【题目编号】MC1-1167
【题目】下列电路具备的功能是:
【答案】A
[A]高通滤波
[B]带通滤波
[C]低通滤波
[D]过流保护
考点速览
这一题的电路结构与常见的两元件滤波网络一致:一只电容器串联在输入与输出之间的信号通路上,一只电感线圈从电容之后的节点接到下方回线,除此之外没有别的元件。选项的排列顺序换了,图形的骨架没换。选项顺序被打乱是题库的常规做法,答题只能靠元件位置,不能靠对选项序号的记忆。结论仍然是高通滤波。
隔直流这件事,在电台里比想象中重要
电容两极板之间是绝缘介质,直流电流过不去,这条性质在射频电路里被用得很广。天线与接收机前端之间、放大器级与级之间、发射机输出与天馈系统之间,只要电容串在通路里,第一个作用就是隔断直流:前一级的直流工作点不会窜到后一级,天线上积累的静电荷也不会直接灌进灵敏的输入级。隔直流的同时它并不隔射频——电容量取得足够大时,容抗在射频频段只有几欧姆甚至更小,信号几乎原样通过。
对地并联的那只电感则另有分工。它对直流是短路,对低频是很小的感抗,等于给低频成分开了一条通往回线的近路;对高频它的感抗很大,近似断开,所以不会把有用的射频信号吃掉。串联的电容管「不让低频过」,并联的电感管「把低频引走」,两只元件各司其职,合起来就是一个高通滤波(high-pass filter,缩写 HPF)网络。
逐项辨析
选项 A 与图上结构相符。判断只需看串联臂与并联臂的性质:串联臂是电容、并联臂是电感,低频被阻断又被旁路,高频通行无阻,属于高通滤波,本题答案即此。
选项 B 带通滤波要求通带的两侧都出现衰减。要做到这一点,至少得有一个谐振回路,或者把高通节与低通节串起来,让高低两端各自被压下去。图里两只元件只能形成一个单调的衰减趋势,没有谐振选频的痕迹,构不成带通。
选项 C 低通滤波的元件位置与本题相反:它串联电感、对地并联电容。串联电感对高频呈高阻,把高频拦下;并联电容再把高频旁路掉,于是低频顺利通过、高频被压制。图上串联臂是电容不是电感,因此不是低通。
选项 D 过流保护要在电流超过限额时切断电路或限制电流,必须有取样与执行两类元件,例如保险丝、热继电器、断路器或者带限流环的稳压器。图上元件既不会因为电流增大而熔断,也不会动作,只按频率分配信号,跟保护无关。
转折频率:一个可以心算的数量级
转折频率(cutoff frequency)的算式是频率等于一比上二派乘以根号下电感量与电容量之积。把电容量一纳法、电感量十微亨代入,两者乘积是十的负十四次方,开平方得十的负七次方秒,乘以二派约为六点三乘以十的负七次方秒,取倒数约为一点六兆赫。若接收机主要工作在七兆赫以上的短波频段,这一点六兆赫的转折点远低于工作频段,通带内的插入损耗很小,而一点六兆赫以下的中波广播會被明显削弱。
衰减的陡度也要记住:这种一节电感电容组成的网络是二阶网络,频率每降低一个倍频程,电压大约多衰减十二分贝,也就是降到四分之一上下。想要更陡的 skirts,就要把两节网络级联起来,代价是通带内损耗增大、元件数量翻倍,还要重新调整各级之间的阻抗。
高频支路与低频支路怎么配合
把高通网络与低通网络拼在一起,就得到分频或分路结构:高频段从高通支路走,低频段从低通支路走,两路各自进入不同的负载或不同的天线。共用一副多波段天线、给两台设备分配不同频段时,这种组合很常见。设计时两条支路的转折频率要留出足够的间隔,否则交界处会出现明显的反射与损耗,驻波比也会变坏。
应试要点
记忆链路是:低频喜欢电感、讨厌电容;高频喜欢电容、讨厌电感。串联臂决定什么被拦住,并联臂决定什么被引走,两者性质相反才能起到滤波作用。转折频率记一比上二派根号下电感乘电容,一节二阶网络按十二分贝每倍频程估算陡度。凡图上没有谐振回路、只朝一个方向衰减,就不要选带通;凡图上只有无源元件、没有取样与执行环节,就不要选保护类选项。