高频高频电路基础1高频电路中元器件及组课件

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1、 第二章第二章 高频电路基础高频电路基础2.1 高频电路中的元器件高频电路中的元器件2.2 高频电路中的组件高频电路中的组件作业：作业： 2-1、2-3 1.1 无线通信系统概述无线通信系统概述 1.1.1无线通信系统的组成无线通信系统的组成 发送设备主要由基带信号处理、调制器、发送设备主要由基带信号处理、调制器、频带信号处理、功率放大器组成。频带信号处理、功率放大器组成。 发送设备的任务（功能）：调制、放大与发送设备的任务（功能）：调制、放大与滤波。滤波。 接收设备主要由射频选择放大、解调、基接收设备主要由射频选择放大、解调、基带信号处理、功率放大器组成。带信号处理、功率放大器组成。 接收设

2、备的任务（功能）：解调、放大与接收设备的任务（功能）：解调、放大与滤波。滤波。 输入换能器输入换能器 输出换能器输出换能器u 接收设备的结构接收设备的结构 接收设备的总体结构：超外差式。接收设备的总体结构：超外差式。 有一次变频、二次变频等结构形式。有一次变频、二次变频等结构形式。 镜频抑制接收机结构镜频抑制接收机结构 零中频式接收机结构零中频式接收机结构 镜频抑制接收机原理镜频抑制接收机原理为镜频信号频率。为有用信号频率，为载波频率，其中111211-oooooinconAconAvtconAvvvtcontconAtcontconAvttAttAvtcontconAtcontconAvoo

3、ooooo11311121113112111211211112212212sinsin212sinsin21221221 零中频接收机结构零中频接收机结构优点优点:1.无镜频干扰；无镜频干扰； 2.射频处理模块少；射频处理模块少； 3.不需中频滤波器不需中频滤波器缺点：缺点：1.本振泄漏本振泄漏(经射频通道、天线泄漏经射频通道、天线泄漏)； 2.低噪声放大器偶次谐波失真干扰；低噪声放大器偶次谐波失真干扰； 3.直流偏差（泄漏的本振经天线接收在与本振混频为零中频直流偏差（泄漏的本振经天线接收在与本振混频为零中频 的直流信号，远大于信号）（用交流耦合或谐波混频消除）；的直流信号，远大于信号）（用交

4、流耦合或谐波混频消除）； 4.低频闪烁噪声（场效应管较严重，频率越低越大）干扰。低频闪烁噪声（场效应管较严重，频率越低越大）干扰。1.1.2 无线通信系统的类型无线通信系统的类型 按系统中关键部分的不同特性分类按系统中关键部分的不同特性分类： 按工作频段分：中波、短波、超短波、微波和卫星等通信按工作频段分：中波、短波、超短波、微波和卫星等通信系统。系统。 按通信方式分按通信方式分：（全）双工、半双工和单工方式。：（全）双工、半双工和单工方式。 按调制方式分：调幅、调频、调相和混合调制。按调制方式分：调幅、调频、调相和混合调制。 按传送的消息的类型分：模拟和数字通信。按传送的消息的类型分：模拟和

5、数字通信。 还有其它分类还有其它分类： 移动和固定移动和固定 专用和公用、军用和民用专用和公用、军用和民用 频分多址和时分多址、码分多址、空分多址频分多址和时分多址、码分多址、空分多址 陆地、空中、海上、航天陆地、空中、海上、航天1.2 信号、频谱与调制信号、频谱与调制 高频电路中要处理的无线电信号主要有三种：高频电路中要处理的无线电信号主要有三种：基基带（消息）信号、高频载波信号和已调信号带（消息）信号、高频载波信号和已调信号。主要。主要有时间特性、频率特性、频谱特性、调制特性和传有时间特性、频率特性、频谱特性、调制特性和传播特性。播特性。 时间特性：各种信号波形，电参量随时间而变化。时间特

