高频电子线路

1. 高频电子线路 High Frequency Circuit 网络中心 28116952

2. 目 录 第1章 绪论 第3章选频网络 第4章 高频小信号放大器 第5章 非线性电路、时变参量电路和变频器 第6章 高频功率放大器 第7章 正弦波振荡器 第9章 振幅调制与解调 第10章 角度调制与解调 第12章 反馈控制电路 第13章 频率合成电路

3. 第3章 选频网络 高频电子线路 High Frequency Circuit 串并联阻抗的等效互换 3.1 串联谐振回路 3.2 并联谐振回路 3.3 阻抗变换与接入系数 3.4 频率失真与群时延特性3.5 耦合回路 3.6 其它形式的滤波器 思考题与习题 Next

4. 串联谐振回路 单谐振回路 并联谐振回路 LC谐振回路 选频 网络 耦合回路 其它形式的滤波器 选频网络概述 选频网络的作用：选出需要的频率分量和滤除不需要的频率分量。 利用LC谐振回路，不仅可以进行选频，而且还可以进行信号的频幅转换和频相转换。另外，用L、 C元件还可以组成各种形式的阻抗变换电路和匹配电路。所以，LC谐振回路虽然结构简单，但是在高频电路里却是不可缺少的重要组成部分，在本书所介绍的各种功能的高频电路单元里几乎都离不开它。 Prev Next

5. 串并联阻抗的等效互换 Prev Next

6. L R C R s R L + V s – 3.1 串联谐振回路 自学 Prev Next

7. f f 3.2 并联谐振回路 原始电路 标准并联谐振电路 分析 思路 将原始形式变换成标准形式 得到其幅频特性与相频特性 引出基本概念及其技术指标 Q值、通频带、选择性、矩形系数、群时延

8. 3.2 并联谐振回路 ωL>>R时 Prev Next

9. 3.2 并联谐振回路(当ωL>>R时) Prev Next

10. 3.2 并联谐振回路(当ωL>>R时) 产生并联谐振。 并联谐振 (parallel resonance) 角频率和频率 Prev Next

11. 3.2 并联谐振回路 当ωL>>R的 条件不满足时，谐振时该式必须为实数，故 Prev Next

12. 3.2 并联谐振回路(当ωL>>R时) ---谐振电阻 Prev Next

13. 3.2 并联谐振回路 并联谐振回路 的品质因数QP 谐振时，谐振电阻为感抗或者容抗的QP倍。 Prev Next

14. 3.2 并联谐振回路(当ωL>>R时) 谐 振 时 呈现纯阻性 达到最大值 非 谐 振 时 呈现感性 电流谐振且形成环流 呈现容性 Prev Next

15. 为谐振时的回路端电压 3.2 并联谐振回路（频率特性曲线与通频带） 当ωL>>R时 为得到幅频特性和相频特性作准备 Prev Next

16. 为谐振时的回路端电压 3.2 并联谐振回路（频率特性曲线与通频带） 归一化幅频特性 相频特性

17. 3.2 并联谐振回路（频率特性曲线与通频带） 当ω与ωP 很接近时 为广义失谐 (generalized detuning)

18. Q3 1 1 Q2 Q1 ξ f fP O 0.8 0.6 0.4 0.2 -6 -4 -2 2 4 6 1. 幅频特性曲线 Q1 > Q2 > Q3 幅频特性 通用 谐振 曲线 amplitude-frequency characteristic curve

19. 1 0.7 0.1 f fP 2△f0.1 并联谐振回路的几个指标 通频带 （passband） 矩形系数（rectangular factor） 选择性 （selectivity） 2△f0.7

20. 1 0.7 0.1 f fP 2△f0.7 2△f0.1 并联谐振回路的几个指标 通频带 相对通频带 矩形系数 选择性 用Q 或Kr 0.1大小来衡量 2△f0.7与Kr 0.1 的求解： 即可求解出2△f0.7 和Kr0.1（≈9.95）

21. Q3 1 Q1 f fP fn 2△f0.7 2△f0.7 1. 幅频特性曲线 Q1> Q3 通频带与选择性Q矛盾 0.7 • 结论：回路的 Q值越高 • 选择性越好 • 通频带越窄 矩形系数是综合说明通频带与选择性这两个指标的一个参数。Kr 0.1值越小，说明幅频特性曲线越接近于矩形，也说明通频带越宽，选择性越好。 利用幅频特性可以实现频—幅变换

