第1章通信电子电路PPT讲稿.ppt

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1、第1章通信电子电路第1页，共74页，编辑于2022年，星期一 信息源是指需要传送的原始信息，如语言、音乐、图像、信息源是指需要传送的原始信息，如语言、音乐、图像、文字等，一般是非电物理量。原始信息经输入变换器转换成文字等，一般是非电物理量。原始信息经输入变换器转换成电信号后电信号后，送入发送设备，从发送设备出来的信号就变成了，送入发送设备，从发送设备出来的信号就变成了适合信道传输的信号，然后再送入信道进行传输。适合信道传输的信号，然后再送入信道进行传输。语言、音乐、图像、文字电信号大气层、外层空间；电缆、光缆外部噪声、内部噪声原始信号 接收设备把有用信号从众多信号和噪声中选取出来，经输出接收设

2、备把有用信号从众多信号和噪声中选取出来，经输出变换器恢复出原始信息。变换器恢复出原始信息。信息源信息源输入输入变换器变换器输出输出变换器变换器发送发送设备设备信道信道接收接收设备设备受信者受信者噪声源噪声源第2页，共74页，编辑于2022年，星期一无线模拟接收系统无线模拟接收系统 要把无线电信号有效地发射出去，天线的尺寸必须和电要把无线电信号有效地发射出去，天线的尺寸必须和电信号的波长为同一个数量级。由原始信息转换而成的原始信号的波长为同一个数量级。由原始信息转换而成的原始电信号，一般是比较低频率的信号，波长较长。电信号，一般是比较低频率的信号，波长较长。基本语音信号的频率范围为基本语音信号的

3、频率范围为3003000 ，其波长为：，其波长为：要想把这样波长的信号经天线发射出去，天线的尺寸应为：要想把这样波长的信号经天线发射出去，天线的尺寸应为：即：即：2500 250 要制作这样的天线是不可能的！要制作这样的天线是不可能的！第3页，共74页，编辑于2022年，星期一解决办法解决办法:采用几百千赫兹以上的高频振荡信号作为运载工具，采用几百千赫兹以上的高频振荡信号作为运载工具，将携带信息的低频电信号将携带信息的低频电信号“装载装载”到高频振荡信号上（调到高频振荡信号上（调制），然后经天线发送出去。到了接收端后，再把低频电制），然后经天线发送出去。到了接收端后，再把低频电信号从高频振荡信

4、号上信号从高频振荡信号上“卸载卸载”下来（解调）。下来（解调）。1、产生高频信号：由产生高频信号：由振荡电路振荡电路输出一个高频信号，这个高频信输出一个高频信号，这个高频信号我们称它为号我们称它为载波载波，用来作为传输信息的运载工具。，用来作为传输信息的运载工具。2、调制高频信号：用需要传输的低频信号去控制高频的载波信、调制高频信号：用需要传输的低频信号去控制高频的载波信号，这个过程称为号，这个过程称为调制调制。受到控制的高频信号称为。受到控制的高频信号称为已调波已调波，它，它本身是高频信号，可以发射但同时因为受到调制，就带着控制它的本身是高频信号，可以发射但同时因为受到调制，就带着控制它的信

5、号一起发射出去。信号一起发射出去。第4页，共74页，编辑于2022年，星期一高频高频振荡器振荡器倍频器倍频器高频高频放大器放大器受调受调放大器放大器话筒话筒低频低频放大器放大器天线天线声音声音调幅式无线电发射机方框图调幅式无线电发射机方框图载波调制信号 已调波无线模拟发送系统方框图无线模拟发送系统方框图第5页，共74页，编辑于2022年，星期一无线模拟接收系统无线模拟接收系统:从接收天线上收到的调幅波信号大约是从接收天线上收到的调幅波信号大约是 级甚至是级甚至是 级，而解调器正常工作所需的电压约在级，而解调器正常工作所需的电压约在0.5 1 ，因此需，因此需要将它进行放大。采用高增益的高频放大

6、器。要将它进行放大。采用高增益的高频放大器。接收机天线所接收来的信号有很多，要从众多的信号中接收机天线所接收来的信号有很多，要从众多的信号中筛选出所需要的有用信号，则要求此高频放大器具有选频筛选出所需要的有用信号，则要求此高频放大器具有选频特性。要设计灵敏度很高而且选择性很强的高频放大器是特性。要设计灵敏度很高而且选择性很强的高频放大器是很困难的，为解决这个问题，目前普遍采用的是超外差电很困难的，为解决这个问题，目前普遍采用的是超外差电路。路。第6页，共74页，编辑于2022年，星期一高频高频放大器放大器天线天线 超外差式无线电接收机方框图超外差式无线电接收机方框图中频中频放大器放大器混频器混

