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1、3.5 耦合回路,单振荡回路具有频率选择性和阻抗变换的作用。,但是：1、选频特性不够理想 2、阻抗变换不灵活、不方便,为了使网络具有矩形选频特性，或者完成阻抗变换的需要，需要采用耦合振荡回路。,耦合回路由两个或者两个以上的单振荡回路通过各种不同的耦合方式组成,常用的两种耦合回路,耦合系数k：表示耦合回路中两个回路耦合程度强弱的量定义：耦合回路的公共电抗（或电阻）绝对值与初次级回路中同性质的电抗（或电阻）的几何中项之比。,电感耦合回路,电容耦合回路,3.5.1 互感耦合回路的一般性质,对电容耦合回路：,一般C1=C2=C：,通常 CM C：,k1,对电感耦合回路：,若L1=L2=L,按耦合参量的
2、大小：强耦合、弱耦合、临界耦合,互感M的单位与自感L相同。由耦合系数的定义可知，任何电路的耦合系数不但都是无量纲的常数，而且永远是个小于1的正数。（对互感一般是百分之几）,反射阻抗与耦合回路的等效阻抗,反射阻抗是用来说明一个回路对耦合的另一回路电流的影响。初次级回路的相互影响，可用一反射阻抗来表示。现以下图所示的互感耦合串联回路为例来分析耦合回路的阻抗特性。在初级回路接入一个角频率为的正弦电压V1，初、次级回路中的电流分别以i1和i2表示，并标明了各电流和电压的正方向以及线圈的同名端关系。,初、次级回路电压方程可写为,式中Z11为初级回路的自阻抗，即Z11=R11+jX11,Z22为次级回路的
3、自阻抗，即Z22=R22+jX22。,解上列方程组可分别求出初级和次级回路电流的表示式：,称为次级回路对初级回路的反射阻抗,称为初级回路对次级回路的反射阻抗,而 为次级开路时，初级电流 在次级线圈L2中所感应的电动势，用电压表示为,必须指出：在初级和次级回路中，并不存在实体的反射阻抗。所谓反射阻抗，只不过是用来说明一个回路对另一个相互耦合回路的影响。例如，Zf1表示次级电流通过线圈L2时，在初级线圈L1中所引起的互感电压对初级电流的影响，且此电压用一个在其上通过电流的阻抗来代替，这就是反射阻抗的物理意义。,将自阻抗Z22和Z11各分解为电阻分量和电抗分量，分别代入上式，得到初级和次级反射阻抗表
4、示式为,考虑到反射阻抗对初、次级回路的影响，最后可以写出初、次级等效电路的总阻抗的表示式：,以上分析尽管是以互感耦合路为例，但所得结论具有普遍意义。它对纯电抗耦合系统都是适用的，只要将相应于各电阻的自阻抗和耦合阻抗代入以上各式，即可得到该电路的阻抗特性。,由上两式可见，反射阻抗由反射电阻Rf与反射电抗Xf所组成。由以上反射电阻和反射电抗的表示式可得出如下几点结论：1）反射电阻永远是正值。这是因为，无论是初级回路反射到次级回路，还是从次级回路反射到初级回路，反射电阻总是代表一定能量的损耗。,2）反射电抗的性质与原回路总电抗的性质总是相反的。以Xf1为例，当X22呈感性(X220)时，则Xf1呈容
5、性(Xf10)。,3）反射电阻和反射电抗的值与耦合阻抗的平方值 成正比。当互感量M=0时，反射阻抗也等于零。这就是单回路的情况。4）当初、次级回路同时调谐到与激励频率谐振（即X11=X22=0）时，反射阻抗为纯阻。其作用相当于在初级回路中增加一电阻分量，且反射电阻与原回路电阻成反比。,考虑了反射阻抗后的耦合回路如下图。对于耦合谐振回路，凡是达到了初级等效电路的电抗为零，或次级等效电路的电抗为零或初、次级回路的电抗同时为零，都称为回路达到了谐振。调谐的方法可以是调节初级回路的电抗，调节次级回路的电抗及两回路间的耦合量。由于互感耦合使初、次级回路的参数互相影响（表现为反映阻抗）。所以耦合谐振回路的
