通信電子線路-緒論2課件

參考資料:1、《電子線路》（三、四冊）南京工學(xué)院無線電系編高等教育出版社，1984年2、《高頻電子線電路》張獻(xiàn)主編，高等教育出版社，1994年3、《電子線路習(xí)題集》南京工學(xué)院無線電系編，人民教育出版社，1982年4、《電子線路(第四版)》教學(xué)指導(dǎo)書汪勝寧編，高等教育出版社，2004年

參考資料:1、《電子線路》（三、四冊）南京工學(xué)院無線電系編1緒論0.1非線性電子線路的作用0.2

非線性器件的基本特點(diǎn)

0.3

本課程的特點(diǎn)緒論0.1非線性電子線路的作用0.2非線性器件的20.1

非線性電子線路的作用一、線性電路與非線性電路的區(qū)分

電子器件嚴(yán)格上均為非線性的，故所構(gòu)成的電子線路均為非線性電子線路。但是，依據(jù)器件的使用條件不同，所表現(xiàn)的非線性程度不同。

對信號進(jìn)行處理時，盡量使用器件特性的線性部分。電路基本是線性的，但存在不希望有的失真。線性電路：對信號進(jìn)行處理時，使用了器件特性的非線性部分，利用器件的非線性完成振蕩，頻率變換等功能。非線性電路：0.1非線性電子線路的作用一、線性電路與非線性電路的區(qū)分3

小信號條件下，由于輸入信號足夠小，電路可以用線性等效電路表示，如線性電子線路部分討論過的各種小信號放大器。器件的特性，歸屬線性電子線路。

大信號條件下，由于輸入信號較大，必然涉及到器件的非線性部分，例如功率放大器，這樣就不能用線性等效電路表示電子器件的特征，而必須用非線性電路的分析方法。所以功放歸在非線性電子線路的范疇。二、非線性電子線路在通信系統(tǒng)中的應(yīng)用1.通信系統(tǒng)的分類

利用電磁波傳送信息(1)有線通信系統(tǒng)：利用導(dǎo)線傳送信息(2)無線通信系統(tǒng)：(3)光纖通信系統(tǒng)：

利用光導(dǎo)纖維傳送信息小信號條件下，由于輸入信號足夠小，電路42.

無線通信系統(tǒng)組成：發(fā)射裝置+

接收裝置

+

傳輸媒體(1)

發(fā)射裝置

將被發(fā)送的信息變換為電信號。例如話筒將聲音變?yōu)殡娦盘?。①換能器：將換能器輸出的電信號變?yōu)閺?qiáng)度足夠的高頻電振蕩。②發(fā)射機(jī)：

將高頻電振蕩變成電磁波向傳輸媒質(zhì)輻射。

③天線：無線通信系統(tǒng)的組成方框圖2.無線通信系統(tǒng)組成：發(fā)射裝置+接收裝置5

(2)傳輸媒體——電磁波電磁波傳輸方式，依據(jù)波長不同，可分：(2)傳輸媒6傳播距離比較：電離層＞地面＞直線

無線電傳播方式電離層中長波短波超短波傳播距離比較：電離層＞地面＞直線無線電傳播方式電離7(3)接收裝置接收是發(fā)射的逆過程。①接收天線：將空間傳播到其上的電磁波→高頻電振蕩。②接收機(jī)：高頻電振蕩電信號

③換能器：

將電信號所傳送信息

3.

無線通信存在的問題①天線尺寸：

天線尺寸與被輻射信號的波長相比擬時（波長λ的1/10~1），信號才能被天線有效的輻射出去。(3)接收裝置接收是發(fā)射的逆過程。①接收天線：8②存在干擾：

其它電臺的發(fā)射信號，各種工業(yè)、醫(yī)學(xué)裝置輻射電磁波，大氣層，宇宙固有的電磁干擾。

對接收裝置的要求：能從眾多的電磁波中選出有用的微弱信號。

4.解決方案

發(fā)射機(jī)和接收機(jī)借助線性和非線性電子線路對攜有信息的電信號進(jìn)行變換和處理。除放大外，最主要有調(diào)制、解調(diào)。

(1)調(diào)制：

由攜有信息的電信號去控制高頻振蕩信號的某一參數(shù)，使該參數(shù)按照電信號的規(guī)律而變化。

②存在干擾：其它電臺的發(fā)射信號，各種工業(yè)、9調(diào)制信號：攜有信息的電信號。載波信號：未調(diào)制的高頻振蕩信號。已調(diào)波：經(jīng)過調(diào)制后的高頻振蕩信號。根據(jù)受控參數(shù)：調(diào)幅、調(diào)角（調(diào)頻、調(diào)相）。

(2)解調(diào)：

調(diào)制的逆過程，將已調(diào)波轉(zhuǎn)換為載有信息的電信號。(3)調(diào)制的作用：

①減小天線的尺寸(聲30～3000Hz，天線要幾百km)；

②選臺。將不同電臺發(fā)送的信息分配到不同頻率的載波信號上，使接收機(jī)可選擇特定電臺的信息而抑制其它電臺發(fā)送的信息和各種干擾。

調(diào)制信號：攜有信息的電信號。載波信號：未調(diào)制的高頻振蕩10

5.

發(fā)射機(jī)組成(1)振蕩器：

產(chǎn)生fosc

的高頻振蕩信號，幾十kHz以上。

采用調(diào)幅方式的中波廣播發(fā)射機(jī)組成方框圖5.發(fā)射機(jī)組成(1)振蕩器：11(2)

高頻放大器：

一或多級小信號諧振放大器，放大振蕩信號，使頻率倍增至fc，并提供足夠大的載波功率。(3)調(diào)制信號放大器：多級放大器組成，前幾級為小信號放大器，用于放大微音器的電信號；后幾級為功放，提供功率足夠的調(diào)制信號。(4)振幅調(diào)制器：

實(shí)現(xiàn)調(diào)幅功能，將輸入的載波信號和調(diào)制信號變換為所需的調(diào)幅波信號，并加到天線上(2)高頻放大器：126.接收機(jī)采用調(diào)幅方式的無線廣播接收機(jī)組成方框圖(1)高頻放大器：

由一級或多級小信號諧振放大器組成，放大天線上感生的有用信號；并利用放大器中的諧振系統(tǒng)抑制天線上感生的其它頻率的干擾信號。可調(diào)諧。

6.接收機(jī)采用調(diào)幅方式的無線廣播接收機(jī)組成方框圖(1)13(2)混頻器：兩個輸入信號。頻率為fc的高頻已調(diào)信號，本機(jī)振蕩器產(chǎn)生的頻率為fL

的本振信號。將頻率為

fc的高頻已調(diào)信號不失真的變換為載波頻率為截fI的中頻已調(diào)信號：我國中頻。(2)混頻器：14(3)本機(jī)振蕩：

用來產(chǎn)生頻率為)的高頻振蕩信號。fL是可調(diào)的，并能跟蹤fc。(或(4)中頻放大器：

由多級固定調(diào)諧的小信號放大器組成，放大中頻信號。(3)本機(jī)振蕩：用來產(chǎn)生頻率為15(5)

檢波器：

實(shí)現(xiàn)解調(diào)功能，將中頻調(diào)輻波變換為反映傳送信息的調(diào)制信號。(6)低頻放大器：

由小信號放大器和功率放大器組成，放大調(diào)制信號，向揚(yáng)聲器提供所需的推動功率。(5)檢波器：16超外差接收機(jī)：包括混頻器，本機(jī)振蕩，中頻放大器等組成。

在超外差接收機(jī)中，有用信號在不同頻率上進(jìn)行放大，提高了接收機(jī)接收微弱信號的能力，還采用了諧振系統(tǒng)提高選取有用信號的能力。

7.其它通信系統(tǒng)

無論采用何種調(diào)制方式，發(fā)射機(jī)和接收機(jī)都包括上述各模塊，區(qū)別主要在于調(diào)制器和解調(diào)器上。超外差接收機(jī)：17

目前越來越多地采用調(diào)頻無線通信系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)調(diào)制的模塊為頻率調(diào)制器，實(shí)現(xiàn)解調(diào)的模塊為頻率檢波器或鑒頻器。

當(dāng)前正在發(fā)展的數(shù)字通信系統(tǒng)，其調(diào)制信號為數(shù)字信號，相應(yīng)的調(diào)制為數(shù)字調(diào)制。

近年來還提出了軟件無線電的概念，用軟件的方法實(shí)現(xiàn)通信系統(tǒng)中一部分電路的功能，改變程序便可變更調(diào)制方式。8.