6、性：各种信号波形，电参量随时间而变化。 频谱特性：频谱图，或谐波分析。信号包含各种不同频率频谱特性：频谱图，或谐波分析。信号包含各种不同频率正弦信号的幅度大小。正弦信号的幅度大小。 频率特性：任何信号都具有一定的频率或波长，也都具有频率特性：任何信号都具有一定的频率或波长，也都具有一定的频率范围（带宽）。一定的频率范围（带宽）。 调制特性：信号要远距离传输都必需经过调制，特别是无调制特性：信号要远距离传输都必需经过调制，特别是无线传输。线传输。 传播特性：无线通信的传播媒质主要是自由空间。不同的传播特性：无线通信的传播媒质主要是自由空间。不同的频率，有不同的传播方式。频率，有不同的传播方式。1

7、.时间特性时间特性 无线电信号（电流或电压）的幅度随时间的变化无线电信号（电流或电压）的幅度随时间的变化关系。表现为关系。表现为周期性周期性或或非周期性非周期性，连续变化或不连，连续变化或不连续变化，等等。续变化，等等。2.频谱特性频谱特性 非单一频率的信号（非正弦信号，如脉冲信非单一频率的信号（非正弦信号，如脉冲信号），都包含不同的频率分量，有特定的频谱结构。号），都包含不同的频率分量，有特定的频谱结构。表现为连续或不连续特点。表现为连续或不连续特点。占据一定的宽度。如：占据一定的宽度。如：语音的频谱宽度约为语音的频谱宽度约为1006000Hz，图像的，图像的频谱宽度约为频谱宽度约为06MH

8、z。3.频率特性频率特性 任何信号都具有一定的频率或波长。在自由空间，频率和任何信号都具有一定的频率或波长。在自由空间，频率和波长有如下关系：波长有如下关系：Tfctsv (力学公式力学公式) 应当指出，不同频段的信应当指出，不同频段的信号具有不同的分析与实现方号具有不同的分析与实现方法，对于米波（超短波或甚高频）以上信号，通常用法，对于米波（超短波或甚高频）以上信号，通常用集总集总（中）参数（中）参数的方法来分析与实现；对于米波一下的信号一般的方法来分析与实现；对于米波一下的信号一般用用分布参数分布参数的方法来分析与实现。的方法来分析与实现。4.传播特性传播特性 依据无线电信号依据无线电信号

9、 的频段或波长，其传播方式、传的频段或波长，其传播方式、传播距离及传播特点有所不同。播距离及传播特点有所不同。l 电波传播方式：直射（视距）、绕射（地波）、电波传播方式：直射（视距）、绕射（地波）、散射（空间波）、折射（不同介质）、反射（天波）。散射（空间波）、折射（不同介质）、反射（天波）。l 广播发射方式：地波、天波、空间波。广播发射方式：地波、天波、空间波。l 中、低频（中、长波）中、低频（中、长波）-地波方式绕射传播。地波方式绕射传播。波长越长，吸收损耗越少。波长越长，吸收损耗越少。l 短波波段短波波段-天波方式沿电离层反射传播。频率天波方式沿电离层反射传播。频率越高电离层吸收越少，但

10、越容易穿透电离层。越高电离层吸收越少，但越容易穿透电离层。l 超短波以上（甚高频超短波以上（甚高频VHF）-空间波方式直射传空间波方式直射传播。播。5.调制特性调制特性 调制特性在无线电调制特性在无线电 通信中的作用是至关重要的。通信中的作用是至关重要的。无线电辐射无线电辐射是通过天线向外辐射，天线的尺寸与波是通过天线向外辐射，天线的尺寸与波长相适应，信号通过调制到很高的频率上，通过较长相适应，信号通过调制到很高的频率上，通过较小的天线有效的辐射到空间，形成电磁波辐射。小的天线有效的辐射到空间，形成电磁波辐射。 调制的另一个作用是，实现调制的另一个作用是，实现信道的复用信道的复用，提高信，提高

