高頻電子線路S教學(xué)材料

高頻電子線路第3章選頻網(wǎng)絡(luò)3.0諧振元件3.1串聯(lián)諧振回路3.2并聯(lián)諧振回路3.3串并聯(lián)阻抗的等效互換與回路抽頭時(shí)的阻抗變換3.4自學(xué)(略)3.5耦合回路3.6濾波器的其他形式電子電路的基本元件------電感和電容的參數(shù)及其高頻特性:Development3.0諧振元件

●高頻電感線圈除了有電感特性外，還同時(shí)具有電阻及電容特性。當(dāng)元件工作在高頻時(shí)，線圈的有效電阻將會(huì)明顯變大，且隨工作頻率升高而增加；線圈的電容量雖然不大，但在高頻時(shí)，其影響可能相當(dāng)大。

Development從趨膚效應(yīng)的結(jié)果來(lái)看，相當(dāng)于減小了導(dǎo)體的有效面積，從而增加了電阻值，電阻越大，損耗功率越大，線圈在電路中感抗作用就越不明顯，這是我們所不希望的。用幾根在端點(diǎn)相連的絕緣導(dǎo)線擰成多股線，增加總表面面積(收音機(jī)輸入電路中磁棒上的線圈大多采用這種多股線);在銅導(dǎo)線表面鍍上銀，以減小電阻值。在高頻大功率無(wú)線電設(shè)備中，還可將導(dǎo)體做成空心管狀，以節(jié)省金屬材料，等等?！駵p小線圈的電阻值，可采用下述方法：3.0諧振元件

在實(shí)際電感線圈中，除了以上討論的導(dǎo)體電阻造成的損失外，還有其它原因造成的能量損失?！裼镁€圈電流通過一個(gè)等效電阻r所引起的損失等效地表示。由線圈磁場(chǎng)附近金屬物內(nèi)感應(yīng)所生的渦流損失磁路線圈在磁介質(zhì)內(nèi)的磁滯損失由于電磁輻射所引起的能量損失3.0諧振元件

Development電感線圈的等效電路可以表示為電感L和電阻r串聯(lián).3.0-2電感線圈的串聯(lián)等效電路（a）和并聯(lián)等效電路（b）

3.0諧振元件

在無(wú)線電技術(shù)中通常不是直接用等效電阻r，而是引入線圈的品質(zhì)因數(shù)這一參數(shù)來(lái)表示線圈及回路的損耗性能，品質(zhì)因數(shù)定義為無(wú)功功率與有功功率之比。設(shè)流過電感線圈的電流為I，則電感L上的無(wú)功功率為，電阻r的消耗功率為，得到電感的品質(zhì)因數(shù)

（3.0-1）3.0諧振元件

Q值是一個(gè)比值，它是感抗與損耗電阻r之比，Q值越高損耗越小，Q值通常在幾十到一二百左右（一般遠(yuǎn)大于1）。也可以用并聯(lián)模型，如圖3.0-2（b）所示，此時(shí)所以（3.0-2）3.0諧振元件

Development●實(shí)際的電容器除表現(xiàn)電容特性外，也具有損耗電阻和分布電感。在一般分析米波以下頻段的諧振回路時(shí)，常常只考慮電容和損耗。損耗電阻通常理解為電容的漏電阻，因而，電容的等效電路可以表示為電容CP和電阻R并聯(lián)，如圖3.0-3所示。

圖3.0-3電容器的串、并聯(lián)等效電路3.0諧振元件

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)Q，設(shè)回路兩端電壓為U，得到電容的品質(zhì)因數(shù)電容器損耗電阻的大小主要由介質(zhì)材料決定。Q值可達(dá)幾千到幾萬(wàn)的數(shù)量級(jí)，與電感線圈相比，電容器的損耗常常忽略不計(jì)。（3.0-3）一個(gè)實(shí)際的電容器，其等效電路既可以表示為串聯(lián)形式，也可以表示為并聯(lián)形式。3.0諧振元件

LC諧振回路是高頻電路里最常用的基本選頻網(wǎng)絡(luò)。所謂選頻是指從各種輸入頻率分量中選擇出有用信號(hào)而抑制掉無(wú)用信號(hào)和噪聲，這對(duì)于提高整個(gè)電路輸出信號(hào)的質(zhì)量和抗干擾能力是極其重要的。另外，用L、C元件還可以組成各種形式的阻抗變換電路。LC諧振回路分為并聯(lián)諧振回路和串聯(lián)諧振回路兩種形式，其中并聯(lián)網(wǎng)路在實(shí)際電路中用途更廣，且二者之間具有一定的對(duì)偶關(guān)系，所以只要理解并聯(lián)諧振回路，則串聯(lián)諧振回路的特性用對(duì)偶方法就可以得到。引言1.選頻的基本概念所謂選頻就是選出需要的頻率分量并且濾除不需要的頻率分量。2.選頻網(wǎng)絡(luò)的分類

