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高频电子线路ppt讲义2选频网络解析


高频电子线路中常用的选频网络有:
振荡电路(由L、C 组成) 单振荡回路
耦合振荡回路
选频网络
各种滤波器
LC集中滤波器
石英晶体滤波器 陶瓷滤波器 声表面波滤波器
功能:选频、阻抗变换
2.1.1 基本原理 2.1.2 串联振荡回路的谐振曲线和通频带 2.1.3 串联振荡回路的相位特性曲线
由电感线圈和电容器组成的单个振荡电路,称为 单振荡回路。
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。
.
N ()
I() I(0 )
1
j Q(
1
0 ) N ()e j ()
0
arctanQ
0
0
arctan
由右图可见,Q值愈 大,相频特性曲线在谐振 频率ω0附近的变化愈陡峭 。但是,线性度变差,或 者说,线性范围变窄。
选频特性曲线
若信号源内阻比较大应该选择怎样的谐振回路?
并联谐振回路
LC
Is

耗 电
R

同样,要研究并联振荡回路的选频特性, 可以考察其阻抗随频率变化的规律。
回路的总阻抗
Z
R
jL
1
jC
R
jL
1
jC
R
jL
1 jC
R
jL
1 C
L
R
C
jL
1
C
CR L
1
jC
1
L
通常,损耗电阻R在工作频段内满足:R L 或 高Q
,谐振曲线愈尖锐,对外加电压的选频作 用愈显著,回路的选择性就愈好。
因此,要衡量电路偏离谐振的程度,必须包含Q和失谐量的综合效果。
定义广义失谐量
N()
1
1 (Q 2 )2 0
Q 2 0
N() 1 1 2
当 0,即失谐不大时:
Q
2

0
Q
2f • f0
2. 通频带
20.7 (2 0 ) (0 1) 2 1
采用导纳分析 并联振荡回路 及其等效电路
高Q
LC Is
损 耗
电R

Is
L 1/G
C
回路总导纳
Y
G
jB
CR L
jC
1
L
电导
G
CR L
电纳 B
C
1
L
B 电纳
容性
Y
C
B
=
C-
1 L
O
P
感性

1 L
G
O
p
谐振条件: B
C
1
L
0
即信号频率 p
1
LC 或
fp
1
2 LC
1. 阻抗性质随频率变化的规律:
或2f0.7 f2 f1
N( )
I( ) I(0)
1
1
1 2
2
1
图 3.1.6 串联振荡回路的 通频带
2. 通频带
207
0
Q
或 2f0.7
f0 Q
Q2 Q1> Q 2
回路Q值越高,选择性越好,但通频带越窄,二者矛盾。
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。
图 3.1.7 串联振荡回路的 相位特性曲线
2.2.1 2.2.2
2.2.3 2.2.4
基本原理和特性 并联振荡回路的谐振曲线、
相位特性曲线和通频带 信号源内阻和负载电阻的影响
低Q值的并联谐振回路
通常,串联谐振回路的带通特性要求信号源内阻越低越好。
L
R
Z
+
损耗电阻
Vs –
R
C
VS Z
0 谐振频率
L
R
+ Vs

C
LC Is
R
信号源与电容和电感串接,就构成串联振荡回路。
L
R
+
Vs –
C
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
电感线圈等效为电感L和损耗电阻R的串联;
电容器等效为电容C和损耗电阻R 的并联。
L
R
L
R
损耗电阻 +
C
Vs

R
C
通常,相对于电感线圈的损耗,电容的损耗很小,可以忽略不计。
一、谐振现象
回路阻抗
Z
R
Z
j(L
R2 X2
品质因数
Qp
PL R
1
PCR
L
L
C R
1 C LR
C
Rp pL
RppC
ICp jpC V0 j Is RppC jQpIs
ILp
R
V0 jpL
V0 jpL
Q pp LIS jpL
VS R
2. 阻抗性质随频率变化的规律:
VS
1) < 0时, X <0呈容性;
Z
2) = 0时, X =0呈纯阻性;
3) > 0时, X >0呈感性。
谐振时,电感、电容消失了!
选频特性曲线
谐振时, 0L
1
0C
,定义品质因数 Q
0L R
1
0CR
VL 0
I0j0L
Vs R
j0L
j
0L R
Vs
jQVs
Q评价谐振回路损耗的大小。 Q值越大,回路的损耗越 小,其选择性越好。
VC 0
I0
1 j0C
Vs R
1 j0C
j
1 0CR
Vs
jQVs
VL 0 VC 0
3.串联谐振时,电感和电容两端的电压模值大小相等,且 等于外加电压的Q倍;由于Q值较高,常在几十到几百左右 ,必须预先注意回路元件的耐压问题。
1
C
)
Ze
L
arctan
j
R
1
C
回路电抗
X
L
1
C
L
R
jωL
+
Vs

1/(jωC)
C
X
电抗
感性
Z
L
X=
L-
1 C
O
0

1 C
容性
R
0
谐振条件: X
0L
1
0C
0
即信号频率 0
1
LC

f0
1
2 LC
二、谐振特性
1.
谐振时,回路阻抗值最小,即Z=R; 当信号源为电压源时,回路电流最大,I0
具有带通选频特性。
0
幅频特性曲线N(ω) 包含两个方面:
频率选择性和通频带。
N ( )
I() I(0 )
1
1 Q 2( 0 )2 0
1. 频率选择性
N(ω)
Q1
用 0 表示频率偏离
谐振的程度,称为失谐量
选频特ω性0曲线 ω
N()
1
1 (Q 2 )2 0
对于同样的频率ω和ω0,回路的Q值 愈大, N(ω)下降的越多。回路的Q值愈高
1) < p时,B < 0呈感性; 2) = p时,B =0呈纯阻性; 3) > p时,B> 0呈容性。
2. 谐振时,回路阻抗值最大
Rp
1 G
L; CR
当信号源为电流源时,回路电压最大 ,即
V0
IsR p
具有带通选频特性。
3.并联谐振时,流经电感和电容的电流模值大小相近,方向相反,且约等于
外加电流的Q倍;LCR回路的状态与串联谐振回路相似。
1、掌握串联与并联谐振回路的主要性能:
谐振条件与谐振曲线,通频带,Q值的意义; 信号源内阻与负载阻抗对谐振回路的影响。
2、掌握两种谐振回路的阻抗互换与抽头的阻抗变换。
3、熟悉互感耦合回路的主要性能。
4、了解其他形式的滤波器,主要是石英晶体滤波器 地特性。
所谓选频(滤波),就是选出需要的频率分量和滤 除不需要的频率分量。
回路中电流幅值与外加电压频率之间的关系曲线
称为谐振曲线。
.
N ( )
I() I(0 )
Vs
R j(L 1 ) C
Vs
R
R
R
j(L
1)
C
1
1j
0L ( R
0
0 ) 1
jQ(
1
0
0 )
N ()e j ()
.
N ()
I( ) I(0 )
R
R j(L
1
C
)
1
N ()ej()
1 jQ( 0 )
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