高頻課件-第二章基礎(chǔ)知識(shí)

上節(jié)回顧2、通信系統(tǒng)的組成3、發(fā)射設(shè)備——調(diào)制的目的遠(yuǎn)距離4、、信道復(fù)用、

。——采用超外差方式AM:fI=465kHz

FM:fI=10.7MHz

圖像fI=38MHz。5、研究電子線路的高頻特性電子線路中包括無(wú)源器件、有源器件、諧振網(wǎng)絡(luò)。1、本門課研究對(duì)象適合遠(yuǎn)距離的調(diào)制的通信系統(tǒng)。Content1.

串并聯(lián)轉(zhuǎn)換以及抽頭變換高頻電路中的無(wú)源器件高頻電路中的有源器件高頻電路中的諧振網(wǎng)絡(luò)1.1串并聯(lián)等效變換串、并聯(lián)等效互換的模型電路

為分析電路方便，常需把串聯(lián)電路變換為并聯(lián)電路。其中：X1

為電抗元件（純電感或純電容）r1

為與X1串聯(lián)的外接電阻

X2

為轉(zhuǎn)換后的電抗元件

R2

為轉(zhuǎn)換后的電阻等效互換的原則：在工作頻率相同的條件下，等效互換前的電路與等效互換后的電路阻抗相等。r1

jX1

2R

2

22

2R2

XR

X

2R2

X

2R2

X

2

2

2

j

2

2

有：實(shí)部：

r1

2

2

22R

X

2R2

X

2①虛部：2

2

2

2

R2

XR2

X

2X1

②由①式得：212R1

( 2

)X

2r

R

=R21

Q2得結(jié)果為：R

r

(1

Q2

)2

1同理：2

1Q2X

X

(1

1

)品質(zhì)因數(shù)Q：無(wú)功功率與有功功率之比1.1串并聯(lián)等效變換（續(xù)1）21R

(1

Q1

)Q2X

2

X1

(1一般來(lái)說(shuō)，Q比較大，

即當(dāng)Q>>10時(shí)，有2

1R

Q2r

X

2

X1結(jié)果表明：串聯(lián)電路轉(zhuǎn)換等效成并聯(lián)電路后:（1）Q

值不變（2）當(dāng)Q

較大時(shí)，X2=X1，而R2=Q2r11.1串并聯(lián)等效變換（續(xù)2）C1C2RLC1C2R’L123C1C2rLs132C例串并聯(lián)轉(zhuǎn)換（抽頭電路）13RLN1N2+u1-+u2-CRL'一、變壓器耦合阻抗變換電路初、次級(jí)電感線圈的圈數(shù)為N

、N

，且全1

2耦合(k=1)，線圈損耗忽略不計(jì)，則等效到初級(jí)回路的電阻RL'上消耗的功率應(yīng)和次級(jí)負(fù)載RL上消耗功率相等，即或LRLu

2

u2

1

2R

22u2RL

u1RL變壓器初次級(jí)電壓比u1／u2等于相應(yīng)圈數(shù)比N1／N2，故有L21L)

RN2NR

(可通過(guò)改變

N1/N2的值來(lái)調(diào)整RL'的大小。抽頭變換抽頭：信號(hào)源與負(fù)載不是直接接入，而是通過(guò)抽頭連接以完成阻抗變換的目的。M二、自耦變壓器耦合連接RsCN1L

N2123RL

U2LRs

CR’L131在不考慮自耦變壓器的損耗前提下，從1、3兩端看過(guò)去阻抗

R上所得到的功率P1與2，3端RL所得到的功率P2相等，設(shè)1－3端的電壓為U1，2－3端的電壓為U2?？梢詫懗?/p>

P2RR'U

2

U

2L

LP1

1

2

1

1

U

N

U

2

N

2U

2RR'

U

2L

2

2

2

L

1LL

N

R'

2

N

2

1

R

12

1NNL

L

R

R'引入接入系數(shù)，以p表示：N1p

N2它表示在總?cè)?shù)N1中接入N2所占比例。所以P在0～1之間，調(diào)節(jié)P的大小可以改變折合電阻的數(shù)值。P越小，RL與回路的接入部分越少，對(duì)回路影響越小，R’L就越大。LLP2

