《谐振回路》课件.ppt

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1、 这部分是学习后面内容的准备，重点需要复习以下知识：n 并联谐振回路的谐振特性、谐振频率、品质因数、通频带、阻抗特性（幅度和相角）、选择性等，以及这些特性之间相互的关系。n 特别强调抽头（部分接入）并联谐振回路的阻抗变换关系。从低抽头向高抽头转换时：n 等效阻抗增大1/p2倍，注意电感、电容、电阻（电导）值大小的变化n 电流源减小了P倍n 电压源增大1/p倍n 串并联阻抗的等效互换n 注意等效噪声带宽、噪声系数等概念。n 了解声表面波器件的特点。第一章 谐振回路1主要内容n 高频电路中的元件、器件和组件概述n 高频振荡回路n 简单振荡回路n 串联谐振（振荡）回路n 并联谐振（振荡）回路n LC

2、 串、并联谐振回路比较n 抽头并联谐振回路n 耦合振荡回路n 串并联阻抗的等效互换n 声表面波滤波器n 作业2高频电路中的元件、器件和组件概述 高频电路中的元器件：n 各种高频电路基本上是由有源器件、无源元件和无源网络组成的。n 高频电路中的有源器件主要是二极管、晶体管和集成电路，用以完成信号的放大、非线性变换等功能。n 高频电路中使用的元器件与低频电路中使用的元器件基本相同，但要注意它们的高频特性。3高频电路中的电阻l 一个实际的电阻器，在低频时主要表现为电阻特性，但在高频使用时，还表现有电抗特性的一面。l 电阻器的高频特性与制作电阻的材料、电阻的封装形式和尺寸大小有密切关系。l 一个电阻R

3、的高频等效电路如下图所示,其中,CR为分布电容,LR为引线电感,R为电阻。图 1 电阻的高频等效电路 4 图2 电容器的高频等效电路(a)电容器的等效电路;（b）电容器的阻抗特性 高频电路中的电容l 电容定义:由介质隔开的两导体即构成电容。l 每个电容器都有一个自身谐振频率SRF（Self Resonant Frequency）。当工作频率小于自身谐振频率时，电容器呈正常的电容特性，但当工作频率大于自身谐振频率时，电容器将等效为一个电感。参见高频电路原理与分析(P10)理想特性5高频电路中的电感l 高频电感器一般由导线绕制（空心或有磁芯、单层或多层）而成（也称电感线圈）。l 品质因数Q定义为高

4、频电感器的感抗与其串联损耗电阻之比。Q值越高，表明该电感器的储能作用越强，损耗越小。因此，在中短波波段和米波波段，高频电感可等效为电感和电阻的串联或并联。若工作频率更高，等效电路应考虑电感两端总的分布电容，它应与电感并联。l 高频电感器也具有自身谐振频率SRF，在SRF上，高频电感的阻抗的幅值最大，而相角为零。如图3所示。l RFCs（RF coils）高频扼流线圈6 图 3 高频电感器的自身谐振频率SRF 高频电路中的电感（续1）7高频电路中的有源器件n 高频电路中的有源器件主要是各种二极管、晶体管以及半导体集成电路。n 从原理上看，用于高频电路的各种有源器件与低频或其它电子线路的器件没有什

5、么根本不同。只是由于工作在高频范围，对器件的某些性能要求更高。n 随着半导体和集成电路技术的高速发展，能满足高频应用要求的器件越来越多，也出现了一些专门用途的高频半导体器件。8二极管l 类型（1）非线性变换二极管。主要用于调制、检波（解调）及混频等电路中，一般工作于低电平。它们的极间（结）电容小，工作频率高。常用点接触式（如2AP系列）和表面势垒式（肖特基）两种形式。（2）变容二极管。它的主要特点是其节电容随所加的反偏电压而变化。工作于反偏状态。多用于调谐、振荡、混频与倍频等电路中。VCO：变容管若用于振荡器中，可以通过改变其反偏电压来改变振荡信号的频率。这种振荡器称为压控振荡器（VCO）（3

