基于MATLAB的串并联谐振电路仿真..

基于MATLAB的串并联谐振电路仿真

信息工程学院电信1206班杨茜

摘要

MATLAB（矩阵实验室）是Matrix Laboratory的缩写，是一款由美国The Mathworks公司出品的商业数学软件。MATLAB是一种用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境。除了矩阵运算、绘制函数/数据图像等常用功能外，MATLAB还可以用来创建用户界面及与调用其它语言（包括C，C++和FORTRAN）编写的程序。

MATLAB拥有丰富的功能，其功能涉及到了数学、信号处理、通信电子等多个领域，是一款极其强大的软件。串并联谐振电路是高频电子线路课程中十分基础同时也是十分重要的一部分，其中并联回路在实际电路中用途广泛，且二者之间具有一定的对偶关系，本次设计即是利用MATLAB的强大的计算绘图、图像处理功能，分析并联回路及串联回路的各自的特性及基本电路参数, 建立较为完善的信号模型，采用函数化编程方式完成功能性模拟，实现信号的有效输入输出与定性分析

关键词：MATLAB 谐振电路高频电子线路

Abstract

MATLAB is a multi-paradigm numerical computing environment and fourth-generation programming language. Developed by MathWorks ,M- -ATLAB allows matrix manipulations,plotting of functionsand data, implementation of algorithms, creation of user interfaces, and interfacing with programs written in other languages, including C,C++, java ,and Fortran.

MATLAB has a lot of function, its function involves mathematics, signal processing, communications electronics and other fields, is a very powerful software.Series-parallel resonant circuit is very basic in high frequency electronic circuit course is also a very important part of the parallel circuit widely used in the actual circuit, and, the duality relation between them has certain of this design is the use of MATLAB powerful computational graphics, image processing and analysis of the parallel circuit and the respective characteristic and basic circuit of series connection circuit parameters, to establish a relatively perfect signal model, the functional programming approach to complete the functional simulation, realize the effective input and output signal and qualitative analysis

Keywords：MATLAB Resonant circuit High-Frenquency Ele ctronic Circuit

引言

本文主要将MATLAB仿真与高频电子线路中的串并联谐振结合起来，利用MATLAB的建模与仿真功能，利用该手段描绘出串并联谐振的相频、幅频特新曲线及其他电路参数曲线，结合MATLAB中的程序代码及图形曲线，详细的讲述仿真原理，并进行结果分析，建立较为完善的信号链路模型，能够较好的描述电路或系统的工作过程；正确分析输入输出信号的特征，关键步骤有相关图形输出。加深我们高频电子线路的设计的认识，增强动手能力，同时提高我们对于所学知识理论层面的应用与理解。

1.串联回路阻抗频率特性

1.1原理说明

图1

串联谐振电路如上图，当LC 谐振回路的总电抗X 为0时，所呈现的状态称为LC 谐振回路对外加信号源频率w 谐振，即谐振条件为

0)1(=-

=wC

wL X 则串联回路的谐振频率为： ,1

0LC w = 或 LC f π21

0=

回路的品质因数Q 为回路谐振是的感抗值与回路的损耗电阻R 之比，且

C

L R R L w Q ⋅==

10 且串联回路的总阻抗 )1(wC wL j R R Z S S +

++= 由此便可绘出S Z 与w 的特性曲线图。

1.2程序代码

R=5,C=500e-12,L=0.75e-3,RS=5;

f0=1/(2*pi*sqrt(L*C)); %谐振频率

w0=2*pi*f0; %计算谐振角频率w0

Q0=sqrt(L/C)/R,RP=R; %品质因数

RE=RS+RP; %计算回路总阻抗

w=2*pi*f; %定义w

s=log10(f0);f=logspace(s-.1/5,s+.1/5,501); %设定计算频率范围

ZS=j*w*L+1./(j*w*C)+RS; %回路端口串联联阻抗

subplot(2,1,1),semilogy(w,abs(ZS)),grid;%将图表分为上下部分，在上部分输

出w与ZE绝对值的图形，将图像分格

axis([min(w),max(w),0.9*min(abs(ZS)),1.1*max(abs(ZS))]); %设定

坐标轴范围

xlabel('w'),ylabel('abs(ZS)'); %命名坐标轴

subplot(2,1,2),plot(w,angle(ZE)*180/pi);grid%在图标下部分输出w与ZE相

位角的图形，将图像分格

xlabel('w'),ylabel('angle(ZS)') %命名坐标轴

1.3输出特性曲线

图2

1.4实验分析

在上面程序中，根据MA TLAB程序编写规则，在设置了相关的元件的参数后，便需要输入相关计算公式，建立不同变量之间的联系，同时也计算出一些常量，比如谐振频率、品质因