高频电子线路 第一章

Rs2 X s2 Xp X s2
Xs Rs Rp Xp
统一阻抗转换公式
Rp (1 Q ) Rs
2 e
当Qe>>1时，则简化为：
1 X p (1 2 ) X s Qe
X p Xs
Rp Qe2 Rs
3
1.1.1
一.并联谐振回路
选频特性
对于信号源内阻和负载比较大的情况，宜采用并联谐振回路。 1. 结构：电感线圈、电容C、 外加信号源相互并联的振荡 回路 如图（1）所示：其中由于 外加信号源内阻很大，为了分 析方便采用恒流源。
解：由图可见，这是自耦变压器电路与电容分压式 电路的级联。 RL等效到L两端的电阻
1 C1 C2 2 R L 2 RL ( ) RL 16RL n2 C1
''
23
R ”L等效到输入端的电阻
N1 2 '' N1 2 R L n R L ( ) R L 16( ) RL N2 N2
(3)回路总导纳： Y g e 0 j (C
(4)谐振频率： 0
1 ) L
1 1 f 或 0 2 LC LC
(5)回路空载Q值： Q0
1 g e0 0 L

0C
ge0
Is (6)回路两端谐振电压：U 00 ge0
5
(7)单位谐振曲线：
回路电压U与外加信号源频率之间的幅频特性曲线称为谐振 曲线。谐振时，回路电压U00最大。任意频率下的回路电压U与谐 振电压U00之比称为单位谐振函数，用N(f)表示。N(f)曲线称为单 位谐振曲线。 U 1 N( f ) U 00 1 2 2 1 (2fC ) / g e0 2fL
8
通频带
(3)矩形系数：K0.1定义为单位谐振曲线N（f）值 下降到0.1时的频带范围BW0.1与通频带BW0.7之比， 即：
BW0.1 K 0.1 BW0.7
请看例题：
9
例1.1求并联谐振回路的矩形系数。
解：取
N( f ) 1 2f 2 1 Q 0 ( ) f0
2
1 10
则 f0 2 BW0.1 f 4 f 3 10 1 Q0
13
串联谐振回路特性Rຫໍສະໝຸດ 并联谐振回路特性0
1 2 Z r (L ) C
2
1 2 Z r (C ) L
2
1 L C arctan r
arct an
C
1 L
ge0
14
串联谐振曲线
R
并联谐振曲线
0
图1.4 串联、并联谐振曲线
图1.6自耦变压器阻抗变换电路
1 R L 2 RL n
'
或
g L n gL
' 2
19
2）变压器阻抗变换电路
图1.7 变压器阻抗变换电路
1 R L 2 RL n
'
或
g L n gL
' 2
20
3）电容分压式电路
1 1 RL RL 2 RL C1 n ( )2 C1 C2
'
15
1.1.2 阻抗变换电路
阻抗变换电路是一种将实际负载阻抗变换为前级网 络所要求最佳负载阻抗的电路。阻抗变换电路对于提高整 个电路的性能有重要的作用。
图1.5
并联谐振回路和信号源和负载的连接
空载 Q0
Re0 g e0 0 L 0 L 1
16
有载 Qe
1 g 0 L