11、信道的利用率。道的利用率。 数字调制还能实现数字调制还能实现抗干扰、纠错和保密抗干扰、纠错和保密功能。功能。 调制分为模拟和数字调制。调制分为模拟和数字调制。 调制分为正弦调制和脉冲调制（载波为正弦或脉调制分为正弦调制和脉冲调制（载波为正弦或脉冲信号）冲信号）信号如何调制？信号如何调制？ 调制方式调制方式：调幅、调频和调相。：调幅、调频和调相。 （1）调幅）调幅 高频载波信号的幅度受调制信号控制，随调制高频载波信号的幅度受调制信号控制，随调制信号的变化而变化。分为信号的变化而变化。分为AM、DSB、SSB、VSB调幅制。调幅制。 （2）调频）调频 高频载波信号的频率受调制信号控制，随调制高频载

12、波信号的频率受调制信号控制，随调制信号的变化而变化。信号的变化而变化。 （3）调相）调相 高频载波信号的相位受调制信号控制，随调制高频载波信号的相位受调制信号控制，随调制信号的变化而变化。信号的变化而变化。2. 调制方法调制方法： （1）调幅）调幅 频谱线性搬移（相乘器）频谱线性搬移（相乘器） （2）调相）调相 频谱非线性搬移（谐振回路、移相网络等）频谱非线性搬移（谐振回路、移相网络等） （3）调频）调频 频谱非线性搬移（直接与间接调频）频谱非线性搬移（直接与间接调频）直接调频：调制信号直接控制振荡器。直接调频：调制信号直接控制振荡器。间接调频：先将调制信号积分后再进行直接调相。间接调频：先将

13、调制信号积分后再进行直接调相。第二章第二章高频电路基础高频电路基础 各种高频电路基本上是由各种高频电路基本上是由有源器件有源器件、无源元件无源元件和和无源网无源网络络组成的。组成的。 高频电路中使用的元器件与在低频电路中使用的元器件高频电路中使用的元器件与在低频电路中使用的元器件基本相同，但是注意它们在高频使用时的高频特性。基本相同，但是注意它们在高频使用时的高频特性。 高频电路中的高频电路中的元件元件主要是电阻（器）、电容（器）和电主要是电阻（器）、电容（器）和电感（器）感（器）, 它们都属于无源的线性元件。高频电路中完成信它们都属于无源的线性元件。高频电路中完成信 号的放大，非线性变换等功

14、能的有源器件主要是二极管，晶号的放大，非线性变换等功能的有源器件主要是二极管，晶体管和集成电路。体管和集成电路。2.12.1高频电路中的元器件高频电路中的元器件 1. 1.电阻器电阻器 一个实际的电阻器，在一个实际的电阻器，在低频低频时主要表现为电阻特性，但时主要表现为电阻特性，但在在高频高频使用时不仅表现有使用时不仅表现有电阻特性电阻特性的一面，而且还表现有的一面，而且还表现有电电抗特性抗特性的一面。电阻器的电抗特性反映的就是高频特性。的一面。电阻器的电抗特性反映的就是高频特性。 一个电阻一个电阻R的高频等效电路如图所示，其中的高频等效电路如图所示，其中CR为分布电为分布电容，容，LR为引线

15、电感，为引线电感，R为电阻。为电阻。电阻的高频等效电路电阻的高频等效电路CRRLR电阻电阻r随频率增高而增加随频率增高而增加，这主要是，这主要是趋肤效应趋肤效应的影响的影响. 2. 2.电感线圈的高频特性电感线圈的高频特性 电感线圈在高频频段除表现出电感电感线圈在高频频段除表现出电感L的特性外，还具有的特性外，还具有一定的一定的损耗电阻损耗电阻r和和分布电容分布电容。在分析一般长、中、短波频。在分析一般长、中、短波频段电路时，通常段电路时，通常忽略分布电容忽略分布电容的影响。因而，电感线圈的等的影响。因而，电感线圈的等效电路可以表示为电感效电路可以表示为电感L和电阻和电阻r串联，如图所示。串联

16、，如图所示。电感线圈的低频等效电路电感线圈的低频等效电路rL3.3.电容器的高频特征电容器的高频特征一个实际的电容器除表现电容特性外，也具有一个实际的电容器除表现电容特性外，也具有损耗电损耗电阻阻和和分布电感分布电感。 与电感线圈相比与电感线圈相比，电容的损耗常常忽略不，电容的损耗常常忽略不计计。 电容器的等效电路也有两种形式，如图所示。电容器的等效电路也有两种形式，如图所示。 设流过电感线圈的电流为设流过电感线圈的电流为I，则电感，则电感L上的无功功率为上的无功功率为I2L，而线圈的损耗功率，即电阻，而线圈的损耗功率，即电阻r的消耗功率为的消耗功率为I2r，所以，所以电感的品质因数为电感的品