22. Q2 1 Q1 Q1 f fP Q2 2△f0.7 f fP 2△f0.7 2. 相频特性曲线（phase characteristic curve） 相频特性 Q1> Q2 0.7 Q1> Q2 结论：回路的 Q值越高，在谐振频率处的斜率越大。

23. Q1 Q2 f fP 2. 相频特性曲线 相频特性 • 相频特性的作用 • 回路Q值愈大，OSC的频率稳定度愈高。 • 实现频—相变换。 Q1> Q2

24. 3. 信号源内阻和负载电阻的影响 回路的空载品质因数 通常不画出RP ,而只给出Q0或QP。 有载品质因数 可见，QL<QP，且并联接入的RS和RL越小，则QL越小，回路选择性越差。另外，如要考虑信号源输出电容和负载电容，则还将影响回路的谐振频率。因此，必须设法尽量减小接入信号源和负载对回路的影响。

25. 并联谐振 串联谐振 恒压源 恒流源 信号源 电流或电压 谐振条件 感抗=容抗 ωoL=1/ ωo C 容纳=感纳 ωPC=1/ ωP L ωo L /R=1/ ωo CR GP /ωPC=1/ GPωPL 回路Q值 谐振频率 4.串联谐振与并联谐振的比较 电路理论中 的对偶关系 R ↔GPL↔C Z↔Y VS↔ISI ↔V

26. 并联谐振 串联谐振 回路电 流最大 回路端电压最大 谐振时 Vo =Vmax=IS/GP Io =Imax=VS/R 谐振电阻 幅频特性表达式 相频特性表达式 电流相角 电压相角 通频带 信号源内阻和负载阻值较小 信号源内阻和负载阻值较大 适用场合 4.串联谐振与并联谐振的比较（续）

27. 4.串联谐振与并联谐振的比较（续） 特别说明：在以后各章中，为简单起见，谐振频率都用f0 表示。 Prev Next

28. 3.3 阻抗变换与接入系数 阻抗变换的目的：解决以下三个问题 • RS和RL接入使回路Q值减小； • CS和CL影响 f0； • RS与RL不匹配，不能使负载上获得最佳功率。 通常RS、RL 、CS、CL给定后不能任意改变，要解决 以上三个问题，可采用阻抗变换的方法。 Prev Next

29. 3.3 阻抗变换与接入系数 常见的几种阻抗变换电路 N1 N2 C L1 L2 RL 变压器式 C1 L C L C2 RL RL 自耦变压器式 电容分压式

30. 3.3 阻抗变换与接入系数 信号源的几种接入方式 C1 RL RL L L C C2 C1 L RL C2

31. N1 C L1 3.3 阻抗变换与接入系数 1. 变压器式阻抗变换电路 N1 N2 C L1 L2 RL 等效原则：次级RL折算到初级R’L上所得到的功率应与原电路RL上的功率相等，即等效前后RL与R’L上的功率相等。 由P1=P2得：

32. 3.3 阻抗变换与接入系数 1. 变压器式阻抗变换电路 N1 N1 N2 C C L1 L1 L2 RL 称为接入系数 如果N1/N2>1，即p <1，则R’L> RL 。这表明：如果把 RL直接接到初级端，则对回路Q 值影响较大（下降较多），而把它接在次级端，则对回路Q 值影响就减弱了。 参看

33. N1 C L 3.3 阻抗变换与接入系数 2. 自耦变压器式阻抗变换电路 N1 C L N2 RL 同样，因为p <1，则R’L> RL 。 注意：N1是变压器初级匝数， N2是次级匝数。

34. 1 L1 2 C L2 3 3.3 阻抗变换与接入系数 2’. 电感分压式阻抗变换电路 1 L1 2 C L2 RL 3 式中，与的线圈绕组方向一致时，M前取正号；当绕向相反时，则取负号。

35. C1 L C2 3.3 阻抗变换与接入系数 3. 电容分压式阻抗变换电路 C1 L C2 RL 由P1=P2得： 同样，因为p <1，则R’L> RL 。

36. a RS’ L C CS’ c 3.3 阻抗变换与接入系数 4. 电压源和电流源的折算 a b RL RS L C CS c 等效原则：仍为等效前后功率相等，即： 另外， 同理，

