射频通信电路第一章-选频回路-1-1

第一章选频回路与阻抗变换功能：选频、阻抗变换应用：射频系统的各个模块——放大、振荡、调制、解调本章主要内容：1.选频回路的主要指标2.LC串、并联选频回路3.窄带和宽带无源阻抗变换网络4.简单介绍常用的集中参数选频滤波器5.简单介绍集成电感1.1选频回路的指标功能：选出有用信号，滤除或抑制无用信号电路特征——无源线性网络幅频特性性能描述相频特性种类LC回路集中选择性滤波器（声表面波滤波器、陶瓷滤波器、石英晶体滤波器）(1)中心频率f0(2)通频带BW3dB(3)带内波动(4)选择性与矩形系数1、幅频特性RinRoutPoutPin选频回路BW20dB选择性(或称带外衰减)—通频带外的某一特定频率上的传输系数与中心频率处的传输系数之比0()()AfSfAf用来描述选频网络对处于通频带外的各种干扰信号的抑制能力。S(f)越小，选择性越好，抑制能力越强（带外衰减越大）。实际滤波特性接近理想矩形的程度。矩形系数—描述0.10.10.7BWKBW即：滤波器的传输系数下降到中心频率对应值的0.1倍处的带宽（20dB带宽）与其3dB带宽之比。选频特性为理想矩形的滤波器，矩形系数等于1，此时通频带外的（无用）信号全部衰减，具有最佳选频特性。通常K0.11，其数值越小越好。(5)插入损耗inoutPLP(6)输入输出阻抗定义为：通频带内滤波器插入前后负载所得功率之比无源滤波器都有一定损耗，要求损耗越小越好。滤波器的性能指标都是在其输入输出端匹配时测得。应用时必须知道其输入输出阻抗，并且很好匹配，才能使滤波器发挥其最佳性能。2、相频特性dd)(相频特性斜率称为—群时延结果：通频带内不同频率信号延迟相同时间表现：相频特性为线性不产生相位失真()要求：在通频带内群时延为常数1.2LC串并联谐振回路电阻r电导G阻抗Z导纳Y电感L电容C电容C电感L电压源VS电流源IS电流I电压V电路的对偶性串联并联I()ZjC1.2.1谐振的基本概念与特性1.并联谐振回路标准电路形式回路输入导纳1()YjGjCjL谐振的定义:()Yj为纯电导谐振频率LCfoo12谐振时的特点1.阻抗特性GY)(0CL001谐振时，回路的感抗与容抗相等，相互抵消为回路特性阻抗（谐振时的感抗或容抗）回路导纳最小，为纯电导或阻抗最大，为0()ZR2.电压特性RIVSo输出电压最大且与信号源同相3.品质因数QRTVCVQ/2222能谐振时回路一周内的耗谐振时回路总的储能RLRGCQ00回路品质因数Q，描述了回路储能与其耗能之比。一个由有耗的空心线圈和电容组成的回路，其Q值约为几十到一、二百4.电流特性谐振时,流过电感L和电容C的电流大小相等,方向相反SsLIjQLjRILjVI000电感电流(滞后电压／２)SSCIjQRICjVCjI000电容电流（超前电压／２）特点：电抗支路的电流比信号源大Q倍谐振时，电容C上的能量和电感L上的能量相互转换，产生振荡，而信号源的能量用来补充电阻R上的损耗。谐振时，流过线圈和电容的电流，是信号源电流的Q倍，选择线圈时应注意线径大小以承受电流的容量。2.串联谐振回路（r为回路中的固有损耗电阻，主要是电感中的导线电阻和磁芯损耗,因为一般来说，与电感中的损耗相比，电容损耗可忽略。）2.串联谐振回路表1.2.1串﹑并联特性对照表SISVLCf1200LCf1200GY)(0rZ)(0并联串联电路结构L.C.G并联C.L.r串联激励信号源电流源电压源谐振角频率谐振阻抗品质因数谐振时电流(电压)LRGCQP00CrrLQ001SCLQIIISCLQVVV1.2.2选频特性选频特性:选频回路的输出电压(电流)或回路阻抗随输入信号频率变化的特性。表示不同频率信号通过电路的能力。000/()()1()1()1()SSsIIIGVVYjGjCjQL输出电压:1.并联谐振回路广义失谐:)(00Q说明:1.输出电压是复数2.输出电压与频率有关3.阻抗~频率特性与电压~频率特性相同(因为，而为常数)SVZISI000002000000()()2()()2()2QQQQQjseQVjQVjQGIV2000000)2(1)(21)()(21/)(输出电压讨论谐振频率附近的选频特性（窄带选频网络信号频率位于谐振频率附近，因此可将代入，得广义失谐0002arctgQ相频特性（1）幅频特性（归一化选频特性）①选择性200()1()21VSVQ12S②通频带令得:QffBWdB032大，通频带很难窄高，通频带窄0fQ谐振频率上,输出电压最大,回路阻抗最大；失谐时下降。回路的值越高，选择性越好。即对应同一失谐频率,值越大时，回路输出电压值越小。QQ③矩形系数进一步说明单并联回路对高的选择性与宽的通频带这对矛盾不能兼顾0.10.139.96dBBWKBW1注意：高的选择性与宽的通频带对的要求是矛盾的Q（2）相频特性02arctgQ公式：①谐振时0)(0含义：回路阻抗呈纯电阻，输出电压与信号电流同相②失谐时当时，并联回路阻抗呈感性；当时，并联回路阻抗呈容性。00)(00)(Q大注意:回路的阻抗性质会随频率而变问题：回路通频带点上()?③相频特性曲线斜率020Qdd特点：①负斜率②越大，相频特性越陡QQ大④电抗特性曲线（设回路）0G⑤线性相频范围02arctgQ公式：Q大600)(2)(Q当时，~)(相频特性呈线性Q特征：相频特性呈线性关系的频率范围与成反比2.串联谐振回路的选频特性变量对偶时，特性曲线相同变量相同时，特性曲线变化相反对偶特性应用：电路相频特性电抗特性选频特性V/V0I()xj1.2.3实际并联回路与有载Q1.实际并联回路考虑损耗的线圈的等效电路串联小电阻r1.实际的线圈(或电容)是有损耗的----等效电路如何2.并联回路的前后接有信号源与负载----对的影响Q讨论的意义：实际并联回路电路形式分析方法等效（1）串并联支路阻抗变换22111SSSSSSPPXrjXrjXrjXR等效：)1())(1(2222QrrxrrxrRsssssssP实部相等：虚部相等：)11())(1(2222QxxrxxxrXsssssssP定义：支路Q串联支路ssxQr并联支路PPRQX（2）实际并联回路分析01LC无损耗理想并联回路参数：谐振阻抗无穷Q＝理想0PPssXRrxQ两者相等等效实际有损耗PPLjCjRjBGY1)(1)(P有耗回路谐振频率根据定义计算：LpRp01PPPLjCjjB虚部为零：22(1)()PPrLLL由于：22002011111pCrCrLCLLQ实际谐振频率——与L、C、r的关系0注意：实际并联回路参数：PPQPRrLQ00（其中是支路Q）00PPPPLRQQLr0P高Q（r很小）时20PLRQrCr、、回路Q等于支路Q2.有载品质因数Q讨论信号源内阻及负载对回路的影响谐振阻抗PLSTRRRR////和不影响回路谐振频率只影响谐振阻抗和回路QSRLR等效0001QRRRRQLRRQLPSPTTe有载为：eQ结果：通频带变宽，选择性变差000PLRQrL＞＞1高Q回路损耗对应-----空载：0Q