高频电路第2章(完整)OK

1、第二章 选频网络第第 2 章章 选频网络选频网络 2.0 基本概念基本概念2.1 串联谐振回路串联谐振回路 2.2 并联谐振回路并联谐振回路 2.3 串、并联阻抗的等效互换与回路抽头时的阻串、并联阻抗的等效互换与回路抽头时的阻抗变换抗变换2.4 耦合回路耦合回路小结及习题讲解小结及习题讲解第二章 选频网络一、选频的基本概念:选频: 选出需要的频率分量和滤除不需要的频率分量。二、分类单振荡回路耦合振荡回路选频网络振荡电路（由L、C组成）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 2.0 基本概念 选频的用途？第二章 选频网络 2.0 基本概念 三、基本定义谐振回路谐振回路:

2、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单谐振回路。根据电路结构形式，分成串联或并联谐振回路。联振荡回路：联振荡回路：由信号源与电容、电感串联构成的振荡回路联振荡回路：联振荡回路：由信号源与电容、电感线圈并联的振荡回路。第二章 选频网络 2.1.1串联谐振回路串联谐振回路1、阻抗2222)C1L(RXRZRC1LarctgRXarctgLC21fLC10C1LX0X0000令当 时0RvIIs0达到最大 2.1 串联谐振回路 第二章 选频网络 当 0时节|z| R， 0，x 0呈感性，电流滞后电压，i 0 0，x 0 = 0 |z| = R x = 0达到串联谐振。

3、 当回路谐振时的感抗或容抗，称之为特性阻抗特性阻抗。用表示x容性x=LO感性L1C01CzR0 z 0 O 2 2 2 CLC1LXX00CL00cLx1 2.1 串联谐振回路 第二章 选频网络2、谐振特性 串联谐振串联谐振：0X0为最小值，且为纯电阻RZ 呈现感性CL0XX0X 0LCXX呈 现 容 性0X 1)2) 谐振时电流最大且与电源同相3)S00S000CVCR1jCj1RVC1IVCLR1CR1RLQ00定义品质因数：S0LVjQVS0CVjQV 2.1 串联谐振回路 串联振荡回路阻抗为纯电阻R，且为最小值，称为“串联谐振”。选频？第二章 选频网络QVrVRVIsssoCoLovv

4、CLRRcRRLQ11oo 2.1 串联谐振回路 3、品质因数Q：第二章 选频网络结论结论：电感线圈与电容器两端的电感线圈与电容器两端的电压模值电压模值相等，且等于外相等，且等于外加电压的加电压的Q倍倍。Q值一般可以达到几十或者几百，故电容或者电感值一般可以达到几十或者几百，故电容或者电感两端的电压可以是信号电压的几十或者几百倍，称为两端的电压可以是信号电压的几十或者几百倍，称为电压谐振电压谐振，在实际应用的时候要加以注意。，在实际应用的时候要加以注意。串联谐振时电路中的电流或者电压可以绘成向串联谐振时电路中的电流或者电压可以绘成向量图。量图。 2.1 串联谐振回路 第二章 选频网络4、广义失

5、谐系数： 广义失谐是表示回路失谐大小的量，其定义为广义失谐是表示回路失谐大小的量，其定义为： oo1()oLLXCRRR失谐时的电抗oooQ0000ff2Q2Q 2.1 串联谐振回路 当当 0即失谐不大时即失谐不大时：当谐振时当谐振时： = 0第二章 选频网络5、谐振曲线：回路电流幅值与外加电压频率之间的关系曲线。可用N(f)表示谐振曲线的函数。 ss01()( )1()RjLIRCN fIRjLCR回路电流回路谐振电流vv11111jLCjR 2.1 串联谐振回路 0011()wwjQww第二章 选频网络N(f)ff0Q1Q2Q1 Q2Q值不同即损耗R不同时，对曲线有很大影响，Q值大曲线尖锐