7、频器解调器解调器低频低频放大器放大器扬声器扬声器本级本级振荡器振荡器，统一调谐统一调谐第7页，共74页，编辑于2022年，星期一 通信系统的种类较多，通信系统的种类较多，包括电话、包括电话、电报、电报、导航、导航、广播、广播、电电视等；视等；涉及到的频率范围较宽，涉及到的频率范围较宽，从几十千赫兹到几百吉赫兹。从几十千赫兹到几百吉赫兹。通通常把这一频段称为射频（常把这一频段称为射频（Radio Frequency）。）。根据不同频率电磁波的根据不同频率电磁波的传播特点，传播特点，可以将其分为多个通信频段，较低频段的无线电波（长波和中可以将其分为多个通信频段，较低频段的无线电波（长波和中波）主要

8、采用地波方式传播，波）主要采用地波方式传播，较高频段的无线电波（短波）主要采用天波较高频段的无线电波（短波）主要采用天波（电离层反射）方式传播，（电离层反射）方式传播，而更高频段的无线电波则以直线传播为主。而更高频段的无线电波则以直线传播为主。第8页，共74页，编辑于2022年，星期一表表0.1 无线电通信波段无线电通信波段 地波方式传播天波方式传播直线传播为主第9页，共74页，编辑于2022年，星期一本课程主要内容本课程主要内容 这门课程主要研究无线模拟通信系统中所涉及到的典型的电路，这门课程主要研究无线模拟通信系统中所涉及到的典型的电路，内容包括三个方面：内容包括三个方面：1.信号的放大：

9、小信号调谐放大器和大信号谐振功率放大器；信号的放大：小信号调谐放大器和大信号谐振功率放大器；2.信号的产生：正弦波振荡电路；信号的产生：正弦波振荡电路；3.信号的频率变换：倍频、混频、调制、解调和锁相电路。信号的频率变换：倍频、混频、调制、解调和锁相电路。第10页，共74页，编辑于2022年，星期一本课程与模拟电子线路的不同本课程与模拟电子线路的不同1.除高频小信号放大电路外，通信系统中的绝大多数功能电路都除高频小信号放大电路外，通信系统中的绝大多数功能电路都属于非线性电路，要采用属于非线性电路，要采用“非线性分析方法非线性分析方法”进行分析。通常进行分析。通常采用一些工程上的近似方法，如折线

10、法、幂级数法等。采用一些工程上的近似方法，如折线法、幂级数法等。2.“高频高频”在一个系统里面是一个相对的概念。在一个系统里面是一个相对的概念。10MHz的信号在广播的信号在广播收音机里面属高频，而在电视接收系统里面属低频，收音机里面属高频，而在电视接收系统里面属低频，30MHz才属才属高频。高频。3.杂散参数，如引线电感、分布电容对电路的影响比较严重，甚至会杂散参数，如引线电感、分布电容对电路的影响比较严重，甚至会引起电路的不稳定。制作和调试电路比较困难。引起电路的不稳定。制作和调试电路比较困难。4.有源器件要看作是双向器件，单向化模型在高频电子线路中只能作一个有源器件要看作是双向器件，单向

11、化模型在高频电子线路中只能作一个近似分析。近似分析。第11页，共74页，编辑于2022年，星期一第一章第一章 选频网络选频网络这样的一个二阶网络，在我们这门课程中，这样的一个二阶网络，在我们这门课程中，其实就是其实就是LC谐振回路。它是通信电路中最谐振回路。它是通信电路中最常用的无源选频网络。常用的无源选频网络。选频选频:从输入信号中选择出有用频率分量，抑制掉无用频率分量或噪从输入信号中选择出有用频率分量，抑制掉无用频率分量或噪声。通过两种方式实现：选频网络和滤波器。声。通过两种方式实现：选频网络和滤波器。阻抗变换阻抗变换:将实际负载阻抗变换为前级网络所要求的最佳负载阻抗。将实际负载阻抗变换为

