第二講 諧振回路

1、第二章第二章 高頻電路基礎(chǔ)高頻電路基礎(chǔ) 一、高頻振蕩回路 作用：阻抗變換； 信號(hào)選擇與濾波； 相頻轉(zhuǎn)換和移相。 類型：簡(jiǎn)單振蕩回路； 抽頭并聯(lián)振蕩回路； 耦合振蕩回路。 1. 簡(jiǎn)單振蕩回路 定義：定義：由電感和電容串聯(lián)或并聯(lián)形成的回路稱諧振回路。只有一個(gè)回路的振蕩電路稱簡(jiǎn)單振蕩回路。 類型：類型： 串聯(lián)諧蕩回路； 并聯(lián)諧蕩回路。 串聯(lián)諧蕩回路串聯(lián)諧蕩回路:用于電源內(nèi)阻為低內(nèi)阻或低 阻抗電路的場(chǎng)合； 并聯(lián)諧蕩回路并聯(lián)諧蕩回路:頻率不是非常高的場(chǎng)合下應(yīng)用最廣范。(1) 并聯(lián)諧振回路 電路結(jié)構(gòu) 如圖2-1所示。 簡(jiǎn)單振蕩回路的阻抗在某一特定頻率上具有最大或最小值的特性稱為諧振特性，這個(gè)特定頻率稱諧振

2、頻率。簡(jiǎn)單諧振回路具有諧振特性和頻率選擇作用。 回路阻抗 并聯(lián)諧振頻率0 使感抗與容抗相等的頻率為并聯(lián)諧振頻率。令ZP的虛部為零，求解方程的根就是并聯(lián)諧振頻率0 1211PrjLjCZrjLjC0211122QLC 回路的品質(zhì)因數(shù) 上式中，Q為回路的品質(zhì)因數(shù)00123LQrCr 它是回路的一個(gè)重要參數(shù)。在高頻電路中通常滿足Q 1，所以0 為0112 42fLCLC0 或 諧振阻抗 并聯(lián)諧振回路在諧振時(shí)阻抗為最大，且為一純電阻R0 00025LQRQLCrC當(dāng)信號(hào)頻率等于諧振頻率時(shí)，并聯(lián)諧振回路呈現(xiàn)純電阻；當(dāng)信號(hào)頻率低于諧振頻率時(shí)，并聯(lián)諧振回路呈現(xiàn)感性阻抗；當(dāng)信號(hào)頻率高于諧振頻率時(shí)，并聯(lián)諧振回路

3、呈現(xiàn)容性阻抗。圖2.2 并聯(lián)諧振回路的阻抗特性和輻角特性Q值越高，阻抗和輻角在諧振頻率附近變化就越快。 諧振頻率附近的阻抗特性 在0附近，與0相差不大。 (2-1)式也可表示為 并聯(lián)諧振回路通常工作在窄帶系統(tǒng)，與0相差不大00(26)1PLCrZjQ220000000002227 因而,式(2-6)又可簡(jiǎn)化為 式中, 表征了頻率偏離諧振的程度。稱失諧。 為廣義失諧。當(dāng) f = f0 或 =0時(shí)， Zp達(dá)到最大值R0。畫出歸一化的幅頻特性如圖2-2所示。 00028211PRRZjjQ0 0022fQQf 通頻帶、選擇性、矩形系數(shù) Q0越大，諧振曲線越尖銳，選擇性越好。 為了衡量回路對(duì)不同頻率信

4、號(hào)的通過能力，將圖2.2中 所對(duì)應(yīng)的頻率范圍稱為通頻帶，以B0.707表示 結(jié)論：A. B0.707與回路的Q值（選擇性）相互矛盾。012PZR 0.7070229BffQ B. 選擇性: 表征了對(duì)無用信號(hào)的抑制能力，Q值越高，曲線越陡峭，選擇性越好，但通頻帶越窄。 C. 理想回路：幅頻特性在通頻帶內(nèi)應(yīng)完全平坦。是一個(gè)矩型。 D.矩型系數(shù): 表征實(shí)際幅頻特性與理想幅頻特性接近的程度。諧振曲線下降為諧振值( f0 處 )的0.1時(shí)對(duì)應(yīng)的頻帶寬度B0.1與通頻帶B0.707之比0.10.10.707210rBKB0arctan 2arctan2 11ZQ從圖2-2(b)可求得輻角為相頻特性呈負(fù)斜率