6、，选择性好，Q值小曲线钝，通带宽。串联振荡回路的谐振曲线结论： 2.1 串联谐振回路 第二章 选频网络6、通频带（ B ） 当回路外加电压的幅值不变时，改变频率，回路电流I下降到Io 的 时所对应的频率范围称为谐振回路的通频带谐振回路的通频带 当 而 所以也可用线频率f0表示，即 B= 1270127022fffBB.或时21112oII1o2QQ0702Qff.0702 N(f ) (f) 0 (f0) Q1 Q2 Q1 Q2 N(f)= 0II 1 2 21 1 2 21 2.1 串联谐振回路 第二章 选频网络7、相频特性曲线：回路电流的相角随频率变化的曲线RxjjII1111o022Q1

7、Q2 2.1 串联谐振回路 回路电流相角为阻抗幅角的负值（ = ），回路电流的相角是与外加电压相比较而言的。 Q值不同，相频特性曲线的陡峭程度不同，Q1Q2结论：回路阻抗幅角第二章 选频网络8、能量关系谐振时tsinIim0tcosV)90tsin(IC1idtC1vCmo0c2022222211212121msmsmcmLIVCLRCVCQCVtccW22cm2ccos2121vv222cm2121smcmQccWvvwtLIW22omccos21CLRQ1LIWcm2om21tLILiW22om2Lsin2121LIW2omLm212om22om22omCL21cos21sin21LItL

8、ItLIWWW 2.1 串联谐振回路 第二章 选频网络结论：电感上储存的瞬时能量的最大值与电容上储存的瞬时能量 的最大值相等。能量W是一个不随着时间变化的常数，这说明整个回路中储存 的能量保持不变，只是在线圈和电容器之间相互转换，电 抗元件不消耗外加电源的能量。外加电源只是提供回路电阻所消耗的能量，以维持回路的 等幅振荡，谐振时振荡器回路中的电流最大。电路R上消耗的平均功率为：2omRI21P 每一周期时间内消耗在电阻上的能量为：每周耗能回路储能2QQRLRLffRILIWWW212112121ooo2om2omRLCo2om2omR12121fRITRITPW 2.1 串联谐振回路 第二章

9、选频网络9、信号源内阻及负载对串联谐振回路的影响 2.1 串联谐振回路 无载Q（空载Q值）： 没有接入信号源内阻和负载电阻时回路本 身的Q值有载Q值：接入信号源内阻和负载电阻的Q值。 （QL）Rs+CVsRLLRR回路本身的损耗；RS信号源内阻RL负载 第二章 选频网络LS0LRRRLQ可见QQL Rs+RL使回路Q值降低，从而使谐振曲线变钝。ooQRLQ结论：串联谐振回路通常适用于信号源内阻Rs很小（恒压源）和负载电阻RL也不大的情况。 2.1 串联谐振回路 第二章 选频网络1、阻抗、阻抗Is1/GCLIsCL+RVo一般一般 L R 2.2 并联谐振回路 2.2.1 并并联谐振回路联谐振回

10、路电感L、电容C与外加信号源相互并联的振荡电路。第二章 选频网络jBGL1CjLCRY变换成导纳形式：为电纳为电导，其中：LcBLCRG1 2.2 并联谐振回路 回路谐振时：电纳为零。即：结论：并联回路谐振电纳为零，导纳为最小值，为纯电导。 相应地为纯电阻，电阻为最大值。前提条件： L R 第二章 选频网络2、并联谐振特性：、并联谐振特性： 2.2 并联谐振回路 呈现容性,p呈现感性,p因此回路谐振时：PPGRC LRL RC=其中：为谐振电导为谐振电阻0PBYGp电纳，回路导纳为最小值,回路谐振电阻R 为最大值=1）回路呈现纯阻性，且为最大值。第二章 选频网络0SpoSSLBVI RIVIC