非線性電子線路總結(jié)

上面介紹的通信系統(tǒng)中，除小信號放大器以外，其它如振蕩器、功放、調(diào)制器、解調(diào)器、混頻器、倍頻器均是本書討論范圍內(nèi)的非線性電子線路。

目前越來越多地采用調(diào)頻無線通信系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)調(diào)制的18上述非線性電子線路可分為三類：一類：

實(shí)現(xiàn)功率放大功能的電路。在輸入信號作用下，將直流電源提供的功率部分地轉(zhuǎn)換為輸入信號規(guī)律變化的輸出信號功率，并使輸出信號的功率大于輸入信號的功率。二類：

實(shí)現(xiàn)振蕩功能的電路。可在不加輸入信號的情況下，穩(wěn)定地產(chǎn)生特定頻率或特定頻率范圍的正弦波振蕩信號。三類：

實(shí)現(xiàn)波形變換和頻率變換功能的電路。能在輸入信號作用下產(chǎn)生與之波形和頻譜不同的輸出信號。包括：調(diào)制電路、解調(diào)電路、混頻電路和倍頻電路。本課程順序討論這三類電路。

上述非線性電子線路可分為三類：一類：190.2

非線性器件的基本特點(diǎn)

非線性電子線路利用器件的非線性特性實(shí)現(xiàn)上述三類功能，因此，有必要首先了解非線性器件的基本特點(diǎn)：一、非線性器件特性的參數(shù)

主要有三：(1)直流參數(shù)：

適用于直流分析(2)交流參數(shù)：

適用于頻率變換電路的分析

(3)平均參數(shù)：

適用于功率放大和振蕩電路的分析

0.2非線性器件的基本特點(diǎn)非線性電子線路利20以非線性電阻為例，說明三種參數(shù)的意義。①直流電導(dǎo)：

表明直流電流與直流電壓間的依存關(guān)系。

，適用于直流分析其值是

VQ(IQ)

的非線性函數(shù)。

②交流電導(dǎo)：

伏安特性曲線上任一點(diǎn)的斜率或該點(diǎn)上增量電流與增量電壓的比值。，適用于頻率變換電路分析以非線性電阻為例，說明三種參數(shù)的意義。①直流電導(dǎo)：21③

平均電導(dǎo)：適用于功放和振蕩電路分析定義：

當(dāng)器件兩端加余弦電壓時，由于特性的非線性，流過器件的電流必為非余弦，將其按付里葉級數(shù)展開：平均電導(dǎo)即為基波電流振幅與外加電壓振幅之比：

反映基波電流與外加電壓間的依存關(guān)系。根據(jù)實(shí)際的工作情況選用不同的參數(shù)。

③平均電導(dǎo)：適用于功放和振蕩電路分析定義：當(dāng)器件兩端加余22二、非線性器件特性的控制變量分析非線性器件時，必須注明它的控制變量?？刂谱兞坎煌鑼懛蔷€性器件特性的函數(shù)也不同。例如二極管

電壓為控制量：電流指數(shù)變化

電流為控制量：

電壓對數(shù)變化注意：

當(dāng)特性非單調(diào)時，指明控制量尤為重要二、非線性器件特性的控制變量分析非線性器件時，必須注23(2)

直流電導(dǎo)

g0＞0，在曲線上任一點(diǎn)均為正。交流電導(dǎo)

g(a,b)＜0，在a、b段為負(fù)電導(dǎo)。

例：(1)控制變量為電壓：

電流為單值電流：

電壓為多值

隧道二極管的特性曲線

*

器件特性的描述與控制變量有關(guān)，并可能出現(xiàn)負(fù)參數(shù)，是非線性與線性器件的又一重要區(qū)別。(2)直流電導(dǎo)g0＞0，在曲線上任一點(diǎn)均為正。交流電24三、不滿足疊加原理

若

則

而

例

出現(xiàn)新的頻率成份非線性電路實(shí)現(xiàn)頻率加、減等更多電路功能。

三、不滿足疊加原理若則而例250.3本課程的特點(diǎn)

1.工程上采用近似的分析方法。

非線性器件物理特性復(fù)雜，要得到精確解需要求解非線性方程或時變系數(shù)微分方程。

對策：對器件數(shù)學(xué)模型和電路工作條件進(jìn)行合理近似，用簡單的分析方法獲得具有實(shí)用意義的結(jié)果。

2.功能的實(shí)現(xiàn)借助器件的非線性，功能與電路形式遠(yuǎn)比線性電路多。

對策：抓住本質(zhì)——功能再多也是借助器件的非線性抓基本電路——種類雖多，但都是在為數(shù)不多的基本電路上發(fā)展起來的。0.3本課程的特點(diǎn)1.工程上采用近似的分析方法。263.重視實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)。

分析各種功能間的內(nèi)在聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)各種功能的基本方法及由此導(dǎo)出的基本電路結(jié)構(gòu)。本書內(nèi)容安排的三個層次：

①實(shí)現(xiàn)各功能的基本原理并由此導(dǎo)出基本電路。

②

進(jìn)行合理近似，引出對電路進(jìn)行近似的工程分析。

③根據(jù)分析結(jié)果，提出對電路的設(shè)計原則及改進(jìn)電路性能的基本途徑。

作業(yè)：復(fù)習(xí)緒論內(nèi)容，預(yù)習(xí)功率電子電路

3.重視實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)。分析各種功能間的內(nèi)在聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)27選頻網(wǎng)絡(luò)與阻抗變換重點(diǎn)內(nèi)容：

串、并聯(lián)諧振回路的選頻特性；

LC分壓式阻抗變換電路；

選頻網(wǎng)絡(luò)與阻抗變換重點(diǎn)內(nèi)容：串、并聯(lián)諧振回路的選頻特性；281.1LC諧振回路

LC諧振回路有并聯(lián)回路和串聯(lián)回路兩種形式，屬于無源濾波網(wǎng)絡(luò)；其作用是：

（1）選頻濾波：從輸入信號中選出有用頻率分量，抑制無用頻率分量或噪聲。（2）阻抗變換電路及匹配電路；（3）實(shí)現(xiàn)頻幅、頻相變換：將頻率的變化轉(zhuǎn)換為振幅或相位的變化；將在頻率調(diào)制中講。

1.11.1LC諧振回路LC諧振回路有并聯(lián)回路和串聯(lián)291.1.1并聯(lián)諧振回路圖1.1.1并聯(lián)諧振回路

圖1.1.1所示為一個有耗的空心線圈和電容組成的并聯(lián)回路。其中為L的損耗電阻，C的損耗很小，可忽略。為激勵電流源，回路兩端所得到的輸出電壓為。一、并聯(lián)諧振回路的阻抗特性

由圖知：回路的阻抗1.1.11.1.1并聯(lián)諧振回路圖1.1.1并聯(lián)諧振回路圖30或回路的導(dǎo)納：圖1.1.2并聯(lián)等效電路

此時，圖1.1.1可等效為圖1.1.2。此時，回路的諧振電阻：或諧振電導(dǎo)

