RF電路集總濾波器

第4章濾波器設(shè)計

濾波器分類1按功能分，濾波器有低通、高通、帶阻和帶通這四種基本的濾波器。3dB(Cutoff)Frequency:fc(Hz)MaximumPassbandAttenuation:3dBPassbandRipple:Rp(dB)StopbandFrequency:fx(Hz)MinimumStopbandAttenuation:Ax0dB-3dB-AxdBfcfxRpdB0dB-3dB-AxdBfcfxRpdBLowpassHighpassPassband:0—fc(Hz)Stopband:fx—∞(Hz)Passband:fc—∞(Hz)Stopband:0—fx(Hz)濾波器概念0dB-3dB-AxdBfofUxRpdBfLxfLpfHpLowerpassbandedge=fLpUpperpassbandedge=fHpLowerstopbandedge=fLxUpperstopbandedge=fUxPassbandBandwidth=fHp-fLpPassbandRipple=RpdBMaximunPassbandAttenuation=3dBMinimumStopbandAttenuation=AxCenterFrequency=fo=fHpfLp0dB-3dB-AxdBfofUxRpdBfLxfLpfHpBandstopBandpassLowerpassbandedge=fLpUpperpassbandedge=fHpLowerstopbandedge=fLxUpperstopbandedge=fUxStopbandBandwidth=fUx-fLxPassbandRipple=RpdBMaximunPassbandAttenuation=3dBMinimumStopbandAttenuation=AxCenterFrequency=fo=fHpfLp濾波器分類1濾波器概念濾波器分類2按基本頻率響應(yīng)特性，有下面4類：最大平坦響應(yīng)(Butterwoth響應(yīng))等波紋響應(yīng)(Chebyshev響應(yīng))橢圓函數(shù)響應(yīng)線性相位響應(yīng)濾波器概念典型濾波器響應(yīng)1最大平坦響應(yīng)(butterwoth響應(yīng))L＝1＋k2(ω/ωc)2N式中N是濾波器階數(shù)，ωc是截止頻率，通帶為(0，ωc)，通帶邊緣損耗為1＋k2，常選為-3dB，故k＝1。濾波器概念帶外衰減隨頻率增加而單調(diào)增加，ω>>ωc時,L≈

(ω/ωc)2N,所以衰減以每10倍頻20NdB的速率上升。

典型濾波器響應(yīng)2等波紋響應(yīng)(Chebyshev響應(yīng))L＝1＋k2[TN(ω/ωc)]2因為x<1時,|TN(x)|<1故通帶內(nèi)波紋為1＋k2，常選為-3dB，故k＝1。

帶外衰減隨頻率增加而單調(diào)增加，ω>>ωc時,由TN(x)函數(shù)性質(zhì)得到L≈k2/4

(2ω/ωc)2N,所以衰減也以每10倍頻20NdB的速率上升。但其衰減比最平坦響應(yīng)大22N/4式中TN(x)是Chebyshev函數(shù)，其多項式表示為T1(x)＝xT2(x)＝2x2－1T3(x)＝4x3－3xT4(x)＝8x4－8x2＋1???濾波器概念ChebyshevLow-PassFilters

Response濾波器概念whereB(3,):attennuationresponseof3-orderbutterworth-typeT(0.25,3,)):attennuationresponseof3-orderchebyshev-typewithrippleof0.25dBT(0.5,5,)):attennuationresponseof5-orderchebyshev-typewithrippleof0.5dBT(1,7,)):attennuationresponseof7-orderchebyshev-typewithrippleof1dBComparison

