高频电子线第一章解析

100
1
20.7
99 o 9.96 o
Q
Q
9 信号源内阻及负载对回路的影响
当考虑到信号源内阻Rs 及负载Rl 对回路的影响时
C
LR
串联 谐振回路 Q 值：
RS uS
RL
QL
oL
R Rs
RL
仿真
Q0
0L
R
两者相比较下降，因此通频带加宽，选择性变坏。
Rs 或 RL QL
1 电路结构
并联LC谐振回路
矩形窗函数的选频电路是一个物理不可实现的系统， 实际选频电路的幅频特性只能是接近矩形
定义矩形系数K0.1表示选择 性：
K 0.1
2 f 0.1 2 f 0.7
2Δf0.7称为通频带 ：
α(f)=H(f ) / H(fo)
1.0
0.8
0.6
0.4
2Δf0.7
0.2
0 f1 fo f2 2Δf0.1
B f2 f1 2( f2 f0 ) 2f0.7
即，0
L 1
0C
=0
0
1 LC
1
f0 2 LC
4 品质因数
物理意义： 谐振条件下，回路储存
能量与消耗能量之比
= Q
i
2 i
o
L
i
2 i
R
oL
R
=i
2 i
/
oC=源自1i2 i
R
0 RC
C
L
RS
ii
uS
R
5 回路阻抗频率特性
C
L
ZS R jX
RS
R
jL
j
1
C
uS
R
R j(L 1 ) C
第一章 高频小信号谐振放大器
1.1 LC选频网络 1.2 高频小信号调谐放大器 1.3 集中选频放大器 1.4 电噪声
1.1 LC选频网络 1.1.1 选频网络的基本特性 1.1.2 LC 选频回路 1.1.3 LC 阻抗变换网络 *1.1.4 双耦合谐振回路及其选频特性
1.1 LC选频网络
LC选频网络由电感线圈和电容组成，当外界授予一定 能量，电路参数满足一定关系时，可以在回路中产生电压和 电流的周期振荡回路。若该电路在某一频率的交变信号作用 下,能在电抗原件上产生最大的电压或流过最大的电流，即 具有谐振特性，故该电路又称谐振回路。
R[ 1 j o L ( o )] R o
又由于: Q
o L
R
，而
(
o
o
) 2 o2 o
( =
0 )( o
o
)
2 o
其中： o
Zs
R( 1
jQ
2 o
)
R( 1
j
)
Zs e j
其中：
Q
2 o
称广义失谐
Zs R 1 2
C
L
RS
uS
R
讨论：
(1) 当 < o
，即L 1 <0
谐振回路按电路的形式分为：
1.串联谐振回路 2.并联谐振回路
3.耦合谐振回路
用途：
1.利用他的选频特性构成各种谐振发大器 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
本章讨论各种谐振回路在正弦稳态情况下的谐 振特性和 频率特性。
1.1.1 选频网络的基本特性
要求选频电路的通频带宽度与传输信号有效频谱宽度相 一致。理想的选频电路通频带内的幅频特性
1
12
同样定义串联谐振回路端电流的相位为 S tg1
S
S
1
Q1
Q2 > Q1
Q1
Q2
Q2
O
O
7 谐振时电压与电流的关系
串联 谐振回路：
ii
ui R
（取最大值）
ii
C
L
RS
+ + uC -
+ uL +
uS ui
uR -
R
-
仿真
电感端电压：
= uL
ii joL
j
oL
R
ui
jQui
电容端电压：
uc
φ(f)
+π/2
0
- π/2
理想 实际 f
实际选频回路的相 频特性曲线并不是一条 直线，所以回路的电流 或端电压对各个频率分 量所产生的相移不成线 性关系，这就不可避免 地会产生相位失真，使 选频回路输出信号的包 络波形产生变化
φ(f)
+π/2
φo
0 -φo
-π/2
理想
f1 fo f2
实际 f
2Δf0．7
理想 实际 f
显然，理想选频电路的矩形系数K0.1=1，而实际选频电路的 矩形系数均大于1。
另外，为不引入信号的相位失真，要求在通频带范围 内选频电路的相频特性应满足
d ( f )
df
即理想条件下信号有效频 带宽度内的各频率分量都延 迟一个相同时间τ，这样才 能保证输出信号中各频率分 量之间的相对关系与输入信 号完全相同。
并联 LC谐振回路
RS iS
C
L
R
iS RS
L Rp CR
C
Rp
L
仿真
2 回路阻抗
( R jL ) 1
Zp
R
jL
jC
1
jC
L
C R j( L 1 ) C
RS iS
ZP
C
L
R
L C
R jX
（注意：L >>R
X (L 1 ) C
3 回路谐振特性
(1) 谐振条件：
当回路总电抗 X=0 时，回路呈谐振状态
1.1.2 LC 选频回路
LC 谐振回路分为：
并联 LC 谐振回路 串联 LC 谐振回路
电路特点： 谐振特性 选频特性
串联 LC 谐振回路
C
L
RS
uS
R
并联 LC 谐振回路
RS iS
C
L
R
L Rp CR
iS RS
C
Rp
L
1 电路结构
串联LC谐振回路
串联 LC谐振回路
C
L
RS
uS
R
仿真
ZS
2 回路阻抗
iS
iSRS
C
有 0
s 0 串联 LC 谐振回路呈电容性 ZS
(2)
当 >o
，即L 1 >0
C
有 0
s 0 串联 LC 谐振回路呈电感性
电容性
电感性
o
R
6．谐振曲线
定义： 回路电流与工作频率之间的关系
常用的谐振曲线为归一化谐振曲线，即为
us
s
ii iio
Zs us Z so
Zso Zs
R R(1 j )
dH ( f ) 0 df
α(f)=H(f ) / H(fo)
通频带外的幅频特性应满足 1.0
0.8
H( f ) 0
0.6
0.4
理想的幅频特性应是矩形， 0.2 既是一个关于频率的矩形窗函 0
f1 fo f2
数。
理想 实际 f
矩形窗函数的选频电路是一个物理不可实现的系统，实 际选频电路的幅频特性只能是接近矩形
ii
1
j oC
j
ui
oCR
jQui
8 通频带 串联 谐振回路： ii 1 1
iio 2 1 2
由定义可得：
Q
20.7 o
1
B 20.7
o
Q
或
fo Q
结论：Q 值越大频带越窄，回路损耗越小。
ii 1
iio
矩形系数:
1 2
K 0.1
2f 0.1 2f 0.7
=9.96
o
由定义可得：
2
Q
20.1 o
Zs
R
jL
j
1
C
R
j(
L
1
C
)
（注意：L >>R
R jX
X (L 1 )
C
3 回路谐振特性
(1) 谐振条件：
当回路总电抗 X=0 时，回路 呈谐振状态
C RS
uS Z SO
L R
(2)串联谐振阻抗
Zso R
（呈纯电阻，且取最小值）
ZS
R
j(L
1
C
)
RSO
jX
(3) 谐振频率： 由于， X 0