12、前级网络所要求的最佳负载阻抗。第12页，共74页，编辑于2022年，星期一1.谐振回路谐振回路外加信号源分为并联谐振回路、串联谐振回路。分为并联谐振回路、串联谐振回路。谐振回路通常由电感、电容和外加信号源组成，它是最常用的选谐振回路通常由电感、电容和外加信号源组成，它是最常用的选频网络。频网络。并联谐振回路并联谐振回路电感等效损耗电阻第13页，共74页，编辑于2022年，星期一1.谐振回路谐振回路分为并联谐振回路、串联谐振回路。分为并联谐振回路、串联谐振回路。谐振回路通常由电感、电容和外加信号源组成，它是最常用的选谐振回路通常由电感、电容和外加信号源组成，它是最常用的选频网络。频网络。并联谐振

13、回路并联谐振回路1、阻抗变换、阻抗变换第14页，共74页，编辑于2022年，星期一小结：小结：串联转换成并联，电阻和感抗都变大。串联转换成并联，电阻和感抗都变大。第15页，共74页，编辑于2022年，星期一 Q：电感上的能量与电阻所损耗的能量之比反映回路的品电感上的能量与电阻所损耗的能量之比反映回路的品质。对于串联谐振回路，电感上的能量为质。对于串联谐振回路，电感上的能量为 ，电阻损耗的能量为，电阻损耗的能量为 。相对等效转换的并联谐振回路，能量与阻抗成反比。所以：相对等效转换的并联谐振回路，能量与阻抗成反比。所以：2、品质因数、品质因数第16页，共74页，编辑于2022年，星期一即：即：结合

14、结论结合结论串联转并联阻抗变换公式如果如果 ，则上式可化简为：，则上式可化简为：第17页，共74页，编辑于2022年，星期一回路谐振电导阻抗等阻抗等效转换效转换回路回路谐振谐振电导：电导：回路总导纳：回路总导纳：选频特性选频特性谐振频率：谐振频率：第18页，共74页，编辑于2022年，星期一回路空载时阻抗的回路空载时阻抗的幅频特性和相频特性幅频特性和相频特性：阻抗等阻抗等效转换效转换选频特性选频特性第19页，共74页，编辑于2022年，星期一幅频特性幅频特性相频特性相频特性第20页，共74页，编辑于2022年，星期一 谐振频率：谐振频率：回路空载品质因数：回路空载品质因数：前面已经知道了：并联

15、谐振回路的品质前面已经知道了：并联谐振回路的品质因数因数结合右图，当回路谐振时：结合右图，当回路谐振时：第21页，共74页，编辑于2022年，星期一归一化谐振曲线：归一化谐振曲线：通过前面的分析，通过前面的分析，当回路谐振时：当回路谐振时：结论：谐振时，回路呈纯电导，谐振导纳最小，谐振阻抗最大。结论：谐振时，回路呈纯电导，谐振导纳最小，谐振阻抗最大。任意频率下的回路电压与谐振时回路电压之比称为归任意频率下的回路电压与谐振时回路电压之比称为归一化谐振函数。此函数的幅频特性曲线称为归一化谐振曲线。一化谐振函数。此函数的幅频特性曲线称为归一化谐振曲线。第22页，共74页，编辑于2022年，星期一记任

16、意频率下的回路电压为记任意频率下的回路电压为 ,谐振时回路电压为谐振时回路电压为 ，归一化谐，归一化谐振函数为振函数为 。的幅频曲线即归一化谐振曲线。的幅频曲线即归一化谐振曲线。第23页，共74页，编辑于2022年，星期一看能不能用看能不能用 和和 来表示来表示？第24页，共74页，编辑于2022年，星期一即即第25页，共74页，编辑于2022年，星期一所以：所以：相对失谐当失谐不大，即当失谐不大，即 与与 相差很小时，相差很小时，第26页，共74页，编辑于2022年，星期一 实际的幅频特性实际的幅频特性10.7 通频带：通频带：定义定义 所包含的频所包含的频率范围为回路的通频带率范围为回路的

17、通频带,也称为带也称为带宽。记作宽。记作 在图中：在图中：所以：所以：若已知回路的谐振频率和回路品质因数，如何求得回路通频带？若已知回路的谐振频率和回路品质因数，如何求得回路通频带？第27页，共74页，编辑于2022年，星期一10.7上式减下式：上式减下式：所以所以在图中：在图中：第28页，共74页，编辑于2022年，星期一 选择性：选择性：选择性是指谐振回路对无用信号和噪声的选择性是指谐振回路对无用信号和噪声的抑制能力，要求在通频带以外谐振曲线应抑制能力，要求在通频带以外谐振曲线应陡峭下降。陡峭下降。由由 可见，通频带与回路可见，通频带与回路品质因数成反比。而品质因数决定品质因数成反比。而品

