【题目编号】MC1-1058
【题目】谐振回路的通带宽度 (BW) 是指:
【答案】A
[A]在回路谐振频率的两侧,信号衰减达到 3dB 时两个频率之间的间隔
[B]在回路谐振频率的两侧,信号衰减达到 30%时两个频率之间的间隔
[C]在回路谐振频率的两侧,信号衰减达到 80%时两个频率之间的间隔
[D]在回路谐振频率的两侧,信号衰减达到 95%时两个频率之间的间隔
考点速览
本题考谐振回路通带宽度(bandwidth,缩写 BW)的通行定义,也就是究竟在哪两个频率点之间量这段宽度。四个选项的差别只在衰减判据上:3dB,还是 30%、80%、95%。这属于谐振回路与滤波器部分的基本约定,考试里反复出现,看滤波器数据手册时也离不开它。
3dB 这个判据是怎么定下来的
回路的幅频特性在谐振点达到最大,离开谐振点往两侧走,幅度逐渐下降。工程上需要一个统一的边缘来量宽度,选定的这个边缘就是功率下降到最大值一半的位置。功率减半换算成分贝是十乘以二的对数,等于负三点零一分贝,习惯上记作 3dB;换成电压比,功率减半对应电压降到最大值的零点七零七倍,取对数同样得到约负 3dB。于是通带宽度的定义就是:在谐振频率两侧,幅度下降到最大值零点七零七倍(即下降 3dB、功率减半)的两个频率之间的间隔。这两个频率点叫半功率点或截止频率,这段宽度也叫半功率带宽。它是国际电工委员会与各类教材通行的约定,作用在于让不同厂家、不同设备的“带宽”能够放在一起比较。
这个判据之所以被普遍采用,是因为功率减半正是回路输出能力明显变差的临界点:再往外偏移,输出功率迅速下滑,接收时信噪比跟着恶化。测量上也很方便,用扫频仪或者矢量网络分析仪画出回路的幅频曲线,找到比峰值低三分贝的两个频点,两点频率之差就是通带宽度;曲线不够对称时,分别量出左右两侧的下降点再相减即可。
通带宽度、谐振频率与 Q 值的关系
单谐振回路的通带宽度与 Q 值之间是简单的倒数关系:BW = f₀/Q。回路 Q 值为一百、谐振在七兆赫时,通带宽度约七十千赫;同一频率上把 Q 提到二百,通带宽度收窄到约三十五千赫。Q 值较高时,两个半功率点关于谐振频率近似对称,谐振频率约等于两者之和的一半。实际回路在通带内并不平坦,单谐振回路是圆顶的单峰,靠近边缘衰减加快,这也是它选择性尚可、通带形状不够方正的原因。
带宽、谐振频率、Q 值三者知其二便可求其一,这在装机调试时很实用。给天线加感、或者给回路并联一只电容以后,谐振频率会移动,Q 值也随元件损耗变化;用实测带宽反推 Q 是判断回路损耗是否偏大的常用办法:实测带宽明显宽于按线圈 Q 估算的数值,通常说明电容介质损耗偏大,或者负载耦合过紧把有载 Q 拉低了。
逐项辨析
选项 A 正确。3dB 即功率下降到一半、电压下降到零点七零七倍,用它作为边缘量出的间隔就是标准定义的通带宽度,与 BW = f₀/Q 直接呼应。
选项 B 错误。判据是下降 3dB,不是下降到 30%。把 3 读成 30% 是形近设置的干扰:若把“衰减到 30%”理解为幅度只剩三成,对应约负十点五分贝,比半功率点低得多,量出的带宽要宽出一大截;即便按“衰减掉三成、还剩七成”来算,那也只是近似 3dB 的巧合,与题目所写的“衰减达到 30%”并不是一回事。
选项 C 错误。幅度下降到 80% 时,按电压比换算约合负一点九分贝,衰减还不到半个功率点,按它量出的带宽比 3dB 带宽窄,不是通行定义。
选项 D 错误。下降到 95% 只衰减约零点四分贝,几乎贴着谐振峰顶,量出的所谓带宽极小,缺乏实用意义,更不是任何标准的通带宽度定义。
易混淆点
别把 3dB 带宽与 6dB 带宽、60dB 带宽混用。滤波器数据手册常同时给出这两三个数字:6dB 带宽描述通带边缘,60dB 带宽描述阻带抑制,两者之比叫矩形系数(shape factor),用来衡量滤波器边缘有多陡,与这里讲的 3dB 通带宽度不是同一个量。也别把功率比与电压比混算:功率减半是负三分贝,电压减到七成同样是负三分贝,若误按“电压减半”去找就成了负六分贝。还要注意通带宽度与选择性方向相反,通带越窄,选择性越好。
应试要点
一句话:通带宽度就是幅度降到零点七零七倍(下降 3dB、功率减半)的两个频率之间的间隔,BW = f₀/Q。看到 30%、80%、95% 这类百分比判据直接排除,只有 3dB 站得住;同时记住 3dB 对应功率一半、电压七成。