第一章 选频网络与阻抗变换 第四节 宽带阻抗变换网络 高频电子线路教学课件

ωC −
1 ωL
ge0
2010年9月11日星期六
齐怀琴主讲
1.1.2 阻抗变换电路
阻抗变换电路是一种将实际负载阻抗变换为前级 网络所要求最佳负载阻抗的电路。阻抗变换电路对于 提高整个电路的性能有重要的作用。 空载
Re 0 = Q0 = g e 0ω 0 L ω 0 L
有载
Qe = 1 g∑ ω0 L = R∑
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齐怀琴主讲
2 . LC选频匹配电路 选频匹配电路
X 2p R2 p Rp + j 2 Xp 由a图得： Z p = R p jX p = 2 2 2 R p+X p R p+X p
由b图得： Z s = Rs + jX s 要使Zp=Zs,必须满足
X 2p Rs = 2 Rp 2 R p+X p
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串联谐振曲线
并联谐振曲线
图1.4 串联、并联谐振曲线
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齐怀琴主讲
串联谐振回路特性
并联谐振回路特性
1 2 Z = r + (ωL − ) ωC
2
1 2 Z = r + (ωC − ) ωL
2
ϕ = arctan
ωL −
r
1 ωC
ϕ = − arctan
f0 f
请看谐振曲线
当失调不大时，即f与f0相差很 小时，
f 0 ( f + f 0 )( f − f 0 ) 2( f − f 0 ) 2∆f f ε= − = ≈ = f0 f f0 f f0 f0
所以
N( f ) =
1 2∆f 2 1+ Q 0 ( ) f0

XS 2 ) ) RL (1 Q 2 ) RL R 1 X S (1 ( L ) 2 ) X S (1 2 ) XS Q
由变换电阻可求出Q
Q
RS 1 RL
( 条件: Rs > R L )
已知 o
则:
X S QRL , X P RS Q
L、C
当 Rs < R L 时
PC C1 C1 C 2 RL Rin
1 1 C 63.7 PF 9 0 X C 2 10 2.5
0.774
C1 281.7PF
C2 82.3PF
1.3.3 L网络阻抗变换 特征：① 两电抗元件组成 －－结构形式同 L ② 窄带网络－－两电抗元件不同性质，有选频滤波性能
V I SV2 I S
IS IS V2 Pc I S V RS RS 2 P c
例1-3-1 用电容部分接入方式设计一个窄带阻抗变换网络， 工作频率为1GHz，带宽为 50MHz，将 RL 30 变换为阻抗 Rin 50 解：阻抗变换网络如图示， 注意：此处有两个不同的 Q
源端并联电容支路有
RS 10 X C1 4.263 Q1 2.346
fo 3.75MHz
C1 9955PF
源端串联电感支路有 X L1 Q1Rint er 2.346 1.538 3.608
总电感为： L
XL 3.608 12.30 0.675 6 2f o 2 3.75 10
根据已知带宽计算出
(1) 并联回路L、C 1、C 2的 Q (2) 并联支路R L 、C 2的 Q2_ 决定计算阻抗变换 采用高Q法，还是低Q法 由回路的等效负载决定

i＝Icos 107t I＝1 mA
10 µH L
C1 C2 2000 pF
2000 pF ＋ 500 u (t) 1 R1 －
退出
解：由于忽略了回路本身的固有损耗, 因此可以认为Q0→∞。 由图可知, 回路电容为 CC C = 1 2 =1000 pF C1 + C2 谐振角频率为
ω0 =
1 =107 rad / s LC
退出
1．4 阻抗变换网络
部分接入： 部分接入：负载电阻不是直接接在回路两端，而是与回路一 部分相接。 接入系数： 接入系数：接入部分所占的比例，用P表示。 变换条件：R >> X2 R
<
变换公式： 变换公式：
V
1
其中： <1
退出Leabharlann 1．4 阻抗变换网络由图(a)
推导1
图(b), 部分R
由于等效,两电阻上功率相等,即: 全部R’，
若选择 >1，则 >1，R’L> RL 可见，通过互感变压器接入方法可以提高回路的Qe值。
注意：电路等效后，谐振频率不变，仍为
二、部分接入进行阻抗变换 将电阻R 在两个 相同性质 的电抗元件 X1 和 X2 相同性质的电抗元件 将电阻 R 在两个相同性质的电抗元件X 之间,计算其折合到整个串联支路的等效电阻, 之间,计算其折合到整个串联支路的等效电阻, 这种阻抗变换网络一般是窄带的， 这种阻抗变换网络一般是窄带的，采用另一 异性电抗与 的串联支路电抗谐振， 个异性电抗与X1和X2的串联支路电抗谐振， 电抗互相抵消,完成纯电阻间的阻抗变换。 电抗互相抵消,完成纯电阻间的阻抗变换。
并联谐振频率
ωp =
Lq
1 C0Cq C0 + Cq

V C 0 I0
VL 0 VC 0
3.串联谐振时，电感和电容两端的电压模值大小相等，且 等于外加电压的Q倍；由于Q值较高,常在几十到几百左右 ,必须预先注意回路元件的耐压问题。
回路中电流幅值与外加电压频率之间的关系曲线 称为谐振曲线。
V s 1 R j( L ) . ( ) I R C N ( ) ( ) I Vs 1 0 R j (L ) R C

0L 0 1 jQ( 0 ) 1j ( ) 0 R 0
1

1
N ( )e j ( )
. I( ) N ( ) I(0 )

R R j (L
1
1
C
)
1 jQ(
0 ) 0
N ( ) e j( )
1 1 2
0
)
2
当 0，即失谐不大时：
Q

2
0
Q

2f
f0
2. 通频带
20.7 (2 0 ) (0 1 ) 2 1
或2f 0.7 f 2 f1
N ( )
I( ) I(0)
1 1 2

1 2
图 3.1.6 串联振荡回路的 通频带
幅频特性曲线N(ω ) 包含两个方面： 频率选择性和通频带。
I( ) N ( ) I(0 )
1
0 2 1Q( ) 0
2
1. 频率选择性
N(ω) Q1 用
0
表示频率偏离 谐振的程度，称为失谐量
ω0 ω 选频特性曲线
N ( )
1 1 (Q 2
L + – Vs R