1

RR'LL

P2

gg'或2RsCN1L

N2123RL

U2三、雙電容抽頭耦合連接1負(fù)載電阻RL接在電容的抽頭部分2–3端，同樣可以把RL等效折合到1–3端。RL′的折合公式為上式可以用功率相等的方法證明，也可以用串、并聯(lián)等效代換公式導(dǎo)出。它避免了繞制變壓器和線圈抽頭的麻煩，調(diào)整方便，得到廣泛應(yīng)用。LLCR'

1

C

C

2

1 2

RRsLC1C2

RLC1C2rLsC1C2R’L23132C3四、雙電感抽頭耦合連接這里L(fēng)1與L2是沒(méi)有耦合的，它們各自屏蔽起來(lái)，串連組成回路電感，若將RL折合到1－3端可得由于，

1

2則，其接入系數(shù)為因該電路電感需要采用屏蔽措施，故起應(yīng)用不如前面幾種廣泛。LLLR'212

R

2

L

L

1L2L

L1

2L2pL

LRsLL1L2RLRs

CLR’L132134當(dāng)外接負(fù)載不為純阻，還包含電抗部分時(shí)，上述等效關(guān)系仍然成立例如由上式可知，電阻折合變大，而電容折合變小

(實(shí)際容抗變大)。從電位 向高端折合的一般規(guī)律式阻抗變大。LL

1

RR'LP2

P2CLC'CRLCLCL

R’LC’L4ssp2

1

RR'.s

sI

'

p

I.IsLCRs’

LCRs4等效折合的方法也完全適用于信號(hào)源接入系數(shù)：p

轉(zhuǎn)換前的圈數(shù)（容抗轉(zhuǎn)換后的圈數(shù)（容抗條件：回路處于諧

振或失諧不大，且

為較理想信號(hào)源時(shí)，有C

p2CL

LLLg

p2

gLLLLXp2X

1Rp2R

1ssIs

pIspU

1

U例信號(hào)源與負(fù)載可以分別采用部分接入形式，下圖就是

中常用的連接形式。圖中，信號(hào)源以自耦合變壓器形式接入，接入系數(shù)為p1；負(fù)載以變壓器的形式接入，接入系數(shù)為p2。RlRs

CRPL13

P1

P242

5高頻電路高頻電路使用的元器件與低頻電路基本相同，但是高頻電路中使用的是元器件的高頻特性。（電容的影響）無(wú)源元件(2)

電阻（器）、電容（器）和電感（器）-----都屬于無(wú)源的線性元件有源器件(3)

二極管、晶體管、場(chǎng)效應(yīng)管、集成電路-----完成信號(hào)的放大、非線性變換等無(wú)源網(wǎng)絡(luò)(4)串聯(lián)諧振回路、并聯(lián)諧振回路、耦合諧振回路

-----放大選頻、諧振自激震蕩、變頻、調(diào)制、解調(diào)2~4節(jié)內(nèi)容2

高頻電路中的無(wú)源器件低頻段：表現(xiàn)為 電阻特性高頻段：表現(xiàn)為

電阻特性+電抗特性（高頻特性）2.1

電阻器無(wú)源、無(wú)

元件、耗能元件CRLRRCR：分布電容

LR：引線電感

R：為電阻電阻的高頻等效電路注意：電阻在高頻范圍內(nèi)損耗很小，因而被認(rèn)為是理想元件，不考慮其損耗的影響。2

高頻電路中的無(wú)源器件2.2

電感器

無(wú)源、

元件、儲(chǔ)能元件高頻段：電感L+損耗電阻r0+分布電容。長(zhǎng)、中、短波頻段：通常忽略分布電容的影響。電感線圈的串聯(lián)等效電路集膚效應(yīng)影響：隨著工作頻率的增高，流過(guò)導(dǎo)線的交流電流向?qū)Ь€表面集中-------導(dǎo)電的有效面積為導(dǎo)線圓環(huán)面積 減小-------電阻增大-------損耗增大。L

r02

高頻電路中的無(wú)源器件線圈的品質(zhì)因數(shù)Q：表示線圈的損耗性能。定義為無(wú)功功率與有功功率之比設(shè)流過(guò)電感線圈的電流為I，則電感L上的無(wú)功功率為I2ωL，而損耗功率，即電阻r0的消耗功率為I2r0，電感的品質(zhì)因數(shù)：00I

