第2章 諧振回路與濾波器

1、第第2 2章章 諧振回路與濾波電路諧振回路與濾波電路第第2 2章章 諧振回路與濾波器諧振回路與濾波器n 選頻網(wǎng)絡(luò)選頻網(wǎng)絡(luò)選出我們需要的頻率分量和濾除不需選出我們需要的頻率分量和濾除不需 要的頻率量。要的頻率量。n 選頻網(wǎng)絡(luò)分類選頻網(wǎng)絡(luò)分類l 諧振回路諧振回路電感和電容元件組成的振蕩回路電感和電容元件組成的振蕩回路 單諧振回路單諧振回路耦合諧振回路耦合諧振回路l濾波器濾波器 石英晶體濾波器石英晶體濾波器 陶瓷濾波器陶瓷濾波器 聲表面波濾波聲表面波濾波 LC集中參數(shù)濾波器集中參數(shù)濾波器第第2 2章章 諧振回路與濾波電路諧振回路與濾波電路 高頻電子線路中常用的選頻網(wǎng)絡(luò)有：高頻電子線路中常用的選頻網(wǎng)絡(luò)

2、有：?jiǎn)握袷幓芈穯握袷幓芈否詈险袷幓芈否詈险袷幓芈愤x頻網(wǎng)絡(luò)選頻網(wǎng)絡(luò)振蕩電路（由振蕩電路（由L L、C C組成）組成）各種濾波器各種濾波器LCLC集中濾波器集中濾波器石英晶體濾波器石英晶體濾波器陶瓷濾波器陶瓷濾波器聲表面波濾波器聲表面波濾波器 所謂選頻（濾波），就是選出需要的頻率分量和所謂選頻（濾波），就是選出需要的頻率分量和濾除不需要的頻率分量。濾除不需要的頻率分量。功能：功能：選頻、阻抗變換選頻、阻抗變換第第2 2章章 諧振回路與濾波電路諧振回路與濾波電路內(nèi)容提要諧振回路元件的高頻特性諧振回路元件的高頻特性諧振電路諧振電路LCLC回路阻抗變換回路阻抗變換耦合震蕩回路耦合震蕩回路濾波器濾波器第第

3、2 2章章 諧振回路與濾波電路諧振回路與濾波電路n 高頻電路中的元器件l 各種各種高頻電路高頻電路基本上是由基本上是由有源器件有源器件、無(wú)源元件無(wú)源元件和和無(wú)源網(wǎng)絡(luò)無(wú)源網(wǎng)絡(luò)組成的。組成的。l 高頻電路中使用的元器件與在低頻電路中使用高頻電路中使用的元器件與在低頻電路中使用的元器件基本相同，但是注意它們的元器件基本相同，但是注意它們高頻特性高頻特性。l 高頻電路中高頻電路中無(wú)源的線性元件無(wú)源的線性元件主要是主要是電阻、電容電阻、電容和電感。和電感。l 高頻電路高頻電路有源器件有源器件主要是主要是二極管、晶體管和集二極管、晶體管和集成電路成電路?？赏瓿尚盘?hào)的放大，非線性變換等功能?？赏瓿尚盘?hào)的放大

4、，非線性變換等功能。第第2 2章章 諧振回路與濾波電路諧振回路與濾波電路n 高頻電路中的元件高頻電路中的元件 電阻電阻 一個(gè)實(shí)際的電阻器，在一個(gè)實(shí)際的電阻器，在低頻低頻時(shí)主要表現(xiàn)為電阻特性，但時(shí)主要表現(xiàn)為電阻特性，但在在高頻高頻使用時(shí)不僅表現(xiàn)有使用時(shí)不僅表現(xiàn)有電阻特性電阻特性的一面，而且還表現(xiàn)有的一面，而且還表現(xiàn)有電電抗特性抗特性的一面。電阻的的一面。電阻的電抗特性電抗特性反映的就是高頻特性。反映的就是高頻特性。 一個(gè)電阻一個(gè)電阻R的高頻等效電路如圖所示，其中的高頻等效電路如圖所示，其中CR為分布電為分布電容，容，LR為引線電感，為引線電感，R為電阻。為電阻。CRRLRl 無(wú)源元件無(wú)源元件線性

5、雙通的、不隨時(shí)間變線性雙通的、不隨時(shí)間變化的和具有集總參量的化的和具有集總參量的常用伏安特性來(lái)表征常用伏安特性來(lái)表征第第2 2章章 諧振回路與濾波電路諧振回路與濾波電路 電感線圈的高頻特性電感線圈的高頻特性 電感線圈在高頻頻段除表現(xiàn)出電感電感線圈在高頻頻段除表現(xiàn)出電感L的特性外，還具有的特性外，還具有一定的一定的損耗電阻損耗電阻r和和分布電容分布電容。 在分析一般長(zhǎng)、中、短波頻段電路時(shí)，通常忽略分布電在分析一般長(zhǎng)、中、短波頻段電路時(shí)，通常忽略分布電容的影響。因而，電感線圈的等效電路可以表示為電感容的影響。因而，電感線圈的等效電路可以表示為電感L和和電阻電阻r串聯(lián)。串聯(lián)。rL 電阻電阻r隨頻率增

6、高而增加，這主要是集膚效應(yīng)的隨頻率增高而增加，這主要是集膚效應(yīng)的影響。所謂影響。所謂集膚效應(yīng)是指隨著工作頻率的增高，流過(guò)集膚效應(yīng)是指隨著工作頻率的增高，流過(guò)導(dǎo)線的交流電導(dǎo)線的交流電流向?qū)Ь€表面集中這一現(xiàn)象。流向?qū)Ь€表面集中這一現(xiàn)象。第第2 2章章 諧振回路與濾波電路諧振回路與濾波電路 設(shè)流過(guò)電感線圈的電流為設(shè)流過(guò)電感線圈的電流為I，則電感，則電感L上的無(wú)功功率為上的無(wú)功功率為I2L，而線圈的損耗功率為，而線圈的損耗功率為I2r，故電感的品質(zhì)因數(shù)，故電感的品質(zhì)因數(shù)有功功率無(wú)功功率QrLrILIQ22 Q值是一個(gè)比值，它是感抗值是一個(gè)比值，它是感抗L與損耗電阻與損耗電阻r之比，之比，Q值值越高損耗

7、越小越高損耗越小。 在無(wú)線電技術(shù)中通常用在無(wú)線電技術(shù)中通常用品質(zhì)因數(shù)品質(zhì)因數(shù)這一參數(shù)來(lái)表示線圈的這一參數(shù)來(lái)表示線圈的損耗性能。損耗性能。 品質(zhì)因數(shù)品質(zhì)因數(shù)定義為定義為無(wú)功功率與有功功率無(wú)功功率與有功功率之比之比 :第第2 2章章 諧振回路與濾波電路諧振回路與濾波電路 在電路分析中，為了計(jì)算方便，有時(shí)需要把電感與電阻在電路分析中，為了計(jì)算方便，有時(shí)需要把電感與電阻串聯(lián)形式的線圈等效電路轉(zhuǎn)換為電感與電阻的并聯(lián)形式。串聯(lián)形式的線圈等效電路轉(zhuǎn)換為電感與電阻的并聯(lián)形式。 下下圖中的圖中的LP、R表示并聯(lián)形式的參數(shù)。表示并聯(lián)形式的參數(shù)。 pLjRLjr11)(1電感線圈串、并聯(lián)等效電路電感線圈串、并聯(lián)等效

