射频通信电路第章选频回路与阻抗变换

功能：选频、阻抗变换应用：射频系统的各个模块——放大、振荡、调制、解调本章主要内容：1.选频回路的主要指标2.LC串、并联选频回路3.窄带和宽带无源阻抗变换网络4.简单介绍常用的集中参数选频滤波器5.简单介绍集成电感*教材上部分接入的阻抗变换不作要求。第一章选频回路与阻抗变换功能：选出有用信号，滤除或抑制无用信号LC回路种类集中选择性滤波器（声表面波滤波器、陶瓷滤波器、石英晶体滤波器）电路特征——无源线性网络

幅频特性性能描述相频特性1.1选频回路的指标(1)中心频率(2)

通频带BW3dB(3)带内波动(4)选择性与矩形系数(5)插入损耗(6)输入输出阻抗

RinRoutPoutPin选频回路BW20dB1、幅频特性相频特性斜率：称为—群时延结果：通频带内不同频率信号延迟相同时间要求：在通频带内群时延为常数表现：相频特性为线性不产生相位失真2、相频特性电阻r

电导G阻抗Z

导纳Y电感L

电容C电容C

电感L电压源VS

电流源IS电流I

电压V电路的对偶性串联并联I1.2LC串并联谐振回路1.并联谐振回路标准电路形式回路输入导纳谐振的定义:为纯电阻谐振频率1.2.1谐振的基本概念与特性1.阻抗特性2.电压特性

输出电压最大且与信号源同相3.品质因数Q谐振时的特点电感电流电容电流特点：电抗支路的电流比信号源大Q倍4.电流特性表1.2.1串﹑并联特性对照表

并联

串联

电路结构

L.C.G并联

C.L.r串联

激励信号源

电流源

电压源

谐振角频率

谐振阻抗

品质因数谐振时电流(电压)2.串联谐振回路分析内容:回路输出电压(电流)及回路阻抗随频率变化特性输出电压:广义失谐:说明:1.输出电压是复数2.输出电压与频率有关3.阻抗~

频率特性与电压

~频率特性相同

(因为，而为常数)1.并联谐振回路1.2.2选频特性近似条件:其中：公式：讨论谐振频率附近的选频特性（1）（归一化选频特性）公式：

①

选择性回路的

值越高，选择性越好

注意：高的选择性与宽的通频带对的要求是矛盾的

②通频带令得:大，通频带很难窄高，通频带窄

③矩形系数

进一步说明单并联回路对高的选择性与宽的通频带这对矛盾不能兼顾>>1幅频特性公式：①谐振时含义：回路阻抗呈纯电阻，输出电压与信号电流同相②失谐时当时，并联回路阻抗呈感性；当时

，并联回路阻抗呈容性。

注意:回路的阻抗性质会随频率而变问题：回路通频带点上④电抗特性曲线（设回路）③相频特性曲线斜率

特点：①负斜率

②越大，相频特性越陡

Q大（2）相频特性⑤线性相频范围

当时，相频特性呈线性公式：特征：相频特性呈线性关系的频率范围与成反比Q大变量对偶时，特性曲线相同变量相同时，特性曲线

变化相反对偶特性应用：I电路相频特性电抗特性选频特性V/V02.串联谐振回路的选频特性1.实际并联回路考虑损耗的线圈的等效电路串联小电阻r

实际并联回路电路形式分析方法等效1.实际的线圈(或电容)是有损耗的----等效电路如何

2.并联回路的前后接有信号源与负载-----对的影响讨论的意义：1.2.3实际并联回路与有载Q等效：实部相等：虚部相等：定义：支路串联支路并联支路两者相等（1）串并联支路阻抗变换虚部为零：由于：注意：实际并联回路参数：实际谐振频率——与L、C、r

的关系<（其中是支路Q）高Q（r很小）时、、回路Q等于支路Q等效理想实际有损耗无损耗理想并联回路参数：谐振阻抗无穷Q＝有耗回路谐振频率根据定义计算：（2）实际并联回路分析讨论信号源内阻及负载对回路的影响谐振阻抗和不影响回路谐振频率只影响谐振阻抗和回路Q有载为：结果：通频带变宽，选择性变差回路损耗对应-----空载：＞＞1

高Q等效2.有载品质因数Q阻抗变换的必要性（3）保证滤波器性能（1）实现最大功率传输——共轭匹配（2）改善噪声系数对变换网络的要求：宽带：变压器、传输线变压器窄带：LC网络（2）带宽（1）损耗小——用纯电抗阻抗变换网络1.3无源阻抗变换变压器参数：初级电感量次级电感量耦合系数互感变压器种类：

空心变压器磁芯变压器——耦合紧，漏感小(),磁芯损耗随频率升高增大理想变章压器：无损耗照、耦合教系数为1，初级电腹感量为无脑穷理想变压器阻抗变换：电压电流阻抗注意电流方向（负号、图中方向）磁芯变劳压器可近似为理想变压郑器1.3厉.1矩变压晒器阻抗殿变换②窄带网络－－捡两电抗元算件不同性圣质，有选懂频滤波性精能特征：①两电抗元件组成－－结构形式同L讨论问题：1.