2L

LI

2r

rQ

Q值：感抗ωL與損耗電阻r0之比，Q值越高損耗越小。通常,線圈的Q值通常在幾十~一二百左右?？捎肣表來(lái)測(cè)量。2

高頻電路中的無(wú)源器件C1r

Cr1Q

2.3

電容器電容器：電容特性+損耗電阻+分布電感。米波以下頻段：只考慮電容和損耗。Cp電容器的串、并聯(lián)等效電路品質(zhì)因數(shù)Q：表征電容器損耗的大小。它等于容抗與串聯(lián)電阻之比，并聯(lián)電阻與容抗之比。rCRCPQ

CPRR1無(wú)源、

元件、儲(chǔ)能元件2

高頻電路中的無(wú)源器件另外：電容器損耗電阻的大小主要由介質(zhì)材料決定。Q值可達(dá)幾千到幾萬(wàn)的數(shù)量級(jí)，與電感線圈相比,電容器的損耗常

常忽略不計(jì)。3

高頻電路中的有源器件ID

/

mAOUon

UD/

V從原理上看：高頻電路的有源器件，與用于低頻或其他電子線路的器件沒(méi)有根本不同。3.1

二極管高頻電路中用途：（1）用于檢波、調(diào)制、解調(diào)及混頻等非線性變換電路中，工作在低電平，都是利用多數(shù)載流子導(dǎo)電機(jī)理，極間電容小，工作頻率高。（2）還有變?nèi)荻O管用于振蕩器中。I

IS

(e

T

1)U

/U擴(kuò)散電容Cd勢(shì)壘電容Cb3

高頻電路中的有源器件3.2

三極管做小信號(hào)放大的高頻小功率管，主要要求高增益和低噪聲；高頻功率放大管，除了增益外要求在高頻有較大的輸出功率。共射接法輸入特性曲線①死區(qū)②非線性區(qū)③線性區(qū)共發(fā)射極接法輸出特性曲線飽和區(qū)

——

iC受uCE顯著控制的區(qū)域，該區(qū)域內(nèi)uCE的數(shù)值較小，一般

uCE＜0.7

V(硅管)。此時(shí)：發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)正偏或反偏電壓很小。輸出呈低阻態(tài)，相當(dāng)于開(kāi)關(guān)閉合。截止區(qū)——

iC接近零的區(qū)域，相當(dāng)iB=0的曲線的下方。此時(shí)：發(fā)射結(jié)反偏，集電結(jié)反偏。輸出呈高阻態(tài)，ic=0。放大區(qū)---i

平行于uC

CE軸的區(qū)域，曲線基本平行等距。此時(shí)：發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏受控恒流源IB4IB3IB2IB1IB＝

0uCE

IB截止區(qū)放大區(qū)飽和區(qū)

ICOiC3

高頻電路中的有源器件Cb'erbb'Cb'crb'crb'eub'ercegm

ub’eb'

rcereeeCb'eC

rb'cb'crbb'rb'ecrccbgm

ub’ePN結(jié)特性：

反偏

R大

C小正偏

R小C大晶體管混合π等效電路:基區(qū)縱向電阻。幾十Ω~100

Ω

bb

'

be:結(jié)電阻。較小幾十Ω～幾百Ω,eIbe

260Cbe

:結(jié)電容，較大，100pf～500pf。bcCbc

:結(jié)電容，很小。2pf～10pfgmUbe

:受控電流源，而gm

Ie

/26mv，稱為跨導(dǎo)，單位為S

。

ce

:極間電阻，很大。幾十KΩ發(fā)射結(jié)正偏集電結(jié)反偏:結(jié)電阻，很大。100KΩ~100MΩ晶體管放大模式下參數(shù)值范圍4

高頻電路中的諧振回路分類：定義：諧振回路由電感線圈和電容組成。當(dāng)外界授予一定能量，電路參數(shù)滿足一定關(guān)系時(shí)，可以在回路中產(chǎn)生電壓和電流的周

期振蕩回

路。若該電路在某一頻率的交變信號(hào)作用下，能在電抗元件上產(chǎn)生最大的電壓或流過(guò)最大的電流，即具有諧振特性，故該電路又稱諧振回路。1.串聯(lián)諧振回路并聯(lián)諧振回路耦合諧振回路利用他的選頻特性構(gòu)成各種諧振放大器在自激振蕩器中充當(dāng)諧振回路在調(diào)制、變頻、解調(diào)充當(dāng)選頻網(wǎng)絡(luò)用途：4.1