8、電路 根據(jù)等效電路的原理，在左圖中根據(jù)等效電路的原理，在左圖中1-2兩端的導(dǎo)納應(yīng)等于右兩端的導(dǎo)納應(yīng)等于右圖中圖中1-2兩端的導(dǎo)納，即兩端的導(dǎo)納，即rL12RLP12第第2 2章章 諧振回路與濾波電路諧振回路與濾波電路 由上式可以得到由上式可以得到 )1 (2QrRLLprLrQR222)11 (2LpQLL 由上述結(jié)果表明由上述結(jié)果表明，一個(gè)高一個(gè)高Q Q電感線圈，其等效電路可以電感線圈，其等效電路可以表示為串聯(lián)形式表示為串聯(lián)形式, ,也可以表示為并聯(lián)式行。在兩種形式中，也可以表示為并聯(lián)式行。在兩種形式中，電感值近似不變，串聯(lián)電阻與并聯(lián)電阻的乘積等于感抗的平電感值近似不變，串聯(lián)電阻與并聯(lián)電阻的

9、乘積等于感抗的平方方。當(dāng)當(dāng)QL 1時(shí)，則時(shí)，則第第2 2章章 諧振回路與濾波電路諧振回路與濾波電路由上式得，由上式得，r越小越小R就越大，即損耗小，就越大，即損耗小， 反之，則損耗大。反之，則損耗大。 Q 也可以用并聯(lián)形式的參數(shù)表示。也可以用并聯(lián)形式的參數(shù)表示。 由上式由上式RLr22pLRLRQ上式表明上式表明，若以并聯(lián)形式表示若以并聯(lián)形式表示Q時(shí)，則時(shí)，則為為并聯(lián)電阻與感抗之比。并聯(lián)電阻與感抗之比。 若用并聯(lián)形式表示若用并聯(lián)形式表示Q Q值，則值，則第第2 2章章 諧振回路與濾波電路諧振回路與濾波電路 電容器的高頻特征電容器的高頻特征一個(gè)實(shí)際的電容器除表現(xiàn)電容特性外，也具有損耗電一個(gè)實(shí)際的

10、電容器除表現(xiàn)電容特性外，也具有損耗電阻和分布電感。阻和分布電感。 在分析百兆以下頻段的諧振回路時(shí)，常常在分析百兆以下頻段的諧振回路時(shí)，常常只考慮電容和損耗。只考慮電容和損耗。 電容器的等效電路也有兩種形式，如電容器的等效電路也有兩種形式，如圖所示。圖所示。RCprC第第2 2章章 諧振回路與濾波電路諧振回路與濾波電路 為了說(shuō)明電容器損耗的大小，引入為了說(shuō)明電容器損耗的大小，引入電容器的品質(zhì)因數(shù)電容器的品質(zhì)因數(shù)Q，它等于容抗與串聯(lián)電阻之比它等于容抗與串聯(lián)電阻之比 CrrCQ11RCCRQPP1 電容器損耗電阻的大小主要由介質(zhì)材料決定。電容器損耗電阻的大小主要由介質(zhì)材料決定。 Q值可值可達(dá)幾千到幾

11、萬(wàn)的數(shù)量級(jí)，與電感線圈相比達(dá)幾千到幾萬(wàn)的數(shù)量級(jí)，與電感線圈相比, 電容器的損耗常電容器的損耗常常忽略不計(jì)。常忽略不計(jì)。 若以并聯(lián)等效電路表示，則為并聯(lián)電阻與容抗之比。若以并聯(lián)等效電路表示，則為并聯(lián)電阻與容抗之比。 第第2 2章章 諧振回路與濾波電路諧振回路與濾波電路)1 (2cQrR2111cQCp 同理，可以推導(dǎo)出上圖串、并聯(lián)電路的變換式同理，可以推導(dǎo)出上圖串、并聯(lián)電路的變換式:當(dāng)當(dāng)Q Q 1 1時(shí)，它們近似式為時(shí)，它們近似式為rCrQRc2221CCp 上面分析表明上面分析表明，一個(gè)實(shí)際的電容器，其等效電路可以一個(gè)實(shí)際的電容器，其等效電路可以表示為串聯(lián)形式，也可以表示為并聯(lián)形式。表示為串聯(lián)

12、形式，也可以表示為并聯(lián)形式。 兩種形式中電兩種形式中電容值近似不變，容值近似不變，串聯(lián)電阻和并聯(lián)電阻的乘積串聯(lián)電阻和并聯(lián)電阻的乘積等于等于容抗的平容抗的平方。方。第第2 2章章 諧振回路與濾波電路諧振回路與濾波電路l高頻電路中的有源器件高頻電路中的有源器件 二極管二極管用途用途 半導(dǎo)體二極管在高頻中主要用于半導(dǎo)體二極管在高頻中主要用于檢波、調(diào)制、解調(diào)及混頻檢波、調(diào)制、解調(diào)及混頻等非線性變換電路中，工作在低電平。等非線性變換電路中，工作在低電平。應(yīng)用類型應(yīng)用類型 點(diǎn)接觸式點(diǎn)接觸式二極管和二極管和表面勢(shì)壘表面勢(shì)壘二極管二極管(又稱肖特基二極管又稱肖特基二極管)。工作原理工作原理 兩者都利用多數(shù)載流

13、子導(dǎo)電機(jī)理，它們的極間電容小，工兩者都利用多數(shù)載流子導(dǎo)電機(jī)理，它們的極間電容小，工作頻率高。作頻率高。 第第2 2章章 諧振回路與濾波電路諧振回路與濾波電路 變?nèi)荻O管的記憶電容變?nèi)荻O管的記憶電容C Cj j與外加反偏電壓與外加反偏電壓U U之間呈之間呈非線性關(guān)系。變?nèi)荻O管在工作時(shí)處于反偏截止?fàn)罘蔷€性關(guān)系。變?nèi)荻O管在工作時(shí)處于反偏截止?fàn)顟B(tài)，基本上不消耗能量，噪聲小，功率高。態(tài)，基本上不消耗能量，噪聲小，功率高。 將它用將它用于振蕩回路中，可以做成電調(diào)諧器，也可以構(gòu)成自于振蕩回路中，可以做成電調(diào)諧器，也可以構(gòu)成自動(dòng)調(diào)諧電路等。動(dòng)調(diào)諧電路等。 變?nèi)莨苋粲糜谡袷幤髦?，可以通過(guò)改變電壓來(lái)變?nèi)莨苋?/p>

14、用于振蕩器中，可以通過(guò)改變電壓來(lái)改變振蕩信號(hào)的頻率。這種振蕩器稱為壓控振蕩改變振蕩信號(hào)的頻率。這種振蕩器稱為壓控振蕩器器(VCO)(VCO)，壓控振蕩器是鎖相環(huán)路的一個(gè)重要部，壓控振蕩器是鎖相環(huán)路的一個(gè)重要部件。件。第第2 2章章 諧振回路與濾波電路諧振回路與濾波電路 電調(diào)諧器和壓控振蕩器電調(diào)諧器和壓控振蕩器也廣泛用于電視接收機(jī)也廣泛用于電視接收機(jī)的高頻頭中。具有變?nèi)菪?yīng)的某些微波二極管的高頻頭中。具有變?nèi)菪?yīng)的某些微波二極管(微波微波變?nèi)萜髯內(nèi)萜?還可以進(jìn)行非線性電容混頻、倍頻。還可以進(jìn)行非線性電容混頻、倍頻。 PIN二極管，它具有較強(qiáng)的正向電荷儲(chǔ)存能力。它二極管，它具有較強(qiáng)的正向電荷儲(chǔ)存能