1.1.1或回路的導(dǎo)納：圖1.1.2并聯(lián)等效電路此時，圖31定義回路的空載品質(zhì)因數(shù)：則回路的阻抗特性令

為廣義失諧，回路諧振時

∴

1.1.1定義回路的空載品質(zhì)因數(shù)：則回路的阻抗特性令為廣義失諧，回路32阻抗幅頻特性

阻抗相頻特性

由此畫出的阻抗頻率特性曲線如圖1.1.3所示。圖1.1.3并聯(lián)諧振回路阻抗頻率特性曲線

（并聯(lián)諧振回路幅頻相頻曲線動畫）

1.1.1阻抗幅頻特性阻抗相頻特性由此畫出的阻抗頻率特性33二、回路兩端的電壓回路兩端的諧振電壓：

由以上分析結(jié)果，并結(jié)合圖1.1.3可以得出如下幾點(diǎn)結(jié)論：②回路失諧（）時，并聯(lián)回路阻抗下降，時，當(dāng),并聯(lián)回路阻抗呈感性；

時，當(dāng),并聯(lián)回路阻抗呈容性；1.1.1①回路諧振（）時，，回路阻抗最大且為純阻相移值增大。二、回路兩端的電壓回路兩端的諧振電壓：由以上分析34③

電流特性

并聯(lián)回路諧振時的諧振電阻為或的倍，同時并聯(lián)電路各支路電流的大小與阻抗成反比，因此諧振時電感和電容中電流的大小為外部電流的倍，即有:且相位相反

1.1.1圖1.1.4并聯(lián)回路的電抗頻率特性

如果忽略簡單并聯(lián)諧振回路（如圖1.1.1所示）的損耗電阻，即，此時可以畫出并聯(lián)回路的電抗頻率特性曲線如圖1.1.4所示。

③電流特性并聯(lián)回路諧振時的諧振電阻為或的倍，同時并聯(lián)35④電壓特性諧振時回路兩端的電壓最大，

，與激勵電流同相位。⑤相頻特性曲線的斜率并聯(lián)諧振回路的相頻特性呈負(fù)斜率，且斜率越大，曲線越陡。越高，1.1.1④電壓特性諧振時回路兩端的電壓最大，，與激勵電流同36④電壓特性諧振時回路兩端的電壓最大，，與激勵電流同相位。⑤相頻特性曲線的斜率并聯(lián)諧振回路的相頻特性呈負(fù)斜率，且斜率越大，曲線越陡。越高，1.1.1④電壓特性諧振時回路兩端的電壓最大，，與激勵電流同37三、回路的諧振特性曲線：其中：幅頻特性

相頻特性

由此畫出的諧振特性曲線如圖1.1.5所示。

1.1.1三、回路的諧振特性曲線：其中：幅頻特性相頻特性由此畫出38圖1.1.5諧振特性曲線（并聯(lián)諧振回路諧振特性動畫）

顯然，曲線形狀與

有關(guān)。

1.1.1由該圖知，越大，曲線愈尖銳，選擇性越好。圖1.1.5諧振特性曲線（并聯(lián)諧振回路諧振特性動畫）39四．通頻帶：定義：當(dāng)時對應(yīng)的頻率范圍稱為通頻帶，表示，稱之為3dB帶寬。用

由幅頻表達(dá)式知：當(dāng)

時顯然，越大，越窄，選擇性好，∴選擇性與矛盾。1.1.1四．通頻帶：定義：當(dāng)時對應(yīng)的頻率范圍稱為通頻帶，表示，稱之401.1.2串聯(lián)諧振回路

標(biāo)準(zhǔn)的串聯(lián)回路由無損耗的電感L和電容C、電阻串聯(lián)而成，并由電壓源激勵，如圖1.1.6所示。

圖1.1.6標(biāo)準(zhǔn)LC串聯(lián)回路

一、串聯(lián)回路的阻抗特性：由A、B兩點(diǎn)向回路內(nèi)看入的回路等效阻抗為1.1.21.1.2串聯(lián)諧振回路標(biāo)準(zhǔn)的串聯(lián)回路由無損耗的電41當(dāng)，

時，回路諧振，此時稱

為回路的諧振角頻率。

令回路的空載品質(zhì)因數(shù)

并引入廣義失諧，阻抗可改寫為1.1.2當(dāng)，時，回路諧振，此時稱為回路的諧振角頻率。令回路的空42回路阻抗的幅頻特性

回路阻抗的相頻特性

圖1.1.7串聯(lián)諧振回路阻抗的幅

頻特性和相頻特性曲線由以上分析知，串聯(lián)回路諧振時具有以下特點(diǎn)：①阻抗特性回路諧振時，回路的感抗與容抗相等，互相抵消，回路阻抗最?。ǎ┣覟榧冏琛?.1.2回路阻抗的幅頻特性回路阻抗的相頻特性圖1.1.43②回路失諧（）時，串聯(lián)回路阻抗增加，相移值時，串聯(lián)回路阻抗呈感性；時，，串聯(lián)回路阻抗呈容性。增大。當(dāng)當(dāng)圖1.1.8串聯(lián)回路的電抗頻率特性如果忽略簡單串聯(lián)諧振回路的損耗電阻，可以畫出串聯(lián)回路的電抗頻率特性曲線如圖1.1.8所示。1.1.2②回路失諧（）時，串聯(lián)回路阻抗增加，相移值時，串聯(lián)回路阻抗44③相頻特性曲線為正斜率，即二、串聯(lián)諧振回路的諧振特性定義：回路輸出電流隨輸入信號頻率而變化的特性稱為回路的選頻特性。圖1.1.6所示串聯(lián)諧振回路的輸出電流表達(dá)為式中為回路諧振情況下的輸出電流。

上式說明，回路發(fā)生串聯(lián)諧振時，因回路阻抗最小，流過回路的電流最大1.1.2③相頻特性曲線為正斜率，即二、串聯(lián)諧振回路的諧振特性45若將失諧頻率對應(yīng)的輸出電流與諧振時的輸出電流之比稱為諧振回路的歸一化選頻特性，則可以得到由此得到回路的幅頻特性相頻特性

顯然上述幅頻、相頻特性表達(dá)式與并聯(lián)回路的幅頻、相頻特性表達(dá)式分別相同，即串聯(lián)諧振回路具有與并聯(lián)回路相同的選頻特性。1.1.2若將失諧頻率對應(yīng)的輸出電流與諧振時的輸出電流之比稱為諧振回路46三串、并聯(lián)回路的比較1、回路諧振（）時：串聯(lián)諧振回路的阻抗并聯(lián)諧振回路的阻抗2、相頻特性：串聯(lián)回路的相頻特性為正斜率，并聯(lián)回路的相頻特性為負(fù)斜率,且最大相移為。3、實(shí)際應(yīng)用中：串聯(lián)回路適合于信號源和負(fù)載串接，從而使信號電流有效的送給負(fù)載。并聯(lián)回路適合于信號源和負(fù)載并接，使信號在負(fù)載上得到的電壓振幅最大。1.1.2三串、并聯(lián)回路的比較1、回路諧振（）時：串聯(lián)諧振回路的471.1.3負(fù)載和信號源內(nèi)阻對并

聯(lián)諧振回路的影響并聯(lián)回路若考慮信號源內(nèi)阻和負(fù)載時，如圖1.1.9所示。圖1.1.9具有負(fù)載和信號源內(nèi)阻的并聯(lián)諧振回路（a）實(shí)際回路（b）、（c）等效回路

（并聯(lián)諧振回路等效動畫）

則回路總諧振阻抗：1.1.31.1.3負(fù)載和信號源內(nèi)阻對并

48回路的空載品質(zhì)因數(shù)

回路的有載品質(zhì)因數(shù)：回路的3dB帶寬為所以將導(dǎo)致回路的選擇性變差，通頻帶展寬?；芈返目蛰d品質(zhì)因數(shù)回路的有載品質(zhì)因數(shù)：回路的3dB帶寬為491.1.3