11、R=&时 ，与同 相 ,且 达 到 最 大 值 。2） 2.2 并联谐振回路 3）并联回路谐振时的谐振电阻为Rp，有：11ppLRC RGC RL=4）2222111ppppppppppppLRQCRw LLQ w LQCRRw CRw CQw Cw Lpppp定义：为并联振荡回路品质因数因此，R 可进一步表示为：RRRww=谐振电阻为感抗或者容抗的Qp倍，当Qp很大时，这个电阻值是很大的。结论：第二章 选频网络由于谐振时Z为实数,故上式必须为实数，因而分母中虚部和分子中虚部必须相抵消。故：pppRC1RLLRLLC22pR1进一步解得 2.2 并联谐振回路 CR1RLj1LRj1CR

12、LC1LjRCj1LjRZ若 不成立RL第二章 选频网络 谐振时电感支路或者电容支路的电流幅值为外加电流源IS的 QP倍。因此，并联谐振又称为电流谐振。SPPPSp0pp0CPIjQC1QICjVCjCj1VISPPPPSP0P0LPIjQLjLQILjVLjRVI结论：一般Q为几十到几百，因此信号源的电流不是很大，而支路内的电流却是很大。数为并联振荡回路品质因定义：pppQRC1RLCL,RCLR1RLLC1RLQpp，为谐振电路的特性阻抗3、品质因数：、品质因数：LCRRLRRLQPppppp 2.2 并联谐振回路 第二章 选频网络4 4、广义失谐：、广义失谐： 表示回路失谐大小的量)(2

13、1oooo失谐不大时QGCGLCGB谐振时的电导失谐时的电纳 2.2 并联谐振回路 第二章 选频网络LCjGIYIZI1Psss vPspso/GIRIvjjQLCjGGYGGIYIfN11111/)(pppppppssovv 2.2 并联谐振回路 回路端电压在信号源电流不变时与频率之间的关系5、谐振曲线、谐振曲线： 串联回路用电流比来表示，并联回路用电压比来表示。 回路端电压 谐振时回路端电压谐振曲线第二章 选频网络在小失谐时：PPPQPppPQpP2Q2PP02Q11VVpp2Qarctan结论：为纯阻性为最大，时、当01VV0:10p呈感性减小，时、当0V1VV0:20p 2.2 并联谐

14、振回路 呈容性减小，时、当0V1VV0:30p Q1 Q2 Q2 p N(f)= Q1Q2 第二章 选频网络6、通频带：、通频带：f012N(f)12VomVom 当回路端电压下降到最大值的 时所对应的频率范围 2110027 . 07 . 0122wwBpoQfB 211111200vvvvj12o7 . 0pffQBQffp07 . 02po7 . 012Qff 2.2 并联谐振回路 即 绝对通频带相对通频带第二章 选频网络7、相频特性：、相频特性： u, zp22 2.2 并联谐振回路 注意：注意：串联电路里是指回路电流与信号源电压的相角差。而并联电路是是指回路端电压对信号源电流Is的相

15、角差。 = p 时 = 0 p 时 0 容性 0 感性 相频曲线第二章 选频网络8、信号源内阻和负载对并联谐振回路的影响、信号源内阻和负载对并联谐振回路的影响LR1R1R11QPLPSLLPSPR1R1R1L1LPSPPPRRRR1RL1LPSPRRRR1QQQL同相变化。、与LSLRRQ性。较高而获得较好的选择以使也较大的情况很大，负载电阻内阻并联谐振适用于信号源LLSQ,RRIsCLRsRpRL 2.2 并联谐振回路 第二章 选频网络比较“并联谐振回路”和“串联谐振回路” 第二章 选频网络 2.3 串并联阻抗等效互换和抽头变换 2.3.1串并联阻抗等效互换串并联阻抗等效互换 等效：就是指电

