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高频电子线路,选频电路跟滤波器新ppt下载

第章选频电路与滤波器本章基本要求掌握LC谐振回路及滤波器的基本原理及分析方法熟悉其他滤波器的特点及其应用选频网络在无线通信过程中通信信道数多所占频段范围较宽,工作频率也较高(从几百kHz到几百MHz如卫星通信系统中,工作频率可达数GHz)。

同一通信频段内存在着许多被传送的无线电信号及噪声而接收机则只选择出所需要的信号进行放大。 因此接收机中的放大器除了要有足够的增益外,还应具有选择不同频率的信号的能力于是便产生了各种各样的选频放大器但无论是哪一种类型的电路它们主要由两部分组成:一部分是其核心器件mdash放大器件。 另一部分是用作选择信号的线性选频网络。

LC串联谐振回路L和C分别为回路电感和回路电容,电阻r是它们的损耗。 实际上由于电容器的损耗比电感线圈的损耗小得多因而r近似等于线圈的损耗电阻。 串联谐振回路的特征LC谐振回路实际上是LC组成的线性选频网络。

LC谐振回路在高频电路中起着重要的作用。 图a所示是LC串联谐振回路,L和C分别为回路电感和回路电容,电阻r是它们的损耗。 实际上由于电容器的损耗比电感线圈的损耗小得多因而r近似等于线圈的损耗电阻。

()回路阻抗与谐振频率串联谐振回路的阻抗具有如下特性:LC串联回路阻抗特性串联谐振对应的谐振角频率用符号为或()回路的品质因数品质因数是谐振回路的一个重要性能指标。 它的物理意义是回路的储能与耗能之比也可表示为回路特征阻抗与回路固有损耗之比。

r越大回路损耗的功率越多,回路的品质因数就越小反之r越小则Q值就越大。

串联回路的选频特性回路电流的幅模和幅角分别为:其中于是有可见谐振时电感线圈和电容器两端的电压比信号源电压大几十到几百倍于是称串联谐振为电压谐振。

串联谐振的通频带与选择性由式()令alpha=可得信号源内阻和负载电阻对回路的影响LC并联谐振回路电感L、电容C和激励源相并联的电路称为并联谐振回路。 如图所示。

并联谐振回路的特征()回路阻抗与谐振频率由图(a)所示并联谐振回路得到回路的总阻抗为()由图(a)也可以得到:并联回路阻抗相角谐振频率为:并联回路的谐振特性()并联谐振回路的品质因数、谐振电阻或可见并联谐振回路谐振时流过并联回路各支路的电流等于信号源电流的Q倍所以并联谐振又称为电流谐振。 选频特性与通频带式()是复数可以分别写为:()激励源内阻及负载对回路的影响例,阻抗变换与接入系数为了解决上述问题可以用ldquo阻抗变换rdquo的方法将信号源的等效阻抗及负载阻抗经过简单的阻抗变换电路得到适当的调整或控制。

根据等效变换的条件在变换有:由式()可得:例,耦合电路在实际电路中为了进一步改善回路的选频特性和阻抗变换性能广泛采用两个或两个以上的单调谐回路通过各种耦合方式传输信号,如电感耦合、互感耦合、电容耦合、及混合耦合等方式通常称它们为耦合回路。

最常用的是互感耦合和电容耦合。

电路中接有信号源的回路称为一次回路接入负载的回路称为二次回路。 它们一般都是谐振回路。 所以通称为双调谐回路。 耦合系数以图(a)为例进行分析耦合系数通常用来表示两个回路的耦合程度。