可以看出，由于負(fù)載電阻和信號源內(nèi)阻的影響，使回路兩端的諧振電壓減小，回路的品質(zhì)因數(shù)下降，通頻帶展寬，選擇性變差。同時信號源內(nèi)阻及負(fù)載不一定是純阻,又將對諧振曲線產(chǎn)生影響.和越小，下降越多，影響也就越嚴(yán)重。實(shí)際應(yīng)用中，為了保證回路有較高的選擇性，為此可采用下節(jié)討論的阻抗變換網(wǎng)絡(luò)，減小這種影響。1.1.3可以看出，由于負(fù)載電阻和信號源內(nèi)阻的影響，50例l.1.1設(shè)一放大器以簡單并聯(lián)振蕩回路為負(fù)載，信號中心頻率，回路電容采用C=50pF，試計算所需的線圈電感值。又若線圈品質(zhì)因數(shù)為，試計算回路諧振電阻及回路帶寬。若放大器所需的帶寬為0.5MHz，則應(yīng)在回路上并聯(lián)多大電阻才能滿足放大器所需帶寬要求？

例l.1.151

解：（1）計算L值。由諧振頻率表達(dá)式可得

將以兆赫（MHz）為單位，C以皮法（PF）為單位，L以微亨（μH）為單位。上式可變?yōu)橐粚?shí)用計算公式將C=50pF代入，得L=5.07(μH)

1.1.3解：（1）計算L值。將以兆赫（MHz）為單位，C以皮法52

(2)回路諧振電阻和帶寬由式（1.1.7）知

回路帶寬為

（3）求滿足0.5MHz帶寬的并聯(lián)電阻。設(shè)回路上并聯(lián)的電阻為，并聯(lián)后的總電阻為

,回路的有載品質(zhì)因數(shù)為，由帶寬公式可以得到(2)回路諧振電阻和帶寬回路帶寬為（3）求滿足53回路總電阻為因此，需要在回路上并聯(lián)7.97kΩ的電阻。1.1.3回路總電阻為因此，需要在回路上并聯(lián)7.97kΩ的電阻。1.1541.2窄帶無源阻抗變換網(wǎng)絡(luò)在并聯(lián)諧振回路中，為了減少負(fù)載和信號源內(nèi)阻對選頻回路的影響,保證回路有高的值，除了增大負(fù)載

和信號源內(nèi)阻采用阻抗變換網(wǎng)絡(luò)。阻抗變換的目的：將實(shí)際負(fù)載阻抗變換為前級網(wǎng)絡(luò)所要求的最佳負(fù)載值，即獲得最大功率輸出。1.2.1外，還可以1.2窄帶無源阻抗變換網(wǎng)絡(luò)在并聯(lián)諧振回路中，為了減少負(fù)55電流式中的負(fù)號表示實(shí)際方向與參考方向相反。

由于變壓器初級、次級消耗的功率是相等的，可得初、次級電阻的關(guān)系為1.2.1圖1.2.1變壓器阻抗變換器1.2.1變壓器阻抗變換

變壓器為無損耗的理想變壓器，則變壓器初級、次級電壓和電流的關(guān)系為

電流式中的負(fù)號表示實(shí)際方向與參考方向相反。由于變壓器561.2.2部分接入進(jìn)行阻抗變換一、自耦變壓器電路：設(shè)變壓器理想無損耗。或失諧不大時，則利用功率相等的概念，可以證明若回路品質(zhì)因數(shù)足夠大（），回路處于諧振式中n為變壓器的變比,稱之為接入系數(shù),且

圖1.2.2自耦變壓器電路（a）實(shí)際連接電路（b）等效電路

1.2.21.2.2部分接入進(jìn)行阻抗變換一、自耦變壓器電路：設(shè)變壓57二、電容分壓式電路可以證明圖1.2.3電容分壓式電路（a）實(shí)際連接電路

（b）等效電路負(fù)載兩端的電壓與信號源的端電壓之間的關(guān)系為等效負(fù)載其中接入系數(shù)1.2.2二、電容分壓式電路可以證明圖1.2.3電容分壓58三、電感分壓式電路圖1.2.4電容分壓式電路（a）實(shí)際連接電路

（b）等效電路結(jié)論：（當(dāng)時）采用部分接入方式時,阻抗從低抽頭向高,增強(qiáng)的倍數(shù)是。若進(jìn)行電流、電壓轉(zhuǎn)換時,其變比為,而不是。抽頭轉(zhuǎn)換時,等效阻抗（）將增加1.2.2三、電感分壓式電路圖1.2.4電容分壓式電路59

如圖1.2.5所示（a）、（b）電路中，電壓、電流之間的關(guān)系為圖1.2.5電源轉(zhuǎn)換顯然，電路采用部分接入方式時，通過合理選擇抽頭位置（即值），可將負(fù)載變換為理想狀態(tài)，達(dá)到阻抗匹配的目的。1.2.2如圖1.2.5所示（a）、（b）電路中，電壓、電流之60例1.2.1電路如圖1.2.6所示。試求輸出電壓的表達(dá)式及回路的帶寬。忽略回路本身的固有損耗。圖1.2.6例1.2.1電路圖解：設(shè)回路滿足高的條件，由圖知，回路電容為諧振角頻率為：電阻R1的接入系數(shù)等效到回路兩端的電阻為1.2.2例1.2.1電路如圖1.2.6所示。試求輸出電壓的表達(dá)式61回路諧振時，兩端的電壓與同相，電壓振幅為所以回路兩端的電壓輸出電壓回路品質(zhì)因數(shù)回路帶寬通過計算表明滿足高的假設(shè)，而且也基本滿足遠(yuǎn)大于1的條件。由上述計算知，

與同相位，實(shí)際上由于對實(shí)際分壓比的影響，與存在一個小的相移。1.2.2回路諧振時，兩端的電壓與同相，電壓振幅為所以回路兩端的電621.2.3其他形式的阻抗變換網(wǎng)絡(luò)一、阻抗的串、并聯(lián)等效轉(zhuǎn)換1.2.3圖1.2.7串、并聯(lián)阻抗的等效變換

圖1.2.7（a）中圖1.2.7（b）中1.2.3其他形式的阻抗變換網(wǎng)絡(luò)一、阻抗的串、并聯(lián)等效轉(zhuǎn)63且于是可以得到：當(dāng)時1.2.3若使，必有或且于是可以得到：當(dāng)時1.2.3若使，必有或641.3其他形式的濾波器1.3.1、石英晶體濾波器1.3一、石英晶體的物理特性1、石英晶體的結(jié)構(gòu)圖1.3.1（a）表示自然結(jié)晶體，圖（b）表示晶體的橫斷。為了便于研究，人們根據(jù)石英晶體的物理特性，在石英晶體內(nèi)畫出三種幾何對稱軸，連接兩個角錐頂點(diǎn)的一根軸Z，稱為光軸；在圖（b）中沿對角線的三條X軸，稱為電軸；與電軸相垂直的三條Y軸，稱為機(jī)械軸。圖1.3.1石英晶體的形狀及橫斷面圖1.3其他形式的濾波器1.3.1、石英晶體濾波器1.3一651.3.12、石英晶體的切割石英晶體諧振器是由石英晶體切片而成。各種晶片按與各軸不同角度切割而成。圖1.3.2就是石英晶體幾種常用的切片方式，晶片經(jīng)制作金屬電極，按放于支架并封裝即成為晶體諧振器元件。圖1.3.2石英晶體的各種切割方式（a）X切割（b）Y切割（c）AT切割1.3.12、石英晶體的切割石英晶體諧振器是由石英晶663、石英晶體的電特性（1）石英晶體特有的正、反兩種壓電效應(yīng)正壓電效應(yīng)：當(dāng)沿晶體的電軸或機(jī)械軸施以張力或壓力時，就在垂直于電軸的兩面上產(chǎn)生正、負(fù)電荷，呈現(xiàn)出電壓。負(fù)壓電效應(yīng)：當(dāng)在垂直于電軸的兩面上加交變電壓時，晶體將會沿電軸或機(jī)械軸產(chǎn)生彈性變形（伸張或壓縮），稱為機(jī)械振動。

