第1章谐振回路1高频元器件及串联谐振.pptx
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1、绪论绪论1.输入换能器输入换能器 把非电量消息把非电量消息电信号电信号2.发送设备发送设备 调制、放大调制、放大3.信道信道 传输媒介(有线或无线)传输媒介(有线或无线)三种传播方式:三种传播方式:地波(地波(1.5MHz以下)、天波、空间波(以下)、天波、空间波(30MHz以上)以上)绪论绪论4.接收设备接收设备 解调、放大解调、放大5.输出换能器输出换能器 电信号电信号非电量非电量消息(声音、文字、消息(声音、文字、图像)图像)第第1 1章章 谐振回路谐振回路1.11.1 高频电路中的元器件高频电路中的元器件1.1.11.1.1 高频电路中的元件高频电路中的元件1.1.2 1.1.2 高频
2、电路中的有源器件高频电路中的有源器件1.21.2 简单谐振回路简单谐振回路1.2.1 1.2.1 串联谐振回路串联谐振回路作业:作业:1.1、1.2 内容提要内容提要 1.谐振回路谐振回路在高频电路中即为在高频电路中即为选频网络选频网络,功能是:选频,功能是:选频 和滤波。谐振放大器,谐振功率放大器,振荡器、调制和滤波。谐振放大器,谐振功率放大器,振荡器、调制 解调器解调器 2.在高频电子线路中应用的选频网络分为两大类:在高频电子线路中应用的选频网络分为两大类:第一类是由电感和电容元件组成的振荡回路(也称第一类是由电感和电容元件组成的振荡回路(也称谐谐振回路振回路),它又可分为单谐振回路和耦合
3、谐振回路;),它又可分为单谐振回路和耦合谐振回路;第二类是各种第二类是各种滤波器滤波器,如,如LC集中参数滤波器,石英晶集中参数滤波器,石英晶体滤波器,陶瓷滤波器和声表面波滤波等。体滤波器,陶瓷滤波器和声表面波滤波等。1.11.1高频电路中的元器件高频电路中的元器件 各种高频电路基本上是由各种高频电路基本上是由有源器件有源器件、无源元件无源元件和和无源网无源网络络组成的。组成的。高频电路中使用的元器件与在低频电路中使用的元器件高频电路中使用的元器件与在低频电路中使用的元器件基本相同,但是注意它们在高频使用时的高频特性。基本相同,但是注意它们在高频使用时的高频特性。高频电路中的元件主要是电阻(器
4、)、电容(器)和电高频电路中的元件主要是电阻(器)、电容(器)和电感(器)感(器),它们都属于无源的线性元件。高频电路中完成信它们都属于无源的线性元件。高频电路中完成信 号的放大,非线性变换等功能的有源器件主要是二极管,晶号的放大,非线性变换等功能的有源器件主要是二极管,晶体管和集成电路。体管和集成电路。1.1.11.1.1高频电路中的元件高频电路中的元件 1.1.电阻器电阻器 一个实际的电阻器,在一个实际的电阻器,在低频低频时主要表现为电阻特性,但时主要表现为电阻特性,但在在高频高频使用时不仅表现有使用时不仅表现有电阻特性电阻特性的一面,而且还表现有的一面,而且还表现有电电抗特性抗特性的一面
5、。电阻器的电抗特性反映的就是高频特性。的一面。电阻器的电抗特性反映的就是高频特性。一个电阻一个电阻R的高频等效电路如图所示,其中的高频等效电路如图所示,其中CR为分布电为分布电容,容,LR为引线电感,为引线电感,R为电阻。为电阻。电阻的高频等效电路电阻的高频等效电路CRRLR电阻电阻r随频率增高而增加随频率增高而增加,这主要是,这主要是趋肤效应趋肤效应的影响的影响.2.2.电感线圈的高频特性电感线圈的高频特性 电感线圈在高频频段除表现出电感电感线圈在高频频段除表现出电感L的特性外,还具有的特性外,还具有一定的一定的损耗电阻损耗电阻r和和分布电容分布电容。在分析一般长、中、短波频段。在分析一般长