betweenButterworthandChebyshevFilters

濾波器概念典型濾波器響應(yīng)3

橢圓濾波器（ellipticfilter）是利用橢圓函數(shù)（ellipticfunction）的雙周期函數(shù)性質(zhì)設(shè)計的。

就低通濾波器而言，如將巴特沃思濾波器與切比雪夫濾波器的幅頻特性加以比較，它們具有以下特點(diǎn)：①在巴特沃思濾波器中，無論是通帶還是阻帶均表現(xiàn)為單調(diào)衰減，并且不產(chǎn)生波紋；②在切比雪夫濾波器中，通帶內(nèi)產(chǎn)生波紋，但阻帶則為單調(diào)衰減；③切比雪夫濾波器的截止特性比巴特沃思濾波器更為陡峭。因而可以這樣設(shè)想，如果在通帶和阻帶兩方面都允許波紋存在，就能得到截止特性比切比雪夫濾波器更為陡峭的濾波器。基于這種思路的濾波器，就是由W.Cauer提出的橢圓濾波器。濾波器概念典型濾波器響應(yīng)其中，為的分式有理多項式，其零點(diǎn)全部在通帶<1內(nèi)，極點(diǎn)全部落在阻帶>1內(nèi)，具有如下形式其中為零衰減頻率，為無窮衰減頻率，零衰減頻率的個數(shù)與無窮衰減頻率的個數(shù)相等。這種衰減特性與契比雪夫濾波器衰減特性相比，有如下特點(diǎn)：（1）通帶內(nèi)仍有契比雪夫濾波器響應(yīng)的等波紋特性；（2）阻帶內(nèi)增加了有限頻率上的極點(diǎn)，也呈現(xiàn)等波紋特性；（3）過渡段區(qū)域的斜率更為陡峭。橢圓函數(shù)濾波器的衰減特性為：濾波器概念橢圓函數(shù)濾波器響應(yīng)濾波器概念典型濾波器響應(yīng)4線性相位響應(yīng)

Φ(ω)＝Aω[1＋p

(ω/ωc)2N]式中Φ(ω)濾波器電壓轉(zhuǎn)移函數(shù)的相位，p為常數(shù)。通常良好的截止響應(yīng)特性與良好的相位響應(yīng)是一對矛盾。還可以有其他的響應(yīng)，上述4種是最基本的。濾波器概念TechnicalParametersofFilterIL:RFinsertionloss0dB-3dB-AxdBfofUxRpdBfLxfLpfHpILdBBWRejectionQ=f0/BWRp:RippleinthepassbandBW:Differencebetweenupperandlowerfreqenciesatwhichtheattenuationis3dBSF:DescribingthesharpnessoftheresponsewiththeratiobetweentheAxdBandthe3dBbandwithsRejection:itisparameteraccordingtothespecificationofafilterQulityfactorQ:Anotherparameterdescribingfilterselectivity

濾波器概念濾波器設(shè)計一般先設(shè)計低通原型濾波器，在低通原型濾波器中，ωc＝1。實際低通高通帶通帶阻濾波器由低通原型變換得到。低通原型濾波器有兩種結(jié)構(gòu)，如下所示。rL=gN＋1＝1rG=g0＝1~L2=g2Ln=gnC3=g3C1=g1

shuntcapacitanceseriesinductanceL1=g1L3=g3Cn=gnC2=g2~rG=g0＝1rL=gN＋1＝1

seriesinductanceshuntcapacitance圖中器件的編號從信號源端的g0一直到負(fù)載端的gN+1.兩個電路同一編號的器件取值相同，給出同樣的頻響。因此它們互為對偶電路。低通原型濾波器器件參數(shù)的確定網(wǎng)絡(luò)綜合法可以確定器件參數(shù)，這時將整個濾波器看成是多級二端口網(wǎng)絡(luò)的級聯(lián)。濾波器設(shè)計由微波網(wǎng)絡(luò)理論，整個級聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的總轉(zhuǎn)移參量矩陣[A]由各二端口網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)移參量矩陣連乘得到:[A]=[A]1[A]2…[A]N

若[A]的4個元素為abcd，則網(wǎng)絡(luò)輸入端輸入阻抗及反射系數(shù)為~rL低通原型濾波器器件參數(shù)的確定濾波器設(shè)計由得到網(wǎng)絡(luò)的衰減函數(shù)為

使衰減函數(shù)滿足指定響應(yīng)就可以確定各元件的取值。S21=2/(a+b+c+d)或IL＝10log1/|S21|2＝10log|(a+b+c+d)/2|2若負(fù)載rL為1，可更簡便得到整個濾波器的頻率響應(yīng)特性。低通原型濾波器參數(shù)的確定LC~1Rg0＝1，ωc＝1的低通原型濾波器參數(shù)的確定舉例。由微波網(wǎng)絡(luò)級聯(lián)可得此電路的響應(yīng)為

