1、選頻網(wǎng)絡(luò)本章為學(xué)習(xí)諧振功率放大器之前的預(yù)備知識，知識點(diǎn)主要集中于教材附錄以及教材pp.97102。通信工程學(xué)院1選頻網(wǎng)絡(luò)（濾波器）的功能：從眾多頻率中選出有用信號，濾除或抑制無用信號；常用濾波器：LC串/并聯(lián)諧振回路；集中參數(shù)濾波器通信工程學(xué)院2基本特性幅頻特性諧振頻率f0 時，網(wǎng)絡(luò)的增益最大f0)；通頻帶寬度與傳輸信號有效頻譜寬度相一致；通頻帶 。通頻帶：增益自Af0 下降3dB(即0.707倍）時候的上/下限頻率之差。f制能力。A/ f0 )評價選頻網(wǎng)絡(luò)對處于通頻帶外的各種干擾信號的抑通信工程學(xué)院3相頻特性dA,DAd為不引入信號的相位失真，要求在通頻帶范圍內(nèi)選頻電路的相頻特性為常數(shù)，即相

2、頻特性為線性。理想條件下信號有效頻帶寬度內(nèi)的各頻率分量都延遲一個相同時間，這樣才能保證輸出信號中各頻率分量之間的相對關(guān)系與輸入信號完全相同。通信工程學(xué)院4通信工程學(xué)院5Z/20-/2f0f通信工程學(xué)院6品質(zhì)因數(shù)Q=2諧振時回路總儲能諧振時一周的耗儲能物理意義：諧振條件下，回路儲存能量與消耗能量之比。通頻帶與回路的品質(zhì)因數(shù)Q成反比，Q越高，諧振曲線愈尖銳，回路的選擇性越好，通頻帶越窄。通信工程學(xué)院7串聯(lián)諧振回路RsI(j)+RsI(j)+(j)RLI(j)=Vs (j)R+jL-1R=r+Rs +RLC通信工程學(xué)院8LC1諧振)和(j0 )LC1同相，否則稱為失諧。諧振角頻率0 諧振等效阻抗R固

3、有品質(zhì)因數(shù)Q0 0LLCLC，取決于電感中的固有損耗。 0L 11eR0CRReQe 0LRL +r+RsQ01+ Rs RL rrRs RL Qe 通信工程學(xué)院9I01+j 0L 0 1+jR 其中 V (j)0=Q 0 se 0R0 通信工程學(xué)院10Z)容性感性Z)容性感性0 0I/20-/2容性感性0容性感性0容性感性0/2R00通信工程學(xué)院-/211性質(zhì)：為對稱。0 兩側(cè)并非嚴(yán)格對稱，附近頻率可近似認(rèn)感性與容性的劃分。f0Qe通信工程學(xué)院12RsRsRpLCIs (j)+RLV(j)總導(dǎo)納1+jC-1RLeRe =Rp /Rs /RL通信工程學(xué)院13LC1諧振j0)和LC1Is (j0

4、同相。諧振角頻率0 諧振等效阻抗ReRQp固有品質(zhì)因數(shù)0L，取決于電感中的固有損耗。ReCR CRCRe0LeQ0eeQ0通信工程學(xué)院eRp1+RsRpRL14性質(zhì)：RsRL Qe 感性與容性的劃分。f0Qe與串聯(lián)諧振回路存在對偶性。通信工程學(xué)院15實(shí)際電路模型Is (j)+RsLRsLCrV(j)利用阻抗串并轉(zhuǎn)換，得到理想模型，在高Q情況下，新的 Rp Q2r0通信工程學(xué)院16例1設(shè)一放大器以簡單并聯(lián)振蕩回路為負(fù)載,信號中心頻率f0=10MHz, 回路電容C=50 pF,試計算所需的線圈電感值。若線圈品質(zhì)因數(shù)為Q=100寬。若放大器所需的帶寬B=0.5MHz則應(yīng)在回路上并聯(lián)多大電阻才能滿足放

5、大器所需帶寬要求?通信工程學(xué)院17解：1計算L值。1L 2C1)2 f 5.07u00回路諧振電阻和帶寬Q0L 31.8kB f0Q求滿足0.5MHz帶寬的并聯(lián)電阻。設(shè)回路上并聯(lián)電阻為R1,并聯(lián)后的總電阻為R1R0,總的回路有載品質(zhì)因數(shù)為QL 20通信工程學(xué)院18回路總諧振電阻為R L 6.37kRR0011R 6.37 1 7.97kR0 6.37通信工程學(xué)院19阻抗變換網(wǎng)絡(luò)作用：避免直接接負(fù)載，導(dǎo)致諧振回路Q值大大下降，從而降低選擇性；避免阻抗不匹配。注：阻抗不匹配會引起以下問題負(fù)載所獲功率降低；電磁波傳輸過程中產(chǎn)生回波，影響波形。通信工程學(xué)院20三種實(shí)現(xiàn)方式：1、理想變壓器的阻抗變換網(wǎng)絡(luò)

