高频课件-第2章-通信电子电路基础(串联谐振)ppt.ppt

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1、1 第第 二二 次次 课课 调制信号调制信号( (低频信号低频信号) )：载波（高频信号）：载波（高频信号）：调制：调制：已调信号：已调信号：解调：解调：调制方式：调制方式： 调幅、调频、调相调幅、调频、调相无线电信号的发射：无线电信号的发射：无线电信号的接收：无线电信号的接收：频带的资源性：频带的资源性：复复 习习2第二章第二章 高频电路基础高频电路基础几个基本概念几个基本概念 带宽：带宽：通信线路传递数据的能力。带宽越宽，通信容量通信线路传递数据的能力。带宽越宽，通信容量 越大。越大。 通频带通频带：是通信电路频率响应的一个重要指标。通频带是通信电路频率响应的一个重要指标。通频带 愈宽愈宽

2、, 通信电路工作的频率范围愈宽。通信电路工作的频率范围愈宽。 在放大电在放大电 路中，路中，通频带通频带反映了电路对不同频率信号的反映了电路对不同频率信号的 放大能力；输入信号只有落在通频带内，经过电路后，输放大能力；输入信号只有落在通频带内，经过电路后，输出与输入波形才相同，不产生失真。出与输入波形才相同，不产生失真。 半功率点半功率点下限频率下限频率上限频率上限频率3 选择性选择性：从众多频率中，电子设备选出从众多频率中，电子设备选出有用有用频率，并抑制频率，并抑制 不需不需频率的能力。对频率的能力。对LC回路，显然，谐振曲线愈尖锐，回路，显然，谐振曲线愈尖锐， 选择性愈好选择性愈好 。

3、显然：选择性与通频带是矛盾的显然：选择性与通频带是矛盾的。 灵敏度灵敏度：电子设备捕获微弱信号的能力。随着传输电子设备捕获微弱信号的能力。随着传输 距离的增加，传输信号会变弱，但高灵敏度的距离的增加，传输信号会变弱，但高灵敏度的 电子设备仍可以接收数据，并维持稳定连接。电子设备仍可以接收数据，并维持稳定连接。 所以，高的灵敏度可大幅提高传输距离。所以，高的灵敏度可大幅提高传输距离。 4 Q值（品质因数值（品质因数, ,P11P11）：）：储能器件储能器件(如电感线圈、电容等如电感线圈、电容等) 或谐振电路所存储能量与损耗能量之比。或谐振电路所存储能量与损耗能量之比。Q=存储能量（无功功率）存储

4、能量（无功功率）损耗能量（有功功率）损耗能量（有功功率）对电感元件对电感元件:2002LLILLXQI rrr对电容元件对电容元件:202011CCICXQI rCrrQ值愈大，值愈大，损耗损耗愈小。愈小。Q值愈大，曲线愈尖锐，回路的值愈大，曲线愈尖锐，回路的选择性选择性愈好。愈好。Q值愈大，值愈大，通频带通频带愈窄，信息愈窄，信息容量容量愈小。愈小。52.2.1 2.2.1 串联谐振回路串联谐振回路1 1 基本原理基本原理一、串联谐振回路的组成一、串联谐振回路的组成由由 R R、L L、C C、V VS S 组成组成主要包括三部分：主要包括三部分：电感线圈的损耗电阻电感线圈的损耗电阻r、信、

5、信号源的内阻号源的内阻RS S 、负载电负载电阻阻RL L。R= = r + + RS S + + RL L为回路提供能为回路提供能量的信号源。量的信号源。611 ()jLCZrXXrj Lj CrjLZ eC 阻抗：阻抗：221()ZrLC1arctanLCr阻抗的模：阻抗的模：阻抗的幅角：阻抗的幅角：7湖南理工学院物理与电子信息系湖南理工学院物理与电子信息系电抗：电抗：CLX1电流：电流：1()SVVIZrjLC80100CLLC10LCf210串联谐振频率：串联谐振频率：串联谐振阻抗：串联谐振阻抗：串联谐振电流：串联谐振电流：或或minZrZm a xSVIIr由由X=0X=09=0 0

6、，X=0X=0，|Z|=r|Z|=r，二、讨论：二、讨论：电抗特性随电抗特性随的变化的变化串联谐振串联谐振00 0，X X0 0，Z Z呈呈感性，感性， 为正值为正值0 0，X X0 0，Z Z呈容性，呈容性， 为负值为负值CLX1电抗：电抗：10三、串联谐振回路的特点三、串联谐振回路的特点1.1.谐振时，阻抗最小，电流最大，谐振时，阻抗最小，电流最大， =0=0。2.2.谐振时，电感和电容上的电压很高。谐振时，电感和电容上的电压很高。000000SLLSSVLVI XIjLjLjVjQVrr 所以，所以，VL0或或VC0要比要比VS高几十到几百倍，故串高几十到几百倍，故串联谐振是一个联谐振是

7、一个电压放大器电压放大器，又称，又称电压谐振电压谐振，必须考，必须考虑元件的耐压问题。虑元件的耐压问题。回路的有载品质因素回路的有载品质因素一般为几十到几百一般为几十到几百001LQrr C000000111SCCSSVVIXIjVjQVjCrjCrC 11四、相对谐振曲线四、相对谐振曲线000/11/()1()SSVZIrIVrrjLjQc2200011()IIQQ值越高，谐振曲线越尖锐，带宽越窄，值越高，谐振曲线越尖锐，带宽越窄，回路的选择性越好。回路的选择性越好。指指: 任意频率下的回路电流与谐振时的回路电路之比值。任意频率下的回路电流与谐振时的回路电路之比值。 其模为：其模为：12为简

