《通信电子线路 第 02 章 通信电子线路分析基础讲解》由会员分享，可在线阅读，更多相关《通信电子线路 第 02 章 通信电子线路分析基础讲解（69页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、通信电子线路 第 2 章 通信电子线路分析基础,Page #1,第 2 章 通信电子线路分析基础,2.1 选频网络 2.2 非线性电路分析基础,通信电子线路 第 2 章 通信电子线路分析基础,Page #2,2.1 选频网络,引言： 选频网络：选出需要的频率分量并且滤除不需要的频率分量的电路 选频网络在通信电子线路中被广泛运用 选频网络的分类：,单振荡回路：串联、并联,耦合振荡回路,谐振回路 (由L、C 组成),各种滤波器,LC 集中滤波器 石英晶体滤波器 陶瓷滤波器 声表面波滤波器,电路简单,稳定性好、电性能好、品质因数高、便于微型化,通信电子线路 第 2 章 通信电子线路分析基础,Page
2、 #3,2.1 选频网络 串联谐振回路,一、串联谐振回路 LC 串联回路 串联谐振回路 1. 回路阻抗,通信电子线路 第 2 章 通信电子线路分析基础,Page #4,2.1 选频网络 串联谐振回路, = 0 时，X = 0，Z 为纯电阻 |Z| 最小，电流最大，称为串联谐振 0 时，X 0，Z 呈电感性 2. 谐振频率 电路谐振条件： 特征阻抗：谐振时的感抗或容抗,容性,感性,通信电子线路 第 2 章 通信电子线路分析基础,Page #5,2.1 选频网络 串联谐振回路,3. 品质因数 Q 是表征储能元件、谐振回路损耗大小的一个质量指标 储能元件：电感的感抗(电容的容抗)与损耗电阻的比值 谐
3、振回路：回路感抗 (容抗) 与回路损耗电阻的比值 谐振时 L、C 上的电压：,达到最大值，又称电压谐振,器件 耐压 问题,通信电子线路 第 2 章 通信电子线路分析基础,Page #6,2.1 选频网络 串联谐振回路,4.广义失谐系数 ：偏离谐振程度 谐振时， = 0 0 时， 5. 谐振曲线 ：回路电流 频率,幅频 特性,相频 特性,通信电子线路 第 2 章 通信电子线路分析基础,Page #7,2.1 选频网络 串联谐振回路,Q (f ) |N( f )| 尖锐 6. 通频带 B 电流下降到最大值的 时所对应的频率范围。 相对带宽： 通频带的边界点又称半功率点：,1,幅频特性,0.707,
4、通信电子线路 第 2 章 通信电子线路分析基础,Page #8,2.1 选频网络 串联谐振回路,7. 相频特性曲线 8. 信号源内阻及负载对串联谐振回路的影响 无载 Q 值： 有载 Q 值： 串联谐振回路适合 RS 很小 (恒压源) 和 RL 不大的电路,Q2 Q1,Q1,通信电子线路 第 2 章 通信电子线路分析基础,Page #9,2.1 选频网络 串联谐振回路,例1： 串联回路如图所示。信号源频率 f0 = 1MHz，电压振幅 Vsm= 0.1V 将 1-1 端短接，电容 C 调到 100pF 时谐振。此时，电容 C 两端的电压为 10V 将 1-1 端开路再串接一阻抗 ZX（电阻与电容
5、串联)，则回路失谐；C 调到 200pF 时重新谐振，整个电容两端电压变成 2.5V 求： 线圈的电感量 L 回路品质因数 Q0 值 未知阻抗 ZX,通信电子线路 第 2 章 通信电子线路分析基础,Page #10,2.1 选频网络 串联谐振回路,解：,通信电子线路 第 2 章 通信电子线路分析基础,Page #11,2.1 选频网络 串联谐振回路,解：,通信电子线路 第 2 章 通信电子线路分析基础,Page #12,2.1 选频网络 并联谐振回路,二、并联谐振回路 信号源内阻较大时，可采用并联谐振回路 1. 回路阻抗 等效并联电路：,L R,通信电子线路 第 2 章 通信电子线路分析基础,