15、力。它的高頻等效電阻受正向直流電流的控制，是一種可的高頻等效電阻受正向直流電流的控制，是一種可調(diào)電阻。它在高頻及微波電路中可以用做電可控開(kāi)調(diào)電阻。它在高頻及微波電路中可以用做電可控開(kāi)關(guān)、限幅器、電調(diào)衰減器或電調(diào)移相器關(guān)、限幅器、電調(diào)衰減器或電調(diào)移相器。第第2 2章章 諧振回路與濾波電路諧振回路與濾波電路 晶體管與場(chǎng)效應(yīng)管晶體管與場(chǎng)效應(yīng)管p 高頻晶體管類型高頻晶體管類型高頻小功率管：高頻小功率管：做小信號(hào)放大的，對(duì)它們的主要要做小信號(hào)放大的，對(duì)它們的主要要求是高增益和低噪聲；求是高增益和低噪聲；高頻功率放大管：高頻功率放大管：除了增益外，要求其在高頻有較除了增益外，要求其在高頻有較大的輸出功率。

16、大的輸出功率。 在高頻中應(yīng)用的晶體管仍然是雙極晶體管在高頻中應(yīng)用的晶體管仍然是雙極晶體管和多種場(chǎng)效應(yīng)管，這些管子比用于低頻的管和多種場(chǎng)效應(yīng)管，這些管子比用于低頻的管子性能更好，在外形結(jié)構(gòu)方面也有所不同子性能更好，在外形結(jié)構(gòu)方面也有所不同。 第第2 2章章 諧振回路與濾波電路諧振回路與濾波電路 目前通用型的寬帶集成放大器，工作頻率可達(dá)一、目前通用型的寬帶集成放大器，工作頻率可達(dá)一、二百兆赫茲，增益可達(dá)五、六十分貝，甚至更高。二百兆赫茲，增益可達(dá)五、六十分貝，甚至更高。 用于高頻的晶體管模擬乘法器，工作頻率也可達(dá)一用于高頻的晶體管模擬乘法器，工作頻率也可達(dá)一百兆赫茲以上。百兆赫茲以上。 集成電路集

17、成電路 用于高頻的集成電路的類型和品種要比用于低頻用于高頻的集成電路的類型和品種要比用于低頻的集成電路少得多的集成電路少得多,主要分為通用型和專用型兩種。主要分為通用型和專用型兩種。第第2 2章章 諧振回路與濾波電路諧振回路與濾波電路l基本原理基本原理l串聯(lián)振蕩回路的諧振曲線和通頻帶串聯(lián)振蕩回路的諧振曲線和通頻帶l串聯(lián)振蕩回路的相位特性曲線串聯(lián)振蕩回路的相位特性曲線 諧振回路諧振回路n串聯(lián)振蕩回路串聯(lián)振蕩回路l基本原理基本原理l并聯(lián)振蕩回路的諧振曲線和通頻帶并聯(lián)振蕩回路的諧振曲線和通頻帶l并聯(lián)振蕩回路的相位特性曲線并聯(lián)振蕩回路的相位特性曲線n并聯(lián)振蕩回路并聯(lián)振蕩回路第第2 2章章 諧振回路與濾

18、波電路諧振回路與濾波電路 由電感線圈和電容器組成的單個(gè)振蕩電路，稱為由電感線圈和電容器組成的單個(gè)振蕩電路，稱為單振蕩回路單振蕩回路。 Is C L R + C Us L R 第第2 2章章 諧振回路與濾波電路諧振回路與濾波電路信號(hào)源與電容和電感信號(hào)源與電容和電感串接串接，就構(gòu)成串聯(lián)振蕩回路。，就構(gòu)成串聯(lián)振蕩回路。 + C Us L R 電感的高頻等效電路第第2 2章章 諧振回路與濾波電路諧振回路與濾波電路 + C Us L R 高頻電子線路中的高頻電子線路中的電感線圈等效為電感電感線圈等效為電感L和損耗和損耗電阻電阻R的的串聯(lián)串聯(lián)；電容器等效為電容電容器等效為電容C和損耗電阻和損耗電阻R 的的

19、并聯(lián)并聯(lián)。 通常，相對(duì)于電感線圈的損耗，電容的損耗很小，通常，相對(duì)于電感線圈的損耗，電容的損耗很小，可以忽略不計(jì)?？梢院雎圆挥?jì)。損耗電阻損耗電阻 L R C R l基本原理電容的高頻等效電路第第2 2章章 諧振回路與濾波電路諧振回路與濾波電路 O電抗電抗容性容性感性感性LX=L1C01CXRZj阻抗阻抗22XRZRZ0)1( jCLR 諧振現(xiàn)象諧振現(xiàn)象 + C Us L R jL1/(jC)X第第2 2章章 諧振回路與濾波電路諧振回路與濾波電路 O電抗電抗容性容性感性感性LX=L1C01C 串聯(lián)單振蕩回路的諧振特性：串聯(lián)單振蕩回路的諧振特性：其阻抗在某一特定其阻抗在某一特定頻率上具有最小值（諧

20、振狀態(tài)），而偏離此頻率時(shí)將頻率上具有最小值（諧振狀態(tài)），而偏離此頻率時(shí)將迅速增大。迅速增大。XRZj阻抗阻抗22XRZRZ0諧振頻率諧振頻率X第第2 2章章 諧振回路與濾波電路諧振回路與濾波電路諧振條件諧振條件: :0100CLX即信號(hào)頻率即信號(hào)頻率LC10或或LCf210XRZj阻抗阻抗22XRZ O電抗電抗容性容性感性感性LX=L1C01CRZ0諧振頻率諧振頻率X第第2 2章章 諧振回路與濾波電路諧振回路與濾波電路1. 諧振時(shí)，回路阻抗值最小，即諧振時(shí)，回路阻抗值最小，即Z=R； Z R 0 諧振頻率諧振頻率選頻特性曲線選頻特性曲線ZUS，具有帶通選頻特性具有帶通選頻特性。RUIS 0當(dāng)信

21、號(hào)源為電壓源時(shí)，回路電流最大，當(dāng)信號(hào)源為電壓源時(shí)，回路電流最大， 諧振特性諧振特性 + C Us L R 第第2 2章章 諧振回路與濾波電路諧振回路與濾波電路1) 0時(shí)，時(shí)， X 0時(shí)，時(shí)， X 0呈呈感性感性。2. 阻抗性質(zhì)隨頻率變化的規(guī)律：阻抗性質(zhì)隨頻率變化的規(guī)律：諧振時(shí)，電感、電容消失了！諧振時(shí)，電感、電容消失了！ + C Us L R O電抗電抗容性容性感性感性Lx=L1C01CXXRZj阻抗阻抗)1( jCLR第第2 2章章 諧振回路與濾波電路諧振回路與濾波電路ssURLLRU00jj 實(shí)際上，諧振時(shí)實(shí)際上，諧振時(shí)LIUL000j ssUCRCRU001jj1 CIUC000j1 又

22、因?yàn)橛忠驗(yàn)镃L001所以所以00 CLUU + C Us L R 諧振時(shí)，電感、電容消失了！諧振時(shí)，電感、電容消失了！第第2 2章章 諧振回路與濾波電路諧振回路與濾波電路考慮到，諧振時(shí)考慮到，諧振時(shí)ssURLLRU00jj LIUL000j ssUCRCjRU001j1 CIUC000j1 CL001CRRLQ001sUQj sUQj 3.串聯(lián)諧振時(shí)，串聯(lián)諧振時(shí)，電感和電容兩端的電壓模值大小相等，電感和電容兩端的電壓模值大小相等，且等于外加電壓的且等于外加電壓的Q倍；倍；由于由于Q值較高值較高,常在幾十到幾百常在幾十到幾百左右左右,必須預(yù)先注意回路元件的耐壓?jiǎn)栴}。必須預(yù)先注意回路元件的耐壓?jiǎn)栴}