L=1+[(1-R)2+(C2R2+L2-2LCR2)ω2+L2C2R2ω4]/4R最平坦響應(yīng)為L=1+k2ω4k=1ω=1時衰減3dB

得到R=1,L=C=21/2等波紋響應(yīng)為L=1+k2(2ω

2－1)2k=1波紋3dB

得到R=5.81,L=3.1C=0.53對于N＝2的低通原型，其結(jié)構(gòu)圖如下圖所示：濾波器設(shè)計低通原型濾波器參數(shù)確定原則上，可求任意N階低通原型濾波器的器件參數(shù)值。但工程應(yīng)用時，N過大不實際。對于最平坦響應(yīng)低通原型濾波器，至10階濾波器的參數(shù)值列表如下：濾波器設(shè)計Ng1g2g3g4g5g6g7g8g9g10g11

12.0001.000021.4141.4141.000031.0002.0001.0001.000040.76541.8481.8480.76541.000050.61801.6182.0001.6180.61801.000060.51761.4141.9321.9321.4140.51761.000070.44501.2471.8022.0001.8021.2470.44501.000080.39021.1111.6631.9621.9621.6631.1110.39021.00090.34731.0001.5321.8792.0001.8791.5321.0000.34731.0000100.31290.9081.4141.7821.9751.9751.7821.4140.9080.31291.0000低通原型濾波器參數(shù)的確定最平坦響應(yīng)的低通原型濾波器至15階時的衰減曲線如下：濾波器設(shè)計

Impedance:Zo(ohm)

CutoffFrequency:fc(Hz)

StopbandFrequency:fx(Hz)

MaximumAttenuationatcutofffrequency:Ap(dB)

MinimumAttenuationatstopbandfrequency：Ax(dB)

Butterworth

LowPassFilters1Step2:DeterminetheNumberofelements，NisaintegerStep3:CalculatePrototypeElementValues，gK。

Step1：

Specification濾波器設(shè)計低通原型濾波器參數(shù)的確定對于帶內(nèi)波紋0.01dB的等波紋響應(yīng)低通原型濾波器，至10階的濾波器參數(shù)值列表如下：濾波器設(shè)計低通原型濾波器參數(shù)的確定帶內(nèi)波紋0.01dB的等波紋響應(yīng)低通原型濾波器至10階時的衰減曲線如下：濾波器設(shè)計低通原型濾波器參數(shù)的確定帶內(nèi)波紋0.5dB的等波紋響應(yīng)低通原型濾波器至10階時的衰減曲線如下：濾波器設(shè)計低通原型濾波器器件參數(shù)的確定帶內(nèi)波紋3dB的等波紋響應(yīng)低通原型濾波器至10階時的衰減曲線如下：濾波器設(shè)計)arccos(1arccos222cxffMagMagNúú?ùêê?é×-3e)(sin22NKBKpg+=,...,2,1,2)12(sinNKNKAKp=-=2sinhNbg=37.17cothlnrpbú?ùê?é=1cosh1cosh1Neatyü?íìú?ùê?é=-Chebyshev

LowPassFilters2

Impedance:Zo(ohm)

CutoffFrequency:fc(Hz)

StopbandFrequency:fx(Hz)

MaximumAttenuationatcutofffrequency:Ap(dB)

MinimumAttenuationatstopbandfrequency：Ax(dB)Step2:DeterminetheNumberofelements，NisanoddintegerthatistoavoiddifferrencebetweentheinputandoutputimpedanceStep1：

