高频电子线路基础课件

第2章

高频电子电路基础2.1高频电路中的元器件一、高频电路中的无源元件1、电阻的高频特性2、电感的高频特性品质因素Q：描述系统储能与耗能之间关系的参数。电感品质因素：3、电容的高频特性用品质因素Q反映电容器的损耗特性串联形式并联形式二、高频电路中的有源器件1、二极管、变容二极管、PIN二极管2、晶体管、场效应管3、集成电路2.2谐振回路

高频振荡回路（谐振回路）分类：串联谐振回路、并联谐振回路、抽头并联谐振回路和耦合谐振回路。振荡回路：由电感和电容组成的回路，当外界给予一定能量，电路参数满足一定关系时，可以在回路中产生电压和电流的周期振荡，电路的这种性质称为振荡特性，电路为振荡回路。谐振回路：若振荡回路在某一频率的交变信号的作用下，能在电抗元件上产生最大的电压或流过最大的电流（或者说具有最大、最小阻抗值），则电路具有谐振特性，为谐振回路，此时的信号频率称为谐振频率，记为ω0。作用：高频电子线路中广泛应用的选频网络

＋－在回路两端加电流源Is，b=0时Y最小，即回路阻抗最大(为纯电阻)，端电压V将最大，并与Is同相，电路产生并联谐振，此时振荡频率为ω=ω0，为谐振频率

谐振时回路的感抗和容抗近似相等，称为回路的特性阻抗回路品质因素谐振阻抗谐振时支路工作情况

＋－电感支路电流约为电源电流的Q倍，相位滞后π/2电容支路电流约为电源电流的Q倍，相位超前π/2谐振的物理意义：电容中储存的电能和电感中储存的磁能周期性地转换，且两者储存的最大能量相等。幅频特性当电流源幅度Is、元件参数（g、L、C）不变时，改变电流源频率ω，可得不同幅度的V值。可作出幅频特性曲线（或称谐振特性曲线）ωω0回路对电源频率谐振时，即ω=ω0时，回路端电压达最大值，有V0=Is/gω偏离ω0时（Δω=ω-ω0），端电压幅值下降相频特性ω<ω0V超前Is回路呈感性ω=ω0V与Is同相回路呈纯电阻性ω>ω0V滞后Is回路呈容性2、串联谐振回路谐振条件：回路电流最大，回路谐振频率特性ωω0ωω0ω<ω0Is超前V回路呈容性ω=ω0Is与V同相回路呈纯电阻性ω>ω0Is滞后V回路呈感性串联和并联具有对偶性电源阻抗值ω<ω0ω=ω0ω>ω0并联gLc并ISZ最大电感性纯电阻最小导纳g电容性串联rLc串VSZ最小电容性纯电阻最小阻抗r电感性3、谐振回路的性能分析失谐：当信号频率偏离ω0时，称电路失谐，记为Δω=ω-ω0，用来衡量电源频率偏离谐振频率的程度。在并联谐振回路中归一化幅频特性为：ω与ω0很接近时，有选择性谐振回路从不同频率信号中选择所需信号的特性称为选择性，它表明回路对不需要信号的抑制能力。ωω0Q2Q1Q0通频带(3dB带宽)B与Q成反比，Q越高，选择性越好，但通频带越窄谐振性质谐振参数并联谐振回路串联谐振回路电路名称通频带电压谐振电流谐振谐振特性结论：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。考虑电源内阻和负载后，有载Q值为：4、信号源内阻和负载对串联回路的影响理想变压器耦合电路接入系数据能量守恒原理1同理当初级接电阻R时，呈现在次级上的电阻为电感分压电路接入系数据能量守恒原理忽略互感的影响由低抽头向高抽头转换时，等效阻抗提高倍由高抽头向低抽头转换时，等效阻抗降低至电容分压电路可得(p<1)1负载电阻RL是通过双电容分压接入并联谐振回路的,接入系数1LR2.4耦合回路1、耦合回路形式耦合程度通过耦合系数反映互感耦合串联型回路电容耦合并联型回路k<1对电容耦合回路：一般C1=C2=C

通常CM<<C

若L1=L2

=L对电感耦合回路：2、互感耦合回路的阻抗特性由基尔霍夫定律有：初级回路的自阻抗次级回路的自阻抗反射阻抗A、从初级回路中向电感看，等效在初级回路中串联一个反射阻抗反射阻抗又叫耦合阻抗，表示次级电流通过互感的作用在初级回路中的感应电动势对初级电流的影响,可以用一个等效的阻抗来表示：反射阻抗使初级回路的电阻增加，且反射电抗与X22异号B、同样初级回路也产生反射阻抗同样Rf2和Xf2的性质与Rf1和Xf1相同反射阻抗的特点（1）反射电阻抗总为正值（2）反射阻抗的性质与原回路总电抗的性质相反（3）反射电阻与反射电抗的值与耦合阻抗的平方值成正比（4）初、次级回路均在信号频率上谐振时，反射阻抗为纯电阻只有在M不小，Z22不大的条件下，反射阻抗较大时，初级回路的电压与电流才受次级回路的影响较大。互感M很小时，反射阻抗很小当Z22很大时，即使M较大，但是反射阻抗仍然很小（5）次级回路中消耗的功率等于初级回路电流流过反射阻抗的电阻部分所消耗的功率。3、耦合振荡回路的调谐部分谐振：耦合振荡回路的初级或次级回路中的一个达到谐振的情况。当耦合谐振回路的初级等效电路的电抗为零，或次级等效电路的电抗为零或初级和次级回路的电抗同时为零时，回路达到谐振。复谐振：在部分谐振条件下，改变互感量，使Rf1＝R11，实现最大功率传输，使I2达到最大值，称之为复谐振，这时初级电路不仅发生了谐振而且达到了匹配。全谐振：当两个回路都单独达到与信号源频率谐振，回路达到全谐振，这时X11=0，X22=0，Z11=R11，Z22=R22，如果改变M，使R11=Rf1，R22=Rf2，则称为最佳全谐振。可求得最佳全揩振时的互感为：最佳全谐振时初、次级间的耦合称为临介耦合，与此相应的耦合系数称为临介耦合系数，以kc表示。<1称为弱耦合；

=1为临界耦合；>1称为强耦合。耦合谐振回路两回路的耦合系数与临界耦合系数之比称为耦合因数4、耦合回路的频率特性广义失谐，可以证明次级回路电流比当初、次级回路01=02=0，Q1=Q2=Q时，>1，强耦合，谐振曲线出现双峰，谷值

<1，在处，x11+xf1=0，Rf1=R11，回路达到匹配，相当于复谐振，谐振曲线呈最大值，=1耦合回路的通频带=1时，一般采用

稍大于1，这时在通带内放大均匀，而在通带外衰减很大，为较理想的幅频特性。5、串、并耦合回路的互换等效谐振阻抗由并联型回路所导出的各种情况下的电压谐振曲线，均可用来描述串联型回路中电流的变化规律并联回路转换为串联回路*高频变压器功能：信号传输和阻抗变换，也可以用于隔直。用传输线绕制的传输线变压器为高频中专用，工作在更高频率，工作频带宽。特点：变压器靠互感进行耦合，线圈紧耦合时称为变压器。小结选频网络：谐振回路、滤波器串联谐振回路、并联谐振回路