18、质因数决定回路的选择性，所以说：通频带越回路的选择性，所以说：通频带越宽，选择性就越差；通频带越窄，宽，选择性就越差；通频带越窄，选择性就越好。选择性就越好。在图上反应为：品质因数越高，在图上反应为：品质因数越高，曲线越陡峭；品质因数越低，曲线越陡峭；品质因数越低，曲线越平坦。曲线越平坦。10.7一个理想的谐振回路，其幅频特性曲线应该在通频带内完全平坦，信号一个理想的谐振回路，其幅频特性曲线应该在通频带内完全平坦，信号可以无衰减的通过，而在通频带以外则下降为零，信号完全不能通过。可以无衰减的通过，而在通频带以外则下降为零，信号完全不能通过。理想的幅频特性理想的幅频特性第29页，共74页，编辑于

19、2022年，星期一为了衡量实际幅频特性曲线接为了衡量实际幅频特性曲线接 矩形系数：矩形系数：实际的幅频特性实际的幅频特性10.10.7 理想的幅频特性理想的幅频特性近理想幅频特性曲线的程度，近理想幅频特性曲线的程度，提出提出“矩形系数矩形系数”这个性能指标。这个性能指标。矩形系数矩形系数 定义为：单位谐定义为：单位谐振曲线振曲线 值下降到值下降到0.1时的时的频带宽度频带宽度 与与 之比，之比，即即 。越接近于越接近于1，对应的幅频特性越理想，对应的幅频特性越理想，选择性越好。选择性越好。第30页，共74页，编辑于2022年，星期一例例1.1 求并联谐振回路的矩形系数。求并联谐振回路的矩形系数

20、。10.10.7?解：解：所以，所以，上式减下式：上式减下式：?第31页，共74页，编辑于2022年，星期一 串联谐振回路串联谐振回路回路回路空载时阻抗的幅频特性和相频特性空载时阻抗的幅频特性和相频特性：回路回路总阻抗总阻抗：回路回路空载品质因数空载品质因数：谐振频率：谐振频率：第32页，共74页，编辑于2022年，星期一归一化谐振函数归一化谐振函数：通频带：通频带：第33页，共74页，编辑于2022年，星期一 回路空载时的阻抗特性曲线：回路空载时的阻抗特性曲线：1.并联回路并联回路2.串联回路串联回路负斜率的相位特性曲线负斜率的相位特性曲线谐振点阻抗最大谐振点阻抗最大谐振点阻抗最小谐振点阻抗

21、最小正斜率的相位特性曲线正斜率的相位特性曲线第34页，共74页，编辑于2022年，星期一实际的回路需要接入到整个系统，才有实际的应用价值。我们对并联回路前实际的回路需要接入到整个系统，才有实际的应用价值。我们对并联回路前级接入信号源，后一级接入负载。级接入信号源，后一级接入负载。回路空载回路空载 值：值：通频带：通频带：阻抗变换电路阻抗变换电路回路有载回路有载 值：值：第35页，共74页，编辑于2022年，星期一 问题问题：并联接入电阻对品质因数、通频带和选择性的影响？并联接入电阻对品质因数、通频带和选择性的影响？结论结论：1.并联接入电阻后，品质因数下降；并且接入的并联电阻越小，并联接入电阻

22、后，品质因数下降；并且接入的并联电阻越小，下降越多。下降越多。2.品质因数越小，通频带越宽，选择性越差。品质因数越小，通频带越宽，选择性越差。第36页，共74页，编辑于2022年，星期一阻抗变换电路是一种将实际负载阻抗变换为前级网络所要求的最佳负阻抗变换电路是一种将实际负载阻抗变换为前级网络所要求的最佳负载阻抗的电路。载阻抗的电路。对于并联谐振回路来说，并联进来的负载对品质因数的影响：并联对于并联谐振回路来说，并联进来的负载对品质因数的影响：并联的电阻越小，品质因数下降越多。的电阻越小，品质因数下降越多。采用阻抗变换电路尽量提高回路的有载品质因数，尽可能地消除采用阻抗变换电路尽量提高回路的有载

