高频课件-第2章-通信电子电路基础(串联谐振)

第二次课调制信号(低频信号)：载波（高频信号）：调制：已调信号：解调：调制方式：调幅、调频、调相无线电信号的发射：无线电信号的接收：频带的资源性：复习第二章高频电路基础1.几个基本概念◆带宽：通信线路传递数据的能力。带宽越宽，通信容量越大。◆通频带：是通信电路频率响应的一个重要指标。通频带愈宽,通信电路工作的频率范围愈宽。在放大电路中，通频带反映了电路对不同频率信号的放大能力；输入信号只有落在通频带内，经过电路后，输出与输入波形才相同，不产生失真。半功率点下限频率上限频率◆选择性：从众多频率中，电子设备选出有用频率，并抑制不需频率的能力。对LC回路，显然，谐振曲线愈尖锐，选择性愈好。显然：选择性与通频带是矛盾的。◆灵敏度：电子设备捕获微弱信号的能力。随着传输距离的增加，传输信号会变弱，但高灵敏度的电子设备仍可以接收数据，并维持稳定连接。所以，高的灵敏度可大幅提高传输距离。◆Q值（品质因数,P11）：储能器件(如电感线圈、电容等)或谐振电路所存储能量与损耗能量之比。Q=存储能量（无功功率）损耗能量（有功功率）对电感元件:2002LLILLXQIrrr＝＝对电容元件:202011CCICXQIrCrr＝＝Q值愈大，损耗愈小。Q值愈大，曲线愈尖锐，回路的选择性愈好。Q值愈大，通频带愈窄，信息容量愈小。2.2.1串联谐振回路1基本原理一、串联谐振回路的组成由R、L、C、VS组成主要包括三部分：电感线圈的损耗电阻r、信号源的内阻RS、负载电阻RL。R=r+RS+RL为回路提供能量的信号源。11()jLCZrXXrjLjCrjLZeC阻抗：221()ZrLC1arctanLCr阻抗的模：阻抗的幅角：湖南理工学院物理与电子信息系电抗：CLX1电流：1()SVVIZrjLC0100CLLC10LCf210串联谐振频率：串联谐振阻抗：串联谐振电流：或minZrZmaxSVIIr由X=0ω=ω0，X=0，|Z|=r，二、讨论：电抗特性随ω的变化串联谐振0ω＞ω0，X＞0，Z呈感性，为正值ω＜ω0，X＜0，Z呈容性，为负值CLX1电抗：三、串联谐振回路的特点1.谐振时，阻抗最小，电流最大，=0。2.谐振时，电感和电容上的电压很高。000000SLLSSVLVIXIjLjLjVjQVrr所以，VL0或VC0要比VS高几十到几百倍，故串联谐振是一个电压放大器，又称电压谐振，必须考虑元件的耐压问题。回路的有载品质因素一般为几十到几百001LQrrC000000111SCCSSVVIXIjVjQVjCrjCrC四、相对谐振曲线000/11/()1()SSVZIrIVrrjLjQc2200011()IIQQ值越高，谐振曲线越尖锐，带宽越窄，回路的选择性越好。指:任意频率下的回路电流与谐振时的回路电路之比值。其模为：为简化，定义：串联振荡回路的通用谐振曲线2011II上述两式称为通用谐振方程为广义失谐（一般失谐)00()Q011IIj则相对谐振曲线可简化为：其模为：在ω接近ω0附近，02200000000022220011211IIQ（）注意：称为绝对失谐常把则：0002(),QQ0011211()IIjjQ广义失谐广义失谐绝对失谐五、通频带定义：保持值不变，改变输入信号频率ω，当时,对应频率ω1和ω2分别叫下限频率和上限频率,ω2-ω1为回路的通频带，也称为回路的带宽：0.7212Bfff0.7212B或SV021IIω1，ω2亦叫“半功率点”。120011Q00.72fBfQ202021Q根据公式：或00.7B=2Q上述两式相减,有:0002()QQ有：0.721002222=2QQ上限频率ω2处,下限频率ω1处,2011II和信号源内阻和负载对Q的影响一、考虑信号源内阻和负载后，Q叫等效品质因子，用QL表示SLRrRR等效品质因素QL：00LSLLLQRrRR串联电路中，电感线圈的电阻为r、信号源的内阻为RS、负载电阻RL串联连接，则回路总电阻R∑：0/1//SLLrRrRr00LQr01//SLQRrRr为回路的固有品质因素。二、RS与RL对Q值的影响考虑RS与RL后，QL值均下降理由：电压源的内阻RS很小，QL较大，回路选择性很好。注意事项：1.串联回路需与电压源连接。01//LSLQQRrRr2.串联回路的负载RL要小。理由：RL越小，QL越大，回路选择性越好。例2.1给定串联谐振回路的f0=1.5MHz，C0=100pF,谐振时电阻R=5Ω。(1)试求Q0和L0.(2)若电压信号源的振幅Vsm=1mV,求谐振时回路中电流I0及回路元件上的电压VL0m和VC0m.4022000030m0111.1310113422212110I0.252121212smaxLomComsmfLHHfCLCLfLQRRVmVImARVVQVmVmV解：例2.2串联谐振回路如图。信号源频率f0=1MHz，电压振幅Vsm=0.1V。将11端短路，电容调到100PF时谐振。此时，电容C两端的电压为10V。如将11端开路再串接一阻抗Zx（由电阻RX与电容CX串联而成），则回路失谐，C调到200PF时重新谐振，电容两端电压变为2.5V.试求线圈的电感量L,品质因数Q0，未知阻抗Zx。022001125342101000.1COmsmfLHfCLCVQV111200100200XXCpFC11端开路后再接入Zx，回路重新谐振。由于L不变，则前后两次电容的容量相等，则有：解：LrC111MHz0.1VZXVsXRCx000066002.52.555500.110050210(25310)15.9()100ComLomLLXXXXLXVVVQLLQQRRRQRRRRRRQRRLRRQ（C+Cx）两端电压即电感两端电压，即：小结串联谐振电路、串联谐振；谐振特性曲线，Q值与选择性、通频带；串联回路与信号源的连接。下次课内容：并联谐振回路，串/并联阻抗互换及抽头阻抗变换。