华中科大严国萍 通信电子线路32讲视频对应的课件 高频电子线路 Chapter 2 选频网络

1、Chapter 2选择频率网络、2.1串联谐振电路2.2并联谐振电路2.3列、并联阻抗等效交换和电路抽头时阻抗转换2.5耦合电路2.6滤波器的其他形式、引言、1 .选择频率的基本概念是选择频率和所需的频率成分，去除不需要的频率成分2、频率选择性网络的分类、单振荡电路、耦合振荡电路、振荡电路(由l、c构成)、各种滤波器、LC集中滤波器、水晶结晶滤波器、弹性表面波滤波器， 2.1串联谐振电路2.1-1概要2.1-2谐振和谐振条件2.1-3谐振特性2.1-4能量关系2.1-5谐振曲线和通带2.1-6相频率特性曲线2.1-7信号源的内部电阻和负载对串联谐振电路的影响，2.1-1概要，由感应线圈和电容器

2、构成的单一振荡电路，称为单振荡电路信号源与电容器和电感串联连接，构成串联振荡电路。 虽然串联振荡电路的阻抗在某一特定频率处具有最小值，但是如果阻抗偏离该特定频率，则阻抗快速增加。 单振荡电路的该特性称为谐振特性，该特定频率称为谐振频率。 谐振电路有选择频率和滤波作用。2.1-2谐振和谐振条件，1 .阻抗，0时|z| R，0，x 0达到电感性，电流滞后电压，i0=0|z|=rx=0达到串联谐振。 电路谐振时的电感和电容阻抗被称为特性阻抗。2.1-3谐振特性，1 )，2 )谐振时电流最大与电压源同相，3 )，2，谐振频率f0最大时，环路串联谐振，信号频率用o表示，所以x=ol-也称为串联谐振电路的

3、谐振条件。 如果将%、3 .质量系数q :谐振时的电路电感值(或电容阻抗值)与电路电阻r之比称为电路的质量系数，用q表示，则表示电路损耗的大小。 谐振时：这样串联谐振，电感l和电容器c的电压达到最大值，是输入信号电压的q倍，因此串联谐振也称为电压谐振。 因此，需要注意电路元件的耐压。结论：电感线圈和电容器两端的电压模式值相等，等于施加电压的q倍。 由于q值通常可达到几十或几百，电容器或电感两端的电压可以是信号电压的几十或几百倍，称为电压谐振，在实用时要注意。 串联谐振时电路中的电流或电压可以画矢量图。 注意：损耗电阻包含在r中，因此超前角度为% % % % % %，4 .广义的失调系数：广义的

4、失调系数是表示电路的失调大小的量，其定义为：0即失调不大时：谐振时：=0。2.1-4能量关系，谐振时，、w是不随时间变化的常数。 这表示电路中储存的能量不会变化，但是线圈和电容器之间相互变换。 电抗元件不消耗施加电动势的能量，被施加电动势的只是电路电阻消耗的能量，维持电路的高振幅振动。 在谐振电路中电流最大。 结论：电感中积蓄的瞬时能量的最大值与电容器中积蓄的瞬时能量的最大值相等。 能量w是不随时间变化的常数，这表示积蓄在电路整体上的能量不变，只是在线圈和电容器之间相互变换，电抗元件不消耗施加在电源上的能量。 施加电源只是供给电路电阻消耗的能量，维持电路的等幅振动，谐振时振荡器电路的电流变得最

5、大。 电路r消耗的平均功率为：每周期时间电阻消耗的能量为：2.1-5谐振曲线和通带，串联谐振电路中的电流振幅值和施加电动势频率的关系曲线称为谐振曲线。 谐振曲线的函数可以用N(f )表示。 如果q值不同，损耗r不同，对曲线有很大的影响，q值大的曲线尖锐，选择性好，q值小的曲线钝，通带宽宽。另外，通带、环路施加电压的振幅不变化的情况下，改变频率，用b表示与环路电流I降低到Io时对应的频率范围，在这种情况下也可以用线频率f0表示，即，2.1-6相频率特性曲线、环路电流的相角根据频率而变化因此，电路电流的相位角为阻抗振幅角的负值，=-电路电流的相位角与施加电压进行了比较。 当0延迟时，q2、电路电流

6、的相频率特性曲线是2.1-7信号源内部电阻和负载对串联谐振电路的影响， 通常，将没有信号源内部电阻和负载电阻时的电路自身的q值称为无负载q (无负载q值)，如式所示，将访问信号源内部电阻和负载电阻的q值称为有负载q值，用QL表示：其中，r是电路自身的损失RS是信号源内部电阻，RL是负载，结论：串联谐振电路通常信号源内部电阻RS小(恒流2.2并联谐振电路，2.2-1概要2.2-2谐振条件2.2-3谐振特性2.2-4谐振曲线，相频率特性曲线和通带2.2-5信号源的内阻和负载电阻对并联谐振电路的影响，2.2-1概要，信号源的内阻和负载比较大的情况下，优选采用并联谐振电路。 结构：感应线圈、电容器c、