23、品质因数，尽可能地消除接入信号源和负载对回路的影响。接入信号源和负载对回路的影响。要提高品质因数，最直接的要提高品质因数，最直接的办法：增大负载电阻。办法：增大负载电阻。第37页，共74页，编辑于2022年，星期一初、次级线圈上的电压之比等于初、次级线圈上的电压之比等于匝数之比匝数之比：自耦变压器阻抗变换电路自耦变压器阻抗变换电路：负载对回路的接入系数：负载对回路的接入系数：第38页，共74页，编辑于2022年，星期一 自耦变压器阻抗变换电路自耦变压器阻抗变换电路：初级回路的功率：初级回路的功率：次级回路的功率：次级回路的功率：自耦变压器的初、次级回路的功率近似相等：自耦变压器的初、次级回路的

24、功率近似相等：或或第39页，共74页，编辑于2022年，星期一 自耦变压器阻抗变换电路自耦变压器阻抗变换电路：要提高品质因数，最直接的要提高品质因数，最直接的办法：增大负载电阻。办法：增大负载电阻。第40页，共74页，编辑于2022年，星期一 变压器阻抗变换电路变压器阻抗变换电路：负载对回路的接入系数：负载对回路的接入系数：负载回路匝数初级回路匝数或或第41页，共74页，编辑于2022年，星期一 电容分压式电路电容分压式电路：第42页，共74页，编辑于2022年，星期一 电容分压式电路电容分压式电路：第43页，共74页，编辑于2022年，星期一 电感分压式电路电感分压式电路：第44页，共74页

25、，编辑于2022年，星期一 例例1.2 解：解：等效到等效到1、3两端两端 某接收机输入回路的简化电路如图所示，已知某接收机输入回路的简化电路如图所示，已知 。为了使电路匹配，即负载。为了使电路匹配，即负载 等等效到效到 回路输入端的电阻回路输入端的电阻 ，线圈初、次级匝数比，线圈初、次级匝数比应该是多少？应该是多少？再将再将 等效到等效到 两端两端第45页，共74页，编辑于2022年，星期一 例例1.2 某接收机输入回路的简化电路如图所示，已知某接收机输入回路的简化电路如图所示，已知 。为了使电路匹配，即负载。为了使电路匹配，即负载 等等效到效到 回路输入端的电阻回路输入端的电阻 ，线圈初、

26、次级匝数比，线圈初、次级匝数比应该是多少？应该是多少？第46页，共74页，编辑于2022年，星期一 小结小结：2、等效电阻：负载等效到初级回路的等效电阻等于原负载电阻的、等效电阻：负载等效到初级回路的等效电阻等于原负载电阻的 。1、接入系数、接入系数 ：负载对初级回路的影响，等于负载回路与初级：负载对初级回路的影响，等于负载回路与初级回路的电压比。回路的电压比。3、自耦变压器电路、变压器电路、电容分压式电路和电感分压式电、自耦变压器电路、变压器电路、电容分压式电路和电感分压式电路这四种阻抗变换电路，都可实现将谐振回路负载变大的目的。路这四种阻抗变换电路，都可实现将谐振回路负载变大的目的。第47

27、页，共74页，编辑于2022年，星期一4、相比与将负载直接连接在谐振回路上，使负载通过阻抗变换电路后、相比与将负载直接连接在谐振回路上，使负载通过阻抗变换电路后,在谐振回路上的等效阻抗比之前直接连接时的阻抗要大很多，从在谐振回路上的等效阻抗比之前直接连接时的阻抗要大很多，从而使其对回路的品质因数影响减小。而使其对回路的品质因数影响减小。第48页，共74页，编辑于2022年，星期一我们选择阻抗变换电路的目的就是提高品质因数，考虑品质因数我们选择阻抗变换电路的目的就是提高品质因数，考虑品质因数与负载阻抗和谐振频率有关系。以上的四种选频网络为纯电感或与负载阻抗和谐振频率有关系。以上的四种选频网络为纯

28、电感或纯电容阻抗变换电路，是通过阻抗变换电路使负载增大，从而提纯电容阻抗变换电路，是通过阻抗变换电路使负载增大，从而提高品质因数。高品质因数。但是实际上，信号源内阻和负载不一定是纯电阻，还要考虑信但是实际上，信号源内阻和负载不一定是纯电阻，还要考虑信号源输出电容和负载电容使总电容变大，从而使谐振频率变小。号源输出电容和负载电容使总电容变大，从而使谐振频率变小。LC选频匹配电路选频匹配电路第49页，共74页，编辑于2022年，星期一如果谐振频率变小了，那么其对应的电抗就会变大，那么品质因数如果谐振频率变小了，那么其对应的电抗就会变大，那么品质因数随着电抗的变大会变小。所以说纯电感和纯电容阻抗变换