1.3.13、石英晶體的電特性（1）石英晶體特有的正、反兩種壓電效應(yīng)67（2）石英晶體具有諧振回路的特性因?yàn)槭⒕w和其它彈性體一樣，具有彈性和慣性，因而存在著固有振動頻率。當(dāng)外加電信號頻率在此自然頻率附近時，就會發(fā)生諧振現(xiàn)象。它既表現(xiàn)為晶片的機(jī)械共振，又在電路上表現(xiàn)出電諧振。這時有很大的電流流過晶體，產(chǎn)生電能和機(jī)械能的轉(zhuǎn)換。（3）具有較小的頻率溫度特性（2）石英晶體具有諧振回路的特性68圖（a）是考慮基頻及各次泛音的等效電路。二、石英諧振器的等效電路及阻抗特性1、等效電路

1.3.1圖1.3.3晶體諧振器的等效電路（a）包括泛音在內(nèi)的等效電路

（b）諧振頻率附近的等效電路

（c）電路符號

彈性體的質(zhì)量，值很大，

為（幾十m～幾十）H；彈性體的彈性模數(shù)，值較小，為（0.01～0.1）pF；由于各諧波頻率相隔較遠(yuǎn)，相互影響很小。對于某一具體應(yīng)用（如工作于基頻或工作于泛音），只須考慮此頻率附近的電路特性，因此可以用圖（b）等效。機(jī)械摩擦和空氣阻尼引起的損耗，值很小，為（幾～幾十）晶體作為介質(zhì)的靜態(tài)電容。其數(shù)值一般為（幾～幾十)pF，較大。

與石英片厚度、介電常數(shù)、極板面積有關(guān)。圖（a）是考慮基頻及各次泛音的等效電路。二、石英諧振器的等效692、諧振頻率串聯(lián)諧振頻率：并聯(lián)諧振頻率：式中兩頻率之間的間隔為1.3.12、諧振頻率串聯(lián)諧振頻率：并聯(lián)諧振頻率：式中兩頻率之間70晶體的主要特點(diǎn)是它的等效電感特別大，而等效電容特別小。晶體諧振器的品質(zhì)因數(shù)為很大，為（幾萬~幾百萬）

圖1.3.3（b）所示等效電路的阻抗一般表示式為

上式在忽略后可簡化為1.3.1晶體的主要特點(diǎn)是它的等效電感特別大，而等效電容特別小。晶體諧71由此式畫出的電抗曲線如圖1.3.4所示。由該圖知：當(dāng)，時，呈容性。呈感性。當(dāng)時，作濾波器使用時，決定了濾波器的通當(dāng)帶寬度。圖1.3.4晶體諧振器的電抗曲線1.3.1由此式畫出的電抗曲線如圖1.3.4所示。由該圖知：當(dāng)，時，呈72晶體諧振器與一般振蕩回路比較，有以下幾個明顯的特點(diǎn)：③晶體在工作頻率附近阻抗變化率大，具有很高的并聯(lián)諧振阻抗。①晶體的諧振頻率和非常穩(wěn)定。這是因?yàn)?、由晶體尺寸決定，由于晶體的物理特性、它們受外界因素（如溫度、震動等）的影響小。②有非常高的品質(zhì)因數(shù)。而普通LC振蕩回路的值只能到幾百。1.3.1晶體諧振器與一般振蕩回路比較，有以下幾個明顯的特點(diǎn)：73參考資料:1、《電子線路》（三、四冊）南京工學(xué)院無線電系編高等教育出版社，1984年2、《高頻電子線電路》張獻(xiàn)主編，高等教育出版社，1994年3、《電子線路習(xí)題集》南京工學(xué)院無線電系編，人民教育出版社，1982年4、《電子線路(第四版)》教學(xué)指導(dǎo)書汪勝寧編，高等教育出版社，2004年

參考資料:1、《電子線路》（三、四冊）南京工學(xué)院無線電系編74緒論0.1非線性電子線路的作用0.2

非線性器件的基本特點(diǎn)

0.3

本課程的特點(diǎn)緒論0.1非線性電子線路的作用0.2非線性器件的750.1

非線性電子線路的作用一、線性電路與非線性電路的區(qū)分

電子器件嚴(yán)格上均為非線性的，故所構(gòu)成的電子線路均為非線性電子線路。但是，依據(jù)器件的使用條件不同，所表現(xiàn)的非線性程度不同。

對信號進(jìn)行處理時，盡量使用器件特性的線性部分。電路基本是線性的，但存在不希望有的失真。線性電路：對信號進(jìn)行處理時，使用了器件特性的非線性部分，利用器件的非線性完成振蕩，頻率變換等功能。非線性電路：0.1非線性電子線路的作用一、線性電路與非線性電路的區(qū)分76

小信號條件下，由于輸入信號足夠小，電路可以用線性等效電路表示，如線性電子線路部分討論過的各種小信號放大器。器件的特性，歸屬線性電子線路。

大信號條件下，由于輸入信號較大，必然涉及到器件的非線性部分，例如功率放大器，這樣就不能用線性等效電路表示電子器件的特征，而必須用非線性電路的分析方法。所以功放歸在非線性電子線路的范疇。二、非線性電子線路在通信系統(tǒng)中的應(yīng)用1.通信系統(tǒng)的分類

利用電磁波傳送信息(1)有線通信系統(tǒng)：利用導(dǎo)線傳送信息(2)無線通信系統(tǒng)：(3)光纖通信系統(tǒng)：

利用光導(dǎo)纖維傳送信息小信號條件下，由于輸入信號足夠小，電路772.

無線通信系統(tǒng)組成：發(fā)射裝置+

接收裝置

+

傳輸媒體(1)

發(fā)射裝置

將被發(fā)送的信息變換為電信號。例如話筒將聲音變?yōu)殡娦盘?。①換能器：將換能器輸出的電信號變?yōu)閺?qiáng)度足夠的高頻電振蕩。②發(fā)射機(jī)：

將高頻電振蕩變成電磁波向傳輸媒質(zhì)輻射。

③天線：無線通信系統(tǒng)的組成方框圖2.無線通信系統(tǒng)組成：發(fā)射裝置+接收裝置78

(2)傳輸媒體——電磁波電磁波傳輸方式，依據(jù)波長不同，可分：(2)傳輸媒79傳播距離比較：電離層＞地面＞直線

無線電傳播方式電離層中長波短波超短波傳播距離比較：電離層＞地面＞直線無線電傳播方式電離80(3)接收裝置接收是發(fā)射的逆過程。①接收天線：將空間傳播到其上的電磁波→高頻電振蕩。②接收機(jī)：高頻電振蕩電信號

③換能器：

將電信號所傳送信息

3.