17、质因数为有功功率无功功率QrLrILIQ22 Q值是一个比值，它是感抗值是一个比值，它是感抗L与损耗电阻与损耗电阻r之比，之比，Q值值越高损耗越小，一般情况下越高损耗越小，一般情况下, 线圈的线圈的Q值通常在值通常在几十几十到到一二一二百百左右。左右。u 品质因数品质因数 表示线圈的损耗性能。表示线圈的损耗性能。 定义：定义：无功功率无功功率与与有功功率之比有功功率之比 : 电感与电阻串联形式的线圈等效电路转换为电感与电阻电感与电阻串联形式的线圈等效电路转换为电感与电阻的并联形式。的并联形式。 LLrjLrrLrLjrLjRLjRLjrpp2222222)()()(1111)(1电感线圈串、并

18、联等效电路电感线圈串、并联等效电路 根据等效电路的原理，在左图中根据等效电路的原理，在左图中1-2两端的导纳应等于右两端的导纳应等于右图中图中1-2两端的导纳，即两端的导纳，即rL12RLP12 由上式，并用式由上式，并用式(1.1.2)就可以得到就可以得到 )1 (2QrR( 1.1.4 )211QpLLrLrQR2)(2LLp 由上述结果表明，由上述结果表明，一个高一个高Q Q电感线圈，电感线圈，其等效电路可以表其等效电路可以表示为串联形式示为串联形式, ,也可以表示为并联式行。在两种形式中，电感也可以表示为并联式行。在两种形式中，电感值近似不变，值近似不变，串联电阻与并联电阻的乘积等于感

19、抗的平方串联电阻与并联电阻的乘积等于感抗的平方。即：即：当当Q 1时，则时，则2)( LrRu 串联与并联转换（电感）串联与并联转换（电感）rL12RLP12转换转换 由式由式(1.1.4)看出，看出，r越小越小R就越大，即损耗小，反之，则就越大，即损耗小，反之，则损耗大。损耗大。 一般地，一般地，r为几欧的量级，变换成为几欧的量级，变换成R则为几十到几百则为几十到几百千欧。千欧。Q 也可以用并联形式的参数表示也可以用并联形式的参数表示。 由式由式(1.1.4)有有 上式代入上式代入(1.1.2)得得RLr2)(pLRLRQrLQ-用并联形式表示用并联形式表示（ -用串联形式表示）用串联形式表

20、示）表示同一个电感的损耗。表示同一个电感的损耗。u 电感的损耗电感的损耗CrrLQ1 为了说明电容器损耗的大小，引入为了说明电容器损耗的大小，引入电容器的品质因数电容器的品质因数Q，用串联形式表示为：，用串联形式表示为： CrrCQ11-串联形式表示串联形式表示RCCRQPP1-并联形式表示并联形式表示 电容器损耗电阻的大小主要由介质材料决定。电容器损耗电阻的大小主要由介质材料决定。 Q值可值可达达几千几千到到几万几万的数量级，因此，的数量级，因此， 电容器的损耗常常忽略不电容器的损耗常常忽略不计。计。 用并联形式表示为：用并联形式表示为： u 电容的损耗电容的损耗222)1(1),1 (Cr

21、CCQrRPC)1 (2CQrR221CrR 同理，可以推导出上图串、并联电路的变换式同理，可以推导出上图串、并联电路的变换式:当当Q 1时，它们近似式为时，它们近似式为rCrQQrRCC2221)1 (2CCp串联电阻和并联电阻的乘积等于容抗的平方。即串联电阻和并联电阻的乘积等于容抗的平方。即rCCpRu 串联与并联转换（电容）串联与并联转换（电容）2)( LrR211CQCCp2.1.22.1.2高频电路中的有源器件高频电路中的有源器件 从原理上看，用于高频电路的各种有源器件，与用于低从原理上看，用于高频电路的各种有源器件，与用于低频或其他电子线路的器件没有根本不同。频或其他电子线路的器件

