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1、3 3 选频网络选频网络学习目的学习目的1、掌握串联与并联谐振回路的主要性能、掌握串联与并联谐振回路的主要性能谐振条件与谐振曲线，通频带，谐振条件与谐振曲线，通频带，Q值的意义；信号源值的意义；信号源内阻与负载阻抗对谐振回路的影响。内阻与负载阻抗对谐振回路的影响。2、掌握两种谐振回路的阻抗互与抽头的阻抗变换、掌握两种谐振回路的阻抗互与抽头的阻抗变换3、熟悉互感耦合回路的主要性能：反射阻抗的物理、熟悉互感耦合回路的主要性能：反射阻抗的物理意义，欠耦合、过耦合与临界耦合，谐振曲线。意义，欠耦合、过耦合与临界耦合，谐振曲线。4、了解其他形式的滤波器，主要是石英晶体滤波器、了解其他形式的滤波器，主要是
2、石英晶体滤波器的特性。的特性。串、并联谐振回路的谐振条件串、并联谐振回路的谐振条件串、并联谐振回路特性的对比串、并联谐振回路特性的对比串、并联阻抗的等效互换串、并联阻抗的等效互换回路抽头的阻抗变换回路抽头的阻抗变换耦合回路中反射阻抗的物理意义耦合回路中反射阻抗的物理意义耦合振荡回路频率曲线的特点及其物理意义耦合振荡回路频率曲线的特点及其物理意义本章重点本章重点本章难点本章难点耦合振荡回路频率特性曲线的物理意义耦合振荡回路频率特性曲线的物理意义耦合振荡回路的频率特性为何优于单振荡回路耦合振荡回路的频率特性为何优于单振荡回路3.1 串联谐振回路串联谐振回路3.2 并联谐振回路并联谐振回路3.3 串
3、、并联阻抗的等效互换与串、并联阻抗的等效互换与 回路抽头时的阻抗变换回路抽头时的阻抗变换3.4 谐振回路的相频特性谐振回路的相频特性群时延特性群时延特性3.5 耦合回路耦合回路3.6 滤波器的其他形式滤波器的其他形式高频电子线路中常用的选频网络有：高频电子线路中常用的选频网络有：单振荡回路单振荡回路耦合振荡回路耦合振荡回路选频网络选频网络振荡电路（由振荡电路（由L、C组成）组成）各种滤波器各种滤波器LC集中滤波器集中滤波器石英晶体滤波器石英晶体滤波器陶瓷滤波器陶瓷滤波器声表面波滤波器声表面波滤波器 所谓选频（滤波）所谓选频（滤波）, 就是选出需要的频率分量和滤除不需就是选出需要的频率分量和滤除
4、不需要的频率分量。要的频率分量。高频电路中的元、器件高频电路中的元、器件3.1.2 串联振荡回路的谐振曲线和通频带串联振荡回路的谐振曲线和通频带3.1.3 串联振荡回路的相位特性曲线串联振荡回路的相位特性曲线3.1.4 能量关系及电源内阻与能量关系及电源内阻与 负载电阻的影响负载电阻的影响3.1.1 基本原理基本原理高频电路中的元、器件高频电路中的元、器件返回返回二极管：主要用于检波、调制、解调及混频二极管：主要用于检波、调制、解调及混频 点接触型二极管（点接触型二极管（2AP）、肖特基二极管、变容二）、肖特基二极管、变容二极管、极管、PIN型二极管等型二极管等晶体管与场效应管：主要用于小信号
5、放大、功率放大晶体管与场效应管：主要用于小信号放大、功率放大 高频小功率管：小信号放大高频小功率管：小信号放大 高频功率放大管：功率放大高频功率放大管：功率放大集成电路：集成电路： 通用型：宽带集成放大器，模拟乘法器通用型：宽带集成放大器，模拟乘法器 专用型：锁相环、调频信号解调器、单片接受机等专用型：锁相环、调频信号解调器、单片接受机等 由电感线圈和电容器组成的单个振荡电路，称为由电感线圈和电容器组成的单个振荡电路，称为单振荡回路。单振荡回路。信号源与电容和电感串接，就构成串联振荡回路。信号源与电容和电感串接，就构成串联振荡回路。 高频电子线路中的高频电子线路中的电感线圈等效为电感电感线圈等
