第4章 射频谐振电路 吉大通信PPT讲稿.ppt

第第4章章 射频谐振电路射频谐振电路 吉大通信吉大通信第1页，共32页，编辑于2022年，星期一 串联谐振电路串联谐振电路4.1并联谐振电路并联谐振电路4.2传输线谐振电路传输线谐振电路4.3第2页，共32页，编辑于2022年，星期一 谐振电路有多种应用，可以在滤波器、振荡器和匹配电路中使用，其功能是有选择地让一部分频率的源信号通过，同时衰减通带外的信号。当频率不高时，谐振电路由集总参数元件组成，但当频率达到微波波段时，谐振电路通常由各种形式的传输线实现。谐振电路可以用谐振频率、品质因数、输入阻抗和带宽等描述。本章将对谐振电路作一简述，讨论串联谐振电路、并联谐振电路,传输线谐振电路的构成和参数。第3页，共32页，编辑于2022年，星期一4.1 串联谐振电路串联谐振电路串联谐振电路如图4.1所示，由电阻R、电感L和电容C串联而成。图图4.1 串联谐振电路串联谐振电路第4页，共32页，编辑于2022年，星期一 电路中的电感L储存磁能并提供感抗；电容C储存电能并提供容抗；当电感L储存的平均磁能与电容C储存的平均电能相等时，电路产生谐振。此时电感L的感抗和电容C的容抗相互抵消，输入阻抗为纯电阻R。第5页，共32页，编辑于2022年，星期一 4.1.1 谐振频率谐振频率图4.1所示的电路，只有当频率为某一特殊值时，才能产生谐振，此频率称为谐振频率。电感L储存的平均磁能：电容C储存的平均电能：由于所以电流：输入阻抗：第6页，共32页，编辑于2022年，星期一 当电感L储存的平均磁能Wm与电容C储存的平均电能We相等时，产生谐振。由式（4.1）和式（4.3）可以得到，谐振时的角频率为由式（4.4）可以看出，只有当=0时电路才能产生谐振。第7页，共32页，编辑于2022年，星期一 4.1.2 品质因数品质因数 品质因数描述了能耗这一谐振电路的重要内在特征。品质因数定义为（4.5）式中第8页，共32页，编辑于2022年，星期一 第9页，共32页，编辑于2022年，星期一 4.1.3 输入阻抗输入阻抗第10页，共32页，编辑于2022年，星期一当=0时，当与0不等时，为复数。第11页，共32页，编辑于2022年，星期一 4.1.4 带宽带宽图图4.2 串联谐振电路的带宽串联谐振电路的带宽第12页，共32页，编辑于2022年，星期一带宽可以由品质因数和谐振频率求得：带宽可以由品质因数和谐振频率求得：第13页，共32页，编辑于2022年，星期一 4.1.5 有载品质因数有载品质因数前面定义的Q称为无载品质因数，体现了谐振电路自身的特性。实际应用中，谐振电路总是要与外负载RL相耦合，由于外负载消耗能量，使总的品质因数下降。外部品质因数：总的品质因数：三个品质因数的关系：第14页，共32页，编辑于2022年，星期一4.2 并联谐振电路并联谐振电路并联谐振电路如图4.3所示，由电阻R、电感L和电容C并联而成。图图4.3 并联谐振电路并联谐振电路第15页，共32页，编辑于2022年，星期一谐振电路上的复功率：其中，第16页，共32页，编辑于2022年，星期一 4.2.1 谐振频率谐振频率式（4.25）表明只有当=0时电路才能产生谐振。比较式（4.25）和式（4.4）可以看出，并联谐振电路与串联谐振电路的谐振频率都取决于 。第17页，共32页，编辑于2022年，星期一 4.2.2 品质因数品质因数并联谐振电路的平均储能为并联谐振电路的平均储能为第18页，共32页，编辑于2022年，星期一 4.2.3 输入导纳输入导纳 输入导纳为 （4.30）第19页，共32页，编辑于2022年，星期一当=0时，当与0不等时，为复数。第20页，共32页，编辑于2022年，星期一 4.2.4 带宽带宽图图4.4 并联谐振电路的带宽并联谐振电路的带宽第21页，共32页，编辑于2022年，星期一 第22页，共32页，编辑于2022年，星期一 4.2.5 有载品质因数有载品质因数第23页，共32页，编辑于2022年，星期一 串联谐振电路和并联谐振电路的参量见表4.1.第24页，共32页，编辑于2022年，星期一 例4.1 设计一个由理想电感和理想电容构成的并联谐振电路，要求在负载RL=50及f=142.4MHz时的有载品质因数QL=1.1,讨论改变电感电容提高有载品质因数的途径。解：可将电感值降低20倍，电容值提高20倍，改进电路如图（b）。图图4.5 例例4.1用图用图第25页，共32页，编辑于2022年，星期一4.3 传输线谐振电路传输线谐振电路传输线谐振电路通常称传输线谐振电路通常称为谐振器。为谐振器。微波频段，不易集总元件实微波频段，不易集总元件实现，通常用终端短路或开路现，通常用终端短路或开路的传输线作为谐振器。的传输线作为谐振器。传输线谐振器有四种类型：传输线谐振器有四种类型：图图4.6 传输线谐振器传输线谐振器第26页，共32页，编辑于2022年，星期一其中，有耗传输线输入阻抗：有耗传输线输入阻抗：（4.42）第27页，共32页，编辑于2022年，星期一 4.3.1 终端短路终端短路 传输线传输线品质因数：相当于串联谐振电路。第28页，共32页，编辑于2022年，星期一 4.3.2 终端短路 传输线相当于并联谐振电路。第29页，共32页，编辑于2022年，星期一 4.3.3 终端开路 传输线在微带电路中，谐振器通常由终端开路的传输线构成。终端开路传输线，由式（4.42）可以得到传输线的输入阻抗为相当于并联谐振电路。第30页，共32页，编辑于2022年，星期一 4.3.4 终端开路 传输线 由式（4.59），终端开路传输线的输入阻抗还可以写为相当于串联谐振电路。第31页，共32页，编辑于2022年，星期一 第32页，共32页，编辑于2022年，星期一