谐振回路高频元器件及串联谐振.ppt

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1、绪论0.1无线电通信发展简史古代的烽火→莫尔斯电报→贝尔电话→无线电通信火花、电弧、粉末→二极管、三极管、晶体管、集成电路三个里程碑：电子管→晶体管→超大规模集成电路0.2通信系统的组成绪论输入换能器把非电量消息→电信号发送设备调制、放大3.信道传输媒介（有线或无线）三种传播方式：地波（1.5MHz以下）、天波、空间波（30MHz以上）绪论接收设备解调、放大输出换能器电信号→非电量消息（声音、文字、图像）第1章谐振回路1.1高频电路中的元器件1.1.1高频电路中的元件1.1.2高频电路中的有源器

2、件1.2简单谐振回路1.2.1串联谐振回路作业：1.1、1.2内容提要1.谐振回路在高频电路中即为选频网络，功能是：选频和滤波。谐振放大器，谐振功率放大器，振荡器、调制解调器2.在高频电子线路中应用的选频网络分为两大类：第一类是由电感和电容元件组成的振荡回路（也称谐振回路），它又可分为单谐振回路和耦合谐振回路；第二类是各种滤波器，如LC集中参数滤波器，石英晶体滤波器，陶瓷滤波器和声表面波滤波等。1.1高频电路中的元器件各种高频电路基本上是由有源器件、无源元件和无源网络组成的。高频电路中使用的元器

3、件与在低频电路中使用的元器件基本相同，但是注意它们在高频使用时的高频特性。高频电路中的元件主要是电阻（器）、电容（器）和电感（器）,它们都属于无源的线性元件。高频电路中完成信号的放大，非线性变换等功能的有源器件主要是二极管，晶体管和集成电路。1.1.1高频电路中的元件1.电阻器一个实际的电阻器，在低频时主要表现为电阻特性，但在高频使用时不仅表现有电阻特性的一面，而且还表现有电抗特性的一面。电阻器的电抗特性反映的就是高频特性。一个电阻R的高频等效电路如图所示，其中CR为分布电容，LR为引线电感，R

4、为电阻。电阻的高频等效电路CRRLR电阻r随频率增高而增加，这主要是趋肤效应的影响.2.电感线圈的高频特性电感线圈在高频频段除表现出电感L的特性外，还具有一定的损耗电阻r和分布电容。在分析一般长、中、短波频段电路时，通常忽略分布电容的影响。因而，电感线圈的等效电路可以表示为电感L和电阻r串联，如图所示。电感线圈的串联等效电路rL3.电容器的高频特征一个实际的电容器除表现电容特性外，也具有损耗电阻和分布电感。在分析一般米波以下频段的谐振回路时，常常只考虑电容和损耗。电容器的等效电路也有两种形式，如

5、图所示。电容器的串、并联等效电路RCprC设流过电感线圈的电流为I，则电感L上的无功功率为I2ωL，而线圈的损耗功率，即电阻r的消耗功率为I2r，故由式（1.1.1）得到电感的品质因数(1.1.1)(1.1.2)Q值是一个比值，它是感抗ωL与损耗电阻r之比，Q值越高损耗越小，一般情况下,线圈的Q值通常在几十到一二百左右。品质因数表示线圈的损耗性能。定义：无功功率与有功功率之比:电感与电阻串联形式的线圈等效电路转换为电感与电阻的并联形式。(1.1.3)电感线圈串、并联等效电路根据等效电路的原理，在

6、左图中1-2两端的导纳应等于右图中1’-2’两端的导纳，即rL12RLP1’2’由上式，并用式(1.1.2)就可以得到(1.1.4)由上述结果表明，一个高Q电感线圈，其等效电路可以表示为串联形式,也可以表示为并联式行。在两种形式中，电感值近似不变，串联电阻与并联电阻的乘积等于感抗的平方。即：当Q＞＞1时，则串联与并联转换rL12RLP1’2’↑↓转换由式(1.1.4)看出，r越小R就越大，即损耗小，反之，则损耗大。一般地，r为几欧的量级，变换成R则为几十到几百千欧。Q也可以用并联形式的参数表示。

7、由式(1.1.4)有上式代入(1.1.2)得-----用并联形式表示（-----用串联形式表示）表示同一个电感的损耗。电感的损耗(1.1.2)为了说明电容器损耗的大小，引入电容器的品质因数Q，用串联形式表示为：----串联形式表示----并联形式表示电容器损耗电阻的大小主要由介质材料决定。Q值可达几千到几万的数量级，因此，电容器的损耗常常忽略不计。用并联形式表示为：电容的损耗同理，可以推导出上图串、并联电路的变换式:当Q＞＞1时，它们近似式为串联电阻和并联电阻的乘积等于容抗的平方。即rCCpR串

8、联与并联转换↓↑1.1.2高频电路中的有源器件从原理上看，用于高频电路的各种有源器件，与用于低频或其他电子线路的器件没有根本不同。只是由于工作在高频范围，对器件的某些性能要求更高。随着半导体和集成电路技术的高速发展，能满足高频应用要求的器件越来越多，也出现了一些专门用途的高频半导体器件。1.二极管半导体二极管在高频中主要用于检波、调制、解调及混频等非线性变换电路中，工作在低电平。因此主要用点接触式二极管和表面势垒二极管(又称肖特基二极管)。两者都利用多数载流子导电机理，它们的极间电容小，工作频率