6、）PIN二极管。PIN二极管是在PN结中间增加了一层本征（I）半导体，因此具有较强的正向电荷储存能力。其主要特点是高频等效电阻受正向电流的控制。是一电可调电阻。一般用于开关、限幅、衰减和移相电路中。9三极管（类型）n 类型n 双极晶体管n 高频小功率管n 高频大功率管n 场效应管n 小信号场效应管n 功率场效应管 高频小信号（功率）晶体管或场效应管（FET）主要用于小信号的放大、振荡、调制/解调和混频电路中。对它的主要要求是高增益和低噪声。功率管主要用于功放电路，除了要求增益外，还要有大的输出功率。10三极管（等效电路）n 混等效电路与参数n 混参数在一定频率范围内与频率无关，只与工作点关，因

7、此可用于宽带分析。n Y参数等效电路n Y参数不仅与工作点有关，而且与频率有关，因此只适用于窄带分析。n Y参数是在输入或输出交流短路时所得到的，它只代表晶体管本身的特征，而与外电路无关。n 在低频电路中晶体管用h参数等效。11集成电路（IC）n 用于高频电路的集成电路分为通用型IC和专用型IC（ASIC）。n 通用型IC主要是宽带集成放大器和模拟乘法器。ASIC主要是集成锁相环（PLL）、FM信号解调器、单片接收机等。另外还有一些功放的组件或模块。12高频电路中的组件n 高频电路中的无源组件或无源网络主要有高频振荡（谐振）回路、高频变压器、谐振器与滤波器等。它们完成信号的传输、频率选择及阻抗

8、变换等功能。n 高频电路中的其它组件：平衡调制（混频）器、正交调制（混频）器、移相器、匹配器与衰减器、分配器与合路器、定向耦合器、隔离器与缓冲器、高频开关与双工器等。13高频振荡回路 振荡回路就是由电感和电容串联或并联形成的回路。是高频电路中应用最广的无源网络，也是构成高频放大器和振荡器的主要部件，在电路中完成阻抗变换、信号选择(选频)等任务，并可作为负载。n 简单振荡回路n 阻抗变换及抽头振荡回路的阻抗变换n 耦合振荡回路14简单振荡回路 简单振荡回路由电感线圈和电容组成的单个振荡回路称为简单振荡回路或单振荡回路。分为：1.串联谐振（振荡）回路2.并联谐振（振荡）回路3.LC 串、并联谐振回

9、路比较 谐振特性：简单振荡回路的阻抗在某一特定频率上具有最大或最小值的特性称为谐振特性，这个特定频率称为谐振频率。简单振荡回路具有谐振特性和频率选择作用，这是它在高频电子线路中得到广泛应用的重要原因。15一、串联谐振回路 串联振荡回路：由电压源与电容、电感串联构成的振荡回路。当 时达到最大：回路谐振 z=R+jx=R+j(L)阻抗Z（Zs）16串联谐振回路（特性曲线）当 0时|z|R，0，x0呈容性，电流超前电压，z 0，x0呈感性，电流滞后电压，z0=0，|z|=R，x=0达到串联谐振，阻抗为纯阻R。当回路谐振时的感抗或容抗，称之为特性阻抗。用表示17 谐振特性n 1)n 2)谐振时电流最大

10、且与电源同相串联回路在谐振时的电流、电压关系图18谐振特性续1n 3)电感及电容两端电压模值相等，且等于外加电压的Q倍19谐振时回路感抗值（或容抗值）与回路电阻R的比值称为回路的品质因数，以Q表示，它表示回路损耗的大小。当谐振时：因此串联谐振时，电感L和电容C上的电压达到最大值且为输入信号电压的Q倍。Q值一般可以达到几十或者几百，故串联谐振也称为电压谐振。在实际应用的时候要预先注意回路元件的耐压问题。n 品质因数Q 定义谐振特性续220信号源内阻及负载对串联谐振回路的影响结论：串联谐振回路通常适用于信号源内阻Rs很小（恒压源）和负载电阻RL也不大(如微波电路)的情况通常把没有接入信号源内阻和负载电阻时回路本身的Q值叫做无载Q（空载Q值），如式把接入信号源内阻和负载电阻的Q值叫做有载Q值，用QL表示：其中R为回路本身的损耗，RS为信号源内阻，RL为负载 21