串聯(lián)諧振回路信號(hào)角頻率為ω時(shí)，串聯(lián)回路阻抗為：)1C1jC

r

j

(L

Zs

r

jL

基本串聯(lián)回路電路圖r：電感L中的電阻（很小忽略）C：電容rCLU一、分析其(阻抗)頻率特性rOω0ω模|Zs|-π/2ω0ωO相位

φπ/2.Ur0

I當(dāng)ω<ω0時(shí)，

回路呈容性，|Zs|>r

；當(dāng)ω>ω0時(shí)，

回路呈感性，|Zs|>r

；當(dāng)ω＝ω0時(shí)，感抗與容抗相等，|Zs|最小，并為純電阻r，稱此時(shí)發(fā)生了串聯(lián)諧振，且串聯(lián)諧振角頻率ω0為:

1

LC0

XOωω0容性感性若在回路兩端加一激勵(lì)信號(hào)

U

，則發(fā)生串聯(lián)諧振時(shí)因阻抗最小，流過(guò)電路的電流最大，稱為諧振電流。一、分析其(阻抗)頻率特性（續(xù)）rCLU在任意頻率ω下，回路電流I

與諧振電流.UI

ZS

r

I0

.

ZSUr1L

11

j

Cr11

j

0

L

(

0

)r

0

11

jQ(

0

)0

1

Q2

(

0

)2

0

I

0I

1 1r

0CrQ

0

L

----回路品質(zhì)因數(shù)Q2Q1>Q2ω0Q1ω|I/I0|幅頻特性曲線品質(zhì)因數(shù)越高，諧振曲線越 ，回路選擇性越好。0I

之比二、分析其(電流)頻率特性串聯(lián)回路中，電阻、電感、電容上的電壓值與電抗值成正比。因此串聯(lián)諧振時(shí)電感及電容上的電壓為最大，其值為電阻上

電壓值的Q倍，也就是恒壓源的電壓值的Q倍。所以串聯(lián)諧振也稱為電壓諧振，需要采用耐壓元件。三、分析其電抗元件電壓

jQU

IVVC

0L00

0000

011rUj

C

r j

C

I

j

L

U

j

L

jQUrCLU諧振時(shí)四、分析其電抗元件能量cmc

c02cos

t222121W

Cu

CV0

0I0cmcidt

諧振時(shí)

i

I

sin

t

u

1C

0cos

t0cos

t

V0

CLIL220

0sin

t21221W

Li

201cLW

W

W

LI22022

2212121LIV2

r

2CLsmsmcm

cmW

CV

CQ

V

1

Cc

c2

20

0212LI

cos

t221W

CuW是不隨時(shí)間變化的常數(shù)。說(shuō)明回路中的能量是不變的，只是圈與電容器之間相互轉(zhuǎn)換。電抗元件不消耗外加電動(dòng)勢(shì)的能量，外加電動(dòng)勢(shì)只提供回路電阻所消耗的能量，以維持回路的高幅振蕩。四、分析其電抗元件能量（續(xù)）諧振時(shí)，電阻r上消耗的平均功率為2012rIP

每周耗能Q

2

回路儲(chǔ)能0201

12

fI

rW

PT

r1Q1

L

12

r

2I

rWr1

12

f

0

0202LI0W

W

c L

2

每一周期時(shí)間內(nèi)消耗在電阻上的能量為：實(shí)際上，外加的頻率ω與回路諧振頻率ω0之差Δω=ω-ω0表示頻率ω偏離諧振頻率ω0的程度，稱為失諧。當(dāng)ω與ω0很接近時(shí)：00000

0

2

2

0

0

2

2

0五、分析其通頻帶為廣義失諧量，則：f

f

00令

2I

1I

0

1

j0

1

jQ(

0

)I0I

1

11

2I

0幅頻特性：IQ0.7

f

0B

2f2f

0

2Q

f0.7

1當(dāng)保持外加信號(hào)的幅值不變而改變其頻率時(shí)，將回路電流值下降為諧振值的

1 2時(shí)所對(duì)應(yīng)的頻率范圍稱回路的通頻帶，亦稱回路帶寬，用

B

表示。五、分析其通頻帶（續(xù)1）

arctgQ

arctg

0

2

相頻特性：令上式等于1

，則可以推得ξ=±1，從而可得帶寬：在諧振時(shí)回路中的電流、電壓關(guān)系圖中同相，UL

和反相。UCU。ULUC0IUφπ/2-π/2ω0ωO電流相頻特性曲線和阻抗的相頻特性相反Q2Q1>Q2ω0ω|I/I0|幅頻特性曲線0與IU五、分析其通頻帶（續(xù)2）g

