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1、第二章 选频网络本讲稿第一页，共二十二页一、一、LC串联谐振回路串联谐振回路CLrZS 1、串联谐振频率：串联谐振频率：2、品质因数：品质因数：回路谐振时无功功率回路谐振时无功功率 与损耗功率之比与损耗功率之比r是是L和和C的损耗之和的损耗之和3、特性阻抗特性阻抗：谐振时容抗或感抗的值谐振时容抗或感抗的值 本讲稿第二页，共二十二页4、广义失谐、广义失谐：能够清楚的反映失谐的大小：能够清楚的反映失谐的大小通信电路中用到的谐振电路多为窄带电路，即通信电路中用到的谐振电路多为窄带电路，即与与0很接近，则有很接近，则有本讲稿第三页，共二十二页5、串联谐振回路的幅频特性和相频特性、串联谐振回路的幅频特性
2、和相频特性通频带：通频带：矩形系数：矩形系数：zo/2-/2相频特性相频特性幅频特性幅频特性IoI00.707I0BW0.70.7曲线越窄，选曲线越窄，选频特性越好，频特性越好，定义当定义当I下降下降到到I0的的 时，时，对应的频率范对应的频率范围为通频带围为通频带BW0.7本讲稿第四页，共二十二页1、并联谐振频率、并联谐振频率2、品质因数、品质因数3、广义失谐、广义失谐二、并联谐振回路二、并联谐振回路CLrIy+U-CLgoIy+U-LC理想，理想，g0是是L和和C的损耗之和。的损耗之和。本讲稿第五页，共二十二页4、并联谐振回路的幅频特性和相频特性、并联谐振回路的幅频特性和相频特性d、通频带
3、通频带e、矩形系数矩形系数 zo/2-/2相频特性相频特性幅频特性幅频特性UoU00.707U0BW0.70.7曲线越窄，选曲线越窄，选频特性越好，频特性越好，定义当定义当U下降下降到到U0的的 时，对应的频时，对应的频率范围为通频率范围为通频带带BW0.7本讲稿第六页，共二十二页三、三、LC谐振回路与信号源和负载的连接谐振回路与信号源和负载的连接CLrCLRLRsRoCLCLRLRsCLRo谐振频率：谐振频率：(C=C+CL)谐振阻抗：谐振阻抗：Re=Rs/Ro/RL有载品质因数：有载品质因数：通频带：通频带：1、LC谐振回路与信号源和负载直接连接谐振回路与信号源和负载直接连接本讲稿第七页，
4、共二十二页例：已知并联振荡回路的例：已知并联振荡回路的 fo=465KHz，C=200pF，BW=8kHz，求，求:(1)回路的电感回路的电感L和有载和有载QL；(2)如将通频带加宽为如将通频带加宽为10kHz，应在回路两端并，应在回路两端并 接一个多大的电阻？接一个多大的电阻？解解:（1）谐振时的阻抗：谐振时的阻抗：Ro=QLoL 98.4K（2）设要并接的电阻为）设要并接的电阻为RL，由题意知，由题意知本讲稿第八页，共二十二页2、部分接入、部分接入目的：目的：实现阻抗匹配；减小负载对谐振回路的影响实现阻抗匹配；减小负载对谐振回路的影响CLRLCLRLRLU1U2设接入系数为：设接入系数为：
5、n=U2/U1，则：则：RL=n2RL信号源的阻抗匹配信号源的阻抗匹配 Rs=Ri负载的阻抗匹配负载的阻抗匹配 RL=R0阻抗匹配阻抗匹配CLrRLRsRiRo本讲稿第九页，共二十二页（1）自耦变压器部分接入电路）自耦变压器部分接入电路 接入系数：接入系数：部分到全部部分到全部增大增大全部到部分全部到部分减小减小R0信号源的匹配信号源的匹配:Rs=R0L1N1N2L2MRSR0紧耦合紧耦合：n=M/L2紧耦合：紧耦合：本讲稿第十页，共二十二页R接入系数接入系数:（2）电容抽头部分接入电路）电容抽头部分接入电路本讲稿第十一页，共二十二页负载部分接入电路负载部分接入电路实现阻抗变换实现阻抗变换接入
6、系数：接入系数：接入系数：接入系数：本讲稿第十二页，共二十二页例：图示电路是一电容抽头的并联振荡回路，信号角频率例：图示电路是一电容抽头的并联振荡回路，信号角频率=10 106rad/s。试计算谐振时。试计算谐振时回路电感回路电感L和有载和有载QL值（设值（设线圈线圈Qo值为值为100）；并计算输出电压与回路电压的相位差。）；并计算输出电压与回路电压的相位差。解解：由题意知由题意知本讲稿第十三页，共二十二页本讲稿第十四页，共二十二页一一、单调谐回路中通频带和选择性问题、单调谐回路中通频带和选择性问题 单调谐回路中单调谐回路中Q值越高，谐振曲线越尖锐，值越高，谐振曲线越尖锐，通频带越窄，选择通频