SpecificationStep3:CalculatePrototypeElementValues，gK。

BgAAgKKKKK41121×=---aAg211=gagN+1=1N奇數(shù)gN+1=coth2(β/4)N偶數(shù)濾波器設(shè)計低通原型濾波器參數(shù)的確定對于線性相位響應(yīng)低通原型濾波器，因為轉(zhuǎn)移參量的相位不像幅度那樣有較簡單的表達(dá)式，器件參數(shù)求解更復(fù)雜。至10階的濾波器參數(shù)值列表如下：

n

g1

g2

g3

g4

g5

g6

g7

g8

g9

g10

g11

1

2.000

1.0000

2

1.5774

0.4226

1.0000

3

1.255

0.5528

0.1922

1.0000

4

1.0598

0.5116

0.3181

0.1104

1.0000

5

0.9303

0.4577

0.3312

.2090

0.0718

1.0000

6

0.8377

0.4116

0.31586

.2364

.1480

0.0505

1.00

7

0.7677

0.3744

0.2944

.2378

.1778

.1104

0.0375

1.0000

8

0.7125

.3446

0.2735

.2297

.1867

.1387

.0855

0.0289

1.000

9

0.6678

0.3203

0.2547

.2184

.1859

.1506

.1111

0.0682

0.0230

1.0000

10

0.6305

0.3002

0.23842

.2066

.1808

.15390

.1240

0.0911

0.0557

0.0187

1.0000

濾波器設(shè)計低通原型橢圓函數(shù)濾波器由濾波器的設(shè)計指標(biāo)LAs(dB),和LAr(dB),得到上述原型電路的系數(shù)，需要用雅可比橢圓函數(shù)的保角變換技術(shù)，其數(shù)學(xué)推導(dǎo)和計算都比較繁瑣。現(xiàn)已有圖標(biāo)曲線，可供設(shè)計此類濾波器時查用。C1C2C3C5C2C4C4L2L4L1L3L2L4L5a）電容輸入b）電感輸入兩種橢圓函數(shù)低通濾波器原型電路L5C4L4L3C2L2L10.8851.1000.2831.7261.1800.11781.044501.6900.8360.9640.4011.6571.2280.14001.032451.5400.7660.8750.5301.5861.1930.17701.010401.4140.7010.7040.7421.4881.1390.23000.977351.309C5L4C4C3L2C2C1LAs(dB)下表給出了N=5帶內(nèi)波紋衰減Lar=0.1的橢圓函數(shù)低通濾波器的系數(shù)濾波器設(shè)計實際濾波器設(shè)計實際濾波器設(shè)計分為兩步：濾波器設(shè)計1)設(shè)計相應(yīng)的低通原型濾波器2)由低通原型濾波器通過變換得到實際濾波器。低通原型濾波器至實際濾波器的變換包含兩種：1)阻抗變換2)頻率變換阻抗變換較簡單，若一個實際濾波器的源阻抗為Z0，其變換形式為：RS=1·Z0

RL=gN+1·Z0

L’=L·Z0

C’=C/Z0

很容易理解，變換前后兩者頻率響應(yīng)一致。阻抗變換后的低通原型濾波器通過恰當(dāng)頻率變換可以得到實際的低通高通帶通帶阻濾波器。頻率變換1濾波器設(shè)計從變換前后的頻率響應(yīng)圖可以更清楚了解頻率變換，下圖是頻率變換前的頻響圖對于低通濾波器，若要求其截止頻率為ωC，則頻率變換公式為：

ω=ΩωC

變換前電感L’及電容C’所提供的感抗容納分別為jΩL’、jΩC’，變換后為：-101Ω0-30-3-ωC0ωCωjΩL’=j(ω/ωC)L’jΩC’=j(ω/ωC)C’=jω(L’/ωC)=jω(C’/ωC)=jωL’’=jωC’’

上式表明，用截止頻率ωC去除L’，C’即可得到新電感電容：

L’’=L’/ωC，C’’=C’/ωC

用電感L’’及電容C’’替代L’及C’即實現(xiàn)了原型至低通的頻率變換。原來截止頻率為1的濾波器變?yōu)榻刂诡l率為ωC的低通濾波器。

％howto？頻率變換2濾波器設(shè)計對于高通濾波器，若要求其截止頻率為ωC，則頻率變換公式為：

ω=－ωC/Ω變換前電感L’及電容C’所提供的感抗容納分別為jΩL’、jΩC’，變換后為：-101Ω0-3jΩL’=j(-ωC/ω)L’jΩC’=j(-ωC/ω)C’=1/[jω/(ωCL’)]=1/[jω/(ωCC’)]上式表明，用電容C’’和新電感L’’