0

arct

Q

2

arctgQ

0

L

Q0r通常把沒(méi)有接入信號(hào)源內(nèi)阻和負(fù)載電阻時(shí)回路本身的Q值叫做無(wú)載Q（空載Q值）把接入信號(hào)源內(nèi)阻和負(fù)載電阻的Q值叫做有載Q值，用QL表示：Lr

Rs

RLQ

0

L其中r為回路本身的損耗，Rs為信號(hào)源內(nèi)阻，RL為負(fù)載。結(jié)論：QL<Q，串聯(lián)諧振回路通常適用于信號(hào)源內(nèi)阻Rs很?。ê銐涸矗┖拓?fù)載電阻RL也不大的情況。在高頻電子線路中，信號(hào)源多為工作于放大區(qū)的有源器件，基本可看成恒流源，怎么辦？六、信號(hào)源內(nèi)阻及負(fù)載對(duì)串聯(lián)諧振回路的影響1LC0

串聯(lián)諧振回路諧振時(shí)的特征：☆諧振頻率：☆回路呈純電阻性，所以輸出電流0I

和輸入電壓U相位相同?！铍娙莺碗姼兄须妷鹤畲?，且相等（輸入電壓的Q倍）；☆輸出電流☆回路帶寬：0.7

f

0QB

2f0I

最大。七、串聯(lián)諧振回路總結(jié)☆適合恒壓源情況4

2

并聯(lián)諧振回路CLr應(yīng)用最廣其結(jié)構(gòu)：電感線圈、電容、外加信號(hào)源相互并聯(lián)的振蕩回路。如右圖所示，其中由于外加信號(hào)源內(nèi)阻很大，為了分析方便，采用恒流源。對(duì)于信號(hào)源內(nèi)阻和負(fù)載比較大時(shí)，宜采用并聯(lián)諧振回路r為電感L的損耗電阻4.2

并聯(lián)諧振回路 諧振條件

g

jby

r

2

2

L2L

jC

rr

2

2

L2

jC

1r

jLCLrrr2

ω2

L2gωLr

2

ω2

L2b

ωC

電導(dǎo)和電納電納部分b＝0時(shí)產(chǎn)生并聯(lián)諧振；并聯(lián)諧振頻率為ω0。一、分析其（阻抗）頻率特性00r

2

2

L2

C

02

2

2LC

r

ω

L1)

2Cr

2L1LC(1ω0

01LC

r

2LC當(dāng)<<1

時(shí)，則:可見(jiàn)：諧振時(shí)，回路的感抗和容抗近似相等，稱為特性阻抗ρ

。100LC

C

L

02

2

20

0r

L0

L

0

Lb

C

一、分析其（阻抗）頻率特性（續(xù)1）1

1

L0Cr

r

CQ

0

L

r

r202rp

CrLg

r

L諧振時(shí)，由于電納b=0，總導(dǎo)納只包含電導(dǎo)部分，稱為諧振電導(dǎo)，用gp表示：回路的特性阻抗ρ與回路電阻r之比稱為回路的品質(zhì)因數(shù)：gpp

Q2r

Q1

r

2

L2

LCr

0

rR

諧振阻抗為：一、分析其（阻抗）頻率特性（續(xù)2）與信號(hào)源電流s諧振時(shí)，回路兩端的電壓分析：當(dāng)電路諧振時(shí)，流過(guò)電感支路和電容支路的電流與信號(hào)源電流

I

的相位關(guān)系。s0

p

sL

2r

2rUI

0

1

R

I

0UsI

同相，電感支路的電流為：r

rss

sp

srLR

II

1

jQI20

0220222020

020U0r

Lr

j0

L

r

L

I

r

j

L

Ir

Lr

j0

Lr

Lr

j0

L

Ur

j

L二、分析其電抗上的電流電容支路的電流為：ssCr

jQIc

0

0

0

p

s

0I

j

CU

j

CR

I

j

C

L

IＱ>>１時(shí)rLI

1

jQI

jQIs

s在諧振時(shí)：電感支路的電流在數(shù)值上比電流源的電流約大Ｑ倍，相位滯后接近π/2；電容支路的電流在數(shù)值上比電流源電流大Ｑ倍，但相位超前π/2。UcIsIrLI二、分析其電抗上的電流（續(xù)）代換電路：為了分析問(wèn)題方便，常將并聯(lián)諧振電路由左圖變向右圖。22r