29、电路，其随着电抗的变大会变小。所以说纯电感和纯电容阻抗变换电路，其推导出的接入系数均是近似值。严格计算表明，各频率点的变换值推导出的接入系数均是近似值。严格计算表明，各频率点的变换值是有区别的。为了在比较窄的频率范围内实现较理想的阻抗变换，是有区别的。为了在比较窄的频率范围内实现较理想的阻抗变换，则采用则采用LC选频匹配网络作为阻抗变换电路，在阻抗变换的同时，对频率选频匹配网络作为阻抗变换电路，在阻抗变换的同时，对频率进行选择。进行选择。第50页，共74页，编辑于2022年，星期一LC选频匹配电路有倒选频匹配电路有倒 型、型、型、型、型等几种不同组成形式。型等几种不同组成形式。当当 与与 并联

30、谐振时，有：并联谐振时，有：是网络等效电阻，是网络等效电阻，是负载电阻。是负载电阻。倒倒 型网络由两个异性电抗元件组成。型网络由两个异性电抗元件组成。倒倒 型型:在谐在谐振点振点增大增大了负了负载电载电阻的阻的等效等效值。值。第51页，共74页，编辑于2022年，星期一负载电阻与电容并联，将其等效变换为与电容串联。负载电阻与电容并联，将其等效变换为与电容串联。当电感与电容串联谐振时：当电感与电容串联谐振时：在谐振点减小了负在谐振点减小了负载阻抗的等效值。载阻抗的等效值。第52页，共74页，编辑于2022年，星期一 例例1.3 已知某电阻性负载为已知某电阻性负载为 ，请设计一个匹配网络，使该负载

31、在，请设计一个匹配网络，使该负载在 时转换为时转换为 。如负载由。如负载由 电阻和电阻和 电感串联组成，又电感串联组成，又该怎样设计匹配网络？该怎样设计匹配网络？解：解：转换为转换为 ，负载电阻的等效值增大，采用电感与负载串联，负载电阻的等效值增大，采用电感与负载串联的形式的形式。从题设可知：从题设可知：第53页，共74页，编辑于2022年，星期一若负载由若负载由 电阻和电阻和 电感串联组成电感串联组成电感在电感在 时的电抗值为：时的电抗值为：为容抗为容抗第54页，共74页，编辑于2022年，星期一2.集中选频滤波器集中选频滤波器利用利用 谐振回路的选频特性可以做成谐振回路的选频特性可以做成

32、滤波器，但回顾我们曾经滤波器，但回顾我们曾经做过的一道例题做过的一道例题例例1.1，可以发现单个，可以发现单个 谐振回路的矩形系数较大，谐振回路的矩形系数较大，选择性不理想。将多个选择性不理想。将多个 回路组合起来可以做成回路组合起来可以做成 集中选频滤波集中选频滤波器，选择性有所提高，空载品质因数可以达到器，选择性有所提高，空载品质因数可以达到300左右，但仍不够理左右，但仍不够理想。想。第55页，共74页，编辑于2022年，星期一 石英晶体滤波器石英晶体滤波器石英是矿物质硅石的一种，化学成分是石英是矿物质硅石的一种，化学成分是 ，其形状是结晶，其形状是结晶的六角锥体。对这样的六角锥体沿不同

33、的切面进行切割，会得的六角锥体。对这样的六角锥体沿不同的切面进行切割，会得到不同形状的薄片，把这样的薄片封装在一个一个的金属壳内，到不同形状的薄片，把这样的薄片封装在一个一个的金属壳内，作滤波器使用。作滤波器使用。1.石英晶体滤波器的物理特性石英晶体滤波器的物理特性石英晶体具有正、反两种压电效应。当晶体受到外部压力或拉力的作石英晶体具有正、反两种压电效应。当晶体受到外部压力或拉力的作用时，在它的某些特定方向上将产生电场，这是正压电效应；反过来，用时，在它的某些特定方向上将产生电场，这是正压电效应；反过来，当晶体受到电场作用时，在它的某个特定方向上将出现机械振动，这当晶体受到电场作用时，在它的某