R
0 L
X1 X s Qe R1 R1 ( R2 R1 )
31
T型网络和π型网络各由三个电抗元件组成，它们 都可以分别看作两个倒L型网络的组合。
(a)T型网络；(b)π型网络
图1.12 T型网络与π型网络的变换
32
【例】 已知某电阻性负载为10Ω，请设计一个匹配网络， 使
该负载在 20 MHz时转换为 50Ω 。如负载由 10Ω 电阻和 0.2μH 电 感串联组成，又该怎样设计匹配网络? 解： 由题意可知，匹配网络应使负载值增大，故采用右偏 倒L型网络。 由式(1.1.34)和(1.1.35)可求得所需电抗值为
BW0.1 K 0.1 102 1 9.95 BW0.7
图（1）
由上式可知，一个单谐振回路的矩形系数是一个 定值，与其回路Q值和谐振频率无关，且这个数值较大， 接近10，说明单谐振回路的幅频特性不大理想。
10
二、串联谐振回路
由电感线圈和电容组成的单个振荡回路在谐振 频率和谐振频率附近工作时称为串联或并联谐振回 路。 1.结构：由信号源与电容、电感串联构成的振荡回路。 （1）回路空载时阻抗 的幅频和相频特性：
2. LC并联谐振回路主要参数及表达式： 图1. 2 LC并联谐振回路 (1)回路空载时阻抗 的幅频特性和相频 1 特性： Z 1 2 g 2 e 0 (C ) L
4
1 C L arctan g eo
1 r r (2)回路谐振电导： g e0 R r 2 ( L) 2 ( L) 2 e0 0 0
| X 2 | 10 (50 10) 20 10 | X 1 | 50 25 50 10
33
所以
20 L2 0.16H 6 2 20 10 1 1 C1 318pF 6 | X 1 | 2 20 10 25
由 0.16μH 电感和 318pF 电容组成的倒 L 型匹配网络即为所 求， 如虚线框内所示。
35
由1560pF和318pF两个电容组成的倒 L型匹配网络即为所求， 如图例1.3(b)虚线框内所示。这是因为负载电感量太大，需要用 一个电容来适当抵消部分电感量。 在20MHz处，1560pF电容和0.2μH电感串联后的等效电抗值 与(a)图中的0.16μH电感的电抗值相等。
36
1.2 集中选频滤波器
' 2 1 ''
如要求， R L
'
Rs
N1 2 ， 则 16( ) RL Rs N2
所以
Rs N1 0.125 N2 16RL
24
25
本次课重点
• • • •
新课内容 阻抗电路的串并联等效转换 LC选频匹配电路的种类 选频匹配原理 集中选频滤波器
☆阻抗电路的串并联 等效转换 ☆选频匹配原理 ☆集中选频滤波器
图1.8电容分压式阻抗变换电路
其中n是接入系数，在这里总小于1。如果把RL折合 到回路1、2两端，则等效电阻:
C2 2 R L ( ) RL C1
''
21
4）电感分压式电路
1 1 RL RL 2 RL L2 2 n ( ) L1 L2
'
图1.9电感分压式阻抗变换电路
请看例题
22
例1.2 某接收机输入回路的简化电路如图例1.2所示。 已知C1=5pF，C2=15pF，Rs=75Ω，RL=300Ω。为了使电 路匹配，即负载RL等效到LC回路输入端的电阻RL´ =Rs， 线圈初、次级匝数比N1/N2应该是多少？
| X2 |
34
如负载为 10Ω电阻和 0.2μH电感相串联，在相同要求下的
设计步骤如下：因为0.2 μH电感在20MHz时的电抗值为
而
X L L 2 20 106 0.2 106 25.1
所以
X 2 X L 20 25.1 5.1
1 1 C2 1560pF 6 | X 2 X L | 2 20 10 5.1
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2 . LC选频匹配电路
X 2p R2 p Rp j 2 Xp 由a图得： Z p R p jX p 2 2 2 R pX p R pX p
由b图得： Z s Rs jX s 要使Zp=Zs,必须满足
X 2p Rs 2 Rp 2 R pX p
Xs
2 Rp
R X
由N(f)定义可知，它的值总是小于或等于1。 因为
0 L 1 C C 0 L L L Q0 ( 0 ) Q0 ( f f 0 ) 0 f0 f ge0 g e 00 L
6
所以
N( f )
1 1 Q 20 ( f f 0 )2 f0 f
●滤波器是一类什么样的电路？
37
38
为了提高增益，一般常采用多级放大电路。对 于多级放大电路，要求每级均有LC谐振回路，故不 易获得较宽的通频带，选择性也不够理想。如下图 所示为多级放大器电路。
随着电子技术的发展，窄带信号的放大越来越多地 采用集中选频放大器。
2 p
2 p
Xp
图1.10
LC选频匹配电路
也可求得：
27
Rs2 X s2 Rp Rs
Rs2 X s2 Xp X s2
由值Q定义可知：
X s Rp Qe Rs X p
统一阻抗转换公式
Rp (1 Q ) Rs
2 e
当Qe>>1时，则简化为：
1 X p (1 2 ) X s Qe
X p Xs
Rp Qe2 Rs
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种类：LC选频匹配网络有倒L型、T型、π型等几种 不同组成形式，其中倒L型是基本形式。
X2
图1.11倒L型网络
3选频匹配原理
在X1与Xp并联谐振时有： X1 X p 0
R1 (1 Qe2 ) R2
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R1 Rp
所以 选频匹配网络电抗值
定义相对失调 f f 0 ，
f0 f
请看谐振曲线
当失调不大时，即f与f0相差很 小时，