第4章諧振電路黃玉蘭ppt課件

1、諧振電路有多種應(yīng)用，可以在濾波器、諧振電路有多種應(yīng)用，可以在濾波器、振蕩器和匹配電路中使用，其功能是有選振蕩器和匹配電路中使用，其功能是有選擇地讓一部分頻率的源信號(hào)通過(guò)，同時(shí)衰擇地讓一部分頻率的源信號(hào)通過(guò)，同時(shí)衰減通帶外的信號(hào)。當(dāng)頻率不高時(shí)，諧振電減通帶外的信號(hào)。當(dāng)頻率不高時(shí)，諧振電路由集總參數(shù)元件組成，但當(dāng)頻率達(dá)到微路由集總參數(shù)元件組成，但當(dāng)頻率達(dá)到微波波段時(shí)，諧振電路通常由各種形式的傳波波段時(shí)，諧振電路通常由各種形式的傳輸線實(shí)現(xiàn)。輸線實(shí)現(xiàn)。 諧振電路可以用諧振頻率、品質(zhì)因數(shù)、諧振電路可以用諧振頻率、品質(zhì)因數(shù)、輸入阻抗和帶寬等描述。本章將對(duì)諧振電輸入阻抗和帶寬等描述。本章將對(duì)諧振電路作一簡(jiǎn)述

2、，討論串聯(lián)諧振電路、并聯(lián)諧路作一簡(jiǎn)述，討論串聯(lián)諧振電路、并聯(lián)諧振電路以及傳輸線諧振電路的構(gòu)成和參數(shù)。振電路以及傳輸線諧振電路的構(gòu)成和參數(shù)。 串聯(lián)諧振電路串聯(lián)諧振電路43.1并聯(lián)諧振電路并聯(lián)諧振電路4.2傳輸線諧振電路傳輸線諧振電路4.3介質(zhì)諧振器介質(zhì)諧振器4.4串聯(lián)諧振電路如圖串聯(lián)諧振電路如圖4.1所示，所示，由電阻由電阻R、電感、電感L和電容和電容C串聯(lián)而成。串聯(lián)而成。 圖圖4.1 串聯(lián)諧振電路串聯(lián)諧振電路電路中的電感電路中的電感L儲(chǔ)存磁能并提供感抗，儲(chǔ)存磁能并提供感抗，電容電容C儲(chǔ)存電能并提供容抗，當(dāng)電感儲(chǔ)存電能并提供容抗，當(dāng)電感L儲(chǔ)存儲(chǔ)存的平均磁能與電容的平均磁能與電容C儲(chǔ)存的平均電能相

3、等儲(chǔ)存的平均電能相等時(shí)，電路產(chǎn)生諧振，此時(shí)電感時(shí)，電路產(chǎn)生諧振，此時(shí)電感L的感抗和的感抗和電容電容C的容抗相互抵消，輸入阻抗為純電的容抗相互抵消，輸入阻抗為純電阻阻R。4.1.1 諧振頻率諧振頻率圖圖4.1所示的電路，只有當(dāng)頻所示的電路，只有當(dāng)頻率為某一特殊值時(shí)，才能產(chǎn)生諧率為某一特殊值時(shí)，才能產(chǎn)生諧振，此頻率稱為諧振頻率。振，此頻率稱為諧振頻率。 當(dāng)電感當(dāng)電感L儲(chǔ)存的平均磁能儲(chǔ)存的平均磁能Wm與電容與電容C儲(chǔ)存的平均電能儲(chǔ)存的平均電能We相等時(shí)，產(chǎn)生諧振。由相等時(shí)，產(chǎn)生諧振。由式式4.1和式和式4.3可以得到，諧振時(shí)的可以得到，諧振時(shí)的角頻率為角頻率為L(zhǎng)C10由式由式4.4可以看出，只有當(dāng)可

4、以看出，只有當(dāng)=0時(shí)電路才能產(chǎn)生諧振。時(shí)電路才能產(chǎn)生諧振。4.1.2 品質(zhì)因數(shù)品質(zhì)因數(shù)品質(zhì)因數(shù)描述了能耗這一諧振品質(zhì)因數(shù)描述了能耗這一諧振電路的重要內(nèi)在特征。品質(zhì)因數(shù)電路的重要內(nèi)在特征。品質(zhì)因數(shù)定義為定義為（4.5）功率損耗平均儲(chǔ)能0Q式中式中4.1.3 輸入阻抗輸入阻抗輸入阻抗為輸入阻抗為 4.1.4 帶寬帶寬 圖圖4.2 串聯(lián)諧振電路的帶寬串聯(lián)諧振電路的帶寬4.1.5 有載品質(zhì)因數(shù)有載品質(zhì)因數(shù)前面定義的前面定義的Q稱為無(wú)載品質(zhì)因稱為無(wú)載品質(zhì)因數(shù)，體現(xiàn)了諧振電路自身的特性。數(shù)，體現(xiàn)了諧振電路自身的特性。實(shí)際應(yīng)用中，諧振電路總是要與實(shí)際應(yīng)用中，諧振電路總是要與外負(fù)載相耦合，由于外負(fù)載消耗外負(fù)載