無線通信存在的問題①天線尺寸：

天線尺寸與被輻射信號的波長相比擬時（波長λ的1/10~1），信號才能被天線有效的輻射出去。(3)接收裝置接收是發(fā)射的逆過程。①接收天線：81②存在干擾：

其它電臺的發(fā)射信號，各種工業(yè)、醫(yī)學(xué)裝置輻射電磁波，大氣層，宇宙固有的電磁干擾。

對接收裝置的要求：能從眾多的電磁波中選出有用的微弱信號。

4.解決方案

發(fā)射機(jī)和接收機(jī)借助線性和非線性電子線路對攜有信息的電信號進(jìn)行變換和處理。除放大外，最主要有調(diào)制、解調(diào)。

(1)調(diào)制：

由攜有信息的電信號去控制高頻振蕩信號的某一參數(shù)，使該參數(shù)按照電信號的規(guī)律而變化。

②存在干擾：其它電臺的發(fā)射信號，各種工業(yè)、82調(diào)制信號：攜有信息的電信號。載波信號：未調(diào)制的高頻振蕩信號。已調(diào)波：經(jīng)過調(diào)制后的高頻振蕩信號。根據(jù)受控參數(shù)：調(diào)幅、調(diào)角（調(diào)頻、調(diào)相）。

(2)解調(diào)：

調(diào)制的逆過程，將已調(diào)波轉(zhuǎn)換為載有信息的電信號。(3)調(diào)制的作用：

①減小天線的尺寸(聲30～3000Hz，天線要幾百km)；

②選臺。將不同電臺發(fā)送的信息分配到不同頻率的載波信號上，使接收機(jī)可選擇特定電臺的信息而抑制其它電臺發(fā)送的信息和各種干擾。

調(diào)制信號：攜有信息的電信號。載波信號：未調(diào)制的高頻振蕩83

5.

發(fā)射機(jī)組成(1)振蕩器：

產(chǎn)生fosc

的高頻振蕩信號，幾十kHz以上。

采用調(diào)幅方式的中波廣播發(fā)射機(jī)組成方框圖5.發(fā)射機(jī)組成(1)振蕩器：84(2)

高頻放大器：

一或多級小信號諧振放大器，放大振蕩信號，使頻率倍增至fc，并提供足夠大的載波功率。(3)調(diào)制信號放大器：多級放大器組成，前幾級為小信號放大器，用于放大微音器的電信號；后幾級為功放，提供功率足夠的調(diào)制信號。(4)振幅調(diào)制器：

實(shí)現(xiàn)調(diào)幅功能，將輸入的載波信號和調(diào)制信號變換為所需的調(diào)幅波信號，并加到天線上(2)高頻放大器：856.接收機(jī)采用調(diào)幅方式的無線廣播接收機(jī)組成方框圖(1)高頻放大器：

由一級或多級小信號諧振放大器組成，放大天線上感生的有用信號；并利用放大器中的諧振系統(tǒng)抑制天線上感生的其它頻率的干擾信號?？烧{(diào)諧。

6.接收機(jī)采用調(diào)幅方式的無線廣播接收機(jī)組成方框圖(1)86(2)混頻器：兩個輸入信號。頻率為fc的高頻已調(diào)信號，本機(jī)振蕩器產(chǎn)生的頻率為fL

的本振信號。將頻率為

fc的高頻已調(diào)信號不失真的變換為載波頻率為截fI的中頻已調(diào)信號：我國中頻。(2)混頻器：87(3)本機(jī)振蕩：

用來產(chǎn)生頻率為)的高頻振蕩信號。fL是可調(diào)的，并能跟蹤fc。(或(4)中頻放大器：

由多級固定調(diào)諧的小信號放大器組成，放大中頻信號。(3)本機(jī)振蕩：用來產(chǎn)生頻率為88(5)

檢波器：

實(shí)現(xiàn)解調(diào)功能，將中頻調(diào)輻波變換為反映傳送信息的調(diào)制信號。(6)低頻放大器：

由小信號放大器和功率放大器組成，放大調(diào)制信號，向揚(yáng)聲器提供所需的推動功率。(5)檢波器：89超外差接收機(jī)：包括混頻器，本機(jī)振蕩，中頻放大器等組成。

在超外差接收機(jī)中，有用信號在不同頻率上進(jìn)行放大，提高了接收機(jī)接收微弱信號的能力，還采用了諧振系統(tǒng)提高選取有用信號的能力。

7.其它通信系統(tǒng)

無論采用何種調(diào)制方式，發(fā)射機(jī)和接收機(jī)都包括上述各模塊，區(qū)別主要在于調(diào)制器和解調(diào)器上。超外差接收機(jī)：90

目前越來越多地采用調(diào)頻無線通信系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)調(diào)制的模塊為頻率調(diào)制器，實(shí)現(xiàn)解調(diào)的模塊為頻率檢波器或鑒頻器。

當(dāng)前正在發(fā)展的數(shù)字通信系統(tǒng)，其調(diào)制信號為數(shù)字信號，相應(yīng)的調(diào)制為數(shù)字調(diào)制。

近年來還提出了軟件無線電的概念，用軟件的方法實(shí)現(xiàn)通信系統(tǒng)中一部分電路的功能，改變程序便可變更調(diào)制方式。8.

非線性電子線路總結(jié)

上面介紹的通信系統(tǒng)中，除小信號放大器以外，其它如振蕩器、功放、調(diào)制器、解調(diào)器、混頻器、倍頻器均是本書討論范圍內(nèi)的非線性電子線路。

目前越來越多地采用調(diào)頻無線通信系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)調(diào)制的91上述非線性電子線路可分為三類：一類：

實(shí)現(xiàn)功率放大功能的電路。在輸入信號作用下，將直流電源提供的功率部分地轉(zhuǎn)換為輸入信號規(guī)律變化的輸出信號功率，并使輸出信號的功率大于輸入信號的功率。二類：

實(shí)現(xiàn)振蕩功能的電路?？稍诓患虞斎胄盘柕那闆r下，穩(wěn)定地產(chǎn)生特定頻率或特定頻率范圍的正弦波振蕩信號。三類：

實(shí)現(xiàn)波形變換和頻率變換功能的電路。能在輸入信號作用下產(chǎn)生與之波形和頻譜不同的輸出信號。包括：調(diào)制電路、解調(diào)電路、混頻電路和倍頻電路。本課程順序討論這三類電路。

上述非線性電子線路可分為三類：一類：920.2

非線性器件的基本特點(diǎn)

非線性電子線路利用器件的非線性特性實(shí)現(xiàn)上述三類功能，因此，有必要首先了解非線性器件的基本特點(diǎn)：一、非線性器件特性的參數(shù)

主要有三：(1)直流參數(shù)：

適用于直流分析(2)交流參數(shù)：

適用于頻率變換電路的分析

(3)平均參數(shù)：

適用于功率放大和振蕩電路的分析

0.2非線性器件的基本特點(diǎn)非線性電子線路利93以非線性電阻為例，說明三種參數(shù)的意義。①直流電導(dǎo)：

表明直流電流與直流電壓間的依存關(guān)系。

，適用于直流分析其值是

VQ(IQ)

的非線性函數(shù)。

②交流電導(dǎo)：

伏安特性曲線上任一點(diǎn)的斜率或該點(diǎn)上增量電流與增量電壓的比值。，適用于頻率變換電路分析以非線性電阻為例，說明三種參數(shù)的意義。①直流電導(dǎo)：94③

平均電導(dǎo)：適用于功放和振蕩電路分析定義：

當(dāng)器件兩端加余弦電壓時，由于特性的非線性，流過器件的電流必為非余弦，將其按付里葉級數(shù)展開：平均電導(dǎo)即為基波電流振幅與外加電壓振幅之比：

反映基波電流與外加電壓間的依存關(guān)系。根據(jù)實(shí)際的工作情況選用不同的參數(shù)。

③平均電導(dǎo)：適用于功放和振蕩電路分析定義：當(dāng)器件兩端加余95二、非線性器件特性的控制變量分析非線性器件時，必須注明它的控制變量?？刂谱兞坎煌鑼懛蔷€性器件特性的函數(shù)也不同。例如二極管

電壓為控制量：電流指數(shù)變化

電流為控制量：

電壓對數(shù)變化注意：

當(dāng)特性非單調(diào)時，指明控制量尤為重要二、非線性器件特性的控制變量分析非線性器件時，必須注96(2)