23、?；芈返钠焚|(zhì)因數(shù)回路的品質(zhì)因數(shù) + C Us L R 第第2 2章章 諧振回路與濾波電路諧振回路與濾波電路總結(jié)總結(jié)RUIs 0，具有帶通選頻特性。，具有帶通選頻特性。1. 諧振時(shí)，回路阻抗值最小，即諧振時(shí)，回路阻抗值最小，即Z=R；當(dāng)信號(hào)源為電壓源；當(dāng)信號(hào)源為電壓源時(shí)，回路電流最大，即時(shí)，回路電流最大，即1) 0時(shí)，時(shí)， X 0時(shí)，時(shí)，X 0呈感性。呈感性。2. 阻抗性質(zhì)隨頻率變化的規(guī)律：阻抗性質(zhì)隨頻率變化的規(guī)律：3.串聯(lián)諧振時(shí)，電感和電容兩端的電壓模值大小相等，且等于串聯(lián)諧振時(shí)，電感和電容兩端的電壓模值大小相等，且等于外加電壓的外加電壓的Q Q倍。倍。第第2 2章章 諧振回路與濾波電路諧振回

24、路與濾波電路 回路中電流幅值與外加電壓頻率之間的關(guān)系曲線回路中電流幅值與外加電壓頻率之間的關(guān)系曲線稱為諧振曲線。可知諧振時(shí)，回路電流最大，任一頻稱為諧振曲線。可知諧振時(shí)，回路電流最大，任一頻率下的回路電流率下的回路電流I和諧振時(shí)電流和諧振時(shí)電流I0之比稱為單位諧振之比稱為單位諧振曲線曲線因此，表示諧振曲線函數(shù)因此，表示諧振曲線函數(shù)N(w)為為)()()(.0 IIN RUCLRUss)1j( )1( jCLRR )(j00)() (j11 eNQ ) ( j11000 RLl串聯(lián)振蕩回路的諧振曲線和通頻帶串聯(lián)振蕩回路的諧振曲線和通頻帶)1(Rj1100LCLL LC120 第第2 2章章 諧振

25、回路與濾波電路諧振回路與濾波電路 諧振曲線包括諧振曲線包括幅頻特性幅頻特性曲線和曲線和相頻特性相頻特性曲線，分曲線，分別用別用N()和和()兩函數(shù)表示。僅對(duì)選頻特性而言，兩函數(shù)表示。僅對(duì)選頻特性而言，通常只關(guān)心幅頻特性通常只關(guān)心幅頻特性N()。針對(duì)幅頻特性，又分為兩。針對(duì)幅頻特性，又分為兩個(gè)方面：個(gè)方面：頻率選擇性頻率選擇性和和通頻帶通頻帶。)()()(.0 IIN )1( jCLRR )(j00)() (j11 eNQ 第第2 2章章 諧振回路與濾波電路諧振回路與濾波電路20020) (11)()()( QIIN選頻特性曲線選頻特性曲線N()Q10見(jiàn)右圖，頻率見(jiàn)右圖，頻率偏離偏離0越遠(yuǎn)，越遠(yuǎn)

26、，N()下降得越多。下降得越多。)1( j)()()(.0CLRRIIN )(j00)() (j11 eNQ 因此，可以用因此，可以用 = 0 表示頻率表示頻率偏離諧振的程度，稱為偏離諧振的程度，稱為失諧量失諧量 。1. 頻率選擇性頻率選擇性第第2 2章章 諧振回路與濾波電路諧振回路與濾波電路 對(duì)于同樣的對(duì)于同樣的頻率頻率和和0，回路的回路的Q值愈大，值愈大， N()下下降的越多降的越多。20020) (11)()()(QIIN 回路的回路的Q值愈高，值愈高，諧振曲線愈尖銳，對(duì)外加諧振曲線愈尖銳，對(duì)外加電壓的選頻作用愈顯著，電壓的選頻作用愈顯著，回路的選擇性就愈好?；芈返倪x擇性就愈好。第第2

27、2章章 諧振回路與濾波電路諧振回路與濾波電路所以，定義所以，定義廣義失諧量廣義失諧量 000001)(QRLRCLRX失諧電抗 因此，因此，要衡量電路偏離諧振的程度要衡量電路偏離諧振的程度，必須包含，必須包含Q和和失諧量的綜合效果。失諧量的綜合效果。00000)( Q當(dāng)當(dāng) 0，即失諧不大時(shí)即失諧不大時(shí)：0022ffQQ第第2 2章章 諧振回路與濾波電路諧振回路與濾波電路相對(duì)失諧量相對(duì)失諧量0002ffQ 22200211) (11)0()()( QQIIN 幅頻特性函數(shù)幅頻特性函數(shù)N()和曲線分別為和曲線分別為第第2 2章章 諧振回路與濾波電路諧振回路與濾波電路2. 通頻帶通頻帶127 .02

28、fff或1210027 . 0 )()(221) (11)0()()(2002QIIN第第2 2章章 諧振回路與濾波電路諧振回路與濾波電路2111) (11)0()()(222002 QQIIN下面，求解帶寬下面，求解帶寬1 Q1207 . 07 . 0 QQQ0702 Qff.0702 或或0 第第2 2章章 諧振回路與濾波電路諧振回路與濾波電路 Q 2 Q1 Q 2 Q0702 Qff.0700.72BW 回路回路Q值越高，選擇性越好，但通頻帶越窄，二者矛盾。值越高，選擇性越好，但通頻帶越窄，二者矛盾。2. 通頻帶通頻帶或34第第2 2章章 諧振回路與濾波電路諧振回路與濾波電路3.矩形系數(shù)

29、 矩形系數(shù)定義為單位諧振曲線矩形系數(shù)定義為單位諧振曲線N(fN(f) )值下降到值下降到0.10.1時(shí)的頻帶范圍時(shí)的頻帶范圍BWBW0.10.1與通頻帶與通頻帶BWBW0.70.7之比之比7 . 00.11 . 0BWBWK Qff.02100.11102BW 95. 999BW7 . 00.11 . 0 BWK0.143101)2(11) (11)(2022002 ffQQfN 第第2 2章章 諧振回路與濾波電路諧振回路與濾波電路 由于人耳聽(tīng)覺(jué)對(duì)于相位特性引起的信號(hào)失真不由于人耳聽(tīng)覺(jué)對(duì)于相位特性引起的信號(hào)失真不敏感，所以早期的無(wú)線電通信在傳遞聲音信號(hào)時(shí)，敏感，所以早期的無(wú)線電通信在傳遞聲音信

30、號(hào)時(shí)，對(duì)于相頻特性并不重視。對(duì)于相頻特性并不重視。 但是，近代無(wú)線電技術(shù)中，普遍遇到數(shù)字信號(hào)但是，近代無(wú)線電技術(shù)中，普遍遇到數(shù)字信號(hào)與圖像信號(hào)的傳輸問(wèn)題，在這種情況下，相位特性與圖像信號(hào)的傳輸問(wèn)題，在這種情況下，相位特性失真要嚴(yán)重影響通信質(zhì)量。失真要嚴(yán)重影響通信質(zhì)量。)(j000)() ( j11)()()(. eNQIIN arctanarctan00Q4.相頻特性相頻特性第第2 2章章 諧振回路與濾波電路諧振回路與濾波電路 arctanarctan00Q第第2 2章章 諧振回路與濾波電路諧振回路與濾波電路00arctanQ 由右圖可見(jiàn)，由右圖可見(jiàn)，Q值愈值愈大，相頻特性曲線在諧振大，相頻特

