第二讲 谐振回路

1、第二章第二章 高频电路基础高频电路基础 一、高频振荡回路 作用：阻抗变换； 信号选择与滤波； 相频转换和移相。 类型：简单振荡回路； 抽头并联振荡回路； 耦合振荡回路。 1. 简单振荡回路 定义：定义：由电感和电容串联或并联形成的回路称谐振回路。只有一个回路的振荡电路称简单振荡回路。 类型：类型： 串联谐荡回路； 并联谐荡回路。 串联谐荡回路串联谐荡回路:用于电源内阻为低内阻或低 阻抗电路的场合； 并联谐荡回路并联谐荡回路:频率不是非常高的场合下应用最广范。(1) 并联谐振回路 电路结构 如图2-1所示。 简单振荡回路的阻抗在某一特定频率上具有最大或最小值的特性称为谐振特性，这个特定频率称谐振

2、频率。简单谐振回路具有谐振特性和频率选择作用。 回路阻抗 并联谐振频率0 使感抗与容抗相等的频率为并联谐振频率。令ZP的虚部为零，求解方程的根就是并联谐振频率0 1211PrjLjCZrjLjC0211122QLC 回路的品质因数 上式中，Q为回路的品质因数00123LQrCr 它是回路的一个重要参数。在高频电路中通常满足Q 1，所以0 为0112 42fLCLC0 或 谐振阻抗 并联谐振回路在谐振时阻抗为最大，且为一纯电阻R0 00025LQRQLCrC当信号频率等于谐振频率时，并联谐振回路呈现纯电阻；当信号频率低于谐振频率时，并联谐振回路呈现感性阻抗；当信号频率高于谐振频率时，并联谐振回路

3、呈现容性阻抗。图2.2 并联谐振回路的阻抗特性和辐角特性Q值越高，阻抗和辐角在谐振频率附近变化就越快。 谐振频率附近的阻抗特性 在0附近，与0相差不大。 (2-1)式也可表示为 并联谐振回路通常工作在窄带系统，与0相差不大00(26)1PLCrZjQ220000000002227 因而,式(2-6)又可简化为 式中, 表征了频率偏离谐振的程度。称失谐。 为广义失谐。当 f = f0 或 =0时， Zp达到最大值R0。画出归一化的幅频特性如图2-2所示。 00028211PRRZjjQ0 0022fQQf 通频带、选择性、矩形系数 Q0越大，谐振曲线越尖锐，选择性越好。 为了衡量回路对不同频率信

4、号的通过能力，将图2.2中 所对应的频率范围称为通频带，以B0.707表示 结论：A. B0.707与回路的Q值（选择性）相互矛盾。012PZR 0.7070229BffQ B. 选择性: 表征了对无用信号的抑制能力，Q值越高，曲线越陡峭，选择性越好，但通频带越窄。 C. 理想回路：幅频特性在通频带内应完全平坦。是一个矩型。 D.矩型系数: 表征实际幅频特性与理想幅频特性接近的程度。谐振曲线下降为谐振值( f0 处 )的0.1时对应的频带宽度B0.1与通频带B0.707之比0.10.10.707210rBKB0arctan 2arctan2 11ZQ从图2-2(b)可求得辐角为相频特性呈负斜率

5、，在谐振频率处为002212zdQd 串联谐振回路 串联谐振回路的组成、电抗特性、幅频特性如图2-3所示。串联谐振角频率0为 通频带、矩型系数与并联谐振回路相同。0112132fLCLC0 或 图图2-3 串联振荡回路及特性串联振荡回路及特性 2 抽头并联振荡回路 定义：激励源或负载与回路电感或电容部分连接的并联振荡回路,称抽头并联振荡回路。几种常用抽头并联振荡回路如图2-4所示。图图2-4 几种常见抽头振荡回路几种常见抽头振荡回路 目的：通过变抽头位置或电容分压比实现回路与信源的阻抗匹配或阻抗变换。(除了0、Q0、R0外，还增加了一个可调节的因子-接入系数p) p的定义如下：与外电路相连的那

6、部分电抗与本回路参与分压的同性质总电抗之比，也可以用电压比来表示 分析几种常用的抽头并联谐振回路 TUpU2 14.自耦变压器阻抗变换电路 (a) 自耦变压器阻抗变换电路自耦变压器阻抗变换电路 (b)等效电路等效电路 分析如下 初、次级的功率P1、P2近视相等；初、次级线圈上的电压U1与U2之比为匝数比。 设 N1:N2=1:p ; 则 P1=P2 ; U1U2=1p 初级功率 ; 次级功率 故，21112LUPR22212LUPR22121LLRURUp221LLLLRRgp gp或2 15 结论： 因接入系数p总小于1，所以RL等效到初级回路后阻值增大，从而减小了负载对回路的影响，且 p

7、愈小， RL愈大，对回路的影响愈小。 p的大小描述了外部接入负载对回路的影响程度，将p 定义为接入系数。 变压器阻抗变换电路 分析： 由 N1:N2=1:p ，得 p = N2 / N1(接入系数)。利用前面的方法，也可求得负载RL等效到初级回路的等效电阻是221LLLLRRgp gp或. 电容分压式阻抗变换电路2 16接入系数 p 直接用电容比值表示为1212121211TUCCpUCCC CCC2211211()LLLRRRCpCC2 172 18 耦合振荡回路 简单振荡回路具有一定的选频能力，结构简单，但选择性差、矩形系数太大。在高频电路中经常采用耦合振荡回路-双调谐回路。 耦合振荡回路

8、的功用：进行阻抗变换以完成高频信号的传输；获得比简单振荡回路更好的频率特性。 常见耦合振荡回路如图2-10所示。图图2-10 两种常见的耦合回路两种常见的耦合回路（a ） 互感耦合回路 （b ） 电容耦合回路 耦合阻抗 MZj M12MkL L电容耦合系数 2 152 16 122ccCkC CC C2 17 次级回路对初级回路的作用反映阻抗 初级有信号激励时,初级电流通过耦合阻抗将在次级回路产生感应电势,从而产生电流,使次级对初级回路产生反作用，该反作用以反映阻抗来等效。互感耦合系数0000()2LQr2211fMZZ2122fMZZ次级回路自阻抗初级回路自阻抗次级回路自阻抗22Z初级回路自阻抗11Z2 18广义失谐量：求出 的极大值 ，可以求出不同A时的归一化转移阻抗21Zmax21Z21max2222214AZA2 19 00.72fBQkQA 耦合因子（k为耦合系数）1A临