直流電導(dǎo)

g0＞0，在曲線上任一點(diǎn)均為正。交流電導(dǎo)

g(a,b)＜0，在a、b段為負(fù)電導(dǎo)。

例：(1)控制變量為電壓：

電流為單值電流：

電壓為多值

隧道二極管的特性曲線

*

器件特性的描述與控制變量有關(guān)，并可能出現(xiàn)負(fù)參數(shù)，是非線性與線性器件的又一重要區(qū)別。(2)直流電導(dǎo)g0＞0，在曲線上任一點(diǎn)均為正。交流電97三、不滿足疊加原理

若

則

而

例

出現(xiàn)新的頻率成份非線性電路實(shí)現(xiàn)頻率加、減等更多電路功能。

三、不滿足疊加原理若則而例980.3本課程的特點(diǎn)

1.工程上采用近似的分析方法。

非線性器件物理特性復(fù)雜，要得到精確解需要求解非線性方程或時變系數(shù)微分方程。

對策：對器件數(shù)學(xué)模型和電路工作條件進(jìn)行合理近似，用簡單的分析方法獲得具有實(shí)用意義的結(jié)果。

2.功能的實(shí)現(xiàn)借助器件的非線性，功能與電路形式遠(yuǎn)比線性電路多。

對策：抓住本質(zhì)——功能再多也是借助器件的非線性抓基本電路——種類雖多，但都是在為數(shù)不多的基本電路上發(fā)展起來的。0.3本課程的特點(diǎn)1.工程上采用近似的分析方法。993.重視實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)。

分析各種功能間的內(nèi)在聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)各種功能的基本方法及由此導(dǎo)出的基本電路結(jié)構(gòu)。本書內(nèi)容安排的三個層次：

①實(shí)現(xiàn)各功能的基本原理并由此導(dǎo)出基本電路。

②

進(jìn)行合理近似，引出對電路進(jìn)行近似的工程分析。

③根據(jù)分析結(jié)果，提出對電路的設(shè)計原則及改進(jìn)電路性能的基本途徑。

作業(yè)：復(fù)習(xí)緒論內(nèi)容，預(yù)習(xí)功率電子電路

3.重視實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)。分析各種功能間的內(nèi)在聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)100選頻網(wǎng)絡(luò)與阻抗變換重點(diǎn)內(nèi)容：

串、并聯(lián)諧振回路的選頻特性；

LC分壓式阻抗變換電路；

選頻網(wǎng)絡(luò)與阻抗變換重點(diǎn)內(nèi)容：串、并聯(lián)諧振回路的選頻特性；1011.1LC諧振回路

LC諧振回路有并聯(lián)回路和串聯(lián)回路兩種形式，屬于無源濾波網(wǎng)絡(luò)；其作用是：

（1）選頻濾波：從輸入信號中選出有用頻率分量，抑制無用頻率分量或噪聲。（2）阻抗變換電路及匹配電路；（3）實(shí)現(xiàn)頻幅、頻相變換：將頻率的變化轉(zhuǎn)換為振幅或相位的變化；將在頻率調(diào)制中講。

1.11.1LC諧振回路LC諧振回路有并聯(lián)回路和串聯(lián)1021.1.1并聯(lián)諧振回路圖1.1.1并聯(lián)諧振回路

圖1.1.1所示為一個有耗的空心線圈和電容組成的并聯(lián)回路。其中為L的損耗電阻，C的損耗很小，可忽略。為激勵電流源，回路兩端所得到的輸出電壓為。一、并聯(lián)諧振回路的阻抗特性

由圖知：回路的阻抗1.1.11.1.1并聯(lián)諧振回路圖1.1.1并聯(lián)諧振回路圖103或回路的導(dǎo)納：圖1.1.2并聯(lián)等效電路

此時，圖1.1.1可等效為圖1.1.2。此時，回路的諧振電阻：或諧振電導(dǎo)

1.1.1或回路的導(dǎo)納：圖1.1.2并聯(lián)等效電路此時，圖104定義回路的空載品質(zhì)因數(shù)：則回路的阻抗特性令

為廣義失諧，回路諧振時

∴

1.1.1定義回路的空載品質(zhì)因數(shù)：則回路的阻抗特性令為廣義失諧，回路105阻抗幅頻特性

阻抗相頻特性

由此畫出的阻抗頻率特性曲線如圖1.1.3所示。圖1.1.3并聯(lián)諧振回路阻抗頻率特性曲線

（并聯(lián)諧振回路幅頻相頻曲線動畫）

1.1.1阻抗幅頻特性阻抗相頻特性由此畫出的阻抗頻率特性106二、回路兩端的電壓回路兩端的諧振電壓：

由以上分析結(jié)果，并結(jié)合圖1.1.3可以得出如下幾點(diǎn)結(jié)論：②回路失諧（）時，并聯(lián)回路阻抗下降，時，當(dāng),并聯(lián)回路阻抗呈感性；

時，當(dāng),并聯(lián)回路阻抗呈容性；1.1.1①回路諧振（）時，，回路阻抗最大且為純阻相移值增大。二、回路兩端的電壓回路兩端的諧振電壓：由以上分析107③

電流特性

并聯(lián)回路諧振時的諧振電阻為或的倍，同時并聯(lián)電路各支路電流的大小與阻抗成反比，因此諧振時電感和電容中電流的大小為外部電流的倍，即有:且相位相反

1.1.1圖1.1.4并聯(lián)回路的電抗頻率特性

如果忽略簡單并聯(lián)諧振回路（如圖1.1.1所示）的損耗電阻，即，此時可以畫出并聯(lián)回路的電抗頻率特性曲線如圖1.1.4所示。

③電流特性并聯(lián)回路諧振時的諧振電阻為或的倍，同時并聯(lián)108④電壓特性諧振時回路兩端的電壓最大，

，與激勵電流同相位。⑤相頻特性曲線的斜率并聯(lián)諧振回路的相頻特性呈負(fù)斜率，且斜率越大，曲線越陡。越高，1.1.1④電壓特性諧振時回路兩端的電壓最大，，與激勵電流同109④電壓特性諧振時回路兩端的電壓最大，，與激勵電流同相位。⑤相頻特性曲線的斜率并聯(lián)諧振回路的相頻特性呈負(fù)斜率，且斜率越大，曲線越陡。越高，1.1.1④電壓特性諧振時回路兩端的電壓最大，，與激勵電流同110三、回路的諧振特性曲線：其中：幅頻特性

相頻特性

由此畫出的諧振特性曲線如圖1.1.5所示。

1.1.1三、回路的諧振特性曲線：其中：幅頻特性相頻特性由此畫出111圖1.1.5諧振特性曲線（并聯(lián)諧振回路諧振特性動畫）

顯然，曲線形狀與

有關(guān)。

1.1.1由該圖知，越大，曲線愈尖銳，選擇性越好。圖1.1.5諧振特性曲線（并聯(lián)諧振回路諧振特性動畫）112四．通頻帶：定義：當(dāng)時對應(yīng)的頻率范圍稱為通頻帶，表示，稱之為3dB帶寬。用

由幅頻表達(dá)式知：當(dāng)

時顯然，越大，越窄，選擇性好，∴選擇性與矛盾。1.1.1四．通頻帶：定義：當(dāng)時對應(yīng)的頻率范圍稱為通頻帶，表示，稱之1131.1.2串聯(lián)諧振回路

標(biāo)準(zhǔn)的串聯(lián)回路由無損耗的電感L和電容C、電阻串聯(lián)而成，并由電壓源激勵，如圖1.1.6所示。

圖1.1.6標(biāo)準(zhǔn)LC串聯(lián)回路

一、串聯(lián)回路的阻抗特性：由A、B兩點(diǎn)向回路內(nèi)看入的回路等效阻抗為1.1.21.1.2串聯(lián)諧振回路標(biāo)準(zhǔn)的串聯(lián)回路由無損耗的電114當(dāng)，