ωLωL

j

ωC

rr

2

ωL2Y

j ωC

ωL

j ωC

ωLY

r

1

Cr

1

L

ωL2CLRCLr當(dāng)r遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于ωL時(shí)，(ω接近ω0

)可見(jiàn)：在諧振情況下，Ｌ和Ｃ不變，只是令

1

Cr

即可。R LgpSo：r

g

p

LC（電壓）頻率特性：就是回路端電壓

U

與頻率的關(guān)系。U

I

s

g

j

ωC

1

p

L

Ue

jU(f)

Isg

2

ωC

1

p

ωL

ωC

1(f)

arctg

ωLg

p2Is

g

p

ωC

1

1

ωL

g

p

2LCgp幅頻特性相頻特性三、分析其（電壓）頻率特性1gIs2Is1

2

ωC-

ωL

1

1ωL

1

2

g

ωCN(f)

U(f)

U0g

pppUU0Of0f將幅頻特性歸一化：三、分析其（電壓）頻率特性考慮：，LC0

1

1g

pω0

LQ

Q

f

f

f

Q ω

ωω ω

Qω

ωωC

ω

L

g

L

g

L

p0

f00

000p

01C

1f0

f

f0式中

ε

f1

Q2ε21稱為相對(duì)失諧，于是N

(f

)三、分析其（電壓）頻率特性

ffff

2Δf

f

f f

2

f

2f0

f

ff0

ff0

f0

0

0

0

0

ε

Q2Q1Q1>Q20εN(

f

)由右圖可見(jiàn)：回路Q值越高，曲線越 ，選擇性越好。當(dāng)失諧不大時(shí)，即離開(kāi)諧振頻率不太遠(yuǎn)時(shí)，f

+f0≈2f0

，于是相對(duì)失諧：式中：Δf

=f

-f0是相對(duì)于諧振頻率f0的失諧量。1f0

2Δf

21

Q2

N(f)

三、分析其（電壓）頻率特性當(dāng)ε<0(

即f<f0

)時(shí)，ψ(f)>0，電壓當(dāng)ε>0(

即f>f0

)時(shí)，ψ(f)<0，電壓當(dāng)ε=0(

即f

=f0

)時(shí)，ψ(f)=0，電壓U超

前電流

U滯

后電流

U同

相電流

ωLg

arctgQ

ωC

(f)

arctg

1sI,回路呈感性；sI,回路呈容性；相頻特性可簡(jiǎn)化為：φπ/

2－π/

2ε0sI,回路呈純電阻?？闯觯篞越高，在f0附近，相位頻率特性越陡。三、分析其（電壓）頻率特性考慮到信號(hào)源內(nèi)阻(

R

1

)和負(fù)載(

R

1

)對(duì)并聯(lián)諧振回路的影響，gp

gL諧振回路總

Lg并聯(lián)回路與信號(hào)源和負(fù)載連接有載Q值為QL(------接入負(fù)載和電流內(nèi)阻的Q值)Q

Rp

10

L

0

Lg0p1

1QL

0

Lg

0

L(gp

gs

gL

)pLQoQ

gs

gL

)1

1

gs

gL0

Lg

p

(1

g

g

)p

p0

L(g1

gs

gLg

p

g

p現(xiàn)設(shè)：無(wú)載Q值為Q0

(沒(méi)有接入負(fù)載和電流內(nèi)阻的Q值)結(jié)論:回路并聯(lián)接入的gs和gL越大(即Rs和RL越小)，則QL較Q0下降就越多

,也就是信號(hào)源內(nèi)阻和負(fù)載電阻的旁路作用越嚴(yán)重。并聯(lián)諧振回路適合恒流源。四、信號(hào)源內(nèi)阻和負(fù)載電阻對(duì)并聯(lián)諧振回路的影響負(fù)載電路和信號(hào)源內(nèi)阻小時(shí)，應(yīng)采用串聯(lián)方式。負(fù)載電路和信號(hào)源內(nèi)阻大時(shí)，應(yīng)采用并聯(lián)方式。負(fù)載電阻和信號(hào)源內(nèi)阻不大不小時(shí)，應(yīng)采用部分接入方式（抽頭），以降低信號(hào)源內(nèi)阻和負(fù)載對(duì)回路的影響。五、串并

