物理学院高频电子线路g1-2

高频电子线路第2章高频电路基础3、耦合振荡回路简单振荡回路的缺点是：选择性差，矩形系数大。耦合振荡回路是将两个振荡回路通过公共阻抗（电抗或电阻）耦合在一起，能较好的解决通频带和选择性之间的矛盾。高频电子线路第2章高频电路基础第一节高频电路中的元器件L2C2R2L1C1MR1I.U1.U2.R1L1C1C2L2R2I.U1.CCU2.L2r2L1C1Mr1I2.I1.E.＝jC1I.＋－r2＋－L1L2C1C2′′Cmr1(a)(b)(c)(d)C2E＝jL1I.（1）两种耦合回路L2C2R2L1C1MR1I.U1.U2.R1L1C1C2L2R2I.U1.CCU2.L2r2L1C1Mr1I2.I1.E.＝jC1I.＋－r2＋－L1L2C1C2′′Cmr1(a)(b)(c)(d)C2E＝jL1I.互感耦合振荡回路，（两个振荡回路通过互感耦合）电容耦合振荡回路，（两个振荡回路通过电容耦合）高频电子线路第2章高频电路基础第一节高频电路中的元器件（2）耦合系数k与耦合因子A耦合系数K：耦合阻抗和两回路中同性质电抗的几何平均值之比。互感耦合回路：12MkLL电容耦合回路：12()()CCCCkCCCCL2C2R2L1C1MR1I.U1.U2.R1L1C1C2L2R2I.U1.CCU2.L2r2L1C1Mr1I2.I1.E.＝jC1I.＋－r2＋－L1L2C1C2′′Cmr1(a)(b)(c)(d)C2E＝jL1I.L2C2R2L1C1MR1I.U1.U2.R1L1C1C2L2R2I.U1.CCU2.L2r2L1C1Mr1I2.I1.E.＝jC1I.＋－r2＋－L1L2C1C2′′Cmr1(a)(b)(c)(d)C2E＝jL1I.高频电子线路第2章高频电路基础耦合谐振回路的特性和谐振曲线的形状与两个谐振回路之间的耦合程度密切相关。k＜1%，称很弱耦合；k＜1%~5%，称弱耦合；5%＜k＜90%，称强耦合；k90%,很强耦合；k=100%,全耦合。耦合因数——表示耦合与Q共同对回路特性造成的影响。=111,=称为耦合因数称为临界耦合cAkQAAkkQ设：121212,,LLLCCCQQQ高频电子线路第2章高频电路基础A=1，称为临界耦合，曲线为单峰。0.72ofBQr0.13.15KA1，称为过耦合，曲线为双峰。0.73.1ofBQr0.12.34KA=2.41时第二节高频电路中的基本电路高频电子线路第2章高频电路基础(1)为了减少损耗,高频变压器常用导磁率μ高、高频损耗小的软磁材料作磁芯。(导磁率高，可以在同样的导线匝数下获得较大的电感量）(2)高频变压器一般用于小信号场合,尺寸小,线圈的匝数较少。（2—36）二、高频变压器和传输线变压器用于几十兆赫兹以下高频电路中，进行信号传输、阻抗匹配、隔直流。1、高频变压器第二节高频电路中的基本电路高频电子线路第2章高频电路基础(a)(b)(c)N1N2(a)LSCSLN1N2(b)图2—15(a)电路符号;(b)等效电路第二节高频电路中的基本电路高频电子线路第2章高频电路基础12331212()UUnUInIINnN中心抽头变压器电路N1N1U1.U2.＋－＋－I1.I2.N2＋－I3.(a)(b)Z1Z2Z4Z3n:1U3.第二节高频电路中的基本电路3121121112220UUUNNNNININI或：注意电流方向都是流入同名端高频电子线路第2章高频电路基础例：电路如图所示，列写电路方程。112121112120LLLssLLLuuiiiiiiuuiRuuiRuiR高频电子线路第2章高频电路基础2、传输线变压器①用途：极性变换、阻抗变换、平衡不平衡变换，功率合成、功率分配等。②结构：由传输线（同轴电缆、带状线或双绞线）在磁环上绕制而成。第二节高频电路中的基本电路磁环42132143(a)(b)高频电子线路第2章高频电路基础③特点：工作的频率范围非常宽，上限频率非常高，但受到传输线特性的限制。下限频率受变压器特性限制。④工作原理：传输线模式负责将信号的能量传递给负载，理想情况下，变压器模式不传输能量。变压器模式实现阻抗变换、极性变换等作用。高频电子线路第2章高频电路基础传输线的长度l应满足：min11~810l在上述条件下：1212,UUII高频电子线路第2章高频电路基础1∶4阻抗变换器;第二节高频电路中的基本电路121212112224/1/4LLiLiLUUUUUUUURRIIRR⑤电路分析高频电子线路第2章高频电路基础4:1阻抗变换器/4/1iLRR12121214241/2iiLLLUUIIUUUUURRIII高频电子线路第2章高频电路基础4.24试求所示个传输线变压器的阻抗变换关系及相应的特性阻抗ZC。