時，回路諧振，此時稱

為回路的諧振角頻率。

令回路的空載品質(zhì)因數(shù)

并引入廣義失諧，阻抗可改寫為1.1.2當(dāng)，時，回路諧振，此時稱為回路的諧振角頻率。令回路的空115回路阻抗的幅頻特性

回路阻抗的相頻特性

圖1.1.7串聯(lián)諧振回路阻抗的幅

頻特性和相頻特性曲線由以上分析知，串聯(lián)回路諧振時具有以下特點(diǎn)：①阻抗特性回路諧振時，回路的感抗與容抗相等，互相抵消，回路阻抗最?。ǎ┣覟榧冏琛?.1.2回路阻抗的幅頻特性回路阻抗的相頻特性圖1.1.116②回路失諧（）時，串聯(lián)回路阻抗增加，相移值時，串聯(lián)回路阻抗呈感性；時，，串聯(lián)回路阻抗呈容性。增大。當(dāng)當(dāng)圖1.1.8串聯(lián)回路的電抗頻率特性如果忽略簡單串聯(lián)諧振回路的損耗電阻，可以畫出串聯(lián)回路的電抗頻率特性曲線如圖1.1.8所示。1.1.2②回路失諧（）時，串聯(lián)回路阻抗增加，相移值時，串聯(lián)回路阻抗117③相頻特性曲線為正斜率，即二、串聯(lián)諧振回路的諧振特性定義：回路輸出電流隨輸入信號頻率而變化的特性稱為回路的選頻特性。圖1.1.6所示串聯(lián)諧振回路的輸出電流表達(dá)為式中為回路諧振情況下的輸出電流。

上式說明，回路發(fā)生串聯(lián)諧振時，因回路阻抗最小，流過回路的電流最大1.1.2③相頻特性曲線為正斜率，即二、串聯(lián)諧振回路的諧振特性118若將失諧頻率對應(yīng)的輸出電流與諧振時的輸出電流之比稱為諧振回路的歸一化選頻特性，則可以得到由此得到回路的幅頻特性相頻特性

顯然上述幅頻、相頻特性表達(dá)式與并聯(lián)回路的幅頻、相頻特性表達(dá)式分別相同，即串聯(lián)諧振回路具有與并聯(lián)回路相同的選頻特性。1.1.2若將失諧頻率對應(yīng)的輸出電流與諧振時的輸出電流之比稱為諧振回路119三串、并聯(lián)回路的比較1、回路諧振（）時：串聯(lián)諧振回路的阻抗并聯(lián)諧振回路的阻抗2、相頻特性：串聯(lián)回路的相頻特性為正斜率，并聯(lián)回路的相頻特性為負(fù)斜率,且最大相移為。3、實(shí)際應(yīng)用中：串聯(lián)回路適合于信號源和負(fù)載串接，從而使信號電流有效的送給負(fù)載。并聯(lián)回路適合于信號源和負(fù)載并接，使信號在負(fù)載上得到的電壓振幅最大。1.1.2三串、并聯(lián)回路的比較1、回路諧振（）時：串聯(lián)諧振回路的1201.1.3負(fù)載和信號源內(nèi)阻對并

聯(lián)諧振回路的影響并聯(lián)回路若考慮信號源內(nèi)阻和負(fù)載時，如圖1.1.9所示。圖1.1.9具有負(fù)載和信號源內(nèi)阻的并聯(lián)諧振回路（a）實(shí)際回路（b）、（c）等效回路

（并聯(lián)諧振回路等效動畫）

則回路總諧振阻抗：1.1.31.1.3負(fù)載和信號源內(nèi)阻對并

121回路的空載品質(zhì)因數(shù)

回路的有載品質(zhì)因數(shù)：回路的3dB帶寬為所以將導(dǎo)致回路的選擇性變差，通頻帶展寬?；芈返目蛰d品質(zhì)因數(shù)回路的有載品質(zhì)因數(shù)：回路的3dB帶寬為1221.1.3

可以看出，由于負(fù)載電阻和信號源內(nèi)阻的影響，使回路兩端的諧振電壓減小，回路的品質(zhì)因數(shù)下降，通頻帶展寬，選擇性變差。同時信號源內(nèi)阻及負(fù)載不一定是純阻,又將對諧振曲線產(chǎn)生影響.和越小，下降越多，影響也就越嚴(yán)重。實(shí)際應(yīng)用中，為了保證回路有較高的選擇性，為此可采用下節(jié)討論的阻抗變換網(wǎng)絡(luò)，減小這種影響。1.1.3可以看出，由于負(fù)載電阻和信號源內(nèi)阻的影響，123例l.1.1設(shè)一放大器以簡單并聯(lián)振蕩回路為負(fù)載，信號中心頻率，回路電容采用C=50pF，試計算所需的線圈電感值。又若線圈品質(zhì)因數(shù)為，試計算回路諧振電阻及回路帶寬。若放大器所需的帶寬為0.5MHz，則應(yīng)在回路上并聯(lián)多大電阻才能滿足放大器所需帶寬要求？

例l.1.1124

解：（1）計算L值。由諧振頻率表達(dá)式可得

將以兆赫（MHz）為單位，C以皮法（PF）為單位，L以微亨（μH）為單位。上式可變?yōu)橐粚?shí)用計算公式將C=50pF代入，得L=5.07(μH)

1.1.3解：（1）計算L值。將以兆赫（MHz）為單位，C以皮法125

(2)回路諧振電阻和帶寬由式（1.1.7）知

回路帶寬為

（3）求滿足0.5MHz帶寬的并聯(lián)電阻。設(shè)回路上并聯(lián)的電阻為，并聯(lián)后的總電阻為

,回路的有載品質(zhì)因數(shù)為，由帶寬公式可以得到(2)回路諧振電阻和帶寬回路帶寬為（3）求滿足126回路總電阻為因此，需要在回路上并聯(lián)7.97kΩ的電阻。1.1.3回路總電阻為因此，需要在回路上并聯(lián)7.97kΩ的電阻。1.11271.2窄帶無源阻抗變換網(wǎng)絡(luò)在并聯(lián)諧振回路中，為了減少負(fù)載和信號源內(nèi)阻對選頻回路的影響,保證回路有高的值，除了增大負(fù)載

和信號源內(nèi)阻采用阻抗變換網(wǎng)絡(luò)。阻抗變換的目的：將實(shí)際負(fù)載阻抗變換為前級網(wǎng)絡(luò)所要求的最佳負(fù)載值，即獲得最大功率輸出。1.2.1外，還可以1.2窄帶無源阻抗變換網(wǎng)絡(luò)在并聯(lián)諧振回路中，為了減少負(fù)128電流式中的負(fù)號表示實(shí)際方向與參考方向相反。

由于變壓器初級、次級消耗的功率是相等的，可得初、次級電阻的關(guān)系為1.2.1圖1.2.1變壓器阻抗變換器1.2.1變壓器阻抗變換

變壓器為無損耗的理想變壓器，則變壓器初級、次級電壓和電流的關(guān)系為

電流式中的負(fù)號表示實(shí)際方向與參考方向相反。由于變壓器1291.2.2部分接入進(jìn)行阻抗變換一、自耦變壓器電路：設(shè)變壓器理想無損耗?；蚴еC不大時，則利用功率相等的概念，可以證明若回路品質(zhì)因數(shù)足夠大（），回路處于諧振式中n為變壓器的變比,稱之為接入系數(shù),且

圖1.2.2自耦變壓器電路（a）實(shí)際連接電路（b）等效電路

1.2.21.2.2部分接入進(jìn)行阻抗變換一、自耦變壓器電路：設(shè)變壓130二、電容分壓式電路可以證明圖1.2.3電容分壓式電路（a）實(shí)際連接電路

（b）等效電路負(fù)載兩端的電壓與信號源的端電壓之間的關(guān)