串联谐振通常会发生在含有电感(L)、电容(C)和电阻(R)元件的电路中,这些元件能够依次连接在一起。在谐振频率下,电感与容抗的大小相等且符号相反,从而能够有效地相互抵消。这会导致电路的阻抗最小,这主要是由电阻 R 所决定的。可以将 RLC 电路中的谐振频率定义为:
电阻中的功率耗散与电流的平方成正比。这表明了,当在谐振条件下的电流达到最大时,功率耗散也将会变为最大。最大功率可以使用以下公式来进行计算:
其中 I_max 是谐振时的最大电流。
电路的带宽可以定义为功率耗散降低到其最大值一半的频率范围。这通常会发生在半功率频率中,此时的电流会降低至其最大值的 70.7%。带宽是由较高的半功率频率和较低的半功率频率之间的差值来机进行算的。
在谐振时,无功功率不会耗散,而是在电感器和电容器之间发生振荡,而电阻功率则会耗散在电阻器中。品质因数与电路中所存储的最大能量与每个周期中所耗散的能量是相关的。在实际应用中,具有较高 Q 值的 RLC 滤波器的无线电发射器可以更好地将所需信号与附近的频率噪声隔离开来。其中需要权衡的是带宽:Q 值越高,带宽越小,这可能会限制滤波器在需要具有更宽频率范围的系统中的应用。
RLC 串联谐振电路可以作为一种有效的带通滤波器,是无线电传输中精密工程的典范。该电路经过精密设计,能够在谐振频率中产生电流幅度的峰值,从而实现了选择性频率的传输和接收。
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