31、性曲線在諧振頻率頻率0附近的變化愈陡峭。附近的變化愈陡峭。但是，線性度變差，或者但是，線性度變差，或者說(shuō)，線性范圍變窄。說(shuō)，線性范圍變窄。第第2 2章章 諧振回路與濾波電路諧振回路與濾波電路 考慮信號(hào)源內(nèi)阻考慮信號(hào)源內(nèi)阻RS和負(fù)載電阻和負(fù)載電阻RL后，后，由于回路總的損耗增大，回路由于回路總的損耗增大，回路Q值將下值將下降，稱其為等效品質(zhì)因數(shù)降，稱其為等效品質(zhì)因數(shù)QL。LS0RRRLQL 為了區(qū)別起見(jiàn)，把沒(méi)有考慮信號(hào)源內(nèi)阻和負(fù)載電阻時(shí)回路為了區(qū)別起見(jiàn)，把沒(méi)有考慮信號(hào)源內(nèi)阻和負(fù)載電阻時(shí)回路本身的本身的Q值叫做值叫做無(wú)載無(wú)載Q值值(或空載或空載Q值值)，用，用Q0表示；而把表示；而把考慮考慮信信號(hào)

32、源內(nèi)阻和負(fù)載電阻時(shí)的號(hào)源內(nèi)阻和負(fù)載電阻時(shí)的Q值叫做值叫做有載有載Q值值，用，用QL表示。表示。 由于由于QL值低于值低于Q0，因此考慮信號(hào)源內(nèi)阻及負(fù)載電阻后，因此考慮信號(hào)源內(nèi)阻及負(fù)載電阻后，串聯(lián)諧振回路的選擇性變壞，通頻帶加寬。串聯(lián)諧振回路的選擇性變壞，通頻帶加寬。RRRRQLS015. + C Vs L R Rs + C Us RL L R 第第2 2章章 諧振回路與濾波電路諧振回路與濾波電路 + C Us L R 損耗電阻損耗電阻 通常，串聯(lián)諧振回路的帶通特性要求信號(hào)源內(nèi)阻越低越好。通常，串聯(lián)諧振回路的帶通特性要求信號(hào)源內(nèi)阻越低越好。 Z R 0 諧振頻率諧振頻率選頻特性曲線選頻特性曲線Z

33、US 但是在高頻電子線路中，信號(hào)源多為但是在高頻電子線路中，信號(hào)源多為工作于放大區(qū)工作于放大區(qū)的有源的有源器件（晶體管、場(chǎng)效應(yīng)管），基本上可看做恒流源。器件（晶體管、場(chǎng)效應(yīng)管），基本上可看做恒流源。n并聯(lián)振蕩回路并聯(lián)振蕩回路第第2 2章章 諧振回路與濾波電路諧振回路與濾波電路 同樣，要研究并聯(lián)振蕩回路的選頻特性，可以考同樣，要研究并聯(lián)振蕩回路的選頻特性，可以考察其阻抗隨頻率變化的規(guī)律。察其阻抗隨頻率變化的規(guī)律。 這種情況下，宜采用并聯(lián)諧振回路這種情況下，宜采用并聯(lián)諧振回路 Is C L R 損耗電阻損耗電阻l 基本原理基本原理電感的高頻等電感的高頻等效電路效電路第第2 2章章 諧振回路與濾波電

34、路諧振回路與濾波電路 Is C L R 損耗電阻損耗電阻回路的總阻抗回路的總阻抗 CLRCLRZ j1jj1j CLRCLR 1jj1jLR通常，損耗電阻通常，損耗電阻R在工作頻段內(nèi)滿足：在工作頻段內(nèi)滿足：或或 高高Q CLRCL 1j 采用導(dǎo)納分析并聯(lián)振蕩回路及其等效電路比較方便，為此引采用導(dǎo)納分析并聯(lián)振蕩回路及其等效電路比較方便，為此引入并聯(lián)振蕩回路的導(dǎo)納。入并聯(lián)振蕩回路的導(dǎo)納。 LCLCR 1j1第第2 2章章 諧振回路與濾波電路諧振回路與濾波電路 Is C L R 損耗電阻損耗電阻回路總導(dǎo)納回路總導(dǎo)納式中電導(dǎo)式中電導(dǎo)G和電納和電納B分別為分別為L(zhǎng)CRG LCB 1 LCLCRBGY 1

35、jj CLRCLRZ j1jj1j LCLCR 1j1Q高 Is C L 1/G 第第2 2章章 諧振回路與濾波電路諧振回路與濾波電路YOB O電納電納CB =C 1L1LpG感性感性容性容性P01 LCB 諧振特性：其導(dǎo)納在某一特定頻率上具有最小值諧振特性：其導(dǎo)納在某一特定頻率上具有最小值（諧振狀態(tài)），而偏離此頻率時(shí)將迅速增大。（諧振狀態(tài)），而偏離此頻率時(shí)將迅速增大。諧振條件諧振條件: :即信號(hào)頻率即信號(hào)頻率LC1p LCf 21p 或或 Is C L 1/G 第第2 2章章 諧振回路與濾波電路諧振回路與濾波電路回路總導(dǎo)納回路總導(dǎo)納LCLCRBGY1jj Is C L Rp 1) p時(shí)，時(shí)，

36、 B p時(shí)，時(shí)，B 0呈容性。呈容性。1. 阻抗性質(zhì)隨頻率變化的規(guī)律：阻抗性質(zhì)隨頻率變化的規(guī)律：B O電納電納CB =C 1L1L感性感性容性容性P第第2 2章章 諧振回路與濾波電路諧振回路與濾波電路 Is C L 1/G ，具有帶通選頻特性。，具有帶通選頻特性。當(dāng)信號(hào)源為電流源時(shí)，回路電壓最大，當(dāng)信號(hào)源為電流源時(shí)，回路電壓最大，即即2. 諧振時(shí)，回路阻抗值最大，即諧振時(shí)，回路阻抗值最大，即；CRLGR1p選頻特性曲線選頻特性曲線ZIsRCLCRRLQPPp1RCLCL1CRLRppppps0RIVYOpG第第2 2章章 諧振回路與濾波電路諧振回路與濾波電路 Is C L 1/G CRIpps

37、j0ppUCjICCRLRQpppppspjIQLjILQLjULjRUIpSppppLp00spjIQ3.并聯(lián)諧振時(shí)，流經(jīng)電感和電容的電流模值大小相近，并聯(lián)諧振時(shí)，流經(jīng)電感和電容的電流模值大小相近，方向相反，且約等于外加電流的方向相反，且約等于外加電流的Q Q倍；倍； LCR回路的狀態(tài)回路的狀態(tài)與串聯(lián)諧振回路相似。與串聯(lián)諧振回路相似。第第2 2章章 諧振回路與濾波電路諧振回路與濾波電路總結(jié)總結(jié)1) p時(shí)，時(shí)， B p時(shí)，時(shí)，B 0呈容性。呈容性。2. 阻抗性質(zhì)隨頻率變化的規(guī)律：阻抗性質(zhì)隨頻率變化的規(guī)律：3.并并聯(lián)諧振時(shí)，流經(jīng)電感和電容的電流模值大小相近，聯(lián)諧振時(shí)，流經(jīng)電感和電容的電流模值大小

38、相近，方向相反，且約等于外加電流的方向相反，且約等于外加電流的Q Q倍。倍。1. 諧振時(shí)，回路阻抗值最大；當(dāng)信號(hào)源為電流源時(shí)，回路諧振時(shí)，回路阻抗值最大；當(dāng)信號(hào)源為電流源時(shí)，回路電壓最大，即電壓最大，即，具有帶通選頻特性。，具有帶通選頻特性。ps0RIU 第第2 2章章 諧振回路與濾波電路諧振回路與濾波電路 回路中電壓幅值與外加電流頻率之間的關(guān)系曲線回路中電壓幅值與外加電流頻率之間的關(guān)系曲線稱為諧振曲線。稱為諧振曲線。因此，表示諧振曲線的函數(shù)為因此，表示諧振曲線的函數(shù)為)1j()1j()()()(.pppsps0LCGGGLCGIUUN I選頻特性曲線選頻特性曲線ZIsYOpG Is C L