已知工作频率，欲将变换为，求：电路结构和、2.沉L网络的唱带宽1.3望.3阿L态网络阻蔑抗变换变换依据:

串并联互换串联支路并联支路谐振，开路＝串并联互蜂换公式注意：由于等乌效，串善联支路Q＝并联该支路Q，由变换电阻可求出Q则:,已知L、C(条件:)>1.电路结挣构与参数计算当<时变换L网络形式并联支路串联支路谐振，短路总结：L匹配网络支路的

Q值可以表示为L网络缺点:当两个要花阻抗变换论的源和负声载电阻值板确定后，L网络的Q值也确定了，是不能选款择的，因此该窄带网拖络的滤波性拌能不能选择。注意：不耳一定是高Q＝其中解：先窃将信号排源端的寄生电衣感和负载端帅的寄生电灰容归并到L网络中。由于

>

，则L网络如图示L网络串联支路电抗

L网络并联支路电抗

例1-3-2已知信号源内阻

=12，并串有寄生电感

=1.2。负载电阻为

=58并带有并联的寄生电容=1.8PF，工作频率为。设计

L

匹配网络，使信号源与负载达共轭匹配。例1-3有-22.带宽谐振阻抗谐振，开路谐振，短路谐振阻抗回路带宽回路Q=1/2支路Q回路有载回路Q=1/2支路Q回路有载引出：当对匹配网络有更高的滤波要求时，采用三电抗元件组成

和T

型匹配网络分析方法：分解为两个L网络，设置一个假想中间电阻两个L网络的Q分别是由于是未知数，因此可以假设一个Q1

或

Q2假设Q的原则：根据滤波晒要求，设星置一个高Q当>时，Q2=Q当<时，Q1=Q网络的带宽：由高Q

决定1.3饲.4和T型匹配网皮络例1-3-3：设计一个型匹配网络，完成源电阻和负载电阻间的阻抗变换。工作频率MHz，假设大的一个有载

。

对应L网络的Q为：解：用L网络是否可以？回路有载Q为：不满足题目要求，所以必须用三电抗元件的变换网络设网络烘由L和C1、C2组成，将L分成L1和L2两个电感每。网络源端L网络负载端L网络Rinter中间电阻首先确定此大的有载＝4是在源端还是负载端？必定是负载端的L网络的有载

因为设负载端L网络的Q

为Q2

，则由于，因此此设计方案是可行的负载端L网络的并联电容变支路为负载端串联电感支路为：对源端的L网络，其每条臂的Q值为：源端串联电感支路有 源端并联电容支路有总电感为：Rinter1.阻抗园图订的基本知疲识圆图上技的任何隙一点描朝述的是电阻和疾电抗的震串联纯电抗R=0关键概念：等电阻园、等电抗弧线感性区、容性区纯电阻线、纯电抗园短路点、开路点实际阻抗参考阻抗园图上表示归一化阻抗1.3.致5用俩Smit洲h圆图设应计匹配网半络（1）.串并联支绢路互换等效的两串并联支路互为倒数在园图上的操作：求点M（ZS）关于园图中心的中心对称点N（YP)串联支路阻抗并联支路导纳结论：园图上寻找阻抗与其等效的导纳操作旋转180度2.园图谁上的操作阻抗园图虑：图上的点拆表示电阻阀和电抗的兵串联导纳园着图：园图上的妻点表示电月导和电纳幅的并联可以将同一个园既看作阻抗园又看作导纳园阻抗园导纳园归一化电阻和电抗串联归一化电导和电纳并联点园等电阻等电导上半园弧正电抗（电感）正电纳（电容）下半园弧负电抗（电容）负电纳（电感）最左点短路开路最右点开路短路（2）.串联一倘个元件采用阻抗园图：串联电感，沿等r

园顺时针移动串联电容，沿等r

园逆时针移动串联电阻，沿等x

弧线移动（3）.并联一馋个元件采用导纳园图并联电感，沿等g

园逆时针移动并联电容，沿等g

园顺时针移动(1)净RS和RL均为纯电独阻例1-3-4：

设，，设计一个L网络对其进行匹配。

解:由于,所以L网络如图以高通谜型为例冰分析和电感L并联的操作是在导纳圆图上归一化的负载电导为，信号源内阻与电容C串联，采用阻抗圆图。归一化的信号源电阻为，

2.满L匹术配网络刚设计归一化负载电导

点A归一化源电阻

点B从点A出发,沿等圆逆时针移动终点?L未知,但一定在半圆YAB上②串联电绒容C采用导纳圆图采用阻抗圆图,①负载与电感L并联将与电感L并联YAB化为串联求YAB的中心对称圆ZAB,但串联C的结果应变为纯电阻,即到达点B③求串联萍电容C采用阻抗园图④求电感L从点B出发，沿等画圆弧，与ZAB相交于点M，弧长MB即为归一化容抗求点M的中心对称点N，N一定在半圆YAB上，弧长AN即为归一化感纳C未知？1.概述理想变压器阻抗变换比实际变压器：II1I2热损耗理想变压器磁芯损耗分布电容初级电感量漏感带宽无穷——无损耗走、无漏馆感、初毙级电感巩量L1无穷影响频带主要因素低端高端1.3.县6觉宽带阻抗距变换网络变压器1变压器折2（1）.传输线的雅概念与应栗用条件特性阻抗行波状态输入阻抗无损耗线长线长与传输信号的波长可比拟（2）.传输线变丛压器的结针构传输线聪、高导番磁率磁赠芯、V1V2I2I1V1=V2、I1=I22.交传输线变铺压器结构笋与特点（3）.传输线杠变压器扰传输能尾量的方汁式高频段——传输线方式低频段——变压器方式（4）.影响传纪输线变裁压器频欺带的因胆素特点：频带宽——高频宽压带变压觉器低端：初级线圈电感量高端：线长

？（1）.平衡与料不平衡敬变换匹配条件3.把传输线变慰压器的抄应用（2）.阻抗变换传输线歪变压器句实现阻诱抗变换片特点——特定的惩变换比14与41阻抗变衫换结构：一对传输线变压器＋一根短路线