6、、中、短波频段电路时,通常电路时,通常忽略分布电容忽略分布电容的影响。因而,电感线圈的等效的影响。因而,电感线圈的等效电路可以表示为电感电路可以表示为电感L和电阻和电阻r串联,如图所示。串联,如图所示。电感线圈的串联等效电路电感线圈的串联等效电路rL3.3.电容器的高频特征电容器的高频特征 一个实际的电容器除表现电容特性外,也具有一个实际的电容器除表现电容特性外,也具有损耗电损耗电阻阻和和分布电感分布电感。在分析一般在分析一般米波以下米波以下频段的谐振回路时,频段的谐振回路时,常常只考虑电容和损耗常常只考虑电容和损耗。电容器的等效电路也有两种形式,电容器的等效电路也有两种形式,如图所示。如图所
7、示。电容器的串、并联等效电路电容器的串、并联等效电路RCprC 设流过电感线圈的电流为设流过电感线圈的电流为I,则电感,则电感L上的无功功率为上的无功功率为I2L,而线圈的损耗功率,即电阻,而线圈的损耗功率,即电阻r的消耗功率为的消耗功率为I2r,故由,故由式(式(1.1.1)得到电感的品质因数)得到电感的品质因数(1.1.1)(1.1.2)Q值是一个比值,它是感抗值是一个比值,它是感抗L与损耗电阻与损耗电阻r之比,之比,Q值值越高损耗越小,一般情况下越高损耗越小,一般情况下,线圈的线圈的Q值通常在值通常在几十几十到到一二一二百百左右。左右。u 品质因数品质因数 表示线圈的损耗性能。表示线圈的
8、损耗性能。定义:定义:无功功率无功功率与与有功功率之比有功功率之比:电感与电阻串联形式的线圈等效电路转换为电感与电阻电感与电阻串联形式的线圈等效电路转换为电感与电阻的并联形式。的并联形式。(1.1.3)电感线圈串、并联等效电路电感线圈串、并联等效电路 根据等效电路的原理,在左图中根据等效电路的原理,在左图中1-2两端的导纳应等于右两端的导纳应等于右图中图中1-2两端的导纳,即两端的导纳,即rL12RLP12 由上式,并用式由上式,并用式(1.1.2)就可以得到就可以得到 (1.1.4)由上述结果表明,由上述结果表明,一个高一个高Q Q电感线圈,电感线圈,其等效电路可以表其等效电路可以表示为串联
9、形式示为串联形式,也可以表示为并联式行。在两种形式中,电感也可以表示为并联式行。在两种形式中,电感值近似不变,串联电阻与并联电阻的乘积等于感抗的平方。值近似不变,串联电阻与并联电阻的乘积等于感抗的平方。即:即:当当Q 1时,则时,则u 串联与并联转换串联与并联转换rL12RLP12转换转换 由式由式(1.1.4)看出,看出,r越小越小R就越大,即损耗小,反之,则就越大,即损耗小,反之,则损耗大。损耗大。一般地,一般地,r为几欧的量级,变换成为几欧的量级,变换成R则为几十到几百则为几十到几百千欧。千欧。Q 也可以用并联形式的参数表示也可以用并联形式的参数表示。由式由式(1.1.4)有有 上式代入
10、上式代入(1.1.2)得得-用并联形式表示用并联形式表示(-用串联形式表示)用串联形式表示)表示同一个电感的损耗。表示同一个电感的损耗。u 电感的损耗电感的损耗(1.1.2)为了说明电容器损耗的大小,引入为了说明电容器损耗的大小,引入电容器的品质因数电容器的品质因数Q,用串联形式表示为:,用串联形式表示为:-串联形式表示串联形式表示-并联形式表示并联形式表示 电容器损耗电阻的大小主要由介质材料决定。电容器损耗电阻的大小主要由介质材料决定。Q值可达值可达几千几千到到几万几万的数量级,因此,的数量级,因此,电容器的损耗常常忽略不计。电容器的损耗常常忽略不计。用并联形式表示为:用并联形式表示为:u
11、电容的损耗电容的损耗 同理,可以推导出上图串、并联电路的变换式同理,可以推导出上图串、并联电路的变换式:当当Q 1时,它们近似式为时,它们近似式为串联电阻和并联电阻的乘积等于容抗的平方。即串联电阻和并联电阻的乘积等于容抗的平方。即rCCpRu 串联与并联转换串联与并联转换1.1.21.1.2高频电路中的有源器件高频电路中的有源器件 从原理上看,用于高频电路的各种有源器件,与用于低从原理上看,用于高频电路的各种有源器件,与用于低频或其他电子线路的器件没有根本不同。频或其他电子线路的器件没有根本不同。只是由于工作在高频范围,对器件的某些性能要求更高。只是由于工作在高频范围,对器件的某些性能要求更高
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