39、1/G l并聯(lián)振蕩回路的諧振曲線和通頻帶并聯(lián)振蕩回路的諧振曲線和通頻帶第第2 2章章 諧振回路與濾波電路諧振回路與濾波電路)(jppp)() ( j11 eNQ 可見(jiàn)，對(duì)串聯(lián)和并聯(lián)諧振回路而言，諧振曲線是可見(jiàn)，對(duì)串聯(lián)和并聯(lián)諧振回路而言，諧振曲線是相似的。相似的。)1j()1j()()()(.pppsps0LCGGGLCGIUUN Il并聯(lián)振蕩回路的諧振曲線和通頻帶并聯(lián)振蕩回路的諧振曲線和通頻帶第第2 2章章 諧振回路與濾波電路諧振回路與濾波電路 Is C L R + C Us L R 互偶互偶RgLCYZsUsIIU第第2 2章章 諧振回路與濾波電路諧振回路與濾波電路IsCLRsRpRL 考慮

40、信號(hào)源內(nèi)阻考慮信號(hào)源內(nèi)阻Rs和負(fù)載電阻和負(fù)載電阻RL后，由于回路總的損耗增后，由于回路總的損耗增大，回路大，回路Q值將下降，稱為值將下降，稱為等效品質(zhì)因數(shù)等效品質(zhì)因數(shù)QL。 LsppL1GGGLQ 由于由于QL值低于值低于Qp，因此考慮信號(hào)源內(nèi)阻及負(fù)載電阻后，并，因此考慮信號(hào)源內(nèi)阻及負(fù)載電阻后，并聯(lián)諧振回路的選擇性變壞，通頻帶加寬。聯(lián)諧振回路的選擇性變壞，通頻帶加寬。 Lpsppp11RRRRRL Lpspp1RRRRQ第第2 2章章 諧振回路與濾波電路諧振回路與濾波電路n串、并聯(lián)阻抗的等效互換串、并聯(lián)阻抗的等效互換n并聯(lián)諧振回路的其他形式并聯(lián)諧振回路的其他形式n抽頭式并聯(lián)電路的阻抗變換抽頭式

41、并聯(lián)電路的阻抗變換 LC回路阻抗變換回路阻抗變換第第2 2章章 諧振回路與濾波電路諧振回路與濾波電路 所謂等效，就是指電路工作在某一頻率時(shí)，不管其內(nèi)部的所謂等效，就是指電路工作在某一頻率時(shí)，不管其內(nèi)部的電路形式如何，從端口看過(guò)去其阻抗或者導(dǎo)納是相等的。電路形式如何，從端口看過(guò)去其阻抗或者導(dǎo)納是相等的。n串、并聯(lián)阻抗的等效互換串、并聯(lián)阻抗的等效互換第第2 2章章 諧振回路與濾波電路諧振回路與濾波電路 ppppssjjjXRXRXR 要要串、并聯(lián)阻抗等效，即串、并聯(lián)阻抗等效，即2p2pp2p2p2p2ppjXRXRXRXR ppppppppjjjjXRXRXRXR 故故2p2p2ppXRXRRs

42、2p2pp2psXRXRX 令令ps第第2 2章章 諧振回路與濾波電路諧振回路與濾波電路 盡管電路形式變化，但是二者的品質(zhì)因數(shù)應(yīng)該相等。盡管電路形式變化，但是二者的品質(zhì)因數(shù)應(yīng)該相等。pp2Lss1LXRQRXQ 21Lsp11QXX所以等效互換的變換關(guān)系為：所以等效互換的變換關(guān)系為： s21Lp1RQR s2ss2s2sRZRXRRP s2ss2s2sXZXXRXP 第第2 2章章 諧振回路與濾波電路諧振回路與濾波電路21LspQRR spXX 結(jié)論：結(jié)論：2）串聯(lián)電抗變?yōu)橥再|(zhì)的并聯(lián)電抗。串聯(lián)電抗變?yōu)橥再|(zhì)的并聯(lián)電抗。1）小的串聯(lián)電阻變?yōu)榇蟮牟⒙?lián)電阻。小的串聯(lián)電阻變?yōu)榇蟮牟⒙?lián)電阻。當(dāng)品質(zhì)因數(shù)

43、足夠高時(shí)當(dāng)品質(zhì)因數(shù)足夠高時(shí)2111LspQXXsLpRQR211QL 110時(shí)時(shí)，第第2 2章章 諧振回路與濾波電路諧振回路與濾波電路l阻抗電路的串阻抗電路的串并聯(lián)等效轉(zhuǎn)換并聯(lián)等效轉(zhuǎn)換 由電阻元件和電抗元件組成的阻抗電路的串聯(lián)形式與并聯(lián)形由電阻元件和電抗元件組成的阻抗電路的串聯(lián)形式與并聯(lián)形式可以互相轉(zhuǎn)換，式可以互相轉(zhuǎn)換， 而保持其等效阻抗而保持其等效阻抗/導(dǎo)納不變。導(dǎo)納不變。 22222222111|QXXQRRXRQjXRZXXRRjRXRXZPSPSPPSSSPPPPPPPPP )11()1(|11222222QXXQRRRXQXRXjXRRYXjRYSPSPSSSSSSSSSPPP 第第

44、2 2章章 諧振回路與濾波電路諧振回路與濾波電路 LC選頻匹配網(wǎng)絡(luò)有倒選頻匹配網(wǎng)絡(luò)有倒L型、型、T型、型、 型等幾種不型等幾種不同組成形式，其中倒同組成形式，其中倒L型是基本形式?，F(xiàn)以倒型是基本形式。現(xiàn)以倒L型為例，型為例，說(shuō)明其選頻匹配原理。說(shuō)明其選頻匹配原理。 倒倒L型網(wǎng)絡(luò)是由兩個(gè)異性電抗元件型網(wǎng)絡(luò)是由兩個(gè)異性電抗元件X1、X2組成。組成。 T型網(wǎng)絡(luò)和型網(wǎng)絡(luò)和型網(wǎng)絡(luò)各由三個(gè)電抗元件型網(wǎng)絡(luò)各由三個(gè)電抗元件(其中兩個(gè)其中兩個(gè)同性質(zhì)，同性質(zhì)， 另一個(gè)異性質(zhì)另一個(gè)異性質(zhì))組成，它們都可以分別看作組成，它們都可以分別看作是兩個(gè)倒是兩個(gè)倒L型網(wǎng)絡(luò)的組合，用類似的方法可以推導(dǎo)出型網(wǎng)絡(luò)的組合，用類似的方法

45、可以推導(dǎo)出其有關(guān)公式。其有關(guān)公式。l 選頻匹配原理選頻匹配原理第第2 2章章 諧振回路與濾波電路諧振回路與濾波電路1)1(21221 RRQQRR1112221 RRQQRRssRRXX 11, 0PPRRXX 11, 021211121222)(RRRRQRXXRRRRQXLpL 12122212111)(RRRRQRXRRRRQXXLLs 第第2 2章章 諧振回路與濾波電路諧振回路與濾波電路第第2 2章章 諧振回路與濾波電路諧振回路與濾波電路第第2 2章章 諧振回路與濾波電路諧振回路與濾波電路T型網(wǎng)絡(luò)等效過(guò)程型網(wǎng)絡(luò)等效過(guò)程1. Xp等效為等效為Xp1,Xp22. Xs2,R串聯(lián)等效為并聯(lián)串