8、化，定义：为简化，定义： 串联振荡回路的通用谐振曲线2011II上述两式称为上述两式称为通用谐振方程通用谐振方程为为广义失谐广义失谐 （一般失谐（一般失谐)00()Q011IIj则则相对谐振曲线相对谐振曲线可简化为：可简化为：其模为：其模为：13在在接近接近0 0附近，附近，02200000000022220011211IIQ （）注意：注意：称为称为绝对失谐绝对失谐常把常把则：则：0002() ,QQ0011211()IIjj Q广义失谐广义失谐广义失谐广义失谐绝对失谐绝对失谐14五、通频带五、通频带定义：定义：保持保持 值不变，改变输入信号频率值不变，改变输入信号频率，当当 时时, ,对应

9、频率对应频率1 1和和2 2分别叫分别叫下限频下限频率率和和上限频率上限频率, , 2 2-1 1为回路的为回路的通频带通频带，也称，也称为回路的为回路的带宽带宽：0.7212Bfff 0.7212B 或SV021II 1 1，2 2亦叫亦叫“半功率点半功率点”。15120011Q00.72fBfQ 202021 Q根据公式：根据公式：或或00.7 B=2Q上述两式相减上述两式相减, ,有有: :0002()QQ有：有：0.721002222 =2QQ上限频率上限频率2处处,下限频率下限频率1处处,2011II和和16 信号源内阻和负载对Q的影响一、一、考虑信号源内阻和负载后，考虑信号源内阻和

10、负载后，Q叫等效品质因子，用叫等效品质因子，用QL表示表示SLRrRR等效品质因素等效品质因素QL：00LSLLLQRrRR 串联电路中，电感线圈的电阻为串联电路中，电感线圈的电阻为r、信号源的内阻、信号源的内阻为为RS、负载电阻、负载电阻RL串联连接，则回路总电阻串联连接，则回路总电阻R：0/1/SLL rRrRr00LQr01/SLQRrRr为回路的固有品质因素。为回路的固有品质因素。17二、二、R RS S与与R RL L对对Q值的影响值的影响考虑考虑R RS S与与R RL L后，后，Q QL L值均下降值均下降理由：理由：电压源的内阻电压源的内阻R RS S很小，很小，Q QL L较

11、大，回路较大，回路选择性选择性很好。很好。注意事项：注意事项：1.1.串联回路需与串联回路需与电压源电压源连接。连接。01/LSLQQRrRr2.2.串联回路的负载串联回路的负载RL要小。要小。理由：理由： R RL L越小，越小，Q QL L越大，回路越大，回路选择性选择性越好。越好。18例例2.1 给定串联谐振回路的给定串联谐振回路的f0=1.5MHz，C0=100pF,谐振时电谐振时电阻阻R=5。(1)试求试求Q0和和L0. (2)若电压信号源的振幅若电压信号源的振幅Vsm=1mV,求谐振时回路中电流求谐振时回路中电流I0及回路元件上的电压及回路元件上的电压VL0m和和VC0m.4022

12、000030m0111.13 10113422212110I0.25212 1212smaxLomComsmfLHHfCLCLf LQRRVmVImARVVQ VmVmV 解：解：19例例2.2 串联谐振回路如图。信号源频率串联谐振回路如图。信号源频率f0=1MHz，电压振幅，电压振幅Vsm=0.1V。将。将11端短路，电容调到端短路，电容调到100PF时谐振。此时，电时谐振。此时，电容容C两端的电压为两端的电压为10V。如将。如将11端开路再串接一阻抗端开路再串接一阻抗Zx（由电（由电阻阻RX与电容与电容CX串联而成），则回路失谐，串联而成），则回路失谐，C调到调到200PF时重时重新谐振，

13、电容两端电压变为新谐振，电容两端电压变为2.5V.试求线圈的电感量试求线圈的电感量L, 品质因品质因数数Q0，未知阻抗，未知阻抗Zx。022001125342101000.1COmsmfLHfCLCVQV111200100200XXCpFC11端开路后再接入端开路后再接入Zx，回路重新谐振。由于，回路重新谐振。由于L不变，不变，则前后两次电容的容量相等，则有：则前后两次电容的容量相等，则有：解：解：LrC111MHz0.1VZXVsXRCx20000066002.52.555500.1 10050210(253 10 )15.9( )100ComLomLLXXXXLXVVVQLLQQRRRQRRRRRRQRRLRRQ（C+Cx）两端电压）两端电压 即电感两端电压，即：即电感两端电压，即：21小结小结串联谐振电路、串联谐振；串联谐振电路、串联谐振；谐振特性曲线，谐振特性曲线，Q值与选择性、通频带；值与选择性、通频带；串联回路与信号源的连接。串联回路与信号源的连接。下次课内容：下次课内容：并联谐振回路，串并联谐振回路，串/ /并联阻抗互换及并联阻抗互换及 抽头阻抗变换。抽头阻抗变换。