6、效为电感L和损耗和损耗电阻电阻R的串联；的串联；电容器等效为电容电容器等效为电容C和损耗电阻和损耗电阻R 的并的并联。联。 通常，相对于电感线圈的损耗，电容的损耗很小，通常，相对于电感线圈的损耗，电容的损耗很小，可以忽略不计。可以忽略不计。损耗电阻损耗电阻 O电抗电抗容性容性感性感性 LX= L1 C 01C 阻抗阻抗R 0 一、谐振现象一、谐振现象jL1/(jC) O电抗电抗容性容性感性感性 LX= L 1w wC 01C 串联单振荡回路的谐振特性：其阻抗在某一特定串联单振荡回路的谐振特性：其阻抗在某一特定频率上具有最小值（谐振状态），而偏离此频率时将频率上具有最小值（谐振状态），而偏离此频
7、率时将迅速增大。迅速增大。阻抗阻抗R 0 谐振频率谐振频率谐振条件谐振条件: :即信号频率即信号频率或或阻抗阻抗 O电抗电抗容性容性感性感性 LX= L 1w wC 01C R 0 谐振频率谐振频率1. 谐振时，回路阻抗值最小，即谐振时，回路阻抗值最小，即Z=R；谐振频率谐振频率选频特性曲线选频特性曲线，具有带通选频特性。，具有带通选频特性。当信号源为电压源时，回路电流最大，当信号源为电压源时，回路电流最大，二、谐振特性二、谐振特性1) 0时， X 0时， X 0呈感性。呈感性。2. 阻抗性质随频率变化的规律：阻抗性质随频率变化的规律：谐振时，电感、电容消失了！谐振时，电感、电容消失了！ O电
8、抗电抗容性容性感性感性 Lx= L 1w wC 01C 阻抗阻抗实际上，谐振时实际上，谐振时又因为又因为所以所以 为了表征谐振时为了表征谐振时电感感L和和电容容C两端两端电压值的大小的大小，引用电感线圈的品质因数引用电感线圈的品质因数线圈的线圈的Q值常在几十到一、二百左右。值常在几十到一、二百左右。考虑到，谐振时考虑到，谐振时3.串联谐振时，电感和电容两端的电压模值大小相等，串联谐振时，电感和电容两端的电压模值大小相等，且等于外加电压的且等于外加电压的Q倍；倍； 由于由于Q值较高，必须预先注意值较高，必须预先注意回路元件的耐压问题。回路元件的耐压问题。 。二者的关系可以借助回路中的。二者的关系
9、可以借助回路中的电流和电压的相量图求得。电流和电压的相量图求得。实际上，损耗是包含在线圈中的，所以电感线圈实际上，损耗是包含在线圈中的，所以电感线圈上的电压上的电压谐振时谐振时O总结总结，具有带通选频特性。，具有带通选频特性。1. 谐振时，回路阻抗值最小，即谐振时，回路阻抗值最小，即Z=R；当信号源为电压源；当信号源为电压源时，回路电流最大，即时，回路电流最大，即1) 0时，X 0时，X 0呈感性。呈感性。2. 阻抗性质随频率变化的规律：阻抗性质随频率变化的规律：3.串联谐振时，电感和电容两端的电压模值大小相等，且等于串联谐振时，电感和电容两端的电压模值大小相等，且等于外加电压的外加电压的Q
10、Q倍。倍。注意：线圈注意：线圈Q与回路与回路Q的区别的区别回路的品质因数回路的品质因数线圈的品质因数线圈的品质因数(回路的回路的特性阻抗特性阻抗)二者的区别：回路二者的区别：回路Q限定于谐振时，线圈限定于谐振时，线圈Q无此限制。无此限制。二者的相同点：都表示回路或线圈中的损耗。二者的相同点：都表示回路或线圈中的损耗。 回路中电流幅值与外加电压频率之间的关系曲线回路中电流幅值与外加电压频率之间的关系曲线称为谐振曲线。称为谐振曲线。因此，表示因此，表示谐振曲振曲线的函数的函数为 谐振曲振曲线包括包括幅幅频特性特性曲曲线和和相相频特性特性曲曲线，分，分别用用N()和和()两函数表示。两函数表示。仅对
11、选频特性而言，通常只关心幅特性而言，通常只关心幅频特性特性N()。针对幅幅频特性，又分特性，又分为两个方面：两个方面：频率率选择性性和和通通频带。选频特性曲线选频特性曲线N()Q10见右图，频率见右图，频率偏离偏离0越越远，N()下降得越多。下降得越多。 因此，可以用因此，可以用0 表示频表示频率偏离谐振的程度，称为率偏离谐振的程度，称为失谐量失谐量 。1. 频率率选择性性 对于同于同样的的频率频率和和0，回路的回路的Q值愈大，值愈大， N()下降的越多下降的越多。回路的。回路的Q值愈高，谐振曲线愈尖锐，对外值愈高，谐振曲线愈尖锐，对外加电压的选频作用愈显著，回路的选择性就愈好。加电压的选频作