46、聯(lián)等效為并聯(lián)Xs2, R3. Xp2與與Xs2并聯(lián)諧振并聯(lián)諧振4. Xp1與與R并聯(lián)等效為串聯(lián)并聯(lián)等效為串聯(lián)Xp1, R5. Xs1與與Xp1串聯(lián)諧振串聯(lián)諧振第第2 2章章 諧振回路與濾波電路諧振回路與濾波電路 對(duì)于復(fù)雜的并聯(lián)諧振回路，其對(duì)于復(fù)雜的并聯(lián)諧振回路，其諧振頻率和諧振阻抗諧振頻率和諧振阻抗的計(jì)算的計(jì)算一般更為繁瑣。然而，當(dāng)整個(gè)電路滿足高一般更為繁瑣。然而，當(dāng)整個(gè)電路滿足高Q條件時(shí)，計(jì)算可以條件時(shí)，計(jì)算可以大大化簡(jiǎn)。大大化簡(jiǎn)。l并聯(lián)諧振回路變換并聯(lián)諧振回路變換111jXRZ 222jXRZ 滿足高滿足高Q,，即，即2211,RXRX 2211)22)(11(2121PjXRjXRjXR

47、jXRZZZZZ 2121)22)(11(21RRXXRRjXRjXR 21212221RRXRRXPZ 第第2 2章章 諧振回路與濾波電路諧振回路與濾波電路當(dāng)品質(zhì)因數(shù)足夠高時(shí)當(dāng)品質(zhì)因數(shù)足夠高時(shí)LC1p2p212p1pp)(LRRGGG 對(duì)于高對(duì)于高Q值并聯(lián)諧振回路，其諧振頻率與串聯(lián)諧值并聯(lián)諧振回路，其諧振頻率與串聯(lián)諧振回路相近，諧振阻抗可以通過(guò)串聯(lián)支路的串并聯(lián)互振回路相近，諧振阻抗可以通過(guò)串聯(lián)支路的串并聯(lián)互換得到。換得到。2p21212pp)(1)(CRRRRLZ第第2 2章章 諧振回路與濾波電路諧振回路與濾波電路 為了減小信號(hào)源或負(fù)載電阻對(duì)諧振回路的為了減小信號(hào)源或負(fù)載電阻對(duì)諧振回路的影響

48、，影響，信號(hào)源或負(fù)載電阻信號(hào)源或負(fù)載電阻不是直接接入回路，不是直接接入回路，而是經(jīng)過(guò)一些簡(jiǎn)單的變換電路，將它們而是經(jīng)過(guò)一些簡(jiǎn)單的變換電路，將它們部分接部分接入入回路?；芈?。 常用的電路形式有常用的電路形式有變壓器耦合變壓器耦合連接、連接、自耦自耦變壓器抽頭變壓器抽頭電路和電路和雙電容抽頭雙電容抽頭電路，下面分別電路，下面分別介紹。首先，討論負(fù)載電阻的部分接入問(wèn)題。介紹。首先，討論負(fù)載電阻的部分接入問(wèn)題。n抽頭式并聯(lián)電路的阻抗變換抽頭式并聯(lián)電路的阻抗變換第第2 2章章 諧振回路與濾波電路諧振回路與濾波電路 C P1 C L RL P2 Is Rp Is Rp R L (a) (b) U U +

49、- + - UL + - 1. 變壓器耦合連接變壓器耦合連接LRUP21L2L2RUP21PP 121 NNL2L221L2L1RpRNNRUURL接入系數(shù)接入系數(shù)112LNNUUp功率守恒功率守恒N1N2第第2 2章章 諧振回路與濾波電路諧振回路與濾波電路2. 自耦合變壓器自耦合變壓器L21RUPL2L2RUP21PP L2L2221L2LL1RpRLLLRUUR接入系數(shù)接入系數(shù)1212LLLLUUp功率守恒功率守恒 C RL P L R L C b) a) U UL + - + - L1L2第第2 2章章 諧振回路與濾波電路諧振回路與濾波電路3. 電容抽頭電路電容抽頭電路L21RUPL L

50、22RUP 21PP L2L2LL1RpRUUR 接入系數(shù)接入系數(shù)1pL UU功率守恒功率守恒 C2 RL P L R L C b) a) C1 U UL + - + - 第第2 2章章 諧振回路與濾波電路諧振回路與濾波電路電容抽頭電路電容抽頭電路2L1CR CCUUp 112L 2CC 21122121CCCCCCCC C2 RL P L R L C b) a) C1 U UL + - + - 第第2 2章章 諧振回路與濾波電路諧振回路與濾波電路21PP ssspIIUUIdbab sab2IUP 以上討論了負(fù)載電阻的部分接入問(wèn)題，下面，討以上討論了負(fù)載電阻的部分接入問(wèn)題，下面，討論論信號(hào)源

51、及其內(nèi)阻的信號(hào)源及其內(nèi)阻的部分接入問(wèn)題。部分接入問(wèn)題。sdb1IUP s2abdbs2s1RUURpR Is C Rs RL a b d I s R s d b C L RL L1L2212LLLp 其中，其中，第第2 2章章 諧振回路與濾波電路諧振回路與濾波電路 耦合振蕩回路耦合振蕩回路 單回路的選頻特性不夠理想，帶內(nèi)不平坦，單回路的選頻特性不夠理想，帶內(nèi)不平坦，帶外衰減變化有很慢，有時(shí)不能滿足實(shí)際帶外衰減變化有很慢，有時(shí)不能滿足實(shí)際需要，因此為了提高性能，采用耦合式振需要，因此為了提高性能，采用耦合式振蕩回路。最常用的是雙耦合振蕩回路。蕩回路。最常用的是雙耦合振蕩回路。第第2 2章章 諧振

52、回路與濾波電路諧振回路與濾波電路 常用的兩種耦合回路常用的兩種耦合回路耦合系數(shù)耦合系數(shù)k k：耦合回路的特性和功能與兩個(gè)：耦合回路的特性和功能與兩個(gè) 回路的耦合程度有關(guān)回路的耦合程度有關(guān)按耦合參量的大?。簭?qiáng)耦合、弱耦合、臨界耦合按耦合參量的大?。簭?qiáng)耦合、弱耦合、臨界耦合電感耦合回路電感耦合回路電容耦合回路電容耦合回路+ L1 R2 L2 M C2 1U R1 C1 IsG1L1C1C2L2G2CM+-第第2 2章章 諧振回路與濾波電路諧振回路與濾波電路 為了說(shuō)明回路間耦合程度的強(qiáng)弱，引入為了說(shuō)明回路間耦合程度的強(qiáng)弱，引入“耦合系數(shù)耦合系數(shù)”的概念并以的概念并以 k k 表示。表示。對(duì)電容耦合回

53、路：對(duì)電容耦合回路：)(M2M1MCCCCCk一般一般C1 = C2 = C：MMCCCk 通常通常 CM C：CCkM k1對(duì)電感耦合回路：對(duì)電感耦合回路：21LLMk 若若L L1 1 = = L L2 2 = L = L LMk 第第2 2章章 諧振回路與濾波電路諧振回路與濾波電路 互感互感M的單位與自感的單位與自感L相同，高頻電路中相同，高頻電路中M的量級(jí)一般的量級(jí)一般是是H，耦合系數(shù)，耦合系數(shù)k的量級(jí)約是百分之幾。由耦合系數(shù)的定的量級(jí)約是百分之幾。由耦合系數(shù)的定義可知，任何電路的耦合系數(shù)不但都是無(wú)量綱的常數(shù)，而且義可知，任何電路的耦合系數(shù)不但都是無(wú)量綱的常數(shù)，而且永遠(yuǎn)是個(gè)小于永遠(yuǎn)是個(gè)

