射频简介串联并联谐振2013..
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射频/微波的特点: 1.频率高 2.波长短 3.大气窗口 4.分子谐振微波频率:3003000 波长:0.11m独特的特点:的波长与自然界物体尺寸相比拟在波段,由于导体的趋肤效应、介质损耗效应、电磁感应等影响,期间区域不再是单纯能量的集中区,而呈现分布特性。
长线概念:通常把导线(传输线)称为长线,传统的电路理论已不适合长线!系统的组成:传输线:传输信号微波元器件:完成微波信号的产生、放大、变换等和功率的分配、控制及滤波天线:辐射或接收电磁波微波、天线与电波传播的关系:(简答)微波:对象:如何导引电磁波在微波传输系统中的有效传输目的:希望电磁波按一定要求沿微波传输系统无辐射的传输;天线任务:将导行波变换为向空间定向辐射的电磁波,或将在空间传播的电磁波变为微波设备中的导行波作用:1.有效辐射或接收电磁波;2.把无线电波能量转换为导行波能量电波传播分析和研究电波在空间的传播方式和特点常用传输线机构:矩形波导共面波导同轴线带状线微带线槽线分析方法 场分析法:麦克斯韦方程满足边界条件的波动解传输线上电磁场表达式分析传输特性等效电路法:传输线方程满足边界条件的电压电流波动方程的解沿线等效电压电流表达式分析传输特性称为传输线的特性阻抗特性阻抗Z0通常是个复数, 且与工作频率有关。
它由传输线自身分布参数决定而与负载及信源无关, 故称为特性阻抗对于均匀无耗传输线, 0, 传输线的特性阻抗为 此时, 特性阻抗Z0为实数, 且与频率无关。
常用的平行双导线传输线的特性阻抗有250Ω, 400Ω和600Ω三种。
常用的同轴线的特性阻抗有50 Ω 和75Ω两种。
均匀无耗传输线上任意一点的输入阻抗与观察点的位置、传输线的特性阻抗、终端负载阻抗及工作频率有关, 且一般为复数, 故不宜直接测量。
无耗传输线上任意相距λ /2处的阻抗相同, 一般称之为λ /2重复性。
传输线上电压和电流以波的形式传播, 在任一点的电压或电流均由沿方向传播的行波(称为入射波)和沿方向传播的行波(称为反射波)叠加而成。
射频天线的等效电路
射频天线的等效电路是指将射频天线系统中的各个部分用一组等效的电路元件来表示,以便于分析、设计和优化天线性能。
射频天线的等效电路主要包括以下几个部分:
1. 辐射电阻(Rrad):辐射电阻表示天线辐射能量的能力,它与天线的长度、形状和材质等因素有关。
2. 串联谐振电路(L和C):天线系统中通常存在多个谐振电路,它们影响着天线的频率响应和匹配性能。
串联谐振电路由电感(L)和电容(C)组成,它们共同决定了谐振频率。
3. 并联谐振电路(L和C):并联谐振电路同样由电感(L)和电容(C)组成,但它们的影响因素和串联谐振电路相反。
并联谐振电路主要影响天线的带宽和阻抗匹配。
4. 输入阻抗(Zin):输入阻抗表示天线系统对输入信号的阻抗匹配程度。
它受到天线结构、馈线长度和材质等因素的影响。
5. 输出阻抗(Zout):输出阻抗表示天线系统对外部负载的阻抗匹配程度。
一般情况下,天线系统希望输出阻抗越低,匹配性能越好。
6. 反射系数(S11和S21):反射系数表示天线系统对输入信号的反射程度。
通过测量反射系数,可以了解天线系统的匹配性能和性能优劣。
在实际应用中,射频天线的等效电路可以通过计算机辅助设计(CAD)软件(如
Ansys HFSS、CST等)进行仿真和优化,以达到设计要求。
通过等效电路法,设计师可以更方便地分析和调整天线系统的性能,缩短设计周期,降低设计成本。
一、基本概念(一)、简单简单串联谐振回路的特性1、LC 并联谐振回路谐振时,流经电感支路或电容支路的电流大小是电流源的Q 倍,但相位刚好差π,所以并联谐振又称为电流谐振。
