基础知识---高频电子线路PPT

SIAS 《高频电子线路》第1章基础知识
6． 谐 振 曲 线
定义：并联谐振回路中 回 路 电 压 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，即为任意频率
下的回路电压 U 与谐振时回路电压 U00 之比.
N( f ) U isZp Rp (1 jQ0 )
1
U00 isZpo
N(f) 1
1 2
o
SIAS 《高频电子线路》第1章基础知识
选择性:对不需要信号的抑制能力，要求在通频带之外，
谐振曲线N(f)应是陡峭下降。故Q值越高，频率选择性越
好，但通频带越窄。
❖通频带与回路的Q值成反比。故二者是一对矛盾关系。
矩形系数：单位谐振曲线N(f)下降到0.1时的频带范
围与通频带之比，即：
SIAS 《高频电子线路》第1章基础知识
第一章 基础知识
主要内容：
❖1.1 LC谐振回路的选频特性和阻抗变换特性
❖1.2 集中选频滤波器
❖1.3 电噪声
本章重点
LC并联回路的选频特性、阻抗变换、阻抗匹配 系统总噪声的降低方法；
SIAS 《高频电子线路》第1章基础知识
1.1 LC谐振回路的选频特性和阻抗变换特性
2 回路阻抗
( R j L ) 1
Zp
R
j L
j C
1
j C
L
C R j( L 1 ) C
L
C
R jX
RS iS
C
L
R
ZP
（注意：L >>R X (L 1 ) C
SIAS 《高频电子线路》第1章基础知识
3 回 路 谐 振 特 性
(1) 谐振条件：
当回路总电抗 X=0
iS
iSRS
RZSPO C
R jX
X(L 1 C)
SIAS 《高频电子线路》第1章基础知识
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
ZsoR
（呈纯电阻，且取最小值）
ZSRj(L1 C)R SO jX
谐振时电流最大
(3)谐 振 频 率 ： 由 于 ， X0 即 ， 0 L1 0C= 0
Xs
品质因数Q：储存能量与消耗能量之比
并联： Q R p Xp
串联： Q X s Rs
统一的阻抗转换公式
R
p
(1
Q 2 )Rs
X
p
(1
1 Q2
)Xs
R p Q 2 R s 若Q>>1时：
X p X s
• 注意：转换后电抗元件的性质不变！
SIAS 《高频电子线路》第1章基础知识
Q01>Q02
理想的幅频特性
1
Q 02
1/ 2
Q 01 0 .1
实际的幅频特性
f3
f1 f0 f2
B W 0.7
f4 f
B W 0.1 (c)
SIAS 《高频电子线路》第1章基础知识
二、串联LC谐振回路
1 电路结构
C
L
RS
uS
R
ZS
2 回路阻抗
ZsRjLj1 C（ 注 意 ： L> > R
Rj(L1 C)
Rp
1 (Q0 )2
1
1
Q
0
2
(
2
f f0
)2
1
SIAS 《高频电子线路》第1章基础知识
7 通频带、选择性、矩形系数
通频带：单位谐振曲线上 N ( f ) 所1包含的频率 2
范围为回路的通频带，用BW0.7表示。
由定义可得：Q0
2f0.7 fo
1
BW0.7
2f0.7
fo Q0
结论：Q 值越大频带越窄.
Xp
Zs Xs
Rs
等效互换的原则：保持其等效阻抗和Q值不变。
等效条件：
Rs
jXs
Rp( jXp) Rp jXp
SIAS 《高频电子线路》第1章基础知识
Rs
并串转换：
X
s
X
2 p
R p2
X
2 p
R p2
R p2
X
2 p
Rp Xp
串并转换：
R X
p P
Rs2
X
2 s
Rs
Rs2
X
2 s
K 0.1
BW0.1 BW0.7
即K0.1
2f0.1 2f0.7
=9.95
由定义可得：
N( f )
1
0.1
1
Q0
2
(
2f0.1 f0
)2
即
(Q0
2f0.1 fo
)2
100
1
则：
2f0.1
99 fo 9.95 fo
Q0
Q0
SIAS 《高频电子线路》第1章基础知识
N (f)
• 图：归一化谐振曲线
Z p e j
SIAS 《高频电子线路》第1章基础知识
其阻抗的幅频特性以及相频特性如图所示：
Z(ω)
Zp
Rp 1 (Q0 )2
π/2
φ(ω)
p tg1Q0
ω0
ω
ω0 ω
幅频特性曲线
－π/2 相频特性曲线
❖ 并联谐振回路在谐振频率点的阻抗最大，相频特性曲线 斜率为负； ❖ 在谐振时，其两端电压最大，信号源与负载并联连接， 使有用信号在负载上的电压振幅增大。
串联 LC 谐振回路
并联 LC 谐振回路
C
L
RS
C
L
uS
R
RS iS
R
Rp Q2R
iS RS
C
Rp
L
SIAS 《高频电子线路》第1章基础知识
1.1.1 LC谐振回路的选频特性
一、并联谐振回路 1 电路结构
RS iS
C
L
R
iS RS
C
Rp
L
RpQ 2RR 0L01 C RRC L R
SIAS 《高频电子线路》第1章基础知识
( L
1 C
)
RS iS
C
L
R
1
Rp
j oL(
o
)
，
R o 定义相对失谐： o f fo
o fo f
当 o 很小时
则 ( o
o
)
2 o2 o
(
=
0 )( o ) o
2 o
2f fo
又由于:Q 0
oL R
Zp
1
Rp
Βιβλιοθήκη Baidu
jQ0
2f fo
Rp 1 jQ 0
物理意义：
+
iS
ui
谐振条件下，回路储存 能量与消耗能量之比
—
RS
C
Rp
L
Q0
ui2 / oL
u
2 i
/
RP
=
RP
oL
=ui2oC ui2 / Rp
=oCRp
SIAS 《高频电子线路》第1章基础知识
5 回 路 阻 抗 频 率 特 性
Zp
L
C
L/ RC
R jX
Rp
1
j
1 R
(L
1C)
1
j
1 R
LC谐振回路的作用
➢ 选频（即将LC回路调谐在需要选择的频率上）； ➢ 信号的频幅转换和频相转换（在斜率鉴频和相 位鉴频）；
➢ 组成阻抗变换和匹配电路；
SIAS 《高频电子线路》第1章基础知识
❖阻抗电路的串－并联等效转换
由电阻元件和电抗元件组成的阻抗电路的串联形式与并联 形式可以互相转换
Zp
Rp
C
Rp
L
L
R
时，回路呈谐振状态
L
(2 )并 联 谐 振 阻 抗
ZP
C R jX
L
ZpoCR =Rp
（ 呈 纯 电 阻 ， 且 取 最 大 值 ） 谐振电压 U 最大
(3)谐 振 频 率 ：由于， X 0
即 0 L
1
0C
=0
1
0LC
1 f02 LC
SIAS 《高频电子线路》第1章基础知识
4 回路空载时品质因数 Q0 值