第一章选频回路4-1

1、第一章第一章 选频回路与阻抗变换选频回路与阻抗变换 功能：功能：选频、阻抗变换选频、阻抗变换应用：应用：射频系统的各个模块射频系统的各个模块放大、振荡、调制、解调放大、振荡、调制、解调本章主要内容：本章主要内容：1. 选频回路的选频回路的主要指标主要指标2. LC串、并联串、并联选频回路选频回路3. 窄带和宽带窄带和宽带无源阻抗变换网络无源阻抗变换网络4. 简单介绍常用的简单介绍常用的集中参数选频集中参数选频滤波器滤波器1.1 1.1 选频回路的指标选频回路的指标功能：选出有用信号，滤除或抑制无用信号功能：选出有用信号，滤除或抑制无用信号 LC回路回路种类种类 集中选择性滤波器（声表面波滤波器

2、、陶瓷滤波器、集中选择性滤波器（声表面波滤波器、陶瓷滤波器、 石英晶体滤波器）石英晶体滤波器）电路特征电路特征无源线性网络无源线性网络 幅频特性幅频特性性能描述性能描述 相频特性相频特性(1) 中心频率中心频率0f(2) 通频带通频带 BW3dB(3) 带内波动带内波动(4) 选择性与矩形系数选择性与矩形系数0.10.11/2BWKBW1、幅频特性、幅频特性(5) 插入损耗插入损耗inoutPLP(6) 输入输出阻抗输入输出阻抗 RinRout PoutPin选频选频回路回路BW20dB2、相频特性、相频特性表现：相频特性为表现：相频特性为线性线性结果：通频带内不同频率信号延迟相同时间结果：通

3、频带内不同频率信号延迟相同时间不产生相位失真不产生相位失真( )1.2 1.2 LC 串并联谐振回路串并联谐振回路电阻电阻 r 电导电导G阻抗阻抗Z 导纳导纳Y电感电感L 电容电容C电容电容C 电感电感L电压源电压源VS 电流源电流源IS电流电流 I 电压电压 V电路的对偶性电路的对偶性串联串联 并联并联I()Z j1.2.1 谐振谐振的基本概念与特性的基本概念与特性1. 并联谐振回路并联谐振回路标准标准电路形式电路形式谐振谐振的定义的定义:输入阻抗为纯电阻输入阻抗为纯电阻 回路输入导纳回路输入导纳LjCjGY1)(谐振频率谐振频率LCfoo12谐振时谐振时的特点的特点GY)(0CL001RI

4、VSo输出电压最大且与信号源同相输出电压最大且与信号源同相1.阻抗特性阻抗特性2.电压特性电压特性 3.品质因数品质因数QRTVCVQ/2222能谐振时回路一周内的耗谐振时回路总的储能RLRGCQ004.电流特性电流特性SsLIjQLjRILjVI000SSCIjQRICjVCjI000特点：特点：电抗支路的电流比信号源电抗支路的电流比信号源大大Q倍倍电感电流电感电流电容电流电容电流电阻电流电阻电流oRSVIIR2. 串联谐振回路串联谐振回路表表 1.2.1 串串并联特性对照表并联特性对照表SISVLCf1200LCf1200GY)(0rZ)(0 并联并联 串联串联 电路结构电路结构 L.C.

5、G并联并联 C.L.r串联串联 激励信号源激励信号源 电流源电流源 电压源电压源 谐振角频率谐振角频率 谐振阻抗谐振阻抗 品质因数品质因数谐振时电流谐振时电流(电压电压)LRGCQP00CrrLQ001SCLQIIISCLQVVV1.2.2 选频特性选频特性分析内容分析内容: 回路输出电压回路输出电压(电流电流)及回路阻抗及回路阻抗随频率变化特性随频率变化特性000/()( )1( )1()1()SSsIIIGVVYjGjCjQL输出电压输出电压:广义失谐广义失谐:)(00 Q说明说明: 1. 输出电压是输出电压是复数复数2. 输出电压输出电压与频率有关与频率有关3. 阻抗阻抗 频率频率特性与

6、特性与电压电压 频率频率特性相同特性相同 ( 因为因为 ，而，而 为常数为常数 )SVZISI1. 并联谐振回路并联谐振回路近似条件近似条件:00200000000)(2)(2)()(QQQQ讨论讨论谐振频率附近谐振频率附近的选频特性（的选频特性（ ）002arctgQ其中：其中：jseQVjQVjQGIV2000000)2(1)(21)()(21/)(公式：公式：（1）幅频特性）幅频特性（归一化选频特性）（归一化选频特性）公式：公式：200)2(11)()(QVVS回路的回路的 值越高，选择性越好值越高，选择性越好 Q注意：注意：高的高的选择性与选择性与宽的宽的通频带对通频带对 的要求是矛盾