22、没有根本不同。 只是由于工作在高频范围，对器件的某些性能要求更高。只是由于工作在高频范围，对器件的某些性能要求更高。 随着半导体和集成电路技术的高速发展，能满足高频应用要随着半导体和集成电路技术的高速发展，能满足高频应用要求的器件越来越多，也出现了一些专门用途的高频半导体器求的器件越来越多，也出现了一些专门用途的高频半导体器件。件。1.1.二极管二极管 半导体二极管在高频中主要用于半导体二极管在高频中主要用于检波、调制、解调及混检波、调制、解调及混频频等非线性变换电路中，工作在等非线性变换电路中，工作在低电平低电平。因此主要用。因此主要用点接触点接触式二极管式二极管和和表面势垒二极管表面势垒二

23、极管(又称又称肖特基二极管肖特基二极管)。两者都利。两者都利用多数载流子导电机理，它们的极间电容小，工作频率高。用多数载流子导电机理，它们的极间电容小，工作频率高。 l 变容二极管变容二极管(利用利用PN结的电容效应结的电容效应)的记忆电容的记忆电容Cj （反偏（反偏势垒电容）与外加反偏电压势垒电容）与外加反偏电压U之间呈非线性关系。变容二极之间呈非线性关系。变容二极管在工作时处于反偏截止状态，基本上不消耗能量，噪声小，管在工作时处于反偏截止状态，基本上不消耗能量，噪声小，功率高。功率高。l 将它用于将它用于振荡回路振荡回路中，可以做成电调谐器（如电视机的中，可以做成电调谐器（如电视机的电调高

24、频头），也可以构成电调高频头），也可以构成自动调谐电路自动调谐电路等；等；l 变容管若用于变容管若用于振荡器振荡器中，可以通过改变电压来改变振荡中，可以通过改变电压来改变振荡信号的频率。这种振荡器称为信号的频率。这种振荡器称为压控振荡器压控振荡器(VCO)，压控振荡，压控振荡器是锁相环路的一个重要部件；器是锁相环路的一个重要部件；l 微波变容管（微波二极管），用作非线性电容变频、混微波变容管（微波二极管），用作非线性电容变频、混频；频；l 还有一种是还有一种是PIN二极管二极管，由，由P型、型、I型和型和N型三种半导体构型三种半导体构成，由成，由正向直流电流控制的可调电阻正向直流电流控制的可调

25、电阻，做成，做成电可控开关电可控开关、限限幅器幅器、电衰减器电衰减器或或电调移相器电调移相器。 2. 2.晶体管与场效应管晶体管与场效应管 在高频中应用的晶体管仍然是在高频中应用的晶体管仍然是双极晶体管双极晶体管和和多种场效应多种场效应管管，这些管子比用于低频的管子性能更好，在外形结构方面，这些管子比用于低频的管子性能更好，在外形结构方面也有所不同。也有所不同。 高频晶体管有高频晶体管有两大类型两大类型： 一类是做小信号放大的一类是做小信号放大的高频小高频小功率管功率管，对它们的主要要求是，对它们的主要要求是高增益高增益和和低噪声低噪声；另一类为；另一类为高高频功率放大管频功率放大管，除了增益

26、外，要求其在高频有较大的输出功，除了增益外，要求其在高频有较大的输出功率。率。 3.3.集成电路集成电路 用于高频的集成电路的类型和品种要比用于低频的集成用于高频的集成电路的类型和品种要比用于低频的集成电路少得多电路少得多,主要分为主要分为通用型通用型和和专用型专用型两种。两种。 通用型通用型 宽带集成放大器宽带集成放大器，工作频率可达一、二百兆，工作频率可达一、二百兆赫兹，增益可达五、六十分贝，甚至更高。赫兹，增益可达五、六十分贝，甚至更高。 用于高频的晶用于高频的晶体管模拟乘法器，工作频率也可达一百兆赫兹以上。体管模拟乘法器，工作频率也可达一百兆赫兹以上。 专用型专用型 集成锁相环、集成调