6、谐振现象比单谐振回路的谐振现象要复杂一些。根据调谐参数不同，可分为部分谐振、复谐振、全谐振三种情况。,3.5.2 耦合回路的频率特性,（1）部分谐振：如果固定次级回路参数及耦合量不变，调节初级回路的电抗使初级回路达到X11+Xf1=0。即回路本身的电抗=反射电抗，我们称初级回路达到部分谐振，这时初级回路的电抗与反射电抗互相抵消，初级回路的电流达到最大值,初级回路在部分谐振时所达到的电流最大值，仅是在所规定的调谐条件下达到的，即规定次级回路参数及耦合量不变的条件下所达到的电流最大值，并非回路可能达到的最大电流。,若初级回路参数及耦合量固定不变，调节次级回路电抗使x22+xf2=0，则次级回路达到
7、部分谐振，次级回路电流达最大值 次级电流的最大值并不等于初级回路部分谐振时次级电流的最大值。,耦合量改变或次级回路电抗值改变，则初级回路的反射电阻也将改变，从而得到不同的初级电流最大值。此时，次级回路电流振幅为 也达到最大值，这是相对初级回路不是谐振而言，但并不是回路可能达到的最大电流。,2）复谐振：在部分谐振的条件下，再改变互感量，使反射电阻Rf1等于回路本身电阻R11，即满足最大功率传输条件，使次级回路电流I2达到可能达到的最大值，称之为复谐振，这时初级电路不仅发生了谐振而且达到了匹配。反射电阻Rf1将获得可能得到的最大功率，亦即次级回路将获得可能得到的最大功率，所以次级电流也达到可能达到
8、的最大值。可以推导 注意，在复谐振时初级等效回路及次级等效回路都对信号源频率谐振，但单就初级回路或次级回路来说，并不对信号源频率谐振。这时两个回路或者都处于感性失谐，或者都处于容性失谐。,（3）全谐振：调节初级回路的电抗及次级回路的电抗，使两个回路都单独的达到与信号源频率谐振，即x11=0，x22=0，这时称耦合回路达到全谐振。在全谐振条件下，两个回路的阻抗均呈电阻性。z11=R11，z22=R22，但R11 Rf1，Rf2 R22。如果改变M，使R11=Rf1，R22=Rf2，满足匹配条件，则称为最佳全谐振。此时，,次级电流达到可能达到的最大值 可见，最佳全谐振时次级回路电流值与复谐振时相同
9、。由于最佳全谐振既满足初级匹配条件，同时也满足次级匹配条件，所以最佳全谐振是复谐振的一个特例。,由最佳全谐振条件可得最佳全揩振时的互感为：最佳全谐振时初、次级间的耦合称为临介耦合，与此相应的耦合系数称为临介耦合系数，以kc表示。Q1=Q2=Q 时,我们把耦合谐振回路两回路的耦合系数与临界耦合系数之比称为耦合因数，是表示耦合谐振回路耦合相对强弱的一个重要参量。1称为强耦合。*各种耦合电路都可定义k，但是只能对双谐振回路才可定义。,耦合回路的频率特性：,当初、次级回路01=02=0，Q1=Q2=Q时，广义失调，可以证明次级回路电流比,为广义失谐，为耦合因数，表示耦合回路的频率特性。,当回路谐振频率=0时，1称为强耦合，谐振曲线出现双峰，谷值 1。在 处，x11+xf1=0,Rf1=R11回路达到匹配，相当于复谐振，谐振曲线呈最大值，=1。,耦合回路的通频带,根据前述单回路通频带的定义，当，Q1=Q2=Q，01=02=时可导出 若=1时，一般采用 稍大于1，这时在通带内放大均匀，而在通带外衰减很大，为较理想的幅频特性。,