定义为:假定一次、二次回路的参数相同互感耦合双回路谐振曲线由图a列出回路方程如下:假定一次、二次回路的参数相同将上式中r、L、C在谐振点附近用回路的广义失谐来表示,回路的阻抗为上式表明了二次回路输出电流幅度随信号源频率和耦合度变化的规律利用数学求极值的方法求得互感耦合双回路规一化谐振特性为通频带与选择性根据式()绘出二次回路的谐振特性曲线再令alpha=则由式()可求得:强耦合两峰点之间的宽度为对图c所示电容耦合回路其耦合系数为若一次、二次回路参数相同则可列出图c中ldquordquo、ldquordquo两个节点的电流方程常用滤波器随着通信技术的飞速发展不但要求放大电路高增益宽频带而且对收、发信机放大电路的选择性也有更高的要求。

因此在集成式选频放大器中多采用宽带集成放大器与集总参数滤波器相组合的方式。

其中选频任务由集总参数滤波器来完成。 如:LC集总参数滤波器陶瓷滤波器晶体滤波器及声表面滤波器等。

石英晶体滤波器.石英晶体的结构石英晶体的切割.石英晶体的电特性常用的单片滤波器是晶体滤波器和陶瓷滤波器。

陶瓷滤波器陶瓷滤波器按幅频特性分为带阻滤波器(又称陷波器)、带通滤波器(又称滤波器)两类。 按照外型结构陶瓷滤波器分为二端、三端和四端大类。 陶瓷滤波器具有高Q值幅频、相频特性好体积小、信噪比高等特点。

陶瓷滤波器单片陶瓷滤波器在通信电路中也经常使用谐振频率分别为:声表面波滤波器(SAWF)声表面波是一种利用弹性固体表面或界面传播的弹性波动。

它有三个重要特点:第一,声表面波的传播速度比电磁波的传播速度小万倍因而声表面波的器件可以做成超小型器件。

第二,声表面波是在固体表面约一个波长的厚度内传播在其传播途径上可以方便地进行信号的存取、放大和分流。

因而可制成多功能器件。

第三,表面声波的传播速度与频率无关因而滤波器的幅频特性和相频特性可以分别设计这样除易于满足通信系统中的选频特性外还易于满足系统对群延时的要求。 声表面波滤波器(SAWF)的结构压电基片压电基片是SAWF的衬底材料基片材料对滤波器的物理性能影响较大。

目前SAW器件中应用最多的是LiNbO、LiTaO和压电石英。

在制作SAW滤波器时要求压电基片表面保证较好的光洁度以减小传输损耗而基片背面又必须粗糙这样有利于抑制干扰。 叉指换能器在基片光洁的表面蒸上一层铝或金然后利用光刻腐蚀制得所需的几何形状的电极称为叉指换能器。 SAWF的特性SAWF的特性当叉指宽度为a间隙为b相邻叉指重叠长度为W的ldquo均匀rdquo叉指换能器时其幅频特性可表示为:SAWF的实际电路薄膜体声(FBAR)滤波器薄膜体声(FBAR)滤波器是继声表面波(SAW)滤波器之后又一种利用声波传播和共振特性实现滤波功能的电子器件。

薄膜体声滤波器是使用薄膜半导体工艺建立空气中的金属mdash氮化铝(AIN)mdash金属夹层从而形成FBAR谐振腔。 当交流电压作用于金属夹层上时使整个氮化铝层膨胀mdash收缩产生机械波和声波振动这种振动发生在氮化铝mdash金属夹层腔内而不像声表面波那样发生在材料的表面。

FBAR谐振器的等效电路图如图所示。

当交流电压加载到氮化铝层上时氮化铝层膨胀mdash收缩有一个固有的振动频率。 如果外加交流电压信号的频率等于FBAR谐振腔就会产生共振。 射频电路中的集成电感射频电路中电感线圈是选频滤波网络和匹配网络中的关键元件而且电感量的取值难以采用标称值。

因此射频电路在集成化或印制化的过程中必须解决的问题之一就是电感的集成。 信号频率在GHz以下的射频电路中分布参数尺寸往往太大在许多场合不便使用。 集总元件体积小因而在有源与无源电路中有广泛的应用。

螺旋电感工程中通常需要按给定的电感量设计合适的螺旋电感,最简单的正方形螺旋电感的近似设计公式为:。

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