6、；2、電感分壓電路；3、電容分壓電路；UTILC1LC1LUC2C2LUC1R1UTUTLCR0R0U(a)(b)(c)C1UTLUC1UTLU1C2UTCLU1通信工程學(xué)院(d)(e)21電感分壓電路等效原則：IR+.ii設(shè)L1,L2 無損耗，則兩端功率相等；M.+12L12設(shè)RL2 ；R2VV22_VV 1 2RiRjL L)R+L2 +2M R112iL2+M2jL2通信工程學(xué)院22L =W2L,LW2L,M=W WL110220120其中L0為單匝線圈的電感量，W為線圈匝數(shù) W W2Ri 12 WR=n2R2通信工程學(xué)院23C1RC1RiC2等效原則：則兩端功率相等；設(shè)R1/(C2；1

7、+VV22VV12RiRR2_2VV2R C2 R=n2RC1 +C2i通信工程學(xué)院24歸納總結(jié)：等效阻抗值變大還是變小？與n的關(guān)系？阻抗轉(zhuǎn)換也是可逆的，即被折合端和觀察端可以互換。電感分壓與電容分壓的區(qū)別。p=1/n推導(dǎo)出等效關(guān)系。通信工程學(xué)院25例2損耗試求回路兩端電壓u(t)的表示式及回路帶寬。iIcosI1mA10 HLC1C22000 pF2000 pF500R1u1(t)通信工程學(xué)院261解:由于R1/(C2),因此可以近似算出回路的諧振角頻率1LC0 LC107rad /回路處于諧振狀態(tài)n C2 22等效到回路兩端的電阻為1R=n2R =20001則電流源端電壓為u(t) 輸出電

8、壓為2cos107tVu1 (t)u(t)/ cos107tV通信工程學(xué)院27該等效并聯(lián)回路有載品質(zhì)因數(shù)Q 2000 20L L0回路帶寬100B 0 5105rad / s通信工程學(xué)院28采用以上阻抗變換電路雖然可以在較寬的頻率范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)阻抗變換，但嚴(yán)格計算表明，各頻率點(diǎn)的變換值會有差別。如果要求在較窄的頻率范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)理想的阻抗變換， 可采用下面介紹的選頻匹配網(wǎng)絡(luò)。通信工程學(xué)院29選頻匹配網(wǎng)絡(luò)作用：。選出基波分量，濾除諧波分量。通信工程學(xué)院30串并聯(lián)阻抗轉(zhuǎn)換11jX jXssRpXXpRpXR2 X2RsRss R (1 Q2)pR2RsX2seR2(1Q2)R RX ss seps pXs

9、XsXsXS若回路為高Q1XSpeRQ2peQX XeRXpssP通信工程學(xué)院31利用串/并阻抗轉(zhuǎn)換公式，可推導(dǎo)各種形式的濾波匹配網(wǎng)絡(luò)。 LC選頻匹配網(wǎng)絡(luò)有倒L型、T型、 型等幾種不同組成形式， 其中倒L型是基本形式。現(xiàn)以倒L型為例，說明其選頻匹配原理。倒L型網(wǎng)絡(luò)是由兩個異性電抗元件X1、X2組成，常用的兩種電路如圖 (a)、 (b)所示，其中R2是負(fù)載電阻，R1是二端網(wǎng)絡(luò)在工作頻率處的等效輸入電阻。通信工程學(xué)院32通信工程學(xué)院33對于圖 (a)所示電路，將其中X2與R2的串聯(lián)形式等效變換為Xp與Rp的并聯(lián)形式，如圖(c)所示。在X1與Xp并聯(lián)諧振時，X1+Xp =0,R1=Rp所以R1=(1

10、+Qe2)R2Qe =R1 -1R2R2(R12R2(R12)R2R1 2R=1Qe=R1這種電路可以在諧振頻率處增大負(fù)載電阻的等效值。通信工程學(xué)院34對于圖(b)所示電路，將其中X2與R2的并聯(lián)形式等效變換為Xs與Rs的串聯(lián)形式，如圖(d)所示。在X1與Xs串聯(lián)諧振時，可求得以下關(guān)系式：R11Re(1+Q2)2eQe =R 2 -1RR1R1R2 -R1RX2 =2Qe=R2R1(R2-R1R1(R2-R1)這種電路可以在諧振頻率處減小負(fù)載電阻的等效值。通信工程學(xué)院35例: 已知某電阻性負(fù)載為10，請設(shè)計一個匹配網(wǎng)絡(luò)，使該負(fù)載在20MHz時轉(zhuǎn)換為5010電阻和0.2H電感串聯(lián)組成，又該怎樣設(shè)

11、計匹配網(wǎng)絡(luò)?通信工程學(xué)院36(a)示倒L型網(wǎng)絡(luò)。可求得所需電抗值X2 =10=201050-10=501050-10=25L2=1C 1=1=20201061 0.16uH 318PFX2 2201025X26通信工程學(xué)院37通信工程學(xué)院38由1560pF和318pF兩個電容組成的倒L型匹配網(wǎng)絡(luò)即為所求，如圖例 (b)虛線框內(nèi)所示。這是因為負(fù)載電感量太大， 需要用一個電容來適當(dāng)?shù)窒糠蛛姼辛俊Ｔ?0MHz處，1560 pF電容和0.2H電感串聯(lián)后的等效電抗值與(a圖中的0.16H電感的電抗值相等。通信工程學(xué)院39T型網(wǎng)絡(luò)和型網(wǎng)絡(luò)各由三個電抗元件(其中個異性質(zhì))L網(wǎng)絡(luò)的組合，用類似的方法可以推導(dǎo)出其有關(guān)