C’’=1/(ωCL’)，L’’=1/(ωCC’)分別替代電感L’及電容C’即可實現(xiàn)原型至高通的頻率變換。ω=ωC對應(yīng)原來Ω=-1時的情形，而ω=∞對應(yīng)Ω=0時的情形。-ωC0ωCω0-3上述頻率實現(xiàn)頻響由低通至高通的變換

=1/[jωC’’]=1/[jωL’’]頻率變換3濾波器設(shè)計對于帶通濾波器，若上下邊頻分別為ωU及ωL，通帶帶寬為BW=(ωU-ωL)，取上下邊頻的幾何平均值為其中心頻率ω0=(ωLωU)1/2，其頻率變換公式為：與低通高通類似，頻率變換的實現(xiàn)要考察變換對感抗及容納的影響：-101Ω0-3

參考低通及高通變換結(jié)果，易知需用電感L’’及電容C’’的串聯(lián)替代L’，取值分別為：

L’’=L’/BW，C’’=BW/(ω02L’)

對于并聯(lián)電容C’，需用電容C’’及電感L’’的并聯(lián)來替代，取值分別為：

C’’=C’/BW，L’’=BW/(ω02C’)

當(dāng)ω=ωL時，Ω=-1，當(dāng)ω=ωU時，Ω=1，當(dāng)ω=ω0時，Ω=0，故該頻率變換將低通原型的通帶區(qū)域Ω=[-1,1]映射到ω=[ωL,ωU]區(qū)域。0ωL

ω0

ωUω0-3頻率變換4濾波器設(shè)計對于帶阻濾波器，其頻率變換電感L’’及電容C’’的并聯(lián)替代L’與電容C’’及電感L’’的串聯(lián)替代C’即可實現(xiàn)原型至帶阻的頻率變換

-101Ω0-3替代L’的電感L’’及電容C’’取值為：L’’=BWL’/ω02，C’’=1/(L’BW)

可以實現(xiàn)頻響由低通至帶阻的變換

0-30ωL

ω0

ωUω替代C’的電容C’’及電感L’’取值為：C’’=BWC’/ω02，L’’=1/(C’BW)

FrequencytransformationsfromnormalizedLPF

toothersC=gKL=gkLowpasslowpasshighpassbandpassbandstopPrototypepraticalpraticalpraticalpraticalValuevaluevaluevaluevalueUwLwow2=UwLwBW=-LcwCcwL1cwC1cwoCw2LBWoLw2BWCBWBWLBWLow2BW1CBW1Cow2BW濾波器設(shè)計濾波器設(shè)計例

例設(shè)計一個系統(tǒng)特性阻抗為50歐姆，截止頻率為75MHz的最平坦響應(yīng)的低通濾波器，要求在100MHz處至少衰減20dB。給出0至100MHz的幅頻和相頻響應(yīng)曲線，并與相同階數(shù)的1dB等波紋和線性相移濾波器進(jìn)行比較。濾波器的設(shè)計從其技術(shù)指標(biāo)出發(fā)，解：一．最平坦響應(yīng)低通濾波器濾波器設(shè)計首先確定相應(yīng)低通原型濾波器的階數(shù)N及各器件的元件參數(shù)gk；再通過阻抗及頻率變換得到實際濾波器的元件參數(shù)；設(shè)計完成后一般通過計算或者仿真得到所設(shè)計濾波器的幅度響應(yīng)曲線，有的場合還需要知道相位響應(yīng)曲線。(2)同樣查表可得最大平滑原型低通濾波器參數(shù)為：

(1)指標(biāo)要求在100MHz處衰減20dB，查表可知，滿足此要求的最平坦響應(yīng)低通濾波器階數(shù)N=9。

g1g2g3g4g5g6g7g8g9g100.347311.53211.879421.87941.532110.34731濾波器設(shè)計例

二．9階1dB等波紋低通濾波器濾波器設(shè)計(3)選用電容輸入型電路，經(jīng)過阻抗和頻率變換后的實際電感電容值為：(1)經(jīng)過計算，1dB等波紋原型低通濾波器參數(shù)為：