5、相耦合，由于外負(fù)載消耗能量，使總的品質(zhì)因數(shù)下降。能量，使總的品質(zhì)因數(shù)下降。并聯(lián)諧振電路如圖并聯(lián)諧振電路如圖4.3所示，由電阻所示，由電阻R、電感電感L和電容和電容C并聯(lián)而成。并聯(lián)而成。 圖圖4.3 并聯(lián)諧振電路并聯(lián)諧振電路4.2.1 諧振頻率諧振頻率式式4.25表明只有當(dāng)表明只有當(dāng)=0時(shí)電路才時(shí)電路才能產(chǎn)生諧振。比較式能產(chǎn)生諧振。比較式4.25和式和式4.4可以看出，并聯(lián)諧振電路與串聯(lián)諧振電路可以看出，并聯(lián)諧振電路與串聯(lián)諧振電路的諧振頻率都取決于的諧振頻率都取決于 。LC/14.2.2 品質(zhì)因數(shù)品質(zhì)因數(shù)并聯(lián)諧振電路的平均儲(chǔ)能為并聯(lián)諧振電路的平均儲(chǔ)能為4.2.3 輸入導(dǎo)納輸入導(dǎo)納 輸入導(dǎo)納為輸入

6、導(dǎo)納為 （4.30）CjLjRYin114.2.4 帶寬帶寬 圖圖4.4 并聯(lián)諧振電路的帶寬并聯(lián)諧振電路的帶寬4.2.5 有載品質(zhì)因數(shù)有載品質(zhì)因數(shù)串聯(lián)諧振電路和并聯(lián)諧振電路的參量串聯(lián)諧振電路和并聯(lián)諧振電路的參量見(jiàn)表見(jiàn)表4.1。 圖圖4.5 例例4.1用圖用圖 圖圖4.6 傳輸線諧振器傳輸線諧振器4.3.1 終端短路終端短路 傳輸線傳輸線2/4.3.2 終端短路終端短路 傳輸線傳輸線4/4.3.3 終端開(kāi)路終端開(kāi)路 傳輸線傳輸線在微帶電路中，諧振器通常由在微帶電路中，諧振器通常由終端開(kāi)路的傳輸線構(gòu)成。終端開(kāi)終端開(kāi)路的傳輸線構(gòu)成。終端開(kāi)路傳輸線路傳輸線，由式，由式4.42可以得到傳輸線可以得到傳輸

7、線的輸入阻抗為的輸入阻抗為2/LZ4.3.4 終端開(kāi)路傳輸線終端開(kāi)路傳輸線 由式由式4.59），終端開(kāi)路傳輸），終端開(kāi)路傳輸線的輸入阻抗還可以寫(xiě)為線的輸入阻抗還可以寫(xiě)為一個(gè)由低損耗、高相對(duì)介電常數(shù)材料一個(gè)由低損耗、高相對(duì)介電常數(shù)材料制成的小圓柱體或立方體，也能用做諧振制成的小圓柱體或立方體，也能用做諧振器，這種諧振器稱為介質(zhì)諧振器。器，這種諧振器稱為介質(zhì)諧振器。 介質(zhì)諧振器有很多優(yōu)點(diǎn)，它成本低、介質(zhì)諧振器有很多優(yōu)點(diǎn)，它成本低、尺寸和重量小、很容易與平面?zhèn)鬏斁€耦合、尺寸和重量小、很容易與平面?zhèn)鬏斁€耦合、可以調(diào)諧諧振頻率、品質(zhì)因數(shù)大，因此介可以調(diào)諧諧振頻率、品質(zhì)因數(shù)大，因此介質(zhì)諧振器成為射頻電路常用的器件。質(zhì)諧振器成為射頻電路常用的器件。 圖圖4.7 圓柱形介質(zhì)諧振器圓柱形介質(zhì)諧振器介質(zhì)諧振器的品質(zhì)因數(shù)可以通過(guò)諧振介質(zhì)諧振器的品質(zhì)因數(shù)可以通過(guò)諧振器存儲(chǔ)的能量與消耗在介質(zhì)中及輻射損耗器存儲(chǔ)的能量與消耗在介