5、，在諧振頻率處為002212zdQd 串聯(lián)諧振回路 串聯(lián)諧振回路的組成、電抗特性、幅頻特性如圖2-3所示。串聯(lián)諧振角頻率0為 通頻帶、矩型系數(shù)與并聯(lián)諧振回路相同。0112132fLCLC0 或 圖圖2-3 串聯(lián)振蕩回路及特性串聯(lián)振蕩回路及特性 2 抽頭并聯(lián)振蕩回路 定義：激勵(lì)源或負(fù)載與回路電感或電容部分連接的并聯(lián)振蕩回路,稱抽頭并聯(lián)振蕩回路。幾種常用抽頭并聯(lián)振蕩回路如圖2-4所示。圖圖2-4 幾種常見抽頭振蕩回路幾種常見抽頭振蕩回路 目的：通過變抽頭位置或電容分壓比實(shí)現(xiàn)回路與信源的阻抗匹配或阻抗變換。(除了0、Q0、R0外，還增加了一個(gè)可調(diào)節(jié)的因子-接入系數(shù)p) p的定義如下：與外電路相連的那

6、部分電抗與本回路參與分壓的同性質(zhì)總電抗之比，也可以用電壓比來表示 分析幾種常用的抽頭并聯(lián)諧振回路 TUpU2 14.自耦變壓器阻抗變換電路 (a) 自耦變壓器阻抗變換電路自耦變壓器阻抗變換電路 (b)等效電路等效電路 分析如下 初、次級(jí)的功率P1、P2近視相等；初、次級(jí)線圈上的電壓U1與U2之比為匝數(shù)比。 設(shè) N1:N2=1:p ; 則 P1=P2 ; U1U2=1p 初級(jí)功率 ; 次級(jí)功率 故，21112LUPR22212LUPR22121LLRURUp221LLLLRRgp gp或2 15 結(jié)論： 因接入系數(shù)p總小于1，所以RL等效到初級(jí)回路后阻值增大，從而減小了負(fù)載對(duì)回路的影響，且 p

7、愈小， RL愈大，對(duì)回路的影響愈小。 p的大小描述了外部接入負(fù)載對(duì)回路的影響程度，將p 定義為接入系數(shù)。 變壓器阻抗變換電路 分析： 由 N1:N2=1:p ，得 p = N2 / N1(接入系數(shù))。利用前面的方法，也可求得負(fù)載RL等效到初級(jí)回路的等效電阻是221LLLLRRgp gp或. 電容分壓式阻抗變換電路2 16接入系數(shù) p 直接用電容比值表示為1212121211TUCCpUCCC CCC2211211()LLLRRRCpCC2 172 18 耦合振蕩回路 簡(jiǎn)單振蕩回路具有一定的選頻能力，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但選擇性差、矩形系數(shù)太大。在高頻電路中經(jīng)常采用耦合振蕩回路-雙調(diào)諧回路。 耦合振蕩回路

8、的功用：進(jìn)行阻抗變換以完成高頻信號(hào)的傳輸；獲得比簡(jiǎn)單振蕩回路更好的頻率特性。 常見耦合振蕩回路如圖2-10所示。圖圖2-10 兩種常見的耦合回路兩種常見的耦合回路（a ） 互感耦合回路 （b ） 電容耦合回路 耦合阻抗 MZj M12MkL L電容耦合系數(shù) 2 152 16 122ccCkC CC C2 17 次級(jí)回路對(duì)初級(jí)回路的作用反映阻抗 初級(jí)有信號(hào)激勵(lì)時(shí),初級(jí)電流通過耦合阻抗將在次級(jí)回路產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì),從而產(chǎn)生電流,使次級(jí)對(duì)初級(jí)回路產(chǎn)生反作用，該反作用以反映阻抗來等效?；ジ旭詈舷禂?shù)0000()2LQr2211fMZZ2122fMZZ次級(jí)回路自阻抗初級(jí)回路自阻抗次級(jí)回路自阻抗22Z初級(jí)回路自阻抗11Z2 18廣義失諧量：求出 的極大值 ，可以求出不同A時(shí)的歸一化轉(zhuǎn)移阻抗21Zmax21Z21max2222214AZA2 19 00.72fBQkQA 耦合因子（k為耦合系數(shù)）1A臨