高频-第2章 高频电路基础 (2)并联谐振及滤波器

2.2.2高频变压器和传输线变压器作业：2.2、2.5第二章高频电路基础（4时）2.2.1高频谐振回路2.抽头并联谐振回路3.耦合谐振回路信号源内阻及负载电阻对并联谐振回路的影响考虑到信号源内阻()和负载()对并联谐振回路的影响的电路如图所示并联回路与信号源和负载连接令谐振回路总电导为，则LspgggggsCLgpgLsI.ssgR1LLgR1现设无载Q值为Qo(没有接入负载和电流源内阻的Q值)有载Q值为QL(接入了负载和电流源内阻的Q值)则ppLgLRQ0010)(1100LspLgggLLgQ于是pLpsopLpspLspLggggQggggLggggLQ1)1(1)(100结论:回路并联接入的gs和gL越大(即Rs和RL越小)，则QL较Q0下降就越多,也就是信号源内阻和负载电阻的旁路作用越严重。因此，其信号源必须是高内阻的恒流源。2.抽头并联振荡电路（1）自耦变压器(紧耦合）连接如图，在不考虑自耦变压器的损耗前提下，从1、3两端看过去阻抗R上所得到的功率P1与2，3端RL所得到的功率P2相等，并设1－3端的电压为U1，2－3端的电压为U2。RsLCR’LsI.13可以写出222'211PRURUPLL2212212221'NNUUUURRLLLLRNNR221'121NNLLRR'说明它对回路的影响减小引入接入系数，以pL表示：(匝数比）12NNpLP在0～1之间，调节P的大小可以改变折合电阻的数值。P越小，RL与回路的接入部分越少，对回路影响越小。LLRPR2'1LLgPg2'或对于空心线圈（互感很小），接入系数与电容时一样计算。即LLpL2(L2为接入部分电感量)对于有互感M线圈，MLMLpL22（2）双电容抽头耦合连接电路如图，回路电容值2121CCCCC负载电阻RL接在电容的抽头部分2–3端，同样可以把RL等效折合到1–3端。RL′的折合公式为上式可以用功率相等的方法证明，也可以用串、并联等效代换公式导出。现在用这种方法证明。LLRCCCR2121'sI.RsLC1C2RLC1C2RLSC1C2R’L123132C证明：把图中RL与C2的并联形式转换为串连形式当时，可得21CRLLLSRCR2221再把RLS与C1、C2串连形式转换成并联形式LSLRCR22'1式中，将1.2.8代入1.2.9得2121CCCCCLLSLRCCCRCR212122'1由于，所以RL′RL,其接入系数公式为1121CCC211CCCpC（1.2.8）（1.2.9）虽然双电容抽头的连接方式多了一个电容元件，但是，它避免了绕制变压器和线圈抽头的麻烦，调整方便，同时还起到隔电流作用。当频率较高时，可将分布电容作为此类电路总的电容，这个方法得到广泛应用。（3）双电感抽头耦合连接这里L1与L2是没有耦合的，它们各自屏蔽起来，串连组成回路电感，若将RL折合到1－3端可得由于，则，其接入系数为因该电路电感需要采用屏蔽措施，故其应用不如前面几种广泛。LLRLLLR2221'1221LLL212LLLpLsI.RsLL1L2RLsI.RsCLR’L13213当外接负载不为纯阻，还包含电抗部分时，上述等效关系仍然成立例如由上式可知，电阻折合变大，而电容折合变小(实际容抗变大)。从低抽头向高抽头折合时，一般规律是阻抗变大。LLRPR2'1LLCPC2'CRLCLCLR’LC’L等效折合的方法也完全适用于信号流信号源与负载可以分别采用部分接入形式，右图就是接收机中常用的连接形式。图中，信号源自耦合变压器形式接入，接入系数为p1；负载以变压器的形式接入，接入系数为p2。ssRpRL2'1.'sLsIpIsI.sI'.LCR’sLC’LsI.RlRsCRPLP1P2Rs当电感之间有耦合时，若为紧耦合（中周变压器）则接入系数为它们的线圈匝数比。部分接入小结：1、电感间无耦合时，接入系数为分压比，即电感量分配比.P小于1；2、电感间为紧耦合时，接入系数为分压比，即电感匝数比，P=N1/(N1+N2),P小于1；3、电感间耦合系数为M时，4、电容接入时，接入系数为分压比，即电容量分配比，P=C1/(C1+C2),C1为非接入电容，P小于1；5、低抽头变换到高抽头，阻抗变大倍；电压源变大1/p倍,电流源变小p倍；21P211LLLPMLLMLP22113.耦合振荡回路---又叫双调谐回路。•几种常见的耦合回路•耦合系数k对于（a）回路对于（b）回路对于（c）回路对于（d）回路对于（f）回路21LLMkMMMCCCCCk21MMCCCCCCk2121MMLLLLLLk2121MMMLLLLLk21分为回路1对回路2的影响回路2对回路1的影响0..1212IUUk0..2121IUUk定义：两回路的耦合系数为k1与k2的几何平均值21kkk12211222111,ZMZZVMjIZMZVI•列回路方程01211211IZMIjVMIjIZ解得：上两式中，令2222221ZMZMjZZZmfZf1称为次级回路对初级回路的反映阻抗。同样可得到初级对次级的反映阻抗Zf21212122ZMZMjZZZmf•转移阻抗ECCIECjICjIUZ2122122221122121221221111212,mmmfmZZZCCZZZZZIZZIEZZII所以，经化简，得到jAACQjZZZCCZZmm21-2022121221对于电容耦合回路，同样可得到jAALjQZ212012为耦合因子为广义失谐。上式中kQAffQQrL00000222222max2121412AAZZ三种耦合：•强耦合A1,即kko•临界耦合A=1，即ko=1/Q•弱耦合A1,即kko在弱耦合（A1）状态下，当ξ=0时，Z21有极大值；在强耦合（A1）状态下，有两个极大值Z21max，且在ξ=0处，有凹点，曲线呈双峰。可求得归一化转移阻抗临界耦合下的带宽15.35.4,27.01.01.001.007.0BBKQfBQfBr形系数为所以，临界耦合时的矩(单调谐电路，其矩形系数为9.95)双耦合调谐电路的调谐方法：1.部分谐振---初级和次级部分调谐。初级部分调谐：次级参数及耦合量不变，调初级参数使其谐振。次级部分调谐：初级参数及耦合量不变，调次级参数使其谐振。2.复谐振----部分调谐基础上调整耦合系数使其匹配。从初级复调谐和从次级复调谐是一样的，都能使次级电流最大。3.全谐振和最佳全谐振----初次级独自谐振为全谐振，在此基础上再调整耦合量到匹配，即为最佳全谐振。此时次级电流最大，但耦合量最小，称为临界耦合QQQLLMkC1121212.2.2高频变压器和传输线变压器1.高频变压器与低频变压器的区别是高频损耗小，因此，磁芯材料采用损耗小的高频磁芯材料，如锰锌铁氧体材料和镍锌铁氧体等。还具有体积小，线圈匝数少等特点。其原理与低频变压器相同。2.传输线变压器其工作原理符合变压器和传输线的工作原理，即工作在两种模式，既可当作1：1变压器又可当作传输线工作。磁芯也是高频磁芯，但匝数更少。传输线理论：（1）线圈中对应点所通过的电流必定是大小相等，方向相反；（2）在满足匹配且无耗的条件下，变压器输入端与输出端电压的幅度相等。ljZZljZZZZLLin2tan2tan000传输线变压器的应用