解：11111,2,43324483322LLLLLiiLiiLiLLCLLuuuiiuRiuuiiuuuRRiiiuuZRii高频电子线路第2章高频电路基础（2—41）三、石英晶体谐振器石英晶体谐振器简称为晶体。用于高稳定性的振荡器，滤波器、鉴频器中。化学成分：二氧化硅物理性质和化学性质都非常稳定。受温度等外界条件变动的影响极为微小。第一节高频电路中的元器件1、晶体结构Z轴：光轴；X轴：电轴；Y轴：机械轴高频电子线路第2章高频电路基础晶片具有弹性，可产生机械振动，有固有振动频率。高频电子线路第2章高频电路基础压电效应：（X轴和Y方向）受力→形变→在电极上产生等量异性电荷数量正比于形变。电压→形变→形变大小正比电场强度。3、石英谐振器的等效电路交变电压→晶体振动→交变电荷→交变电流压电效应使晶体具有了导电性。－＋＋－－＋反压电效应：第一节高频电路中的元器件2、压电效应高频电子线路第2章高频电路基础晶体具有多种振荡模式，除基音模式外，还存在各种奇次泛音振动模式。电压频率等于晶体固有振动频率时：产生共振，电流最大，电流电压同相。电压频率小于晶体固有振动频率时：电流超前于电压，电压频率大于晶体固有振动频率时：电流滞后于电压。根据电流电压关系，晶体可以等效为串联谐振电路第一节高频电路中的元器件高频电子线路第2章高频电路基础完整等效电路等效三次泛音谐振特性等效基波谐振特性电极的电容效应等效电路符号工作于基音的晶体称为基音晶体。工作于泛音的晶体称为泛音晶体。第一节高频电路中的元器件高频电子线路第2章高频电路基础基频时晶体压电效应等效电极的电容效应等效4、基频等效电路频率稳定度高是由于：（1）Q值很高（2）接入系数很小。0qCnC参数的特点：Lq很大（几十mh，与质量有关),Cq很小（10－2pF以下,与刚性有关）。rq很小（与摩擦损耗有关）Qq很高(105以上），C0Cq第一节高频电路中的元器件高频电子线路第2章高频电路基础5、基频时的等效阻抗q0qcrcrq0q11()11jLjCjCZjjXjLjCjC2qq0220qqq111111LCjCCLCLspspqqq0qq011,,LCCCLCC2s20p1(/)11(/)jC忽略rq第一节高频电路中的元器件高频电子线路第2章高频电路基础其余范围：Xcr0,Zcr为容性。ωsωωpXcr0,Zcr为感性第一节高频电路中的元器件spspqqq0qq011,,LCCCLCC高频电子线路第2章高频电路基础由于Cq/C01,所以ωs与ωp间隔很小。q0qqps000qqq0qsqs0111111212qCCCCCCCCLCLCCCCp或当晶体两端并有电容CL时。并联谐振频率为fN。fNfp.00111122LLqqNssqCCfffCCCCC第一节高频电路中的元器件高频电子线路第2章高频电路基础四、集中滤波器陶瓷谐振片图2—25陶瓷滤波器电路1、陶瓷滤波器第一节高频电路中的元器件由压电陶瓷构成，等效电路与晶体相同，品质因数比晶体低，但比LC回路高，通带比晶体要宽。高频电子线路第2章高频电路基础高频电子线路第2章高频电路基础2、声表面波滤波器第一节高频电路中的元器件①结构及工作原理高频电子线路第2章高频电路基础高频电子线路第2章高频电路基础②用途SAW滤波器在抑制电子信息设备高次谐波、镜像信息、发射漏泄信号以及各类寄生杂波干扰等方面起到良好的作用，可以实现所需精度的幅频和相频特性的滤波，这是其它滤波器难以完成的。近年来国外已将SAW滤波器片式化，重量只有0.2g；另外，由于采用了新的晶体材料和最新的精细加工技术，使SAW器件上使用上限频率提高到2.5GHz～3GHz。从而促使SAW滤波器在抗EMI领域获得更广泛的应用。目前世界SAW滤波器的年产量在6亿只以上，其中移动通信等用小型化RFSAW滤波器就达4.3亿只。高频电子线路第2章高频电路基础③特点SAW滤波器的主要特点是设计灵活性大、模拟/数字兼容、群延迟时间偏差和频率选择性优良（可选频率范围为10MHz～3GHz）、输入输出阻抗误差小、传输损耗小、抗电磁干扰（EMI）性能好、可靠性高、制作的器件体小量轻，其体积、重量分别是陶瓷介质滤波器的1/40和1/30左右，且能实现多种复杂的功能。高频电子线路第2章高频电路基础