7、的的要求是矛盾的Q12S 令令 得得:QffBWdB0320f大，通频带很难窄大，通频带很难窄Q高，通频带窄高，通频带窄 选择性选择性 通频带通频带 矩形系数矩形系数 96. 931 , 01 , 0dBBWBWK进一步说明单并联回路对进一步说明单并联回路对高的选择性高的选择性与与宽的通频带宽的通频带这对这对矛盾不能兼顾矛盾不能兼顾1（2）相频特性）相频特性02arctgQ公式：公式：00200/()( )2()211()jsIGVVejQQ 谐振时谐振时0)(0含义：回路阻抗呈纯电阻，输出电压与信号电流同相含义：回路阻抗呈纯电阻，输出电压与信号电流同相 失谐时失谐时当当 时时 ，当当 时时

8、，00)( 00)(问题：问题：回路通频带点上回路通频带点上( ) ?00200/()( )2()211()jsIGVVejQQ注意注意: 回路的回路的阻抗性质阻抗性质会随频率而会随频率而变变并联并联回路阻抗呈回路阻抗呈感性感性；并联并联回路阻抗呈回路阻抗呈容性容性。 相频特性曲线斜率相频特性曲线斜率 02arctgQ公式：公式：020Qdd特点：特点： 负斜率负斜率 越大，相频特性越陡越大，相频特性越陡 QQ大大问题：问题：回路通频带点上回路通频带点上( ) ? 电抗特性曲线电抗特性曲线( )1( )()SSIIVYGjCL输出电压输出电压:输出阻抗：输出阻抗：( )111( )11( )(

9、)()SVZIYGjCjCLL0G （设回路（设回路 ）G=0时的电抗特性时的电抗特性相位特性相位特性 线性相频范围线性相频范围 600)(2)(Q当当 时，时，)(相频特性相频特性 呈呈线性线性02arctgQ公式公式：Q特征：特征：相频特性呈线性关系的频率范围与相频特性呈线性关系的频率范围与 成反比成反比 Q大大2. 串联谐振回路的选频特性串联谐振回路的选频特性变量对偶变量对偶时，时，特性曲线特性曲线相同相同变量相同变量相同时时，特性曲线特性曲线 变化相反变化相反对偶特性应用：对偶特性应用：I()x j电路电路相频特性相频特性电抗特性电抗特性选频特性选频特性V/V01.2.3 实际并联回路

10、与实际并联回路与有载有载Q1.1.实际并联回路实际并联回路考虑损耗的线圈的等效电路考虑损耗的线圈的等效电路串联小电阻串联小电阻 r r 实际并联回路电路形式实际并联回路电路形式分析方法分析方法等效等效 1. 实际的线圈实际的线圈(或电容或电容)是有损耗的是有损耗的 - 等效电路如何等效电路如何 2.并联回路的前后接有信号源与负载并联回路的前后接有信号源与负载-对对 的影响的影响Q讨论的意义：讨论的意义：（1）串并联支路阻抗变换）串并联支路阻抗变换22111SSSSSSPPXrjXrjXrjXR等效：等效：)1 ()(1 (2222QrrxrrxrRsssssssP实部相等：实部相等：虚部相等：

11、虚部相等：)11 ()(1 (2222QxxrxxxrXsssssssP定义：定义：支路支路 Q串联支路串联支路ssxQr并联支路并联支路PPRQXPPssXRrxQ两者相等两者相等无损耗无损耗理想并联回路理想并联回路参数：参数：无损耗理想回路无损耗理想回路01LC谐振阻抗无穷谐振阻抗无穷Q标准并联谐振回路标准并联谐振回路标准标准并联谐振回路并联谐振回路参数：参数：01LC谐振阻抗谐振阻抗1PRG0PRQL等效等效实际有损耗实际有损耗PL（2）实际并联回路分析）实际并联回路分析令令：01LC支路支路Q：0LLXQrr00PPPPLRQQLr（回路（回路 Q 等于支路等于支路 Q ）20PRQ r高高Q（r 很小）时，很小）时，不满足高不满足高Q（r 较大）时，较大）时，21(1)PLLQ11PPL CLC(1)PRrQ谐振阻抗：谐振阻抗：谐振频率谐振频率Q 值值PLL0P（ 因为因为 ）PLL0P谐振时谐振时1PPLC而是而是1PPPLC（因为（因为 ） 2. 有载品质因数有载品质因数 Q讨论信号源内阻及负载对回路的影响讨论信号源内阻及负载对回路的影响谐振阻抗谐振阻抗PLSTRRRR/和和 不影响回路谐振频率只影响不影响回路谐振频率只影响谐振阻抗谐振阻