高频电路基础并联谐振及滤波器.ppt

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1、2.2.2 高频变压器和传输线变压器高频变压器和传输线变压器 作业：作业：2.2、2.5第二章第二章 高频电路基础高频电路基础（4时）时）2.2.1 高频谐振回路高频谐振回路 2.抽头并联谐振回路抽头并联谐振回路 3.耦合谐振回路耦合谐振回路n 信号源内阻及负载电阻对并联谐振回路的影响信号源内阻及负载电阻对并联谐振回路的影响 考虑到信号源内阻考虑到信号源内阻()()和负载和负载()()对并联谐振对并联谐振回路的影响的电路如图所示回路的影响的电路如图所示并联回路与信号源和负载连接并联回路与信号源和负载连接 令谐振回路总电导为，则令谐振回路总电导为，则gsCLgpgL 现设无载现设无载Q值为值为Q

2、o(没有接入负载和电流源内阻的没有接入负载和电流源内阻的Q值值)有载有载Q值为值为QL(接入了负载和电流源内阻的接入了负载和电流源内阻的Q值值)则则于是于是 结论结论:回路并联接入的回路并联接入的gs和和gL越大越大(即即Rs和和RL越小越小)，则，则QL较较Q0下降就越多下降就越多,也就是信号源内阻和负载电阻的旁路作也就是信号源内阻和负载电阻的旁路作用越严重用越严重。因此，其信号源必须是高内阻的恒流源。因此，其信号源必须是高内阻的恒流源。2.2.抽头并联振荡电路抽头并联振荡电路（1 1）自耦变压器）自耦变压器(紧耦合）连接紧耦合）连接 如图，在如图，在不考虑自耦变压器的损耗不考虑自耦变压器的

3、损耗前提下，从前提下，从1、3两端两端看过去阻抗看过去阻抗R上所得到的功率上所得到的功率P1与与2，3端端RL所得到的功率所得到的功率P2相等，并设相等，并设13端的电压为端的电压为U1，23端的电压为端的电压为U2。RsLCRL13可以写出可以写出说明它对回路的影响减小说明它对回路的影响减小引入接入系数，以引入接入系数，以pL表示：表示：(匝数比）匝数比）P在在01之间，调节之间，调节P的大小可以改变折合电阻的数值。的大小可以改变折合电阻的数值。P越小，越小，RL与回路的接入部分越少，对回路影响越小。与回路的接入部分越少，对回路影响越小。或或 对于空心线圈（对于空心线圈（互感很小互感很小），

4、接入系数与电容时一样计算。），接入系数与电容时一样计算。即即(L2为接入部分电感量为接入部分电感量)对于有对于有互感互感M线圈，线圈，（2）双电容抽头耦合连接）双电容抽头耦合连接电路如图，回路电容值电路如图，回路电容值 负载电阻负载电阻RL接在电容的抽头部分接在电容的抽头部分2 3端，同样可以把端，同样可以把RL等效折合到等效折合到1 3端端。RL的折合公式为的折合公式为 上式可以用功率相等的方法证明，也可以用串、并联上式可以用功率相等的方法证明，也可以用串、并联等效代换公式导出。现在用这种方法证明。等效代换公式导出。现在用这种方法证明。RsLC1C2RLC1C2RLSC1C2RL123132

5、C证明：把图中证明：把图中RL与与C2的并联形式转换为串连形式的并联形式转换为串连形式当当 时，可得时，可得再把再把RLS与与C1、C2串连形式转换成并联形式串连形式转换成并联形式式中，式中，将将1.2.8 代入得代入得由于由于 ，所以，所以 RLRL,其接入系数公式为其接入系数公式为（）（）（）（）虽然双电容抽头的连接方式多了一个虽然双电容抽头的连接方式多了一个电容元件，但是，它避免了绕制变压器电容元件，但是，它避免了绕制变压器和线圈抽头的麻烦，调整方便，同时还和线圈抽头的麻烦，调整方便，同时还起到隔电流作用。起到隔电流作用。当频率较高时，可将分布电容作为此当频率较高时，可将分布电容作为此类

6、电路总的电容，这个方法得到广泛应类电路总的电容，这个方法得到广泛应用。用。（3 3）双电感抽头耦合连接）双电感抽头耦合连接 这里这里L1与与L2是没有耦合的，它们各自屏蔽起来，串连组是没有耦合的，它们各自屏蔽起来，串连组成回路电感，若将成回路电感，若将RL折合到折合到13端可得端可得由于，由于，则，其接入系数为则，其接入系数为 因该电路电感需要采用屏蔽措施，故其应用不如前面几因该电路电感需要采用屏蔽措施，故其应用不如前面几种广泛。种广泛。RsLL1L2RLRsCLRL13213u 当外接负载不为纯阻，还包含电抗部分时，上当外接负载不为纯阻，还包含电抗部分时，上述等效关系仍然成立述等效关系仍然成

7、立例如例如 由上式可知，电阻折合由上式可知，电阻折合变大，而变大，而电容折合变小电容折合变小(实际实际容抗变大容抗变大)。从低抽。从低抽头向高抽头折合时，一般头向高抽头折合时，一般规律是阻抗变大。规律是阻抗变大。CRLCLCLRLCLu 等效折合的方法也完全适用于信号流等效折合的方法也完全适用于信号流信号源与负载可以分别采用信号源与负载可以分别采用部分接入形式，右图就是接部分接入形式，右图就是接收机中常用的连接形式。图收机中常用的连接形式。图中，信号源自耦合变压器形中，信号源自耦合变压器形式接入，接入系数为式接入，接入系数为p1；负；负载以变压器的形式接入，接载以变压器的形式接入，接入系数为入