單振蕩回路耦合振蕩回路振蕩回路（由L、C組成）各種濾波器LC集中濾波器石英晶體濾波器陶瓷濾波器聲表面波濾波器§3.1串聯(lián)諧振回路3.1.1基本原理3.1.2串聯(lián)諧振回路的諧振曲線和通頻帶3.1.3串聯(lián)諧振回路的相位特性3.1.4能量關(guān)系和信號(hào)源內(nèi)阻及負(fù)載對(duì)回路的影響3.1.1基本原理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。信號(hào)源與電容和電感串接，就構(gòu)成串聯(lián)振蕩回路。串聯(lián)振蕩回路的阻抗在某一特定頻率上具有最小值，而偏離這個(gè)特定頻率的時(shí)候阻抗將迅速增大。單振蕩回路的這種特性稱為諧振特性，這個(gè)特定頻率就叫做諧振頻率。諧振回路具有選頻和濾波作用。阻抗

當(dāng)時(shí)達(dá)到最大

當(dāng)

0時(shí)|z|>R，

>

0

，x>0呈感性，電流滯后電壓，

i<0

<

0，x<0呈容性，電流超前電壓，

i>0

=

0|z|=Rx=0達(dá)到串聯(lián)諧振。當(dāng)回路諧振時(shí)的感抗或容抗，稱之為特性阻抗。用

表示諧振特點(diǎn)1)2)諧振時(shí)電流最大且與電壓源同相3)則諧振頻率f0若則

當(dāng)，為最大值，此時(shí)回路發(fā)生串聯(lián)諧振，稱使的信號(hào)頻率為諧振頻率以

o表示，即所以

因此也稱x=oL–為串聯(lián)諧振回路的諧振條件。%%%%品質(zhì)因數(shù)Q：

諧振時(shí)回路感抗值（或容抗值）與回路電阻R的比值稱為回路的品質(zhì)因數(shù)，以Q表示，它表示回路損耗的大小。

當(dāng)諧振時(shí)：

因此串聯(lián)諧振時(shí)，電感L和電容C上的電壓達(dá)到最大值且為輸入信號(hào)電壓的Q倍，故串聯(lián)諧振也稱為電壓諧振。因此，必須預(yù)先注意回路元件的耐壓?jiǎn)栴}。結(jié)論：①電感線圈與電容器兩端的電壓模值相等，且等于外加電壓的Q倍。②Q值一般可以達(dá)到幾十或者幾百，故電容或者電感兩端的電壓可以是信號(hào)電壓的幾十或者幾百倍，稱為電壓諧振，在實(shí)際應(yīng)用的時(shí)候要加以注意。③串聯(lián)諧振時(shí)電路中的電流或者電壓可以繪成向量圖。注意：損耗電阻是包含在R中的，所以故：超前的角度小于廣義失諧系數(shù)

：廣義失諧是表示回路失諧大小的量，其定義為：

當(dāng)

0即失諧不大時(shí)：

當(dāng)諧振時(shí)：

=0。3.1.2串聯(lián)諧振回路的諧振曲線和通頻帶

串聯(lián)諧振回路中電流幅值與外加電動(dòng)勢(shì)頻率之間的關(guān)系曲線稱為諧振曲線?？捎肗(f)表示諧振曲線的函數(shù)。

Q值不同即損耗R不同時(shí)，對(duì)曲線有很大影響，Q值大曲線尖銳，選擇性好，Q值小曲線鈍，通帶寬。通頻帶回路外加電壓的幅值不變時(shí)，改變頻率，回路電流I下降到Io的時(shí)所對(duì)應(yīng)的頻率范圍稱為諧振回路的通頻帶用B表示，

當(dāng)時(shí)

而所以也可用頻率f0表示，即

3.1.3相頻特性曲線

回路電流的相角

隨頻率

變化的曲線。

所以回路電流的相角

為阻抗幅角的負(fù)值，

=–

回路電流的相角是與外加電壓相比較而言的。若超前，則

>0若滯后，則

<0。Q值不同時(shí)，相頻特性曲線的陡峭程度不同。圖中Q1>Q2

因?yàn)榛芈冯娏鞯南囝l特性曲線為3.1.4能量關(guān)系和信號(hào)源內(nèi)阻及負(fù)載對(duì)回路的影響諧振時(shí)

W是一個(gè)不隨時(shí)間變化的常數(shù)。這說(shuō)明回路中儲(chǔ)存的能量是不變的，只是在線圈與電容器之間相互轉(zhuǎn)換。且電抗元件不消耗外加電動(dòng)勢(shì)的能量，外加電動(dòng)勢(shì)只提供回路電阻所消耗的能量，以維持回路的等幅振蕩。所以諧振回路中電流最大。結(jié)論：①電感上儲(chǔ)存的瞬時(shí)能量的最大值與電容上儲(chǔ)存的瞬時(shí)能量的最大值相等。②能量W是一個(gè)不隨著時(shí)間變化的常數(shù)，這說(shuō)明整個(gè)回路中儲(chǔ)存的能量保持不變，只是在線圈和電容器之間相互轉(zhuǎn)換，電抗元件不消耗外加電源的能量。③外加電源只是提供回路電阻所消耗的能量，以維持回路的等幅振蕩，諧振時(shí)振蕩器回路中的電流最大。電路R上消耗的平均功率為：每一周期時(shí)間內(nèi)消耗在電阻上的能量為：

信號(hào)源內(nèi)阻及負(fù)載對(duì)串聯(lián)諧振回路的