射频通信电路第1章选频回路与阻抗变换.ppt

第一章 选频回路与阻抗变换,1.1 选频回路的指标,BW20dB,1、幅频特性,2、相频特性,电压源VS 电流源IS,电流 I 电压 V,1.2 LC 串并联谐振回路,1. 并联谐振回路,1.2.1 谐振的基本概念与特性,1.阻抗特性,3.品质因数Q,谐振时的特点,电感电流,电容电流,特点：电抗支路的电流比信号源大Q倍,4.电流特性,2. 串联谐振回路,分析内容: 回路输出电压(电流)及回路阻抗随频率变化特性,1. 并联谐振回路,1.2.2 选频特性,讨论谐振频率附近的选频特性,（1）,（归一化选频特性）,公式：,注意：高的选择性与宽的通频带对 的要求是矛盾的,幅频特性,公式：,问题：回路通频带点上,（2）相频特性, 线性相频范围,公式：,相频特性,电抗特性,2. 串联谐振回路的选频特性,1.实际并联回路,1.2.3 实际并联回路与有载Q,等效：,实部相等：,虚部相等：,定义：支路,（1）串并联支路阻抗变换,虚部为零：,由于：,注意：实际并联回路参数：,实际谐振频率 与L、C、r 的关系,（其中 是支路Q）,（2）实际并联回路分析,讨论信号源内阻及负载对回路的影响,谐振阻抗,和 不影响回路谐振频率只影响谐振阻抗和回路Q,有载 为：,结果：通频带变宽，选择性变差,2. 有载品质因数 Q,1.3 无源阻抗变换,变压器种类： 空心变压器 磁芯变压器耦合紧，漏感小( ) , 磁芯损耗随频率升高增大,理想变压器：无损耗、耦合系数为1，初级电感量为无穷,磁芯变压器可近似为理想变压器,1.3.1 变压器阻抗变换, 窄带网络两电抗元件不同性质，有选频滤波性能,特征： 两电抗元件组成 结构形式同 L,讨论问题：1. 已知 工作频率 ，欲将 变换为 ， 求：电路结构 和 、,2. L 网络的带宽,1.3.3 L网络阻抗变换,变换依据: 串并联互换,串并联互换公式,注意：由于等效，串联支路Q 并联支路Q，,由变换电阻可求出Q,则: ,1. 电路结构与参数计算,当 时,变换 L 网络形式,总结：L匹配网络支路的 Q 值可以表示为,L 网络缺点: 当两个要阻抗变换的源和负载电阻值确定后， L网络的 Q 值也确定了，是不能选择的，因此 该窄带网络的滤波性能不能选择。,注意：不一定是高Q,解：先将信号源端的寄生电感和负载端的 寄生电容归并到 L 网络中。,例1-3-2 已知信号源内阻 =12 ，并串有寄生电感 = 1.2 。负载电阻 为 =58 并带有并联的寄生电容 = 1.8PF，工作频率为 。 设计 L 匹配网络，使信号源与负载达共轭匹配。,例1-3-2,2. 带宽,谐振阻抗,谐振阻抗,回路带宽,分析方法：分解为两个 L 网络， 设置一个假想中间电阻,两个L网络的Q分别是,由于 是未知数，因此可以假设一个 Q 1 或 Q 2,假设Q 的原则：根据滤波要求，设置一个高Q,网络的带宽：由高 Q 决定,1.3.4 和 T 型匹配网络,例1-3-3：设计一个 型匹配网络，完成源电阻 和负载电阻 间的阻抗变换。 工作频率 MHz，假设大的一个有载 。,对应L网络的Q为：,设网络由 L 和 C1、C2 组成， 将L分成 L1 和 L2 两个电感。,首先确定此大的有载 4 是在源端还是负载端？,由于 ，因此此设计方案是可行的,负载端 L 网络的并联电容支路为,负载端串联电感支路为：,对源端的 L 网络， 其每条臂的 Q 值为：,源端串联电感支路有,总电感为：,Rinter,1.阻抗园图的基本知识,圆图上的任何一点描述的是 电阻和电抗的串联,纯电抗R=0,实际阻抗,参考阻抗,园图上表示归一化阻抗,1.3.5 用Smith圆图设计匹配网络,（1）.串并联支路互换,等效的两串并联支路互为倒数,2.园图上的操作,阻抗园图：图上的点表示电阻和电抗的串联,导纳园图： 园图上的点表示电导和电纳的并联,可以将同一个园既看作阻抗园又看作导纳园,（2）. 串联一个元件,（3）. 并联一个元件,(1)RS 和 RL均为纯电阻,例1-3-4 ： 设 ， ，设计一个L网络对其进行匹配。,解:由于 , 所以 L 网络如图,以高通型为例分析,2. L 匹配网络设计,串联电容C,负载 与电感L并联, 求串联电容 C, 求电感L,从点B出发，沿等 画圆弧，与ZAB相交于 点M ，弧长MB即为归一化容抗,求点M的中心对称点N，N一定在半圆 YAB上，弧长AN即为归一化感纳,C未知？,1. 概述,无损耗、无漏感、初级电感量 L1无穷,1.3.6 宽带阻抗变换网络,变压器1,变压器2,（1）.传输线的概念与应用条件,（2）.传输线变压器的结构,传输线、高导磁率磁芯、,2 . 传输线变压器结构与特点,（3）.传输线变压器传输能量的方式,高频段传输线方式,低频段变压器方式,（4）. 影响传输线变压器频带的因素,特点：频带宽高频宽带变压器,（1）.平衡与不平衡变换,匹配条件,3 . 传输线变压器 的应用,（2）.阻抗变换,传输线变压器实现阻抗变换特点特定的变换比,14 与 41 阻抗变换,结构：一对传输线变压器一根短路线,证明：,匹配条件：,匹配条件一般公式,1.4 集中选频滤波器,高频滤波器分类：LC滤波器、集中选频