12、用愈显著，回路的选择性就愈好。图图图图 3.1.4 3.1.4 串联振荡回路串联振荡回路串联振荡回路串联振荡回路的谐振曲线的谐振曲线的谐振曲线的谐振曲线所以，定义所以，定义广义失谐量广义失谐量 因此，要衡量因此，要衡量电路偏离路偏离谐振的程度，必振的程度，必须包含包含Q和和失失谐量的量的综合效果。合效果。当当 0，即失即失谐不大不大时：广义失谐量广义失谐量幅幅频特性函数特性函数N()和曲和曲线分分别为图图图图 3.1.5 3.1.5 串联振荡回路串联振荡回路串联振荡回路串联振荡回路通用谐振曲线通用谐振曲线通用谐振曲线通用谐振曲线2. 通频带通频带图图图图 3.1.6 3.1.6 串联振荡回路的
13、串联振荡回路的串联振荡回路的串联振荡回路的通频带通频带通频带通频带下面，求解下面，求解带宽回路回路Q值越高，选择性越好，但通频带越窄，二者矛盾。值越高，选择性越好，但通频带越窄，二者矛盾。2. 通频带通频带 由于人耳听觉对于相位特性引起的信号失真不由于人耳听觉对于相位特性引起的信号失真不敏感，所以早期的无线电通信在传递声音信号时，敏感，所以早期的无线电通信在传递声音信号时，对于相频特性并不重视。对于相频特性并不重视。 但是，近代无线电技术中，普遍遇到数字信号但是，近代无线电技术中，普遍遇到数字信号与图像信号的传输问题，在这种情况下，相位特性与图像信号的传输问题，在这种情况下，相位特性失真要严重
14、影响通信质量。失真要严重影响通信质量。图图图图 3.1.7 3.1.7 串联振荡回路的串联振荡回路的串联振荡回路的串联振荡回路的相位特性曲线相位特性曲线相位特性曲线相位特性曲线图图图图 3.1.8 3.1.8 串联振荡回路通用串联振荡回路通用串联振荡回路通用串联振荡回路通用相位特性相位特性相位特性相位特性由右图可见，由右图可见，Q值愈大，相频值愈大，相频特性曲线在谐振频率特性曲线在谐振频率0附近的附近的变化愈陡峭。但是，线性度变变化愈陡峭。但是，线性度变差，或者说，线性范围变窄。差，或者说，线性范围变窄。图图图图 3.1.7 3.1.7 串联振荡回路的串联振荡回路的串联振荡回路的串联振荡回路的
15、相位特性曲线相位特性曲线相位特性曲线相位特性曲线串联单振荡回路由电感线圈（包括其损耗电阻）和电容串联单振荡回路由电感线圈（包括其损耗电阻）和电容器构成，电抗元件电感和电容不消耗外加电动势的能量，消耗器构成，电抗元件电感和电容不消耗外加电动势的能量，消耗能量的只有损耗电阻。能量的只有损耗电阻。1. 能量关系能量关系电容和电感的瞬时功率电容和电感的瞬时功率电容和电感的瞬时储能电容和电感的瞬时储能(设起始储能为零设起始储能为零)电容和电感的伏安特性方程电容和电感的伏安特性方程设设谐振时谐振时O回路中电流回路中电流电容上电压电容上电压电容的瞬时储能电容的瞬时储能电感的瞬时储能电感的瞬时储能电感的瞬时储
16、能电感的瞬时储能回路的品质因数回路的品质因数可得可得回路总的瞬时储能回路总的瞬时储能图图图图 3.1.9 3.1.9 串联谐振回路中的能量关系串联谐振回路中的能量关系串联谐振回路中的能量关系串联谐振回路中的能量关系 就能量关系而言，所就能量关系而言，所谓“谐振振”，是指：回路中，是指：回路中储存的能量是不存的能量是不变的，只是在的，只是在电感与感与电容之容之间相互相互转换；外加；外加电动势只提供回路只提供回路电阻所消耗的能量，以阻所消耗的能量，以维持回路的等幅振持回路的等幅振荡，而且，而且谐振回路中振回路中电流最大。流最大。回路一个周期的损耗回路一个周期的损耗回路的品质因数回路的品质因数可得可得回路总瞬时储能回路总瞬时储能回路一个周期的损耗回路一个周期的损耗 考虑信号源内阻考虑信号源内阻RS和负载电阻和负载电阻RL后，后，由于回路总的损耗增大，回路由于回路总的损耗增大，回路Q值将下值将下降，称其为等效品质因数降，称其为等效品质因数QL。 为了区别起见，把没有考虑信号源内阻和负载电阻时回路为了区别起见，把没有考虑信号源内阻和负载电阻时回路本身的本身的Q值叫做无载值叫做无载Q值值(或空载或
