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高频电子线路第二章精品PPT课件
Kr0.1
2f0.1 2f0.7
1
越小越好。
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,包括两种形式。
L
R
+ Vs
–
C 串联谐振电路
LC Is
R
并联谐振电路
信号源与电容和电感串接,就构成串联振荡回路。
B 2 W 其f 0 中. 7 ,f 1 - ---f 上2 限 截2 ( 止f 1 频 率f 0 ) 2 W f 0 . 7 f 1 f 2 - ---2 下( 限f 1 截 止f 0 频)率 f1 f2 2 (f1 --f -0 -中)心频率
ω0
ω
选频特性曲线
2、矩形系数:反映回路的选择性
X
电抗
感性
Z
L
X= L- 1 C
O
0
-1 C
R
容性
0 谐振频率
谐振条件: X0L10C0
即信号频率 0
1 LC
或
f0
2
1 LC
二、谐振特性
L
R
Z
+ Vs
–
R
C
VS Z
0 谐振频率
选频特性曲线
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
VS R
,具有带通选频特性。
0
1 LC
oL1oC
L
C
(回路的特性阻抗)
二者的区别:回路Q限定于谐振时,线圈Q无此限制。
二者的相同点:都表示回路或线圈中的损耗。
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。
回路的通频带:
在实际应用时,外加的频率ω与回路谐振频率ω0 之差Δω=ω-ω0表示频率ω偏离谐振频率ω0的程度,称 为失谐。 当ω与ω0很接近时
0 0
2 02 0
0
0
0
2
0
2
0
令 写成
2Q00 2Q0 ff0
为广义失谐量,则归一化式可
I
1
I0 1 2
当保持外加信号的幅值不变而改变其频率时,
L
R
+
VC0
I0
1
j0C
VRs j10Cj01CRVs
Vs –
又因为
0
L
1
0C
C
所以 VL0 VC0
VL0 I0j0L
Vs R
j0LjQ0Vs
VC0
I0
1
j0C
Vs R
j10CjQ0Vs
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Q0倍;电容和电感中储存的最 大能量相等。
由于Q0值较高,必须预先注意回路元件的耐压问题。
N .()II(( 0))1jQ( 10 0)N()ej()
arcQ ta n0 0arctan
arcQ ta n0 0arctan
阻抗角 arc( tg L1C)/R
Z R2 X2
阻抗性质随频率变化的规律:
X
电抗
感性
Z
L
X= L- 1 C
O
0
-1 C
R
容性
1) < 0时,X <0呈容性;
2) = 0时,X =0呈纯阻性; 3) > 0时,X >0呈感性。
0 谐振频率
谐振时,电感、电容“消失了”!
串联单振荡回路的谐振特性:其阻抗在某一特定频率上具 有最小值(谐振状态),而偏离此频率时将迅速增大。
要求:选频电路的有效带宽应与所选择的信号 频谱宽度相适应。
理想选频网络:
带内
dH( f ) 0 dt
d( f )
dt
带外 H(f)0
矩形选频特性
单谐振回路
f0
f
即理想选频电路的选频特性曲线(幅频特性) 应为矩形。而实际的选频特性曲线为单峰。
技术指标: N(ω)
1、通频带(3db带宽):
B 2 W f0 .7 f1 f2 2 (f1 f0 )
R
1
R0C
——回路的空载品质因数
考虑回路的负载和电源的内阻:
Q LRR 0 SL R L(RR S 1R L)0C
——回路的有载品质因数
注意3:线圈Q与回路Q的区别
线圈的品质因数 Q L
R
LR
线圈的Q值常在几十到一、二百左右。
回路空载品质因数 Q0L 1 1 • L R 0CR R C R
选频网络是通信系统各功能单元电路的基本构 成部分,具有谐振特性,利用此特性可以实现选频 和阻抗变换作用。
高频电子线路中常用的选频网络有:
单振荡回路 振荡电路(由L、C 组成) 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
高频电子线路中的选频网络要不失真完成带宽信 号的选择,对其有一定的技术要求。
2.1 串联谐振回路 2.2 并联谐振回路 2.3 串、并联阻抗的等效互换与回路抽头
时的阻抗变换 2.4 耦合回路 2.5 滤波器的其他形式
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。
用途:
1.利用其选频特性构成各种谐振放大器 2.在自激振荡器中充当谐振回路 3.在调制、变频、解调充当选频网络
0)2
其中
Q0
0L
R
1
R0C
Q被称为回路的品质因数,它是振荡回路的另 一个重要参数。 根据式画出相应的曲线如图所示, 称为谐振曲线。
谐振特性曲线
I/I0
Q1>Q2
Q2
Q1
ω0
ω
由图可知:回路的品质因数越高,谐振曲线越尖 锐,回路选择性越好。
实际上,谐振时
VL0 I0j0LVRs j0LjR0LVs
L
R
+
Vs –
C
高频电子线路中的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
LR
C
R
损耗电阻 +
Vs –
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
L
R
jωL
+
Vs
– 1/(jωC)
C
阻 抗 ZRjXRj(L 1 )
C
电抗
X L 1 C
将回路电流值下降为谐振值的0.707时所对应的频率
范围称回路的通频带,亦称回路带宽,通常用B表示。
令上式等于0.707,则可以推得ξ=±1,从而可得带宽
为:
B 2f0.7
f0 Q0
注意1:
回路的通频带与选择性(矩形系数)是相互矛 盾的,不可兼得。
I/I0
Q1>Q2
Q2
Q1
ω0
ω
注意2:
Q0
0L
三、选频特性
若在串联振荡回路两端加一恒压信号U,则发生串联谐振
时因阻抗最小,流过电路的电流最大,称为谐振电流,其值
为:
.
I 0 U
R
在任意频率下的回路电流I与谐振电流之比为:
.
U
I I0
Z.S U
R
R
1
ZS 1jL1C
R
1
1jR 0L( 0 0)11jQ0
(
0
0 )
其模为
I
1
I0
1Q02(0