7、带越窄，选择有用信号的能力越强有用信号的能力越强即选择性越好即选择性越好。但在需要保证一定通频带。但在需要保证一定通频带的条件下，又要选择性好，对于单调谐回路来说是难以胜任的。的条件下，又要选择性好，对于单调谐回路来说是难以胜任的。2.2 LC双调谐回路双调谐回路 采用耦合振荡回路就可以解决单调谐回路中通频带和选择性的矛盾。采用耦合振荡回路就可以解决单调谐回路中通频带和选择性的矛盾。本讲稿第十五页，共二十二页耦合系数耦合系数反映两回路的相对耦合程度。定义为耦合元件电抗反映两回路的相对耦合程度。定义为耦合元件电抗(电纳电纳)的绝对值与初、次级回路中的绝对值与初、次级回路中同性质同性质元件电抗元件
8、电抗(电纳电纳)值的几何中项之比。值的几何中项之比。耦合系数耦合系数k通常在通常在01之间，之间，k0.05称称为强耦合；为强耦合；k=1称为全耦合称为全耦合。二、耦合谐振回路及特性分析二、耦合谐振回路及特性分析1、两个概念、两个概念耦合因数耦合因数表示耦合与表示耦合与Q共同对回路特性造成的影响。共同对回路特性造成的影响。本讲稿第十六页，共二十二页2、频率特性分析、频率特性分析设：设：初级回路总阻抗为初级回路总阻抗为Z1，次级回路总，次级回路总阻抗为阻抗为Z2，两回路之间的耦合阻抗为，两回路之间的耦合阻抗为Zm，则两回路方程为：，则两回路方程为：L1L2C1r1C2r2+_I2EI1整理上式，
9、得右式整理上式，得右式为了简化分析，只讨论为了简化分析，只讨论等振、等等振、等Q电路。电路。等振：等振：指初、次级回路谐振频率相等；指初、次级回路谐振频率相等；等等Q：指初、次级回路指初、次级回路Q相等。相等。本讲稿第十七页，共二十二页得到归一化幅频特性：得到归一化幅频特性：本讲稿第十八页，共二十二页不同不同值时的频率特性曲线：值时的频率特性曲线：=11110 =1，称为临界耦合，称为临界耦合，曲线为单峰。曲线为单峰。1，称为过耦合，称为过耦合，曲线为双峰。曲线为双峰。=2.41时时本讲稿第十九页，共二十二页一、石英晶体滤波器一、石英晶体滤波器 利用石英晶体的利用石英晶体的压电效应压电效应和和
10、逆压电效应逆压电效应可以将其制成晶体谐振器。通常把基频可以将其制成晶体谐振器。通常把基频谐振称为谐振称为基音谐振基音谐振，把高次谐波上的谐振称为，把高次谐波上的谐振称为泛音谐振。泛音谐振。一般的用图示的一般的用图示的LC谐振回路来模拟石英晶体的电特性谐振回路来模拟石英晶体的电特性。CqLqrqC0JTXffs0fp容性感性2、应用：振荡器、应用：振荡器 高频窄带滤波器高频窄带滤波器Z1Z2RL1122差接桥式带通滤波器差接桥式带通滤波器具有高具有高Q，通带极窄，通带极窄2.3 滤波器滤波器1、电器特性、电器特性本讲稿第二十页，共二十二页二、陶瓷滤波器二、陶瓷滤波器321工艺：工艺：由压电陶瓷制
11、成。但由压电陶瓷制成。但Q值低于石英晶体，约为几百，高于值低于石英晶体，约为几百，高于LC谐振电路谐振电路。优点：优点：体积小、成本低、通带衰耗小和矩形系数小等。体积小、成本低、通带衰耗小和矩形系数小等。缺点：缺点：一致性差。频率特性离散性大，通频带不够宽。一致性差。频率特性离散性大，通频带不够宽。三、声表面波滤波器三、声表面波滤波器声声表表面面波波传播方向传播方向RsUsRL声表面波滤波器结构图声表面波滤波器结构图依靠基片变形激起表面超声波实现依靠基片变形激起表面超声波实现选频特性：选频特性：当叉指换能器的几何参数当叉指换能器的几何参数以及发端换能器的距离一定时，它就以及发端换能器的距离一定
12、时，它就具有选择某一频率信号输出的能力。具有选择某一频率信号输出的能力。特点：特点：可满足多种频率特性、性能稳可满足多种频率特性、性能稳定、工作频率高、体积小、可靠性高定、工作频率高、体积小、可靠性高等。等。本讲稿第二十一页，共二十二页一千兆赫一千兆赫几百兆赫几百兆赫几十兆赫几十兆赫最高工作频率最高工作频率可达可达50%可达可达10%小于小于1%相对带宽相对带宽可小于可小于1.2可小于可小于4矩形系数矩形系数可满足多种频率可满足多种频率特性、性能稳定、特性、性能稳定、工作频率高工作频率高可靠性高、性能可靠性高、性能稳定、成本低、稳定、成本低、工作频率较高工作频率较高频率稳定、频率稳定、Q值高、相值高、相对带宽窄对带宽窄特点特点符号符号三端三端两端两端声表面滤波器声表面滤波器陶瓷滤波器陶瓷滤波器晶体滤波器晶体滤波器滤波器名称滤波器名称四、总结四、总结本讲稿第二十二页，共二十二页