27、制解调器、单片接收机集成锁相环、集成调制解调器、单片接收机及家电专用电路等。及家电专用电路等。 2.2.12.2.1高频谐振回路高频谐振回路 谐振回路由谐振回路由电感线圈和电容电感线圈和电容组成，当外界授予一定能组成，当外界授予一定能量，电路参数满足一定关系时，可以在回路中产生电压和电量，电路参数满足一定关系时，可以在回路中产生电压和电流的周期振荡回路。若该电路在某一频率的交变信号作用下流的周期振荡回路。若该电路在某一频率的交变信号作用下,能在电抗原件上产生最大的电压或流过最大的电流，即具有能在电抗原件上产生最大的电压或流过最大的电流，即具有谐振特性，故该电路又称谐振特性，故该电路又称谐振回路

28、谐振回路。谐振回路按电路的形式分为：谐振回路按电路的形式分为：1.串联谐振回路串联谐振回路2.并联谐振回路并联谐振回路3.耦合谐振回路耦合谐振回路用途：用途：1.利用他的选频特性构成各种谐振发大器利用他的选频特性构成各种谐振发大器2.在自激振荡器中充当谐振回路在自激振荡器中充当谐振回路3.在调制、变频、解调充当选频网络在调制、变频、解调充当选频网络 1.串联谐振回路 下图是最简单的串联回路。下图是最简单的串联回路。 图中图中r是电感线圈是电感线圈L中的电阻，中的电阻，r通常很小，可以忽略，通常很小，可以忽略，C为电容。为电容。 振荡回路的谐振特性可以从它们的阻抗频率特性看出来。振荡回路的谐振特

29、性可以从它们的阻抗频率特性看出来。 当信号角频率为当信号角频率为时，其时，其串联阻抗串联阻抗为：为： tan2tantan1tan1)1(11arcffQarcQarcrCLarcfjrrCLjrCjLjrsoooZ( 2-1 )rLCn 串联阻抗串联阻抗 回路阻抗的模回路阻抗的模|Zs|和幅角和幅角随随f 变化的曲线分别如下图所示变化的曲线分别如下图所示 r|Zs|0CLjrCjLjrsZ11n 串联谐振特性曲线串联谐振特性曲线n 幅角特性曲线幅角特性曲线 ooQarcrCLarcftan1tan（2-1）O/ 20-/ 2 当当r； 当当0时，回路呈感性，时，回路呈感性，|Zs|r； 当当

30、0时，感抗与容抗相等，时，感抗与容抗相等，|Zs|最小，并为纯电阻最小，并为纯电阻r， 我们称此时发生了我们称此时发生了串联谐振串联谐振，且串联谐振角频率，且串联谐振角频率0为为:LC10( 2-2 )XO0容性容性感性感性oooLjCjLjX1n 电抗特性曲线电抗特性曲线 若在串联振荡回路两端加一若在串联振荡回路两端加一恒压恒压信号信号U，则发生串联谐振时，则发生串联谐振时因因阻抗最小阻抗最小，流过电路的，流过电路的电流最大电流最大，称为，称为谐振电流谐振电流，其值为，其值为 rUI.0 在任意频率下的回路电流在任意频率下的回路电流I与谐振电流之比（与谐振电流之比（归一化归一化）为：）为：)

31、(111110000.rLjrCLjZrrUZUIISS( 2-4 )n 串联谐振回路电流串联谐振回路电流( 2-3 )归一化电流的模为归一化电流的模为其中其中22)(11000QIICrrLQ001( 2-6 )0( 2-5 )Q被称为回路的被称为回路的品质因数品质因数，它是振荡回路的另一个重要，它是振荡回路的另一个重要参数。参数。 根据式（根据式（2-5）画出相应的曲线如图所示，称为谐振）画出相应的曲线如图所示，称为谐振曲线。曲线。Q2Q1Q1Q20I/I0 由图可知回路的由图可知回路的品质因数越高，谐振曲线越尖锐，回路品质因数越高，谐振曲线越尖锐，回路选择性越好选择性越好。 22211)

