通信电子电路中的LC并联谐振回路
在满足振荡起振相位条件的同时,LC振荡器还可实现相位稳定,当相位平衡条件被破坏时,在LC振荡器的作用下,线路能重新建立起相位平衡点。这是由于相位稳定条件和频率稳定条件实质上是一回事,因为,相位的变化必然引起频率的变化,相位超前导致频率升高,相位滞后导致频率降低,因此频率随相位变化可表示为。
振荡器的选频网络采用LC并联谐振回路,由图2(b)可知,在振荡频率附近,它具有负的斜率,即频率与相位的变化趋势相反。当振荡频率发生变化的同时,LC谐振回路中产生一个新的相位,用以抵消这个由于外界原因引起的变化,从而保持相位平衡点的稳定。
2.2.2 作为电容构成泛音晶体振荡器的LC并联谐振回路
在外加交变电压的作用下,石英晶片产生的机械振动中,除了基频的机械振动外,还有许多奇次频率的泛音。当需要工作频率很高的晶体振荡器时,多使用泛音晶体振荡器。图5所示为泛音晶体振荡器。
图5中石英晶体与CL支路呈电感特性,以石英晶体、C2以及L1C1回路一起构成三点式振荡器,根据三点式振荡器的组成原则(射同它异),L1C1谐振回路应呈容性。假定图中石英晶体工作在5次泛音频率上,标称频率为5 MHz,为了抑制基频和3次泛音的寄生振荡,L1C1回路应调谐在3次和5次泛音频率之间,即3~5 MHz之间。由图5(b)所示的L1C1谐振回路电抗特性曲线可知,对于5次泛音频率5 MHz,L1C1回路呈容性,电路满足三点式振荡条件,可以振荡。对于小于L1C1回路谐振频率的基波和3次谐波,回路呈电感特性,不符合射同它异的组成原则,不能产生振荡。对于7次及7次以上的泛音,虽然L1C1回路也呈容性,但此时的等效电容过大,振幅起振条件不能满足,振荡也无法产生。
2.3 实现幅频变换和频相转换功能的LC并联谐振回路
LC并联谐振回路阻抗的相频特性是一条具有负斜率的单调变化曲线,利用曲线中,线性部分可以进行频率与相位的线性转换,这主要应用在相位鉴频电路中;同样,LC并联谐振回路阻抗的幅频特性曲线中的线性部分也可以进行频率与幅度的线性转换,因而在斜率鉴频电路中也得到了应用。
以斜率鉴频器为例,如图6所示,图6(a)是谐振回路的输入电流与输出电压。图6(b)是其中的频率一振幅变换原理。图6(c)为单失谐回路鉴频器原理图。
调频信号的电流是等幅、频率随调制信号变化的电流。当此电流通过斜率鉴频器的频率一振幅变换网络时,由于LC并联谐振网络的中心频率为f0,输入的高频信号使LC网络一直处于失谐状态,即工作于谐振曲线上以A为中心的BC之间的区域。当输入信号频率增大时,工作点由A向C移动,对应的输出电压由Uma减小为Umc;反之,当输入信号频率减小时,工作点由A向B移动,对应的输出电压由Uma增大为Umb。当输入信号最大频偏△f变化不大时,线段BC很短,可近似看作直线,因此它所产生的频率-振幅变换作用是线性,输出电压振幅的变化与输入信号频率的变化呈线性关系。因此网络可以将等幅的调频信号变成调幅-调频信号,该信号再经过二极管包络检波器就能够解调出输出信号。
3 结语
LC并联谐振回路是通信电子电路中经常用到的单元电路,理解它在不同情况下所表现出来的特性,灵活掌握它的应用,对于分析整个电路的性能具有重要作用。
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