34、个特定方向上将出现机械振动，这是反压电效应。是反压电效应。第56页，共74页，编辑于2022年，星期一当交流电压加在晶体两端，晶体先随电压变化产生机械振动，然后机当交流电压加在晶体两端，晶体先随电压变化产生机械振动，然后机械振动又使晶体产生交变电场。所以说石英晶体具有换能性能。械振动又使晶体产生交变电场。所以说石英晶体具有换能性能。当晶体的几何尺寸和结构一定时，其本身的固有机械频率是一定的。当当晶体的几何尺寸和结构一定时，其本身的固有机械频率是一定的。当外加的交流电压等于晶体的固有机械频率时，晶体片就产生谐振，其机外加的交流电压等于晶体的固有机械频率时，晶体片就产生谐振，其机械振动幅度最大，能

35、量损失最小。械振动幅度最大，能量损失最小。第57页，共74页，编辑于2022年，星期一2.石英晶体滤波器的等效电路和符号石英晶体滤波器的等效电路和符号石英片相当于一个串联谐振电路。石英片相当于一个串联谐振电路。摩擦振动损耗将石英片封装在一个金属壳里，产将石英片封装在一个金属壳里，产生一个电容生一个电容 ，称为静电容，与石，称为静电容，与石英片尺寸和电极面积的大小有关。英片尺寸和电极面积的大小有关。一般一般 在几在几 几十几十 ，远大于，远大于 。第58页，共74页，编辑于2022年，星期一石英晶体有两个谐振角频率：石英晶体有两个谐振角频率：和和 石英晶体片的自然角频率石英晶体滤波器的并联谐振角

36、频率与与 很接近。很接近。接入系数：接入系数：第59页，共74页，编辑于2022年，星期一很小，一般为很小，一般为 数量级。数量级。因此外电路对其影响很小，其稳定性最好。因此外电路对其影响很小，其稳定性最好。串联电容由小电容决定。很大，一般为几万到几十万。很大，一般为几万到几十万。电感电感 特别大，电容特别大，电容 特别小特别小 小结：小结：1.接入系数很小，稳定性好。接入系数很小，稳定性好。2.品质因数很大，选择性好。品质因数很大，选择性好。第60页，共74页，编辑于2022年，星期一某些常用的陶瓷材料与石英晶体一样，也具有压电效应。利用某些常用的陶瓷材料与石英晶体一样，也具有压电效应。利用

37、陶瓷材料的滤波特性制成的滤波器，称为陶瓷滤波器。陶瓷材料的滤波特性制成的滤波器，称为陶瓷滤波器。把陶瓷片两面镀银，作为电极。经过高压直流电压极化之后，具把陶瓷片两面镀银，作为电极。经过高压直流电压极化之后，具有与石英晶体类似的压电效应。有与石英晶体类似的压电效应。1.优点：优点：容易烧制，可以制成各种形状；可以做得比较小；并且耐热容易烧制，可以制成各种形状；可以做得比较小；并且耐热耐湿性耐湿性 也比较好。也比较好。等效品质因数比较高，达到几百，比石英晶体低，比等效品质因数比较高，达到几百，比石英晶体低，比 滤波器高。滤波器高。陶瓷滤波器陶瓷滤波器第61页，共74页，编辑于2022年，星期一通信

38、电路中常用的是三端陶瓷滤波器，其电路符号如图通信电路中常用的是三端陶瓷滤波器，其电路符号如图a。等效电路如图等效电路如图b。图图a2.符号与等效电路符号与等效电路图图b 、为输入端，为输入端，、为输出端。为输出端。第62页，共74页，编辑于2022年，星期一 声表面波滤波器声表面波滤波器声声表表面面波波滤滤波波器器是是利利用用某某些些晶晶体体（如如石石英英晶晶体体、铌铌酸酸锂锂LiNbo3等等）的的压压电电效效应应和和表表面面波波传传播播的的物物理理特特性性而而制制成成的的一一种种新新型型电电声声换换能能器器件件。具具有有良良好好的的幅幅频频特特性性和和相相频频特特性性,其其矩矩形形系系数数接

