高频电子线路(第五版)_第二章_选频网络

1、第二章 选频网络,第二章 选频网络,第一节：串联谐振回路 第二节：并联谐振回路 第三节：串、并联阻抗的等效互换与回路 抽头时的阻抗变换 第四节：耦合电路 第五节：滤波器的其他形式,本章重点,1、串、并联谐振回路的谐振条件 2、串、并联谐振回路特征的对比 3、串、并联阻抗的等效互换 4、回路抽头的阻抗变换 5、耦合回路中反射阻抗的物理意义 6、耦合振荡回路频率曲线的特点及其 物理意义,串联谐振回路,谐振回路的特性: 串联振荡回路在对某一个频率谐振时，回路电流具有最大值，并联谐振回路在对某一个频率谐振时，回路端电压具有最大值。,第一节,第一节,一、串联谐振回路的基本原理,第一节,二、串联振荡回路的

2、谐振曲线和通频带,第一节,第一节,当谐振时：,第一节,第一节,例2.1.1,第一节,例2.1.2,一个5 的线圈与一可变电容器串联，外加电压值与频率是固定的。 当 时，电路电流到达最大值1A。当 时，电流减为0.5A。试求：1）电源频率；2）电路的Q值；3）外加电压数值。,2）当 时，电流减为0.5A，因此,第一节,三、串联振荡回路的相位特性曲线,第一节,由于人耳听觉对于相位特性引起的信号失真不敏感，所以早期的无线电通信在传递声音信号时，对于相频特性并不重视。 但是，近代无线电技术中，普遍遇到数字信号与图像信号的传输问题，在这种情况下，相位特性失真要严重影响通信质量。,第一节,第一节,并联谐振

3、回路,第二节,第二节,一、并联谐振回路的基本原理,一般 L R,代入上式 ：,第二节,谐振时电感(电容)支路的电流幅值为外加电流源IS的Qp倍。因此，并联谐振又称为电流谐振。,第二节,第二节,第二节,二、并联振荡回路的谐振曲线和通频带,串联回路用电流比来表示，并联回路用电压比来表示，回路端电压：,第二节,第二节,简单谐振回路特性对照表,例3.2.2 如图所示的电路中，已知线圈L=234，Q=80，要组成一个并联回路，其谐振频率fp=465kHz， 求C=?谐振电阻Rp =? 若已知信号源电流幅度Is =0.2mA，求谐振时回路输出电压幅度Um =?(3)求回路的带宽BW？,解：,(3),第二节

4、,三、信号源内阻和负载电阻的影响,QL与RS、RL同相变化,并联谐振适用于信号源内阻RS很大、负载电阻RL也较大的情况，以使QL较高而获得较好的选择性。,信号源内阻、负载对谐振回路的影响,例3.2.3 设一放大器以简单并联振荡回路为负载，信号中心频率fs=10MHz，回路电容C=50pF. 试计算所需的线圈电感值； 若线圈的品质因数为Q=100，试计算回路谐振电阻及回路带宽；若放大器所需带宽B=0.5MHz，则应在回路上并联多大的电阻才能满足放大器所需带宽要求？,解：,设回路上并联电阻为R1，并联后的总电阻为R1/Rp,总的回路有载品质因数为QL。,第二节,四、低Q值的并联谐振回路,下面，计算

5、一下精确的谐振频率,第二节,令,即,谐振频率为,分母虚部为零的频率为,由于Q值低，因此电路总的阻抗Z的最大值与纯阻不是同时发生。,第二节,第三节,串、并联阻抗的等效互换与回路抽头时的阻抗变换,一、串、并联阻抗的等效互换,所以等效互换的变换关系为：,第三节,并联电路的 广义形式,当品质因数很高（大于10或者更大）时则有,第三节,再利用X1R1、X2R2的关系，上式变成：,带入谐振条件X1=-X2，上式可写成：,两个支路都有电阻 的并联回路,由上式可得出在谐振时的回路阻抗为：,此时回路的总阻抗为：,如果R1和R2都不很大，则可以认为R1和R2都是集中在电感支路内的，这时回路的,第三节,三、抽头式并

6、联电路的阻抗变换,由于 ,因此 p是小于1的正数，即 即由低抽头向高抽头转换时，等效阻抗提高 倍。,接入系数 p ：为抽头点电压与端电压的比,根据能量等效原则：,第三节,在不考虑L1和L2之间的互感M时:,在谐振时由于Q值很高,ab两端的等效 阻抗可以表示为:,此时回路的谐振频率为:,当抽头改变时,p 值改变,可以改变回路在db两端的等效阻抗,由于谐振时db两端的等效阻抗为,故抽头变化的阻抗变换关系为,1、对于电感抽头电路而言,第三节,当考虑L1和L2之间的互感M时：,以上讨论的是阻抗形式的抽头变换 如果是导纳形式:,2、对于电容抽头电路而言,应该指出接入系数 或 都是假定外接在ab端的阻抗远

7、大于L1或 时才成立。,第三节,电压源和电流源的变比是p，而不是p2。,从ab端到bd端电压变换比为1/p ， 在保持功率相同的条件下，电流变换比就是p倍。 即由低抽头向高抽头变化时，电流源减小了p倍。,电流源的折合：,右图表示电流源的折合关系。 由于是等效变换，变换前后其功率不变。,第三节,抽头由低高，等效导纳降低 p2 倍，Q值提高许 多，即等效电阻提高了 倍，并联电阻加大，Q 值提高。,负载电容的折合,抽头改变时， 或 、 的比值改 变，即p 改变；,即等效变换后，电容减小，阻抗加大。,结论：,第三节,因此，抽头的目的是：减小信号源内阻和负载对回路的影响。,负载电阻和信号源内阻大时，应采

8、用并联方式； 负载电阻和信号源内阻小时，应采用串联方式； 负载电阻信号源内阻不大不小时，采用部分接入方式 。,例3.3.1 下图中，L=0.8H，空载Q0 = 100，1 =2 =20pF，i = 5pF， Rs = 10k， RL =5k，0 =20pF ，试计算f0 ， Rp ，QL和 回路通频带Bw 。,解：,第三节,耦合回路,第四节,单振荡回路具有频率选择和阻抗变换的作用。,但是：选频特性不够理想 阻抗变换不灵活、不方便,为了使网络具有矩形选频特性，或者完成阻抗变换的需要，需要采用耦合振荡回路。,耦合回路：由两个或者两个 以上的单振荡回 路通过各种不同 的耦合方式组成,第四节,一、互感

9、耦合回路的一般性质,常用的两种耦合回路,耦合回路的特性和功能与两个回路的耦合程度有关按耦合参量的大小：强耦合、弱耦合、临界耦合 为了说明回路间耦合程度的强弱，引入“耦合系数”的概念，并以k表示。,第四节,对电容耦合回路：,一般C1 = C2 = C，,对电感耦合回路：,若L1 = L2 =L,结论：任何电路的耦合系数不但都是无量纲的常数， 而且永远是个小于1的正数。,第四节,第四节,第四节,互感耦合的串联回路的等效电路：,第四节,将自阻抗Z22和Z11各分解为电阻分量和电抗分量，分别代入上式，得到初级和次级反射阻抗表示式为：,第四节,结论,第四节,考虑到反射阻抗对初、次级回路的影响，最后可以写出初、次级等效电路总阻抗的表示式：,第四节,二、耦合振荡回路的频率特性,第四节,第四节,耦合回路的通频带,第四节,第四节,第五节,滤波器的其他形式,单节滤波器阻抗分析：,第五节