16、路工作在某一频率时，不管其内部的电路形式如何，从端口看过去其阻抗或者导纳是相等的。1、并串阻抗等效变换2222222222222222221X1XRXRjXRXRjXRjXRjXRR故：2222222X1XRXRRR22222221XRXRX第二章 选频网络 2.3 串并联阻抗等效互换和抽头变换2、串并阻抗等效变换()1122111XRRjXRjX=+根据导纳相等：故：()()222211112211XXXRRXRRXRXRRX+=+3、串并阻抗等效互换的QL表达11122212LXLLLLXQRRRQXQQQ=+=串联电路：并联电路：串联电路的有载品质因数与并联电路的有载品质因数相等，因为等

17、效第二章 选频网络 2.3 串并联阻抗等效互换和抽头变换第二章 选频网络结论：2）串联电抗 化为同性质的并联电抗 且：1X2X21L12Q11XX121LXXQ值下在高3）串联电路的有效品质因数为22X111LXRRRXQ1）小的串联电阻 化为大的并联电阻 且：X1RR 2RX121L2RRQ1R21LX121LQRRRQ值下在高 2.3 串并联阻抗等效互换和抽头变换第二章 选频网络 2.3.2并联谐振回路的其它形式并联谐振回路的其它形式Z1Z2Zp111222,ZRjX ZRjX=+=+通常，XR?121122121122()()()()pZ ZRjXRjXZZZRjXRjX+=+回路的总阻

18、抗：1211220XXXRXR+=?根据并联谐振的条件：，且，221212121212()()pX XXXZRRRRRR -=+回路的总阻抗： 2.3 串并联阻抗等效互换和抽头变换第二章 选频网络举例：R1R2ZpCL()()2212121()()pppw LZRRRRw C -=+回路的总阻抗：结论：如果R1和R2都不大，则认为R1和R2都集中在电感支路内，这时回路的品质因数为：12ppw LQRR= -+ 2.3 串并联阻抗等效互换和抽头变换第二章 选频网络 Is C Rs a b + Vab L1 L2 d + Vab Is Rs d b C Vdb L1+L2 2.3 串并联阻抗等效互

19、换和抽头变换 2.3.3回路抽头时阻抗的折合关系回路抽头时阻抗的折合关系 接入系数接入系数： 接入系数P定义为抽头点电压与端电压的比dbabVVP 根据能量等效原则(获得的功率)：GVGVs2bds2ab因此s2s2dbabsGPGVVGs2s1RPR 接入系数用电压比表示第二章 选频网络 由于 ，因此 P是小于1的正数，即 即由低抽头向高抽头转换时，等效阻抗提高 倍。bdabVV ssRR 21P结论：1、电感抽头（ 在不考虑 之间的互感M时，用电感表示）21LL 和LLLLLp12111210abRLZ在谐振时由于Q值很高, ab两端的等效阻抗可以表示为:此时回路的谐振频率为:LC1CLL

20、1210由于谐振时db两端的等效阻抗为1bdCRLZ故抽头变化的阻抗变换关系为222121bdabpLLLZZ第二章 选频网络当抽头改变时,p值改变,可以改变回路在db两端的等效阻抗 2.3 串并联阻抗等效互换和抽头变换以上讨论的是阻抗形式的抽头变换如果是导纳形式:22dbabnp1YY当考虑 L1和L2之间的互感M时接入系数M2LLMLp211第二章 选频网络2、电容抽头2121CCCCCn1p2121CCCCC其中应该指出接入系数 或 都是假定外接在ab端的阻抗远大于L1或 时才成立。 211LLLP212CCCP11c 2.3 串并联阻抗等效互换和抽头变换注意：注意：第二章 选频网络3、