39、接近近。声表面波滤波器的基本结构、符号和等效电路如图所示。声表面波滤波器的基本结构、符号和等效电路如图所示。第63页，共74页，编辑于2022年，星期一第64页，共74页，编辑于2022年，星期一 声声表表面面波波滤滤波波器器的的滤滤波波特特性性,如如中中心心频频率率、频频带带宽宽度度、频频响响特特性性等等一一般般由由叉叉指指换换能能器器的的几几何何形形状状和和尺尺寸寸决决定定。这这些些几几何何尺尺寸寸包包括括叉叉指指对对数数、指条宽度指条宽度a、指条间隔指条间隔b、指条有效长度指条有效长度和周期长度和周期长度 等。等。目前，声表面波滤波器的中心频率可在几兆赫兹到几吉赫兹之间目前，声表面波滤波

40、器的中心频率可在几兆赫兹到几吉赫兹之间,相对带宽为相对带宽为.%,插入损耗最低仅几分贝插入损耗最低仅几分贝,矩形系数可达矩形系数可达1.1。第65页，共74页，编辑于2022年，星期一 本章小结：本章小结：本章讨论的内容是学习通信电路的重要基础。本章讨论的内容是学习通信电路的重要基础。1.各各种种形形式式的的选选频频网网络络在在通通信信电电路路中中得得到到广广泛泛的的应应用用。它它能能选选出出我我们们需需要要的的频频率率分分量量，滤滤除除不不需需要要的的频频率率分分量量，因因此此掌掌握握各各种种形式的选频网络的特性和分析方法是很重要的。形式的选频网络的特性和分析方法是很重要的。2.选选频频网网

41、络络可可分分为为两两大大类类：第第一一类类是是由由电电感感和和电电容容元元件件组组成成的的谐谐振振回回路路，它它可可分分为为单单谐谐振振回回路路和和耦耦合合谐谐振振回回路路；第第二二类类是是各各种种滤滤波波器器，主主要要有有LC集集中中滤滤波波器器、石石英英晶晶体体滤滤波波器器、陶陶瓷瓷滤滤波波器器和声表面波滤波器。和声表面波滤波器。第66页，共74页，编辑于2022年，星期一3.串串联联谐谐振振回回路路是是指指电电感感、电电容容、信信号号源源三三者者串串联联；并并联联谐谐振振回回路路是是指电感、电容、信号源三者并联。指电感、电容、信号源三者并联。串并联谐振回路的共同点：串并联谐振回路的共同点

42、：1)当当Q值很高时，谐振频率均为值很高时，谐振频率均为2)通频带均可表示为通频带均可表示为串并联谐振回路的不同点：串并联谐振回路的不同点：1)品质因数的表示形式不同：串联时，品质因数的表示形式不同：串联时，并联时，并联时，第67页，共74页，编辑于2022年，星期一2)串联谐振回路的频率特性串联谐振回路的频率特性 并联谐振回路的频率特性并联谐振回路的频率特性其中其中4.串并联阻抗变换时，串并联阻抗变换时，(较大时）较大时）5.回回路路采采用用抽抽头头接接入入的的目目的的是是为为了了减减小小负负载载和和信信号号源源内内阻阻对对回回路路的的影影响响。由由低低抽抽头头折折合合到到回回路路的的高高端

43、端时时，接接入入系系数数小小于于1，等效电阻增大了，等效电阻增大了 倍，等效导纳减小了倍，等效导纳减小了 倍。倍。第68页，共74页，编辑于2022年，星期一6.选选择择性性滤滤波波器器主主要要有有LC集集中中选选频频滤滤波波器器、石石英英晶晶体体滤滤波波器器、陶陶瓷瓷滤滤波波器器和和声声表表面面波波滤滤波波器器。其其中中石石英英晶晶体体滤滤波波器器的的品品质质因因数数最最高高，选选择择性性最最好好；声声表表面面波波滤滤波波器器工工作作频频率率高高，抗抗辐辐射能力强，被广泛应用于通信设备中。射能力强，被广泛应用于通信设备中。第69页，共74页，编辑于2022年，星期一1.1 1.1 解：解：（1 1）1 11 1端短接时，谐振电感端短接时，谐振电感（2 2）1 11 1端连接阻抗时，端连接阻抗时，第70页，共74页，编辑于2022年，星期一第71页，共74页，编辑于2022年，星期一1.2 解解：根据原电路可以画出等效电路如下所示根据原电路可以画出等效电路如下所示:其中其中:第72页，共74页，编辑于2022年，星期一1.3 解：解：第73页，共74页，编辑于2022年，星期一1.4 解：因为负载变小，所以采用电容与负载并联的倒解：因为负载变小，所以采用电容与负载并联的倒L L型。型。第74页，共74页，编辑于2022年，星期一