37. 3.3 阻抗变换与接入系数 5. 变换电路小结 a C1 L b RL RS L C C2 CS RL c 转换前的线圈数或容抗 转换后的线圈数或容抗

38. 3.3 阻抗变换与接入系数 5. 变换电路小结 a a RS’ L b RL RS L C CS’ C CS c c 变换结论Z：低端→高端→扩大1/p2Y：低端→高端→缩小p2V：低端→高端→扩大1/pI： 低端→高端→缩小p IS’< IS Vac>Vbc RS’ > RS GS’< GS CS’< CS

39. 3.3 阻抗变换与接入系数 5. 变换电路小结 变换结论Z：低端→高端→扩大1/p2Y：低端→高端→缩小p2V：低端→高端→扩大1/pI： 低端→高端→缩小p 部分接入的目的 减小信号源内阻和负载对回路的影响。 负载电阻和信号源内阻小时应采用串联方式； 负载电阻和信号源内阻大时应采用并联方式； 负载电阻和信号源内阻不大不小采用部分接入方式 。

40. 3.3 阻抗变换与接入系数 例题：已知N12=10，N13=50，N45=5，L13=8.4μH，回路谐振频率 f0=7.7MHz，Q0=100，RS=10kΩ，CS=15pF， IS=1.5mA， RL=2.5kΩ， CL=15pF。试求：(1)并联谐振回路有载品质因数QL及通频带2△f0.7；(2)回路外接电容C。 + 1 4 C CS CL 2 5 3 RL −

41. + 1 L13 C RS’ CL’ CS’ 3 − 3.3 阻抗变换与接入系数 解：将RS、CS、RL、CL 等折算到并联谐振回路1~3端，其值分别为R‘S、C‘S、R‘L、C‘L。令信号源侧对并联谐振回路的接入系数为p1，负载侧为对并联谐振回路的接入系数为p2，则 + 1 4 p1 p2 C CS 2 CL 5 3 RL −

42. 3.3 阻抗变换与接入系数 + + 1 4 1 p1 p2 C CS L13 2 C RS’ CL CL’ CS’ 5 3 RL 3 − −

43. 3.3 阻抗变换与接入系数 + + 1 4 1 p1 p2 C CS L13 2 C RS’ CL CL’ CS’ 5 3 RL 3 − − (1)求QL及2△f0.7

44. 3.3 阻抗变换与接入系数 + + 1 4 1 p1 p2 C CS L13 2 C RS’ CL CL’ CS’ 5 3 RL 3 − − (2)求回路的外接电容C 并联谐振回路的总电容为

45. 3.3 阻抗变换与接入系数 + + 1 4 1 p1 p2 C CS L13 2 C RS’ CL CL’ CS’ 5 3 RL 3 − − 由以上计算结果可以看出，RS’ > RS ， RL’ > RL ， CS’< CS ， CL’< CL 显然采用部分接入后，信号源和负载对并联谐振回路的影响明显减小。这便是部分接入的本质。 另外在谐振时，

46. 3.4 频率失真与群时延特性 幅频失真 线性系统引起的 失真(频率失真) 相频失真 失真 非线性系统引起的失真 Prev Next

47. system 3.4 频率失真与群时延特性 1.无失真传输的概念 无失真传输：是指响应与激励相比，只有幅度大小和出现时间先后的不同，而波形没有变化。 如果激励信号为e(t)，无失真传输的响应为r(t)，应满足: r(t)= Ke(t-td) Prev Next

48. 幅频特性 相频特性 3.4 频率失真与群时延特性 2.无失真传输对系统函数的要求

49. f f0 3.4 频率失真与群时延特性 3.群时延特性（group delay characteritic） 群时延特性定义为 若τ(ω)=常数，即ψ(ω)特性为一直线时，通过系统的各个频率分量的延迟时间都为这一常数，则各频率分量在输出端合成时，与输入波形完全一致。

50. 基波 二次谐波 二次谐波 基波 3.4 频率失真与群时延特性 4.频率失真举例 基波 二次谐波 输入波形 各频率分量幅度产生不同程度的衰减 幅频失真 输出的二次谐波放大倍数小于基波放大倍数 各频率分量产生的相移不与频率成正比，响应的各频率分量在时间轴上的相对位置产生变化 相频失真 输出的二次谐波产生了附加相移