21、负载电容的折合：根据阻抗折合关系推算 CL C RL P CL L RL C d d b b a 2.3 串并联阻抗等效互换和抽头变换L2L22Lc 1111CPCPcRPRLLL因此电容减小，电抗加大。第二章 选频网络4、电压源的折合：5、电流源的折合： C L RL d b I C Ri P a c b RLIRi,ababdbdbVVpVVp=Q 2.3 串并联阻抗等效互换和抽头变换根据电流源提供的功率相等第二章 选频网络21,()iiiRRIpIRp=当 中电流很小时6、部分接入电路的谐振频率根据并联谐振的条件:120XX+=得到:121212121()011()1()pppppppp

22、pw Lw Lw CwLLw Lw Lw Cw CwLL C+-=+=-=+或可得： 2.3 串并联阻抗等效互换和抽头变换第二章 选频网络结论：1、抽头改变时， 或 、 的比值改变，即P改变； 2、抽头由低高，等效导纳降低P2倍，Q值提高许多，即等效电阻提 高了 倍，并联电阻加大，Q值提高。bdabvv211LLLCCC1221P 因此抽头的目的是：减小信号源内阻和负载对回路和影响。因此抽头的目的是：减小信号源内阻和负载对回路和影响。 负载电阻和信号源内阻小时应采用串联方式；负载电阻和信号源内阻大时应采用并联方式；负载电阻信号源内阻不大不小采用部分接入方式 。结论结论:当回路谐振时,由回路的任

23、何两点看去,回路都谐振于同一频率,且呈现纯电阻性. 2.3 串并联阻抗等效互换和抽头变换第二章 选频网络2.5.1 概述概述单振荡回路具有频率选择性和阻抗变换的作用。但是：1)选频特性不够理想 2)阻抗变换不灵活、不方便为了使网络具有矩形选频特性，或者完成阻抗变换的需要，需要采用耦合振荡回路。由两个或者两个以上的单振荡回路通过各种不同的耦合方式组成 2.5 耦合回路1 、采用耦合回路的原因2 、耦合回路的概念第二章 选频网络3、耦合回路分类 2.5 耦合回路纯耦合：两个电路之间的公共阻抗是纯电阻或纯电抗复耦合：两个电路之间的公共阻抗由两种或两种以上的电路元件组成电阻耦合电阻耦合电感耦合电感耦合

24、互感耦合互感耦合电容耦合电容耦合第二章 选频网络4、两种常用的耦合回路及其耦合系数互感耦合串联回路电容耦合并联回路M1M2M()()CkCCCC一般C1 = C2 = CMMCCCk通常 CM CCCkM21LLMk 若L1 = L2 =L LMk 说明:1)耦合系数是反应耦合程度的一个物理量。 2)任何电路的耦合系数都是无量纲的常数，而且是小于1的正数。 2.5 耦合回路第二章 选频网络5、耦合振荡回路频率曲线的特点相比单振荡回路，其频率特性曲线的特点是：更接近于理想的矩形曲线，更适合多频率信号的情况。 2.5 耦合回路第二章 选频网络小结及习题讲解内容小结内容小结 本章重点本章重点串、并联

25、谐振回路的谐振条件。串、并联谐振回路特性的对比。串、并联阻抗的等效互换。回路抽头的阻抗变换。耦合振荡回路频率曲线的特点。第二章 选频网络 习题讲解习题讲解1、并联谐振回路外加信号频率外加信号频率等于回路谐振频率回路谐振频率时回路呈（ C ） A）感性 B）容性 C）阻性 D）容性或感性 2、LC组成并联谐振回路，谐振频率 ，把它串接在电路中，就能阻止频率为（ B ）的信号通过。A) f o B)不为f o C)大于f o D)小于f o LCfo213、 LC回路串联谐振时，回路 阻抗 最小，且为纯 阻 。 4、LC回路并联谐振时，回路 阻抗 最大，且为纯 导 。 小结及习题讲解第二章 选频网

