1、信息工程学院 1 第 1章 选频电路与 滤波器 信息工程学院 2 本章基本要求 掌握 LC谐振回路及滤波器的基本原理及分析方法 熟悉其他滤波器的特点及其应用 信息工程学院 3 在无线通信过程中 ， 通信信道数多 ， 所占频段范围较宽 , 工作频率也较高 (从几百 kHz到几百 MHz， 如卫星通信系统中 , 工作频率可达数 GHz)。 同一通信频段内 ， 存在着许多被传送的无线电信号及噪声 ， 而接收机则只选择出所需要的信号进行放大 。 因此 ， 接收机中的放大器除了要有足够的增益外 , 还应具有选择不同频率的信号的能力 ， 于是便产生了各种各样的选频放大器 ， 但无论是哪一种类型的电路 ，
2、它们主要由两部分组成 : 一部分是其核心器件 放大器件 。 另一部分是用作选择信号的 线性选频网络 。 1.1选频网络 信息工程学院 4 图0 - 2 - 3 ( a ) 超外差调幅接收机框图天线滤波器高频放大器 混频器滤波器中频放大器检波器滤波器音频放大器自动增益控制延迟本机振荡器信息工程学院 高频头 5 信息工程学院 高频头 6 信息工程学院 高频头 7 信息工程学院 8 1.1.1 LC串联 谐振回路 00LU0CUrsUU0I( b ) 串联谐振回路谐振时的相量图L和 C分别为回路电感和回路电容 , 电阻 r是它们的损耗。 实际上由于电容器的损耗比电感线圈的损耗小得多，因而 r近似等于
3、 线圈的损耗电阻 。 图 1 - 1 - 1 L C 串 联 谐 振 回 路信息工程学院 9 1.1.1.1 串联谐振回路的特征 LC谐振回路实际上是 LC组成的 线性选频网络 。 LC谐振回路在高频电路中起着重要的作用。 susU假定激励源 是余弦 且信号源内阻为零 , 即 : (或正弦 )信号，用 表示， tUu c o ssms (1-1-1) 信息工程学院 10 (1) 回路阻抗与谐振频率 串联谐振回路中 L、 C的电抗 CL 1、的函数，所以回路总阻抗 Z也是角频率 的函数。 是信号源角频率 )1( CLjrZ jeZ (1-1-2) 22 )1(|CLrZ rCL1a rc t a
4、 nz信息工程学院 11 CL XXCLX 1为回路的总电抗， X也是 的函数。 串联谐振回路的阻抗具有如下特性 : 0 Z(1) r 0 r 0 回路呈 感性 (3) 信息工程学院 12 LC串联回路阻抗特性 图 1-1-2 、 及 的频率特性 Z L X C X CL XXCLX 1 )1( CLjrZ jeZ信息工程学院 13 0CL XXX当 变化到使 容抗，但二者的 作用相互抵消 ，使得回路 呈纯阻性 ， 回路中的 感抗等于 即 rZ ，相角 =0，回路电流达到最大值，这种状态称 串联回路发生了 串联谐振 ，对应的谐振角频率用符号为 LC10 或 LCf210 0是回路固有谐振频率。
5、 取决于回路本身的参数 ,与外加激励信号的参数无关。 信息工程学院 14 CL 00 1 串联谐振时 ，通常称为串联回路的 特征 表示： 阻抗 ，用 CLCL 00 1 信息工程学院 15 rLQ 00 (1-1-6) (2) 回路的品质因数 cr 01 CLr1它的物理意义是 回路的储能与耗能之比 ，也可表示为回路特征阻抗与回路固有损耗之比。 r越大回路损耗的功率越多 ,回路的品质因数就越小 ; 反之， r越小则 Q值就越大。 r信息工程学院 16 ZUI s1.1.1.2 串联回路的选频特性 rCL 1)( 000 rL )( 000 ffffQ 将图 1-1-1中的激励信号 su和电流