結(jié)電路如下圖。給定參數(shù)為f0=30MHz,C=20pF,線圈L13的Q0=60,例題IsRgCgRCCL

RLN12=6,N23=4,N45=3,R=10kΩ,Rg=2.5kΩ,RL=830Ω,Cg=9pF,CL=12pF。求L13、QL。12345u2+p1IsRC1+32

p1Rg2p1

Cgg02p2

CL

2R

L2p2

2pu單振蕩回路具有頻率選擇性和阻抗變換的作用。但是：1.選頻特性不夠理想；2.阻抗變換不靈活、不方便。為了使網(wǎng)絡(luò)具有矩形選頻特性，或者完成阻抗變換的需要，需要采用耦合振蕩回路。耦合回路：由兩個(gè)或者兩個(gè)以上的單振蕩回路通過(guò)各種不同的耦合方式組成。單諧振回路矩形選頻特性f0f常用的兩種耦合回路耦合回路的特性和功能與兩個(gè)回路的耦合程度有關(guān)。按耦合參量的大?。簭?qiáng)耦合、弱耦合、臨界耦合回路間耦合程度的強(qiáng)弱，用“耦合系數(shù)”

k

表示。電容耦合回路+1R2L

L2M1V–R1C1

C2電感耦合回路IsG1L1C1C2L2G2CM+-對(duì)電容耦合回路：CM(C1

CM

)(C2

CM

)k

一般C1

=C2

=C：CM

C

CMk

通常

CM

<<Ck

CM

1C對(duì)電感耦合回路：k

M

L1

L2若L1

=L2

=Lk

ML互感M的單位與自感L相同，高頻電路中M的量級(jí)一般是μH，耦合系數(shù)k的量級(jí)約是百分之幾。由耦合系數(shù)的定義可知：任何電路的耦合系數(shù)不但都是無(wú)量綱的常數(shù)，而且

是個(gè)小于1的正數(shù)。(1)反射阻抗與耦合回路的等效阻抗反射阻抗：用來(lái)說(shuō)明一個(gè)回路對(duì)耦合的另一回路電流的影響。初次級(jí)回路的相互影響可用反射阻抗來(lái)表示。+L1R

2L2MI

1C

21V–I

2R

1C

1以下圖為例分析互感耦合回路的阻抗特性。在初級(jí)回路接入一個(gè)角頻率為的正弦電壓V1，初、次級(jí)回路中的電流分別以i1和i2表示，并標(biāo)明了各電流和電壓的正方向以及線圈的同名端關(guān)系。

111V1I122

IZ2

IM0j式中：Z11為初級(jí)回路的自阻抗，即Z11=R11+jX11,Z22為次級(jí)回路的自阻抗，即Z22=R22+jX22。解上列方程組可分別求出初級(jí)和次級(jí)回路電流的表示式：22

1

1Z(M

)2Z11

VI

11

22ZZ11(M

)2Z22

jM

VI

初、次級(jí)回路電壓方程可寫為+L1L2MI1C21V–I

2

R2R1C1Z(M

)211Z

f

2

稱為次級(jí)回路對(duì)初級(jí)回路的反射阻抗22ZZ

f

1

(M

)2其中：稱為初級(jí)回路對(duì)次級(jí)回路的反射阻抗而為次級(jí)開(kāi)路時(shí)，初級(jí)電流在次級(jí)線圈L2中所感應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)，用電壓表示為：

jM

V1Z1111

1

1ZV'I

11

112ZV'VMMI

j

jZ11+–1VR11X11Zf1Rf1Xf1(a)

初級(jí)等效電路

(b)

次級(jí)等效電路必須

，在初級(jí)和次級(jí)回路中，并不存在實(shí)體的反射阻抗。所謂反射阻抗，只不過(guò)是用來(lái)說(shuō)明一個(gè)回路對(duì)另一個(gè)相互耦合回路的影響。例如，Zf1表示次級(jí)電流通過(guò)線圈L2時(shí)，在初級(jí)線圈L1中所引起的互感電壓對(duì)初級(jí)電流的影響，且此電壓用一個(gè)在其上通過(guò)電流的阻抗來(lái)代替，這就是反射阻抗的物理意義。+–2VR22X22Zf2Rf2Xf2Z11×

