第二章 选频网络 1

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。
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
功能：选频、阻抗变换
2.1 高频电路中的元器件特性
各种高频电路基本上是由有源器件、无源 元件和无源网络组成的。
线性指元件参量与流经它的电流或加于 其上的电压的数值无关
双通指元件参量与电流方向和电压极性 无关
集总参量指不随空间位置而变的参量。
2.1 高频电路中的元器件特性
无源元件上的电流和电压的关系称为元件的伏 安特性。
在理想情况下， 电阻是一个耗能元件 电容是储存电能的元件 电感是储存磁能的元件
R
r
C
Cp 电容器的串、并联等效电路
为了说明电容器损耗的大小，引入电容器的品质因数Q， 它等于容抗与串联电阻之比
1
Q C 1 r Cr
( 2.1.5 )
若以并联等效电路表示，则为并联电阻与容抗之比。
Q
R 1
CPR
CP
( 2.1.6 )
电容器损耗电阻的大小主要由介质材料决定。 Q值可 达几千到几万的数量级，与电感线圈相比, 电容器的损耗常 常忽略不计。
同理，可以推导出上图串、并联电路的变换式:
R r(1 Q 2C)
1
Cp

1

1 Q2C
当Q ＞＞ 1时，它们近似式为
1 R rQ 2 C
2C 2r
Cp C
上面分析表明，一个实际的电容器，其等效电路可以 表示为串联形式，也可以表示为并联形式。 两种形式中电
容值近似不变，串联电阻和并联电阻的乘积等于容 抗的平方。
1.电阻器
一个实际的电阻器，在低频时主要表现为电阻特性，但在高 频使用时不仅表现有电阻特性的一面，而且还表现有电抗特 性的一面。电阻器的电抗特性反映的就是高频特性。
一个电阻R的高频等效电路如图所示，其中CR为分布电 容，LR为引线电感，R为电阻。
CR
LR
R
电阻的高频等效电路
2. 电感线圈的高频特性
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则损耗大。 一般地，r为几欧的量级，变换成R则为几十到几
百千欧。
Q 也可以用并联形式的参数表示。 由式(2.1.4)有
r 2 L2
R
上式代入(2.1.2)得
Q R R
L Lp
上式表明，若以并联形式表示Q时，则为并联电阻与
感抗之比。
3. 电容器的高频特征
一个实际的电容器除表现电容特性外，也具有损耗 电阻和分布电感。 在分析一般米波以下频段的谐振回路时， 常常只考虑电容和损耗。 电容器的等效电路也有两种形式， 如图所示。
在无线电技术中通常不是直接用等效电阻r，而是引入线 圈的品质因数这一参数来表示线圈的损耗性能。
品质因数定义为无功功率与有功功率之比 :
无功功率 Q 有功功率
( 2.1.1 )
设流过电感线圈的电流为I，则电感L上的无功功率为
I2ωL，而线圈的损耗功率，即电阻r的消耗功率为I2r，故由
式（2.1.1）得到电感的品质因数
电感线圈在高频频段除表现出电感L的特性外， 还具有一定的损耗电阻r和分布电容。在分析一般长、
中、短波频段电路时，通常忽略分布电容的影响。 因而，电感线圈的等效电路可以表示为电感L和电 阻r串联，如图所示。
L
r
电感线圈的串联等效电路
集肤效应
电阻r随频率增高而增加，这主要是集 肤效应的影响。
所谓集肤效应是指随着工作频率的增高，流过导线 的交流电流向导线表面集中这一现象，当频率很高 时，导线中心部位几乎完全没有电流流过，这相当 于把导线的横截面积减小为导线的圆环面积，导电 的有效面积较直流时大为减小，电阻r增大。工作频 率越高，圆环的面积越小，导线电阻就越大。
高频电路中使用的元器件与在低频电路中 使用的元器件基本相同，但是注意它们在高 频使用时的高频特性。
高频电路中完成信 号的放大，非线性变换 等功能的有源器件主要是二极管，晶体管和 集成电路。
2.1 高频电路中的元器件特性
常用的无源元件有电阻、电感和电容， 它们是线性双通的、不随时间变化的、 具有集总参量的。
主要内容：
1、熟练掌握串/并联谐振回路原理及其相关曲线 2、掌握串、并联阻抗的等效互换与回路抽头式的阻抗 变换。 3、了解滤波器的选频作用及其分类
重点难点：
串/并联谐振回路原理及等效互换
第二章 选频网络
2.1 高频电路中的元器件特性 2.2 串联谐振回路 2.3 并联谐振回路 2.4 耦合回路 2.5 滤波器
2.1 高频电路中的元器件
二、高频电路中的有源器件
主要是：
二极管
晶体管
集成电路
完成信号的放大、非线性变换等功能。
线路中磁能和电能是不能突然改变的，即电感 线圈中的电流和电容器中的电荷都不能骤然增 加。
2.1 高频电路中的元器件特性
在线路中引用的无源元件（R、L和C） 都是理想元件。实际元件应用由不同的 等效电路来表示；针对不同的运用情况， 应采用最确切的等效电路。
下面介绍电阻、电感、电容的高频特性
Q

I 2L
I 2r

L
r
( 2.1.2 )
Q值是一个比值，它是感抗ωL与损耗电阻r之比，Q值
越高损耗越小，一般情况下, 线圈的Q值通常在几十到一二
百左右。
Q 值越高，表明该电感器的储能作用越强，损耗越小。
在电路分析中，为了计算方便，有时需要把电感与电阻 串联形式的线圈等效电路转换为电感与电阻的并联形式。 下 图中的LP、R表示并联形式的参数。
1
L
r
2
1’
LP
2’
R 电感线圈串、并联等效电路
根据等效电路的原理，在左图中1-2两端的导纳应等于右 图中1’-2’两端的导纳，即
1
11

(r jL) R jLp
( 2.1.3 )
由上式，并用式(2.1.2)就可以得到
R r(1 Q2 )
Lp

L(1
1 Q2
)
当Q ＞＞ 1时，则
R Q 2 r 2 L2
r
Lp L
( 2.1.4 )
由上述结果表明，一个高Q电感线圈，其等效电 路可以表示为串联形式,也可以表示为并联形式。在
两种形式中，电感值近似不变，串联电阻与并联电
阻的乘积等于感抗的平方。
2 L2
R Q2r
( 2.1.4 )
r
由式(2.1.4)看出，r越小R就越大，即损耗小，反之，