高頻基礎(chǔ)電路課件

第二章高頻基礎(chǔ)電路LC串并聯(lián)諧振回路的特性阻抗變換本章要點(diǎn)電感的高頻特性等效在工作頻率ω0下用Q0表示損耗的有損電感串聯(lián)時(shí)，并聯(lián)時(shí)，電容的高頻特性——認(rèn)為是理想元件，不考慮損耗2.2LC串并聯(lián)諧振回路RpLCRSiSr0LCRSiS二、LC串并聯(lián)諧振回路的特性r0LCRSuSr0LCRSiSZPr0LCRSuSZS二、LC串并聯(lián)諧振回路的特性r0LCRSuSRLCRSiSRpLCRSiS二、LC串并聯(lián)諧振回路的特性r0LCRSuSRpLCRSiS+ui-ii二、LC串并聯(lián)諧振回路的特性r0LCRSuSr0LCRSiSr0LCRSuSr0LCRSiS電感性電容性電容性電感性Rpr0Q2>Q1Q11OQ2或OQ1Q2或同樣定義并聯(lián)（串聯(lián)）諧振回路端電壓（電流）的相位為RpLCRSiSiiiCiRiL+ui-r0LCRSuS+uC-+uL-ii+ui-+ur0-二、LC串并聯(lián)諧振回路的特性11二、LC串并聯(lián)諧振回路的特性RpLCRSiSRLr0LCRSuSRL二、LC串并聯(lián)諧振回路的特性串聯(lián)回路并聯(lián)回路電路形式阻抗或?qū)Ъ{諧振頻率品質(zhì)因數(shù)諧振電阻阻抗f＜f0容抗感抗f＞f0感抗容抗LC并聯(lián)諧振回路特性電感線(xiàn)圈100uH,電容100pF,電阻47kΩ諧振回路的諧振頻率為BX1R1AABX2R22.3阻抗變換電路BX1R1AABX2R2RL1CRSiSL2RpCRSiSRLN1N2M+u1-+u2-C二阻抗變換電路RL'假設(shè)初級(jí)電感線(xiàn)圈的圈數(shù)為N1，次級(jí)圈數(shù)為N2，且初次間全耦合(k=1)，線(xiàn)圈損耗忽略不計(jì)，則等效到初級(jí)回路的電阻RL'上所消耗的功率應(yīng)和次級(jí)負(fù)載RL上所消耗功率相等，即

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

可通過(guò)改變比值調(diào)整RL'的大小。1.變壓器耦合連接的阻抗變換L2L1CL2L1CRLC2C1LLC2C1RLiSRSL1C2C1RLiSRSL2L1C2C1RLabbacdcdL2LCRL'RS'iS'LCRL'RS'iS'ababiSRSL2L1C2C1RLacbdiS'RS'LCRL'ab+ucb-+uab-+udb-+uab-iSRSL2L1C2C1RLacbdiLiSiCiRiL>>iS；iC>>iR例2.3.1.已知L=0.8μH，Q0=100，C1=20pF，C2=20pF，Ci=5pF，Ri=10kΩ，RL=5kΩ。試計(jì)算f0、RP、QL和2Δf0.7。解：等效電路如圖回路總電容電感L的損耗電導(dǎo)g0

RL折回到回路兩端的接入系數(shù)回路諧振頻率總電導(dǎo)諧振電阻有載品質(zhì)因數(shù)通頻帶一基本阻抗匹配理論基本電路如圖(a)所示，Ｕs為信號(hào)源電壓，Rs為信號(hào)源內(nèi)阻，RL為負(fù)載電阻。任何形式的電路都可以等效為這個(gè)簡(jiǎn)單形式。我們的目標(biāo)是使信號(hào)源的功率盡可能多的送入負(fù)載RL，也就是說(shuō)，使信號(hào)源的輸出功率盡可能的大。

基本電路的輸出功率(a)基本電路

（b）輸出功率與阻抗比例的關(guān)系

2.4信號(hào)的功率傳輸與匹配網(wǎng)絡(luò)輸出功率與電路元件之間存在以下關(guān)系:

令則可見(jiàn)，信號(hào)源的輸出功率取決于Us、Rs和RL。在信號(hào)源給定的情況下，輸出功率取決于負(fù)載電阻與信號(hào)源內(nèi)阻之比k。由圖(b)可知，當(dāng)RL=Rs

時(shí)可獲得最大輸出功率，此時(shí)為阻抗匹配狀態(tài)。無(wú)論負(fù)載電阻大于還是小于信號(hào)源內(nèi)阻，都不可能使負(fù)載獲得最大功率，且兩個(gè)電阻值偏差越大，輸出功率越小。阻抗變換網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)共軛匹配

廣義阻抗匹配當(dāng)ZL=ZS*，即是「匹配」(Matched)

Why？阻抗匹配概念可以推廣到交流電路。如圖所示，當(dāng)負(fù)載阻抗ZL與信號(hào)源阻抗Zs共軛時(shí),即ZL=Zs*，能夠?qū)崿F(xiàn)功率的最大傳輸，稱(chēng)作共軛匹配或廣義阻抗匹配。如果負(fù)載阻抗不滿(mǎn)足共軛匹配條件，就要在負(fù)載和信號(hào)源之間加一個(gè)阻抗變換網(wǎng)絡(luò)(如圖中虛線(xiàn)框所示)，將負(fù)載阻抗變換為信號(hào)源阻抗的共軛，實(shí)現(xiàn)阻抗匹配。復(fù)數(shù)阻抗間的功率傳輸ZLGLZL=RL+jXLZSGSZS=RS+jXSVS+-PLVL+-IL改變ZL=RL+jXL，當(dāng)PL為最大值時(shí)應(yīng)滿(mǎn)足Complexconjugatematchingisachievedas

ZL

=ZS*orGL

=GS*

考慮圖所示的雙端口網(wǎng)絡(luò)，設(shè)從一個(gè)端口輸入一具有均勻功率譜的信號(hào)，信號(hào)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)后，在另一端口的負(fù)載上吸收的功率譜不再是均勻的，也就是說(shuō)，網(wǎng)絡(luò)具有頻率選擇性，這便是一個(gè)濾波器。

濾波器特性示意圖2.5濾波器通常采用工作衰減來(lái)描述濾波器的