C1L2C3L4C5L6C7L8C914.75p106.2n65.06p199.5n84.93p199.5n65.06p106.2n14.75p(2)選用電容輸入型電路，經(jīng)過阻抗和頻率變換后的實際電感電容值為：g1g2g3g4g5g6g7g8g92.20221.13033.15491.20163.20891.20163.15491.13032.2022C1L2C3L4C5L6C7L8C993.5pF120nH134pF127.6nH136.3pF127.6n134pF120nH93.5pF三．9階線性相移低通濾波器(1)查表得線性相移原型低通濾波器參數(shù)為

：

(2)選用電容輸入型電路，經(jīng)過阻抗和頻率變換后的實際電感電容值為：g1g2g3g4g5g6g7g8g90.66780.32030.25470.21840.18590.15060.11110.06820.023C1L2C3L4C5L6C7L8C928.36p34nH10.82p23.18n7.89pF15.99n4.72pF7.24nH0.98pF濾波器設(shè)計例

三種濾波器的幅頻及相頻特性下圖所示

濾波器設(shè)計從圖中可以看到，切比雪夫濾波器過渡帶幅頻特性最陡峭，而線性相移濾波器相位特性最好。

Impedance:Zo(ohm)

upperpassbandedgefrequency:fPU(Hz)lowerpassbandedgefrequency:fPL(Hz)upperstopbandedgefrequency:fXU(Hz)lowerstopbandedgefrequency:fXL(Hz)MaximumAttenuationatpassband:Ap(dB)MinimumAttenuationatstopband：Ax(dB)

Step2:DeterminetheNumberofelements，NisanoddintegerthatistoavoidavoiddifferrencebetweentheinputandoutputimpedanceStep1：

SpecificationDesignofBandPassFilters

（1）ForButterworthType（2）ForChebyshevType)arccos(1arccos222XMagMagNweúú?ùêê?é×-3濾波器設(shè)計DesignofBandPassFilters2CpLpLsCsCpLsprototypebandpassTransforma-tionfomula

Step3:CalculatePrototypeElementValues，gK,

asbefore.

Selectseriesinduct-anceshuntcapacitanceorshuntcapacitanceseriesinductance,thencalculatethevaluesofCandL。

a)seriesinductanceshuntcapacitanceb)shuntcapacitanceseriesinductanceStep4:Calculatethecomponentvaluesofbpf。Transformatethelowpassprototypeelementvaluestothebandpassonesaccordingthetransformationtableatright濾波器設(shè)計ExampleofBPFdesign

Designa0.1dBrippleChebyshev-typeBPF(Zo=50ohm)withbandpassof10MHzandcentralfrequencyat75MHz,theMinimumAttenuationatstopbandhastobe30dBwith30MHzstopbandStep1：

Specification

Impedance）:Zo=50ohm

upperpassbandedgefrequency:fPU=75+5=80MHz

lowerpassbandedgefrequency:fPL=75–5=70MHz

upperstopbandedgefrequency:fXU=75+15=90MHz

lowerstopbandedgefrequency:fXL=75–15=60MHz

MaximumAttenuationatpassband:rp=0.1dB

MinimumAttenuationatstopband：Ax=30dB)arccos(1arccos222XMagMagNweúú?ùêê?é×-3Step2：determinetheorderofelements，N=3778.2),(21==XXXMINwww778.21,333.312221=????è?-==????è?-=PassXUoXUXPassXLXLoXBWfffBWfffwwMHzfffPUPLo,83.74MHzffBWPLPUpass10=-==×=濾波器設(shè)計ResultC1456pFL21268nHC3456pFTransformatedvaluesofBPFL110nHC23.6pFL310nHStep3:CalculatePrototypeElementValues，gK.Selectshuntcapacitanceseriesinductancetype.CalculatethevaluesofLandCStep4:Calculatethecomponentvaluesofbpfaccordingthetransformationtable。rL=gN＋1＝1rG=g0＝1~L2=1.5937C1=1.4329C3=1.4329濾波器設(shè)計Homework1)Redotheexample,butthecutofffrequencyandstopbandfrequencychangeto75+XX.XMHzand100+XX.XMHz,respectively,andcalculateitsfrequencyrespondingcurvebyusingABCDmatrix.