7、信号源相互并联连接的振荡电路。 如下图所示，其中信号源的内阻大，为了便于分析，采用了恒流源。 2.2-2谐振条件，1 .阻抗一般lr上式：谐振时的阻抗特性：因此环路谐振时：2.2-3谐振特性，谐振条件：如果不成立，谐振时z为实数，因此2 .谐振频率F0，3 .质量系数，谐振时的感应分支路或电容分支路的电流因此，并联谐振也称为电流谐振。 一般来说，q从几十到数百，信号源的电流不太大，但旁路内的电流非常大。 4 .广义失调表示电路的失调的大小量，1 .谐振曲线串联电路用电流比表示，并联电路用电压比表示。 当电路端子电压谐振时，电路端子电压可由此形成谐振曲线，指的是2.2-4谐振曲线、相频率特性曲线

8、和通带、小失调时：结论：相角：2 .相频率特性：串联电路中电路电流和信号源电压的相角差。 所谓并联电路，是电路端子电压相对于信号源电流Is的相位差。=p的情况=0p的情况下0感应相频率曲线如图所示讨论q高的情况。电路端子电压下降到最大值时对应的频率范围即绝对通带、相对通带、3通带、2.2-5信号源的内部电阻和负载电阻对并联谐振电路的影响、2.3列、并联阻抗的等效交换和抽头变换、1列并联阻抗的等效交换， 等效是指，当电路以某一频率运行时，无论其内部的电路形式如何，从端口来看，其阻抗或导纳相等。 因此：串联电路的有负载质量系数和并联电路的有负载质量系数相等，因此等效兼容的变换关系为：质量系数高(1

9、0以上)时，串联并联等效兼容分析：2 )串联电抗变化为同性质的并联电抗，且：3 )串联电路的有效质量系数小，1 ) 小串联电阻变化为大并联电阻，存取系数：存取系数p是抽头点的电压与端子电压之比基于能量等效的原则。 因此，在2环路抽头中阻抗的变化(换算)关系是p小于1的正数，即从低抽头到高抽头的转换中，等效阻抗是加倍的。1 )在不考虑之间的互感m的情况下：由于谐振时q值高，所以可以将ab两端的等效阻抗表示为：在这种情况下，环的谐振频率为：在抽头改变时，p值改变，可以改变db两端的等效阻抗考虑到上述阻抗形式的抽头转换(导纳形式：2 )和电容抽头电路中的访问系数和之间的互感m，可以证明，当假定外部连

10、接于ab侧的阻抗远远大于l1或l1时，访问系数成立另外，电压源和电流源的变化比不同，从ab端到bd端的端子电压变换比是1/P，因此在电力保持相同的条件下，电流变换比变为p倍。 也就是说，从低抽头变化为高抽头时，电流源减少到p倍。 3 )电流源的换算：右图表示电流源的换算关系。 由于是等效变换，所以在变换前后电力不会变化。 4 )负载电容的换算，结论： 1、抽头变化时，或的比率变化，即p变化，2、抽头低，等效导纳下降到P2倍，q值大量上升，即等效电阻变倍，并联电阻变大，q 电容减少，阻抗变大。 因此，抽头的目的是减少信号源的内阻和负载对电路和影响。 负载电阻和信号源的内阻较小的情况下，必须采用串

11、联方式，负载电阻和信号源的内阻较大的情况下，必须采用并联方式，负载电阻信号源的内阻不大，而采用部分访问方式。 示例2-2下图是耦合抽头电路，其访问系数的计算可以参照上述分析。 另外，给定的环路谐振频率fp=465 kHz，Rs=27K，Rp=172K，RL=1.36K，无负载Qo=100，P1=0.28，P2=0.063，Is=1mA是环路通带B=？ 等效电流源和解：首先将Rs、RL换算为电路的两端，如图(b )所示，根据fo、QL求出b，Is=1mA时，三个电路的插入损耗在电路中存在谐振电阻Rp，因此它消耗电力，所以从信号源发送的电力不能全部供给到负载RL，一部分电路本身造成的损失称为插入损失，用Kl表示。 右图是考虑了信号源的内阻、负载电阻、电路损失的并联电路。 如果rp=和gp=0，则无损耗，并且在有损耗的情况下无损耗。 因为电路本身，插入损耗用分贝表示，通常希望电路中Q0大，损耗小。2.5耦合电路，1，概要，单振荡电路具有频率选择性和阻抗变换的作用。 然而，1、频率选择特性不理想2、阻抗转换不灵活、不方便，需要使网络具有矩形频率选择特性，或者需要完成阻抗转换