8、系数为p2。LCRsLCLRlRsCRPLP1P2Rsu当电感之间有耦合时，若为紧耦合（中周变压器）则接当电感之间有耦合时，若为紧耦合（中周变压器）则接入系数为它们的线圈匝数比。入系数为它们的线圈匝数比。部分接入小结：部分接入小结：1、电感间、电感间无耦合无耦合时，接入系数为分压比，即时，接入系数为分压比，即电感量分配比电感量分配比.P小于小于1；2、电感间为、电感间为紧耦合紧耦合时，接入系数为分压比，即时，接入系数为分压比，即电感匝数比电感匝数比，P=N1/(N1+N2),P小于小于1；3、电感间耦合系数为、电感间耦合系数为M时，时，4、电容接入时，接入系数为分压比，即电容量分配比，、电容接

9、入时，接入系数为分压比，即电容量分配比，P=C1/(C1+C2),C1为非接入电容，为非接入电容，P小于小于1；5、低抽头变换到高抽头，阻抗变大、低抽头变换到高抽头，阻抗变大 倍；电压源变大倍；电压源变大1/p倍倍,电流源变小电流源变小p倍；倍；3.耦合振荡回路耦合振荡回路-又叫双调谐回路。又叫双调谐回路。几种常见的耦合回路几种常见的耦合回路耦合系数耦合系数k 对于（对于（a）回路）回路 对于（对于（b）回路）回路 对于（对于（c）回路）回路 对于（对于（d）回路）回路 对于（对于（f）回路）回路分为回路分为回路1对回路对回路2的影响的影响回路回路2对回路对回路1的影响的影响定义：两回路的耦合

10、系数为定义：两回路的耦合系数为k1与与k2的几何平均值的几何平均值列回路方程列回路方程解得：解得：上两式中，令上两式中，令 Zf1称为次级回路对初级回路的反映阻抗。同样可得到初称为次级回路对初级回路的反映阻抗。同样可得到初级对次级的反映阻抗级对次级的反映阻抗Zf2转移阻抗转移阻抗经化简，得到经化简，得到对于电容耦合回路，同样可得到对于电容耦合回路，同样可得到三种耦合：三种耦合：强耦合强耦合 A1,即即kko 临界耦合临界耦合 A=1，即，即ko=1/Q 弱耦合弱耦合 A1,即即kko 在弱耦合（在弱耦合（A1）状态下，有两个极大值）状态下，有两个极大值Z Z21max21max，且在，且在=0

11、处，处，有凹点，曲线呈双峰。可求得归一化转移阻抗有凹点，曲线呈双峰。可求得归一化转移阻抗临界耦合下的带宽临界耦合下的带宽(单调谐电路，其矩形系数为单调谐电路，其矩形系数为9.95)双耦合调谐电路的调谐方法：双耦合调谐电路的调谐方法：1.部分谐振部分谐振-初级和次级部分调谐。初级和次级部分调谐。初级部分调谐：次级参数及耦合量不变，调初级参数使其谐振。初级部分调谐：次级参数及耦合量不变，调初级参数使其谐振。次级部分调谐：初级参数及耦合量不变，调次级参数使其谐振。次级部分调谐：初级参数及耦合量不变，调次级参数使其谐振。2.复谐振复谐振-部分调谐基础上调整耦合系数使其匹配。部分调谐基础上调整耦合系数使

12、其匹配。从初级从初级复调谐和从次级复调谐是一样的，都能使次级电流最大。复调谐和从次级复调谐是一样的，都能使次级电流最大。3.全谐振和最佳全谐振全谐振和最佳全谐振-初次级独自谐振为全谐振，在此基初次级独自谐振为全谐振，在此基础上再调整耦合量到匹配，即为最佳全谐振。此时次级电流最础上再调整耦合量到匹配，即为最佳全谐振。此时次级电流最大，但耦合量最小，称为临界耦合大，但耦合量最小，称为临界耦合高频变压器和传输线变压器高频变压器和传输线变压器 1.高频变压器高频变压器2.与低频变压器的区别是高频损耗小，因此，与低频变压器的区别是高频损耗小，因此，磁芯磁芯3.材料采用损耗小的高频磁芯材料，如锰锌铁氧体材

13、料采用损耗小的高频磁芯材料，如锰锌铁氧体材材4.料和镍锌铁氧体等。还具有体积小，线圈匝数少料和镍锌铁氧体等。还具有体积小，线圈匝数少等等5.特点。其原理与低频变压器相同。特点。其原理与低频变压器相同。2.传输线变压器传输线变压器3.其工作原理符合变压器和传输线的工作原理，其工作原理符合变压器和传输线的工作原理，即即4.工作在两种模式，既可当作工作在两种模式，既可当作1：1变压器又可当作变压器又可当作传传5.输线工作。磁芯也是高频磁芯，但匝数更少。输线工作。磁芯也是高频磁芯，但匝数更少。传输线理论：传输线理论：（1）线圈中对应点所通过的电流）线圈中对应点所通过的电流 必定是大小相等，方向相必定是大小相等，方向相反；反；（2）在满足匹配且无耗的条件下，变压器输入端与输出端）在满足匹配且无耗的条件下，变压器输入端与输出端电压的幅度相等。电压的幅度相等。传输线变压器的应用传输线变压器的应用