26、络5、LC回路的品质因数Q值愈小，其选频能力愈强。 （ F ） 6、 LC回路串联谐振的特点是什么？（见教材和课件）7、 LC回路并联谐振的特点是什么？（见教材和课件） 小结及习题讲解8、 如右图为波段内调谐的并联谐振回路,可变电容C的变化范围为12260pF, Ct为微调电容.要求此回路的调谐范围为5351605kHz,求回路电感L和Ct的值,并要求C的最大值和最小值与波段的最低和最高频率相对应. （作业）解答：第二章 选频网络10、已知LC并联谐振回路在fo=30MHz时测得电感 L=1H, Qo=100。求谐振频率fo=30MHz时的C和并联谐振电阻Rp小结及习题讲解第二章 选频网络11

27、、已知LCR并联谐振回路,谐振频率fo为10MHz。在f=10MHz时,测得电感L=3 H, Qo=100，并联谐振电阻R=10K。试求回路谐振时的电容C,谐振电阻Rp和回路的有载品质因数。 第二章 选频网络12、在f=10MHz时测得某电感线图的 L=3H, Qo=80。试求L的串联的等效电阻ro若等效为并联时,g=? 小结及习题讲解第二章 选频网络 本章作业本章作业P54 2.6,2.7第二章 选频网络下次课的教学内容：下次课的教学内容：1） 3.1概述概述2） 3.2晶体管高频小信号等效电路与参晶体管高频小信号等效电路与参数（重点在形式等效电路）数（重点在形式等效电路）预习思考题：预习思

28、考题：1）高频小信号放大器的质量指标有哪些？其含义？2）晶体管在高频小信号运用时主要的等效电路的形式有哪两种？各自的含义？3）晶体管的高频参数？各自的含义？第二章 选频网络第1题第4题第二章 选频网络第5题第6题第二章 选频网络第7题第9题第二章 选频网络1、LC选频网络的作用是 。2、LC选频网络的电路形式是 。3、在接收机的输入回路中，靠改变 进行选台。4、单位谐振曲线指 。5、LC串联谐振电路Q值下降，单位谐振曲线 ，回路选择性 。6、通频带BW0.7是指 。7、LC串联谐振回路Q值下降，频带 ，选择性 。8、矩形系数Kr 0.1定义为单位谐振曲线f值下降到 0.1 时的频带范围与通频带

29、之比。补充习题补充习题第二章 选频网络（1：从输入信号中选出有用频率的信号抑制干扰的频率的信号）（2：串联回路和并联回路）（3：可变电容器电容量）（7：增宽；变差）（4：任意频率下的回路电流I与谐振时回路电流I0之比）（5：平坦；差）（6：单位谐振曲线 0.7所对应的频率范围）（8：0.1）第二章 选频网络9、理想谐振回路Kr 0.1 ，实际回路中Kr 0.1 ，其值越 越好。10、LC并联谐振回路谐振时，阻抗为 。11、LC并联谐振回路，当f=f0即谐振时回路阻抗最 且为 ，失谐时阻抗变 ，当ff0是呈 。12、电容分压耦合联接方式可通过改变 的数值来实现阻抗变换。13、强耦合1，当越大，谐

30、振曲线两峰间距离越 。14、强耦合时，耦合回路越接近1时，谐振曲线顶部较宽且平坦，较接近理想 ，通频带较 ，选择性较 。15、LC并联谐振回路，谐振时并联回路阻抗 。第二章 选频网络（15：最大）（9：等于1；大于1；小）（10：最大且为纯电阻）（11：大；纯电阻；小；感性；容性）（12：分压电容）（13：宽）（14：矩形系数；宽；好）第二章 选频网络1、LC串联谐振回路发生谐振时，回路阻抗为 ，回路总阻抗为 ，回路电流达到 。A）最大值 B）最小值 C）零 D）不能确定2、串联谐振曲线是 之间的关系。A）回路电流I与谐振时回路电流I0 B）回路电流幅值与信号电压频率C）回路电压幅值与信号电流频率 D）谐振时回路电流I0与信号电压频率3、单回路通频带BW0.7与回路Q值成 ，与谐振频率