32、(11000QII（2-9） 在实际应用时，外加的频率在实际应用时，外加的频率与回路谐振频率与回路谐振频率0之差之差=-0表示频率表示频率偏离谐振频率偏离谐振频率0的程度，称为失谐。的程度，称为失谐。 当当与与0很接近时，相对失谐很接近时，相对失谐0000000022202 （2-7）QffBffQo07 . 07 . 0212 当保持当保持外加信号的幅值不变外加信号的幅值不变而改变其频率时，将回路电而改变其频率时，将回路电流值下降为谐振值的流值下降为谐振值的 1/ 21/2时所对应的频率范围称回路的通时所对应的频率范围称回路的通频带，亦称回路带宽，通常用频带，亦称回路带宽，通常用B表示。表示

33、。 令上式等于令上式等于 ，则，则可以推得可以推得=1，从而可得带宽为，从而可得带宽为串联谐振时串联谐振时电感及电容上的电压为最大，其值为电阻上电压电感及电容上的电压为最大，其值为电阻上电压值的值的Q倍，也就是恒压源的电压值倍，也就是恒压源的电压值U的的Q倍。倍。 发生谐振的物理发生谐振的物理意义是，此时意义是，此时电容和电感中储存的最大能量相等电容和电感中储存的最大能量相等。UQCRUCjIUUQLRULjIUOOOCOOOL11 串联振荡回路的相位特性与其辐角特性相反。串联振荡回路的相位特性与其辐角特性相反。 在谐振在谐振时回路中的电流、电压关系如图所示。时回路中的电流、电压关系如图所示。

34、 图中图中 与与 同相，同相， 和和 分别为电感和电容上的电压。分别为电感和电容上的电压。 由图可知，由图可知， 和和 反相。反相。 UCULU0ILUCUULUCU0I/ 2/ 20O2.2.并联谐振回路并联谐振回路 串联谐振回路适用于串联谐振回路适用于电源内阻为低内阻的情况或低阻抗电源内阻为低内阻的情况或低阻抗电路（恒压源）电路（恒压源）。 当频率不是非常高时，并联谐振回路应用当频率不是非常高时，并联谐振回路应用最广。最广。并联谐振回路适用于电源内阻为高内阻（恒流源）并联谐振回路适用于电源内阻为高内阻（恒流源）1. 1. 并联谐振回路原理并联谐振回路原理 并联谐振回路是与串联谐振回路对偶的

35、电路，其等效电并联谐振回路是与串联谐振回路对偶的电路，其等效电路见下图路见下图,并联回路的并联回路的阻抗阻抗为：为：CLrsI.CjLjrCjLjrZP1(2-11) 当并联谐振回路电纳部分当并联谐振回路电纳部分b0时，回路两端电压时，回路两端电压 与电与电流流 同相，称为同相，称为并联谐振并联谐振。并设并联谐振的角频率为。并设并联谐振的角频率为 ，则则222Lrrg LrLCb2220sIU0220200LrLCb式中式中电导电导和和电纳电纳分别为分别为并联谐振角频率并联谐振角频率jbgLrLCjLrrCjLjry 1222222并联回路的并联回路的阻抗阻抗为：为：（2-1） 即即22020

36、0LrLC2222021 QrLrCL22011111 QLCLCrLCCLr/2 10LC 可见，可见，谐振时，回路的感抗和容抗近似相等。谐振时，回路的感抗和容抗近似相等。当当 远远小于远远小于1（即（即Q大大于大大于1 ）时，则）时，则 通常将这时感抗和容抗的数值称为回路的通常将这时感抗和容抗的数值称为回路的特性阻抗，特性阻抗，用用字母字母表示。即：表示。即： 100CLLCCLrCrrLrQ11002o202rQ1 LCrLrrgp 谐振时，由于电纳谐振时，由于电纳b=0,总总导纳导纳y只包含电导只包含电导g部分部分,称为谐称为谐振电导振电导,用用gp表示表示 回路的回路的特性阻抗特性阻