6、i 用相量符号表示 rUI sm 回路的最大电流 广义失谐 (1-1-7) 002ffQ )1(sCLjrU )1(1/srCLjrU jI1m信息工程学院 17 回路电流的幅模和幅角分别为： 2m1)( II(1-1-8) a r c t a n)( (1-1-9) 选频特性 m)(II 2112020 )2(11ffQ信息工程学院 18 11Q2Q3Qfof0321QQQ 1707.001f 2fof f7.0BW707.0图1 -1- 3 L C串 联回路幅频特性(a) (b)信息工程学院 19 2201Q2Q3Q图1 - 1 - 4 L C 串联谐振回路的相频特性321QQQ 信息工程
7、学院 20 LjIU 0mL0 (1-1-12) s0 UjQ(1-1-13) 可见，谐振时电感线圈和电容器两端的电压比信号源电压大几十到几百倍，于是称串联谐振为 电压谐振 。 s0 Ur Lj s0 UjQCjIU0mC01 s01 UrCj信息工程学院 21 1.1.1.3 串联谐振的通频带与选择性 1707.0 1f 2f7.0BW当 从 1降到 0.707处时，对应的频率 和 之间的频率范围称为 通频带 ，用符号 表示。 fff 2BW 127.0(2-1-14) 007.0 2BW Qff 信息工程学院 22 回路的选择性可以用矩形系数 1.0K来表示 7.01.01.0 BWBWK
8、 (1-1-16) 令 1.0112得 0021.0 110BW Qf（ 1-1-17） 信息工程学院 23 1.1.1.4 信号源内阻和负载电阻对回路的影响 )1()( sCLjRRrZ L 0LsL QRRrLQ 称为有载 值 LQ称为空载 值 0Q图1 - 1 - 5 考虑 和 时的L C 串联谐振回路 sR LR信息工程学院 24 1.1.2 LC并联谐振回路 电感 L、电容 C和激励源相并联的电路称为并联谐振回路。 如图 1-1-6 所示。 图1 - 1 - 6 L C 并联谐振回路信息工程学院 25 1.1.2.1 并联谐振回路的特征 (1) 回路阻抗与谐振频率 )1(CLjrCL
9、 由图 1-1-6(a)所示并联谐振回路得到回路的总阻抗为 )1(1)(PCLjrCjLjrZ(1-1-18) jrCL1rCLR P信息工程学院 26 1.1.2.1 并联谐振回路的特征 )1( LCjLrC )()( 2222 LrLCjLrr 由图 1-1-6(a)也可以得到： CjLjrY 1当 Lr 时 )1()( 2 LCjLrY )1(pLCjg 可以用图 1-1-6(b)所示电路来等效。 pf附近，且 Q值 较高时，二者可相互代替。 在谐振频率 信息工程学院 27 并联回路阻抗的模 : 2P 1 RZ p(1-1-20) 并联回路阻抗相角 a r c t a n)(a r c
10、t a n PPPP Q(1-1-21) 谐振频率为 : 2PP111QLC1P1QLCrCLR P信息工程学院 28 并联回路的谐振特性 pZPRPP220图1 - 1 - 7 并联谐振回路阻抗特性(a) (b)P0信息工程学院 29 (2) 并联谐振回路的品质因数、谐振电阻 rLggCQppPpP1(1-1-24) Lr CLpp 1 通常 ，则在回路谐振时 ，可得 rCLRZ P或 LrCRg Pp1 (1-1-25) 特别注意： rR PPR称为图 1-1-6 b所示并联谐振回路的 (等效 )谐振电阻， Pg称为并联谐振回路的谐振电导。 信息工程学院 30 并联谐振时，流过电感支路和电容支路的电流 分别为： LjrUIpoLP)1(poCP CjUI 可见并联谐振回路谐振时，流过并联回路各支路的电流，等于信号源电流的 倍 ，所以并联谐振又称为 电流谐振 。 sp IjQLjUpo LjgIp pssIjQpop UCjpsgICj p
