類型和品種主要分為通用型和專用型兩種。
高頻振蕩（諧振）回路
高頻電路中的無源組件或無源網(wǎng)絡主要有高頻振蕩（諧振）回路、高頻變壓器、諧振器與濾波器等，它們完成信號的傳輸、頻率選擇及阻抗變換等功能。
高頻振蕩回路是高頻電路中應用最廣的無源網(wǎng)絡，也是構成高頻放大器、振蕩器以及各種濾波器的主要部件，在電路中完成阻抗變換、信號選擇等任務，并可直接作為負載使用。
振蕩回路是由電感和電容組成。只有一個回路的振蕩回路稱為簡單振蕩回路或單振蕩回路，分為串聯(lián)諧振回路或并聯(lián)諧振回路。
一、串聯(lián)諧振回路
圖1—4串聯(lián)震蕩回路及其特性
若在串聯(lián)振蕩回路兩端加一恒壓信號，則發(fā)生串聯(lián)諧振時因阻抗最小，流過電路的電流最大，稱為諧振電流，其值為：
在任意頻率下的回路電流與諧振電流之比為：
其模為：
其中，
稱為回路的品質(zhì)因數(shù)，它是振蕩回路的另一個重要參數(shù)。根據(jù)式（1—6）畫出相應的曲線如圖1—5所示，稱為諧振曲線。
圖1—5串聯(lián)諧振回路的諧振曲線：
圖1—6串聯(lián)回路在諧振時的電流、電壓關系：
在實際應用中，外加信號的頻率ω與回路諧振頻率ω0之差Δω=ω-ω0表示頻率偏離諧振的程度，稱為失諧。當ω與ω0很接近時，
令ξ為廣義失諧，則式（1—5）可寫成
當保持外加信號的幅值不變而改變其頻率時，將回路電流值下降為諧振值的時對應的頻率范圍稱為回路的通頻帶，也稱回路帶寬，通常用B來表示。令式（1—9）等于，則可推得ξ=±1，從而可得帶寬為
二、并聯(lián)諧振回路
串聯(lián)諧振回路適用于電源內(nèi)阻為低內(nèi)阻（如恒壓源）的情況或低阻抗的電路（如微波電路）。
圖1—7并聯(lián)諧振回路及其等效電路、阻抗特性和輻角特性：
(a)并聯(lián)諧振回路；（b）等效電路；（c）阻抗特性；（d）輻角特性
并聯(lián)諧振回路的并聯(lián)阻抗為：
定義使感抗與容抗相等的頻率為并聯(lián)諧振頻率ω0，令Zp的虛部為零，求解方程的根就是ω0，可得
式中，Q為回路的品質(zhì)因數(shù)，有
當時，�；芈吩谥C振時的阻抗最大，為一電阻R0
因為：
并聯(lián)回路通常用于窄帶系統(tǒng)，此時ω與ω0相差不大，式（1—13）可進一步簡化為
式中，Δω=ω-ω0。對應的阻抗模值與幅角分別為
圖1—8表示了并聯(lián)振蕩回路中諧振時的電流、電壓關系。
例1設一放大器以簡單并聯(lián)振蕩回路為負載，信號中心頻率fs=10MHz，回路電容C=50pF，
(1)試計算所需的線圈電感值。
(2)若線圈品質(zhì)因數(shù)為Q=100，試計算回路諧振電阻及回路帶寬。
(3)若放大器所需的帶寬B=0.5MHz，則應在回路上并聯(lián)多大電阻才能滿足放大器所需帶寬要求？
解
(1)計算L值。由式(1—2)，可得
將f0以兆赫茲(MHz)為單位，Ｃ以皮法(pF)為單位，L以微亨（μH）為單位，上式可變?yōu)橐粚嵱糜嬎愎剑?br> 將f0=fs=10MHz代入，得
(2)回路諧振電阻和帶寬。由式(1—12)
回路帶寬為
(3)求滿足0.5MHz帶寬的并聯(lián)電阻。設回路上并聯(lián)電阻為R1，并聯(lián)后的總電阻為R1∥R0，總的回路有載品質(zhì)因數(shù)為QL。由帶寬公式，有
此時要求的帶寬B=0.5MHz，故
回路總電阻為
需要在回路上并聯(lián)7.97kΩ的電阻。
三、抽頭并聯(lián)振蕩回路
圖1—9幾種常見抽頭振蕩回路
對于圖1—9（b）的電路，其接入系數(shù)p可以直接用電容比值表示為
圖1—10電流源的折合諧振時的回路電流IL和IC與I的比值要小些，而不再是Q倍。由