2)DesignaLC0.1,0.5dBrippleellipticfunction

BPF(Zo=75ohm)withpassbandof46-120MHzandatleast40dBattenuationat170.0MHz.andcalculateitsfrequencyrespondingcurvebyusingABCDmatrix3)DesignaLC0.1,0.5dBrippleellipticfunction

BPF(Zo=75ohm)withpassbandof170-240MHzandatleast40dBattenuationat120.0MHzand470MHz.andcalculateitsfrequencyrespondingcurvebyusingABCDmatrix4)DesignaLC0.1,0.5dBrippleellipticfunction

BPF(Zo=75ohm)withpassbandof470-890MHzandatleast40dBattenuationat240.0MHz.andcalculateitsfrequencyrespondingcurvebyusingABCDmatrix第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理第二節(jié)活塞式空壓機(jī)的結(jié)構(gòu)和自動控制第三節(jié)活塞式空壓機(jī)的管理復(fù)習(xí)思考題單擊此處輸入你的副標(biāo)題，文字是您思想的提煉，為了最終演示發(fā)布的良好效果，請盡量言簡意賅的闡述觀點(diǎn)。第六章活塞式空氣壓縮機(jī)

piston-aircompressor壓縮空氣在船舶上的應(yīng)用：

1.主機(jī)的啟動、換向；

2.輔機(jī)的啟動；

3.為氣動裝置提供氣源；

4.為氣動工具提供氣源；

5.吹洗零部件和濾器。

排氣量:單位時間內(nèi)所排送的相當(dāng)?shù)谝患壩鼩鉅顟B(tài)的空氣體積。單位：m3/s、m3/min、m3/h第六章活塞式空氣壓縮機(jī)

piston-aircompressor空壓機(jī)分類：按排氣壓力分：低壓0.2～1.0MPa；中壓1～10MPa；高壓10～100MPa。按排氣量分：微型<1m3/min；小型1～10m3/min；中型10～100m3/min；大型>100m3/min。第六章活塞式空氣壓縮機(jī)

piston-aircompressor第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理容積式壓縮機(jī)按結(jié)構(gòu)分為兩大類：往復(fù)式與旋轉(zhuǎn)式兩級活塞式壓縮機(jī)單級活塞壓縮機(jī)活塞式壓縮機(jī)膜片式壓縮機(jī)旋轉(zhuǎn)葉片式壓縮機(jī)最長的使用壽命-

----低轉(zhuǎn)速（1460RPM），動件少（軸承與滑片），潤滑油在機(jī)件間形成保護(hù)膜，防止磨損及泄漏，使空壓機(jī)能夠安靜有效運(yùn)作；平時有按規(guī)定做例行保養(yǎng)的JAGUAR滑片式空壓機(jī)，至今使用十萬小時以上，依然完好如初，按十萬小時相當(dāng)于每日以十小時運(yùn)作計算，可長達(dá)33年之久。因此，將滑片式空壓機(jī)比喻為一部終身機(jī)器實不為過?；?葉)片式空壓機(jī)可以365天連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)并保證60000小時以上安全運(yùn)轉(zhuǎn)的空氣壓縮機(jī)1.進(jìn)氣2.開始壓縮3.壓縮中4.排氣1.轉(zhuǎn)子及機(jī)殼間成為壓縮空間，當(dāng)轉(zhuǎn)子開始轉(zhuǎn)動時，空氣由機(jī)體進(jìn)氣端進(jìn)入。2.轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動使被吸入的空氣轉(zhuǎn)至機(jī)殼與轉(zhuǎn)子間氣密范圍，同時停止進(jìn)氣。3.轉(zhuǎn)子不斷轉(zhuǎn)動，氣密范圍變小，空氣被壓縮。4.被壓縮的空氣壓力升高達(dá)到額定的壓力后由排氣端排出進(jìn)入油氣分離器內(nèi)。4.被壓縮的空氣壓力升高達(dá)到額定的壓力后由排氣端排出進(jìn)入油氣分離器內(nèi)。1.進(jìn)氣2.開始壓縮3.壓縮中4.排氣1.凸凹轉(zhuǎn)子及機(jī)殼間成為壓縮空間，當(dāng)轉(zhuǎn)子開始轉(zhuǎn)動時，空氣由機(jī)體進(jìn)氣端進(jìn)入。2.轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動使被吸入的空氣轉(zhuǎn)至機(jī)殼與轉(zhuǎn)子間氣密范圍，同時停止進(jìn)氣。3.轉(zhuǎn)子不斷轉(zhuǎn)動，氣密范圍變小，空氣被壓縮。螺桿式氣體壓縮機(jī)是世界上最先進(jìn)、緊湊型、堅實、運(yùn)行平穩(wěn)，噪音低，是值得信賴的氣體壓縮機(jī)。螺桿式壓縮機(jī)氣路系統(tǒng)：