6、Page #13,2.1 选频网络 并联谐振回路,2. 谐振频率 当 B = 0，Y 最小，Z 最大，为纯电阻 回路电压取得最大值，与电流源同相 LR LR Z 特性曲线： = P ，X = 0，Z 为纯电阻 |Z| 最大，回路电压最大 0，Z 呈电感性 P ，X 0，Z 呈电容性,容性,感性,通信电子线路 第 2 章 通信电子线路分析基础,Page #14,2.1 选频网络 并联谐振回路,特征阻抗： 3. 品质因数 谐振时，L、C 上的电流：,达到最大值，称为电流谐振,通信电子线路 第 2 章 通信电子线路分析基础,Page #15,2.1 选频网络 并联谐振回路,4.广义失谐系数 ：偏离谐
7、振程度 谐振时， = 0 p 时， 5.谐振曲线：回路电压 频率,幅频 特性,相频 特性,通信电子线路 第 2 章 通信电子线路分析基础,Page #16,2.1 选频网络 并联谐振回路,6. 通频带 B 电压值对应的频率范围 相对带宽： 7. 相频特性曲线,1,幅频特性,0.707,通信电子线路 第 2 章 通信电子线路分析基础,Page #17,2.1 选频网络 并联谐振回路,8. 信号源内阻及负载对并联谐振回路的影响 无载 Q 值： 有载 Q 值： 并联谐振回路适合 RS 很大 (恒流源) 和 RL 很大的电路,通信电子线路 第 2 章 通信电子线路分析基础,Page #18,2.1 选
8、频网络 并联谐振回路,例2： 设一放大器以简单并联振荡回路为负载，信号中心频率 fS = 10 MHz，回路电容 C = 50 pF 求： (1) 试计算所需的线圈电感值 (2) 若线圈品质因数为 Q = 100，试计算回路谐振电阻及回路带宽 (3) 若放大器所需的带宽 B = 0.5 MHz，则应在回路上并联多大电阻才能满足放大器所需带宽要求 解：,通信电子线路 第 2 章 通信电子线路分析基础,Page #19,2.1 选频网络 串联谐振回路,通信电子线路 第 2 章 通信电子线路分析基础,Page #20,2.1 选频网络 串联谐振回路,通信电子线路 第 2 章 通信电子线路分析基础,P
9、age #21,2.1 选频网络 串联谐振回路,通信电子线路 第 2 章 通信电子线路分析基础,Page #22,2.1 选频网络 串、并联阻抗等效互换与抽头阻抗变换,三、串、并联阻抗等效互换与抽头阻抗变换 1. 串、并联阻抗等效互换,Q 很大时,=,通信电子线路 第 2 章 通信电子线路分析基础,Page #23,2.1 选频网络 串、并联阻抗等效互换与抽头阻抗变换,2. 回路抽头时阻抗的变化 (折合) 关系 1) 电阻的折合及接入系数 能量等效原则 电感接入电路： 若存在互感时：,接入系数，P 1,通信电子线路 第 2 章 通信电子线路分析基础,Page #24,2.1 选频网络 串、并联
10、阻抗等效互换与抽头阻抗变换,电容接入电路： 接入系数： 电阻由低端折合到高端时，等效电阻提高 P 的计算都假定 ab 接入支路电流远小于db 的电流 使用场合： RS、RL 小时，用串联方式 RS、RL 大时，用并联方式 RS、RL 不大不小时，用抽头方式,通信电子线路 第 2 章 通信电子线路分析基础,Page #25,2.1 选频网络 串、并联阻抗等效互换与抽头阻抗变换,2) 电流源的折合 3) 负载电容的折合,通信电子线路 第 2 章 通信电子线路分析基础,Page #26,2.1 选频网络 串、并联阻抗等效互换与抽头阻抗变换,4) 插入损耗 回路电导 GP 引起的损耗 无损耗、有损耗时
11、的功率：,GP 越小， Q0 越大，损耗越小,通信电子线路 第 2 章 通信电子线路分析基础,Page #27,2.1 选频网络 串、并联阻抗等效互换与抽头阻抗变换,例3： 如图所示，Ri 、Ci 和 Ro 、Co 分别为信号源阻抗和负载阻抗，已知： L = 0.8 H，Q0 = 100，C1 = C2 = 20 pF， Ci = 5 pF，Ri = 10 K，Co = 2 pF，Ro= 5 K 求： 谐振频率 谐振阻抗 (不计 Ri 与 Ro 时) 有载 QL 值和通频带 提醒： Co 是否要采用折合方式 ? 电路中是否有什么器件未画 ?,通信电子线路 第 2 章 通信电子线路分析基础,Pa