2、简单串联谐振回路的谐振频率为ωo ,工作频率为ω,当回路谐振,即ω=ωo 时,串联谐振回路阻抗为纯电阻,且为最低值,回路电流达到最大值,L 或C 两端的电压是信号源电压的Q 倍,所以串联谐振又称为电压谐振。
3、串并联谐振回路的品质因数愈高,谐振曲线愈尖锐,回路的选择性愈好,但通频带愈窄。
4、LC 选频网络的作用是允许信号通过,抑制干扰和噪声;LC 并联谐振回路谐振时,阻抗为L/Cr (或纯阻,最高)。
5、LC并联谐振回路如图所示,0ω,r 为电感线圈的损耗电阻,则回路谐振阻抗R P 为L/Cr ,空载品质因数Q 0为0Lrω(001LQ L r r rωρ===),谐振时电感支路 与电流源之间的关系近似为I L ≈Q 0Is ,其归一化抑制比的幅频特性α的表达式为α=(000()Q ωωξωω=-,0000000()()22()L L L Lf f f f f f f f fQ Q Q Q f f ff ff f ξ-+∆⋅∆=-=≈=)。
6、考虑信号源内阻与负载电阻后定义的品质因数称之为有载品质因数LQ 与空载品质因数Q 之间的关系为0S S 1()/oL o LL LQ Q Q r R R R R r ω==++++ =0L rω。
(二)、谐振放大器1、多级单调谐回路放大器的增益较单级高,但通频带较单级窄。
2、单调谐放大器,多级级联增益Av =Av1Av2..Avn (高),通频带00.707L 2f f Q ∆=(窄),选择性0.10.10.707f K f ∑∑∑∆==∆(好)。
3、通常为提高高频小信号放大器的工作稳定性(即防止高频小信号调谐放大器自激)所采取的电路措施有中和法和失真法。
4、晶体管频率参数中表示晶体管失去电流放大能力的频率称为特征频率f T 。
并联谐振知识点谐振是一个物理现象,发生在一个系统受到周期性外力或扰动时。
当一个物体的固有频率与外界施加的周期性力频率相等或非常接近时,谐振现象就会发生。
并联谐振是指由多个谐振器组成的系统,其中每个谐振器都具有相同的频率。
1.谐振器的定义谐振器是指一个系统或装置,它能够在一定频率下产生共振现象。
它由一个质量和一个弹性元件(例如弹簧或电容等)组成。
谐振器的固有频率取决于其质量和弹性元件的特性。
2.并联谐振的概念并联谐振是指由多个谐振器以并联的方式连接在一起形成的系统。
在并联谐振系统中,每个谐振器都具有相同的固有频率。
当系统受到外界周期性激励时,谐振器会以共振的方式响应,使得系统产生更强的共振效应。
3.并联谐振的特点并联谐振的特点之一是共振频率的确定。
当多个谐振器以并联方式连接时,系统的共振频率等于每个谐振器的固有频率。
这意味着系统会对特定频率的外界激励作出最大的响应。
4.并联谐振的应用并联谐振在许多领域中都有广泛的应用。
例如,在电路中,电容器和电感器可以以并联的方式连接,形成谐振回路。
这种谐振回路在无线通信和电力传输中起着重要作用。
并联谐振还可以用于构建振动传感器和滤波器等设备。
5.并联谐振的计算并联谐振系统的计算可以通过谐振频率公式来进行。
对于由多个并联谐振器组成的系统,其总谐振频率等于每个谐振器的谐振频率的倒数之和的倒数。
6.并联谐振与串联谐振的区别并联谐振和串联谐振是两种不同的谐振现象。
在并联谐振中,谐振器以并联的方式连接,共享相同的频率。
而在串联谐振中,谐振器以串联的方式连接,共享相同的电流。
总结:并联谐振是由多个谐振器以并联方式连接而形成的系统。
它具有共振频率的确定和特定频率下的最大响应等特点。
并联谐振在电路、通信和传感器等领域中有广泛的应用。
了解并联谐振的概念和特点可以帮助我们更好地理解和运用这一物理现象。