37、抗与回路电阻与回路电阻r之比之比称为回路的称为回路的品质因数品质因数。即：即： 并联回路的特性阻抗并联回路的特性阻抗 谐振时谐振时，回路两端的电压，回路两端的电压 与信号源电流与信号源电流 同相，同相， 下面我们分析，当电路谐振时，流过电感支路和电容支路下面我们分析，当电路谐振时，流过电感支路和电容支路的电流与信号源电流的电流与信号源电流 的相位关系。的相位关系。220 rL 大大于 12202QrQCrLrLrgRppsI 0spIRU0UsI 其谐振阻抗为其谐振阻抗为 并联回路的谐振阻抗并联回路的谐振阻抗（上式近似条件：（上式近似条件： 即高即高Q 值值 ) (2-12)jRjQCrLCj

38、LjrCjLjrZpP11100(2-14)谐振时，电感支路的电流为：谐振时，电感支路的电流为：sssssprLIjQ IjQIrLjrIrLrLrLjrIRLrLjrULrLjrLjrUI1 0202202020200202000ssspcIjQICrLCjICRjUCjI 0000( 2-17 )( 2-17 )电容支路的电流为：电容支路的电流为： 由式（由式（2-17），（），（2-17）可知，在谐振时，电可知，在谐振时，电感支路的电流在数值上比电源的电流约大倍，相感支路的电流在数值上比电源的电流约大倍，相位滞后接近位滞后接近 ；电容支路的电流在数值上比电源电；电容支路的电流在数值上比电

39、源电流大倍，但相位超前流大倍，但相位超前 。它们的向量关系如下。它们的向量关系如下图所示。图所示。2oUcIsILI2 并联电路的相位关系并联电路的相位关系与串联谐振电路相反。与串联谐振电路相反。 考虑到电感的损耗，考虑到电感的损耗，电感支路电流的相位是电感支路电流的相位是略小于略小于900。 频率特性频率特性 所谓回路的频率特性就是回路端所谓回路的频率特性就是回路端电压电压 与频率的关系。如右图所示。与频率的关系。如右图所示。UjsUe jgIULC1 tanarcgL1Ctanarc(f)21gsI2L1C2gsIU(f)p（2-16）（2-15） 式（式（2-15）（）（2-16）就是并

40、联回路的幅频特性和相频特）就是并联回路的幅频特性和相频特性性,将其将其幅频特性归一化幅频特性归一化。20222211 11 g1L1Cg)()(ffQIIUfUfNSSoQ2Q1Q1Q20N( f )ff1 由图可见由图可见(见下页见下页) 当当ff 0( 即即 f 0( 即即 f f0 )时，时， 即即电压电压 滞后电流滞后电流 ,回路呈容性回路呈容性；0(f) UsI0(f)UsI 当当 f =0 ( 即即f = f0 )时，时， ，即电压，即电压 与与 同相同相位，回路呈纯阻性。位，回路呈纯阻性。0(f) UsI 同时还可以看出，同时还可以看出，Q越高，越高，在在 f0 附近，相位频率附

41、近，相位频率特性越陡。特性越陡。 串、并联谐振电路的区别：串、并联谐振电路的区别：1、谐振特性是一样的，即曲线是一样的，谐振频率、谐振特性是一样的，即曲线是一样的，谐振频率可以说是一样的，带宽是一样的，选择性是一样的，可以说是一样的，带宽是一样的，选择性是一样的，甚至计算公式都一样；甚至计算公式都一样；2、失谐特性不一样，是相反的特性（、失谐特性不一样，是相反的特性（对偶性对偶性），即），即正向失谐正向失谐时，串联是感性失谐，并联是容性失谐。时，串联是感性失谐，并联是容性失谐。所以引起的相移也不一样，所以引起的相移也不一样，正向失谐正向失谐时，串联的相时，串联的相移为正，表示电压超前电流，并联的相移为负，表移为正，表示电压超前电流，并联的相移为负，表示电压滞后电流；示电压滞后电流；3、使用场合不一样，串联用于恒压源，并联用于恒、使用场合不一样，串联用于恒压源，并联用于恒流源；流源；4、计算方法不一样，串联用阻抗，并联用导纳。所、计算方法不一样，串联用阻抗，并联用导纳。所以以Q值的计算公式不一样。值的计算公式不一样。