例2如圖1—11，抽頭回路由電流源激勵，忽略回路本身的固有損耗，試求回路兩端電壓u(t)的表示式及回路帶寬。
圖1—11例2的抽頭回路解：由于忽略了回路本身的固有損耗，因此可以認為Q→∞。由圖可知，回路電容為
諧振角頻率為電阻R1的接入系數(shù)等效到回路兩端的電阻為
回路兩端電壓u(t)與i(t)同相，電壓振幅U=IR=2V，故
回路有載品質(zhì)因數(shù)
回路帶寬
四、耦合振蕩回路
在高頻電路中，有時用到兩個互相耦合的振蕩回路，也稱為雙調(diào)諧回路。把接有激勵信號源的回路稱為初級回路，把與負載相接的回路稱為次級回路或負載回路。圖1—12是兩種常見的耦合回路。圖1—12（a）是互感耦合電路，圖1—12(b)是電容耦合回路圖1—12兩種常見的耦合回路及其等效電路
對于圖1—12（b）電路，耦合系數(shù)為
初次級串聯(lián)阻抗可分別表示為
耦合阻抗為
由圖1—12（c）等效電路，轉(zhuǎn)移阻抗為
由次級感應電勢產(chǎn)生，有
考慮次級的反映阻抗，則
高頻變壓器和傳輸線變壓器
一、高頻變壓器及其特點
變壓器是靠磁通交鏈，或者說是靠互感進行耦合的。
(1)為了減少損耗，高頻變壓器常用導磁率μ高、高頻損耗小的軟磁材料作磁芯。
(2)高頻變壓器一般用于小信號場合，尺寸小，線圈的匝數(shù)較少。
圖1—14高頻變壓器的磁芯結(jié)構
(a)環(huán)形磁芯；(b)罐形磁芯；(c)雙孔磁芯
圖1—15高頻變壓器及其等效電路
(a)電路符號；(b)等效電路圖1—16(a)是一中心抽頭變壓器的示意圖。
初級為兩個等匝數(shù)的線圈串聯(lián)，極性相同，設初次級匝比n=N1/N2。作為理想變壓器看待，線圈間的電壓和電流關系分別為
圖1—16中心抽頭變壓器電路
�。╝）中心抽頭變壓器電路；（b）作四端口器件應用3.2傳輸線變壓器
二、傳輸線變壓器及其特點
傳輸線變壓器就是利用繞制在磁環(huán)上的傳輸線而構成的高頻變壓器。圖1—17為其典型的結(jié)構和電路圖。
圖1—17傳輸線變壓器的典型結(jié)構和電路
(a)結(jié)構示意圖；（b）電路
圖1—18傳輸線變壓器的工作方式
(a)傳輸線方式；(b)變壓器方式
圖1—19傳輸線變壓器的應用舉例
(a)高頻反相器；(b)不平衡—平衡變換器；(c)1∶4阻抗變換器；(d)3分貝耦合器
各種濾波組件
一、石英晶體諧振器
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石英晶體諧振器是由天然或人工生成的石英晶體切片制成。
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圖1—22是石英晶體諧振器的等效電路。
由圖1—22(b)可看出，晶體諧振器是一串并聯(lián)的振蕩回路，其串聯(lián)諧振頻率fq和并聯(lián)諧振頻率f0
圖1-20石英晶體的形狀及各種切型的位置
（a）形狀；（b）不同切型位置；（c）電路符號
圖1—21石英晶體諧振器（a）外形；（b）內(nèi)部結(jié)構
圖1—22晶體諧振器的等效電路
(a)包括泛音在內(nèi)的等效電路；(b)諧振頻率附近的等效電路
圖1—22(b)所示的等效電路的阻抗的一般表示式為
在忽略rq后，上式可化簡為
圖1—23晶體諧振器的電抗曲線
圖1—24晶體濾波器的電路與衰減特性（a）濾波器電路；（b）衰減特性
二、集中濾波器
�。ㄒ唬┨沾蔀V波器
圖1—25陶瓷濾波器電路
圖1—26聲表面波濾波器的結(jié)構和幅頻特性(a)結(jié)構示意圖(b)均勻?qū)ΨQ的幅頻特性
�。ǘ┞暠砻娌V波器
圖1—26(a)中的聲表面波濾波器的傳輸函數(shù)為
圖1--27一種用于通信機中的聲表面波濾波器
�。ㄈ┧p器與匹配器
高頻衰減，匹配器
圖1—28T型和Π型網(wǎng)絡