jMV1Z22II將自阻抗Z22和Z11各分解為電阻分量和電抗分量，分別代入上式，得到初級(jí)和次級(jí)反射阻抗表示式為：X

22222

22R

X

2-

(M

)2f

1R22222

22R

X

2(M

)2f

1X

22

Rf

1

jX

f

1222

22R

X

2-

(M

)22222222R22

X

222X

R

j

jX

RZ

f

1

R

(M

)2

(M

)2X11211

11R

X

2-

(M

)2f

2R11211

11R

X

2(M

)2f

2X11

Rf

2

jX

f

2211

11R

X

2-

(M

)2R1111211

X

2(M

)2(M

)2f

2X

R

jZ

R11

jX11

R考慮到反射阻抗對(duì)初、次級(jí)回路的影響，最后可以寫出初、次級(jí)等效電路的總阻抗的表示式：X

22

22

1122

11Z

R222

22R

X

2(M

)2222

j

X

RR

X

2(M

)2e1

2211

11

11

11X11

R

X

2R11

j

X

22R

X

2Ze2

R22

(M)2(M)2以上分析盡管是以互感耦合路為例，但所得結(jié)論具有普遍意義，它對(duì)純電抗耦合系統(tǒng)都是適用的。只要將相應(yīng)于各電阻的自阻

抗和耦合阻抗代入以上各式，即可得到該電路的阻抗特性?？梢?jiàn)，反射阻抗由反射電阻Rf與反射電抗Xf所組成。由以上反射電阻和反射電抗的表示式可得出如下結(jié)論：1）反射電阻是正值。這是因?yàn)椋瑹o(wú)論是初級(jí)回路反射到次級(jí)回路，還是從次級(jí)回路反射到初級(jí)回路，反射電阻總是代表一定能量的損耗。反射電抗的性質(zhì)與原回路總電抗的性質(zhì)總是相反的。以Xf1為例，當(dāng)X22呈感性(X22>0)時(shí)，則Xf1呈容(Xf1<0)；反之，當(dāng)X22呈容性(X22<0)時(shí)，則xf1呈感性(Xf1>0)。反射電阻和反射電抗的值與耦合阻抗的平方值（M）2成正比。當(dāng)互感量M=0時(shí)，反射阻抗也等于零。這就是單回路的情況。當(dāng)初、次級(jí)回路同時(shí)調(diào)諧到與激勵(lì)頻率諧振（即

X11=X22=0）時(shí)，反射阻抗為純阻。其作用相當(dāng)于在初級(jí)回路中增加一電阻分量 且反射電阻與原回路電阻成反比。R22(M)2(2)

耦合回路的調(diào)諧Zf2Zf1

Z22考慮了反射阻抗后的耦合回路如下圖。對(duì)于耦合諧振回路，凡是達(dá)到了初級(jí)等效電路的電抗為零，或次級(jí)等效電路的電抗為零或初級(jí)回路的電抗同時(shí)為零，都稱為回路達(dá)到了諧振。調(diào)諧的方法可以是調(diào)節(jié)初級(jí)回路的電抗，調(diào)節(jié)次級(jí)回路的電抗及兩回路間的耦合量。由于互感耦合使初、次級(jí)回路的參數(shù)互相影響（表現(xiàn)為反映阻抗）,所以耦合諧振回路的諧振比單諧振回路的諧振現(xiàn)象要復(fù)雜。根據(jù)調(diào)諧參數(shù)不同，可分為部分諧振、復(fù)諧振、全諧振三種情況。Z11=R11+jX11

Zf1=

Rf1+jXf1Z11sVI1jMI·1I

21）部分諧振：如果固定次級(jí)回路參數(shù)及耦合量不變，調(diào)節(jié)初級(jí)回路的電抗使初級(jí)回路達(dá)到x11

+xf1

=0。即回路本身的電抗=–反射電抗，稱初級(jí)回路達(dá)到部分諧振，這時(shí)初級(jí)回路的電抗與反射電抗互相抵消，初級(jí)回路的電流達(dá)到最大值:2R22Vs(M

)2R11I1max

z22初級(jí)回路在部分諧振時(shí)所達(dá)到的電流最大值，僅是在所規(guī)定的調(diào)諧條件下達(dá)到的，即規(guī)定次級(jí)回路參數(shù)及耦合量不變的條件下所達(dá)到的電流最大值，并非回路可能達(dá)到的最大電流。若初級(jí)回路參數(shù)及耦合量固定不變，調(diào)節(jié)次級(jí)回路電抗使x22+xf2

=0，則次級(jí)回路達(dá)到部分諧振，次級(jí)回路電流達(dá)最大值

112112

(M

)22R

11MVs22sR

Rz11f

22

maxI

zR次級(jí)電流的最大值并不等于初級(jí)回路部分諧振時(shí)次級(jí)電流的最大值。耦合量改變或次級(jí)回路電抗值改變，則初級(jí)回路的反映電阻也將改變，從而得