高频第1章选频电路与滤波器.pdf

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1、第1章选频电路与滤波器信息工程学院1本章基本要求掌握LC谐振回路及滤波器的基本原理及分析方法熟悉其他滤波器的特点及其应用2信息工程学院1.1选频网络在无线通信过程中，通信信道数多，所占频段范围较宽,工作频率也较高(从几百kHz到几百MHz，如卫星通信系统中,工作频率可达数GHz)。同一通信频段内，存在着许多被传送的无线电信号及噪声，而接收机则只选择出所需要的信号进行放大。因此，接收机中的放大器除了要有足够的增益外,还应具有选择不同频率的信号的能力，于是便产生了各种各样的选频放大器，但无论是哪一种类型的电路，它们主要由两部分组成:一部分是其核心器件—放大器件。另一部

2、分是用作选择信号的线性选频网络。3信息工程学院天线滤波器高频放大器混频器滤波器中频放大器检波器滤波器本机振荡器自动增益控制音频放大器延迟图0-2-3(a)超外差调幅接收机框图4信息工程学院高频头5信息工程学院高频头6信息工程学院高频头7信息工程学院1.1.1LC串联谐振回路UL0UsUrI00UC0(b)串联谐振回路谐振时的相量图图1-1-1LC串联谐振回路L和C分别为回路电感和回路电容,电阻r是它们的损耗。实际上由于电容器的损耗比电感线圈的损耗小得多，因而r近似等于线圈的损耗电阻。8信息工程学院1.1.1.1串联谐振回路的特征LC谐振回路实际上是LC组成

3、的线性选频网络。LC谐振回路在高频电路中起着重要的作用。假定激励源u是余弦s(或正弦)信号，用U表示，s且信号源内阻为零,即:uUcostssm(1-1-1)9信息工程学院(1)回路阻抗与谐振频率1串联谐振回路中L、C的电抗L、是信号源角频率Cω的函数，所以回路总阻抗Z也是角频率ω的函数。1Zrj(L)Zej(1-1-2)C1L212C

4、Z

5、r(L)zarctanCr10信息工程学院1XLXXLCC为回路的总电抗，X也是ω的函数。串联谐振回路的阻抗具有如下特性:(1)<时X<0Z>rφ<0回路呈容性0(2)

6、时X=0Z=rφ=0回路呈纯阻性0(3)0时X>0Z>rφ>0回路呈感性11信息工程学院LC串联回路阻抗特性1XLXXLCC1Zrj(L)ZejC图1-1-2XL、XC及Z的频率特性12信息工程学院当变化到使XXLXC0回路中的感抗等于容抗，但二者的作用相互抵消，使得回路呈纯阻性，即Zr，相角φ=0，回路电流达到最大值，这种状态称串联回路发生了串联谐振，对应的谐振角频率用符号为110或f0LC2LC是回路固有谐振频率。0取决于回路本身的参数,与外加激励信号的参数无关。13信息工程学院串联谐振时L1C，通常称

7、为串联回路的特征00阻抗，用表示：L1CLC0014信息工程学院(2)回路的品质因数它的物理意义是回路的储能与耗能之比，也可表示为回路特征阻抗与回路固有损耗之比。L11L0Q0(1-1-6)rrcrCr0r越大回路损耗的功率越多,回路的品质因数就越小;反之，r越小则Q值就越大。15信息工程学院1.1.1.2串联回路的选频特性将图1-1-1中的激励信号us和电流i用相量符号表示UUUs/rImssIZrj(L1)L11jCC1j()r(1-1-7)Us回路的最大电流Imr广义失谐L1Lff2

8、fC0(0)Q(0)Q00rr0f0ff016信息工程学院回路电流的幅模和幅角分别为：ImI()(1-1-8)21()arctan(1-1-9)选频特性I()11I1222f2m1Q()0f017信息工程学院QQQ11231Q10.7070.707Q2Q30f1fof2f0fofBW0.7(a)(b)图1-1-3LC串联回路幅频特性18信息工程学院Q1Q2Q32Q1Q20Q32图1-1-4LC串联谐振回路的相频特性19信息工程学院L0UL0Imj0LjUsjQ0Us(

9、1-1-12)r11UIUjQU(1-1-13)C0ms0sjCjCr00可见，谐振时电感线圈和电容器两端的电压比信号源电压大几十到几百倍，于是称串联谐振为电压谐振。20信息工程学院1.1.1.3串联谐振的通频带与选择性当α从1降到0.707处时，对应的频率f1和f2之间的频率范围称为通频带，用符号BW0.7表示。BWff2f(2-1-14)0.7210.7071f0BW2f0.7Q021信息工程学院回路的选择性可以用矩形系数K0.1来表示BW0.1K0.1(1-1-16)BW0.71令0.