12、ge #28,2.1 选频网络 串联谐振回路,解：,通信电子线路 第 2 章 通信电子线路分析基础,Page #29,2.1 选频网络 耦合回路,四、耦合回路 由相互影响的两个单振荡回路组成，可改善谐振曲线 耦合系数 k：表示回路间的耦合程度的强弱 1. 耦合回路的形式 电感耦合： 若 L1 = L2 = L ：k = M / L 电容耦合： 若 C1 = C2 = C ：,通信电子线路 第 2 章 通信电子线路分析基础,Page #30,2.1 选频网络 耦合回路,2. 反射阻抗与耦合回路的等效阻抗 反射阻抗：一个回路对耦合的另一回路电流的影响 自阻抗： 回路 方程,反射阻抗：Zf 1, Z
13、f 2,感生电压：,通信电子线路 第 2 章 通信电子线路分析基础,Page #31,感生电压：,反射阻抗：Zf 1, Zf 2,2.1 选频网络 耦合回路,耦合回路的等效电路 反射阻抗的性质：,通信电子线路 第 2 章 通信电子线路分析基础,Page #32,2.1 选频网络 耦合回路,1) 反射电阻永远是正值 这是因为反射电阻总是代表一定能量的损耗 2) 反射电抗的性质与原回路总电抗的性质总是相反的 3) 反射阻抗的值与 (M)2 成正比 当 M = 0 时，反射阻抗也等于零，即单回路的情况 4) 当 X11 = X22 = 0 时，反射阻抗为纯电阻 即初次级回路同时调谐到与激励频率谐振的
14、情况 相当于在回路中增加一反射电阻，与原回路电阻成反比,通信电子线路 第 2 章 通信电子线路分析基础,Page #33,2.1 选频网络 耦合回路,3. 耦合回路的调谐 何谓耦合回路达到谐振： 初级等效电路的电抗为零 次级等效电路的电抗为零 初次级回路电抗同时为零 三种谐振： 部分谐振：初级或次级达到谐振 复谐振：部分谐振共轭匹配 全谐振： 初、次级各自与信号源频率谐振，反射阻抗为纯电阻 部分谐振： 初级回路部分谐振：X11+Xf1 = 0，I1max 次级回路部分谐振：X22+Xf2 = 0，I2max, X11、M、 X22, X11、M、 X22,Z11 = R11,Z22 = R22
15、,Zf 1 = Rf 1,Zf 2 = Rf 2,+ jX11,+ jX22,+ jXf 1,+ jXf 2,通信电子线路 第 2 章 通信电子线路分析基础,Page #34,2.1 选频网络 耦合回路, 复谐振： 初级部分谐振且达到共轭匹配： X11，使 X11+Xf1 = 0 M、X22，使 Rf1= R11 次级部分谐振且达到共轭匹配： X22，使 X22+Xf2 = 0 M、X11，使 Rf2= R22 可以证明：初级达到复谐振时，则 次级也必然达到复谐振，反之亦然 复谐振时，次级电流值 达到可能达到的最大值 复谐振时，初次级两个等效回路对信号源频率谐振， 但两个单独回路可能同时处于感
16、性失谐或容性失谐,Z11 = R11,Z22 = R22,Zf 1 = Rf 1,Zf 2 = Rf 2,+ jX11,+ jX22,+ jXf 1,+ jXf 2,感性,感性,容性,容性,通信电子线路 第 2 章 通信电子线路分析基础,Page #35,2.1 选频网络 耦合回路, 全谐振： 单独调整两个谐振回路， 使 X11 = 0，X22 = 0，此时， 两回路各自对信号源频率 谐振，反射阻抗为纯电阻。 最佳全谐振：改变互感 M， 使得 R11 = Rf 1，R22 = Rf 2， 满足功率匹配条件。 最佳全谐振是复谐振的特例， 故次级电流也为 I2max,max 最佳全谐振 时的互感 MC,Z11 = R11,Z22 = R22,Zf 1 = Rf 1,Zf 2