54、小于1的正數(shù)。的正數(shù)。第第2 2章章 諧振回路與濾波電路諧振回路與濾波電路 反射阻抗反射阻抗是用來(lái)說(shuō)明一個(gè)回路對(duì)耦合的另一回路電流的是用來(lái)說(shuō)明一個(gè)回路對(duì)耦合的另一回路電流的影響。對(duì)初次級(jí)回路的相互影響，可用一反射阻抗來(lái)表示。影響。對(duì)初次級(jí)回路的相互影響，可用一反射阻抗來(lái)表示。2. 反射阻抗與耦合回路的等效阻抗 + L1 R2 L2 M 1I C2 1U 2I R1 C1 現(xiàn)以下圖所示的互感耦合串聯(lián)回路為例來(lái)分析耦合回路現(xiàn)以下圖所示的互感耦合串聯(lián)回路為例來(lái)分析耦合回路的阻抗特性。在初級(jí)回路接入一個(gè)角頻率為的阻抗特性。在初級(jí)回路接入一個(gè)角頻率為 的正弦電壓的正弦電壓U1，初、次級(jí)回路中的電流分別以

55、初、次級(jí)回路中的電流分別以i1和和i2表示，并標(biāo)明了各電流表示，并標(biāo)明了各電流和電壓的正方向以及線圈的同名端關(guān)系。和電壓的正方向以及線圈的同名端關(guān)系。第第2 2章章 諧振回路與濾波電路諧振回路與濾波電路初、次級(jí)回路電壓方程可寫(xiě)為初、次級(jí)回路電壓方程可寫(xiě)為0222112111 IZIMjUIMjZI 式中式中Z Z1111為初級(jí)回路的自阻抗，即為初級(jí)回路的自阻抗，即Z Z1111= =R R1111+ +jXjX1111, , Z Z2222為次級(jí)回路的自阻抗，即為次級(jí)回路的自阻抗，即Z Z2222= =R R2222+ +jXjX2222。解上列方程組可分別求出初級(jí)和次級(jí)回路電流的表示式：解上

56、列方程組可分別求出初級(jí)和次級(jí)回路電流的表示式：2221111ZMZUI)( 112221122ZMZZUMjI)( + L1 R2 L2 M 1I C2 1U 2I R1 C1 第第2 2章章 諧振回路與濾波電路諧振回路與濾波電路11221ZMZ)( 稱為次級(jí)回路對(duì)初級(jí)回路的反射阻抗稱為次級(jí)回路對(duì)初級(jí)回路的反射阻抗22212ZMZ)( 上兩式中，上兩式中，稱為初級(jí)回路對(duì)次級(jí)回路的反射阻抗稱為初級(jí)回路對(duì)次級(jí)回路的反射阻抗而而 為次級(jí)開(kāi)路時(shí)，初級(jí)電流為次級(jí)開(kāi)路時(shí)，初級(jí)電流 在次級(jí)線在次級(jí)線圈圈L L2 2中所感應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)，中所感應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)，用電壓表示為用電壓表示為111ZUMj 1111ZUI 1

57、1112ZUMjIMjU 第第2 2章章 諧振回路與濾波電路諧振回路與濾波電路 必須指出，在初級(jí)和次級(jí)回路中，并不存在實(shí)體必須指出，在初級(jí)和次級(jí)回路中，并不存在實(shí)體的反射阻抗。的反射阻抗。所謂反射阻抗，只不過(guò)是用來(lái)說(shuō)明一個(gè)所謂反射阻抗，只不過(guò)是用來(lái)說(shuō)明一個(gè)回路對(duì)另一個(gè)相互耦合回路的影響回路對(duì)另一個(gè)相互耦合回路的影響。例如，。例如，Z Z2121表示次表示次級(jí)電流通過(guò)線圈級(jí)電流通過(guò)線圈L2 2時(shí)，在初級(jí)線圈時(shí)，在初級(jí)線圈L L1 1中所引起的互感中所引起的互感電壓對(duì)初級(jí)電流的影響，且此電壓用一個(gè)在其上通過(guò)電壓對(duì)初級(jí)電流的影響，且此電壓用一個(gè)在其上通過(guò)電流的阻抗來(lái)代替，這就是反射阻抗的物理意義。電

58、流的阻抗來(lái)代替，這就是反射阻抗的物理意義。 Z11 (a) 初級(jí)等效電路初級(jí)等效電路 + 1UR11 X11 Zf Rf1 Xf1 (b) 次級(jí)等效電路次級(jí)等效電路 + R22 X22 Zf2 Rf2 Xf2 111ZVMj Z22 I I 2U第第2 2章章 諧振回路與濾波電路諧振回路與濾波電路 考慮了反射阻抗后的耦合回路如下圖?？紤]了反射阻抗后的耦合回路如下圖。 對(duì)于耦合諧振回路，凡是達(dá)到了初級(jí)等效電路的電抗為對(duì)于耦合諧振回路，凡是達(dá)到了初級(jí)等效電路的電抗為零，或次級(jí)等效電路的電抗為零或初級(jí)回路的電抗同時(shí)為零，或次級(jí)等效電路的電抗為零或初級(jí)回路的電抗同時(shí)為零，都稱為回路達(dá)到了諧振零，都稱為

59、回路達(dá)到了諧振。調(diào)諧的方法可以是調(diào)節(jié)初級(jí)。調(diào)諧的方法可以是調(diào)節(jié)初級(jí)回路的電抗，調(diào)節(jié)次級(jí)回路的電抗及兩回路間的耦合量?；芈返碾娍?，調(diào)節(jié)次級(jí)回路的電抗及兩回路間的耦合量。由于互感耦合使初、次級(jí)回路的參數(shù)互相影響（表現(xiàn)為反由于互感耦合使初、次級(jí)回路的參數(shù)互相影響（表現(xiàn)為反映阻抗）。所以耦合諧振回路的諧振現(xiàn)象比單諧振回路的映阻抗）。所以耦合諧振回路的諧振現(xiàn)象比單諧振回路的諧振現(xiàn)象要復(fù)雜一些。根據(jù)調(diào)諧參數(shù)不同，可分為諧振現(xiàn)象要復(fù)雜一些。根據(jù)調(diào)諧參數(shù)不同，可分為部分諧部分諧振、復(fù)諧振、全諧振振、復(fù)諧振、全諧振三種情況。三種情況。 3. 耦合回路的調(diào)諧耦合回路的調(diào)諧 Zf2 Z22 Zf1 Z11 Z11=

60、R11+jX11 Zf1= Rf1+jXf1 1I jMI1 2I 1U第第2 2章章 諧振回路與濾波電路諧振回路與濾波電路 1 1）部分諧振部分諧振：如果固定次級(jí)回路參數(shù)及耦合量不變，調(diào)：如果固定次級(jí)回路參數(shù)及耦合量不變，調(diào)節(jié)初級(jí)回路的電抗使初級(jí)回路達(dá)到節(jié)初級(jí)回路的電抗使初級(jí)回路達(dá)到x x1111 + + x x1212 = 0 = 0。即。即回路回路本身的電抗本身的電抗 = = 反射電抗反射電抗，我們稱初級(jí)回路達(dá)到部分諧振，我們稱初級(jí)回路達(dá)到部分諧振，這時(shí)初級(jí)回路的電抗與反射電抗互相抵消，初級(jí)回路的電這時(shí)初級(jí)回路的電抗與反射電抗互相抵消，初級(jí)回路的電流達(dá)到最大值流達(dá)到最大值22222211