A

進(jìn)氣過濾器

B

空氣進(jìn)氣閥

C

壓縮機(jī)主機(jī)

D

單向閥

E

空氣/油分離器

F

最小壓力閥

G

后冷卻器

H

帶自動疏水器的水分離器油路系統(tǒng)：

J

油箱

K

恒溫旁通閥

L

油冷卻器

M

油過濾器

N

回油閥

O

斷油閥冷凍系統(tǒng)：

P

冷凍壓縮機(jī)

Q

冷凝器

R

熱交換器

S

旁通系統(tǒng)

T

空氣出口過濾器螺桿式壓縮機(jī)渦旋式壓縮機(jī)

渦旋式壓縮機(jī)是20世紀(jì)90年代末期開發(fā)并問世的高科技壓縮機(jī)，由于結(jié)構(gòu)簡單、零件少、效率高、可靠性好，尤其是其低噪聲、長壽命等諸方面大大優(yōu)于其它型式的壓縮機(jī)，已經(jīng)得到壓縮機(jī)行業(yè)的關(guān)注和公認(rèn)。被譽(yù)為“環(huán)保型壓縮機(jī)”。由于渦旋式壓縮機(jī)的獨(dú)特設(shè)計，使其成為當(dāng)今世界最節(jié)能壓縮機(jī)。渦旋式壓縮機(jī)主要運(yùn)動件渦卷付，只有磨合沒有磨損，因而壽命更長，被譽(yù)為免維修壓縮機(jī)。

由于渦旋式壓縮機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)、振動小、工作環(huán)境安靜，又被譽(yù)為“超靜壓縮機(jī)”。

渦旋式壓縮機(jī)零部件少，只有四個運(yùn)動部件,壓縮機(jī)工作腔由相運(yùn)動渦卷付形成多個相互封閉的鐮形工作腔，當(dāng)動渦卷作平動運(yùn)動時，使鐮形工作腔由大變小而達(dá)到壓縮和排出壓縮空氣的目的?；钊娇諝鈮嚎s機(jī)的外形第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理一、理論工作循環(huán)（單級壓縮）工作循環(huán)：4—1—2—34—1吸氣過程

1—2壓縮過程

2—3排氣過程第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理一、理論工作循環(huán)（單級壓縮）

壓縮分類：絕熱壓縮：1—2耗功最大等溫壓縮：1—2''耗功最小多變壓縮：1—2'耗功居中功＝P×V（PV圖上的面積）加強(qiáng)對氣缸的冷卻，省功、對氣缸潤滑有益。二、實際工作循環(huán)（單級壓縮）1.不存在假設(shè)條件2.與理論循環(huán)不同的原因：1）余隙容積Vc的影響Vc不利的影響—?dú)埓娴臍怏w在活塞回行時，發(fā)生膨脹，使實際吸氣行程（容積）減小。Vc有利的好處—

（1）形成氣墊，利于活塞回行；（2）避免“液擊”（空氣結(jié)露）；（3）避免活塞、連桿熱膨脹，松動發(fā)生相撞。第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理表征