[发明专利]一种单感应器双频输出谐振电路及其设计方法

权利要求书

1.一种单感应器双频输出谐振电路，其特征在于，包括相连的单感应器和辅助谐振电路，单感应器由感应器等效电感L和感应器等效电阻R串联而成；辅助谐振电路由谐振电感L₁和谐振电容C₁串联后再与谐振电容C₂并联而成。

2.如权利要求1所述的单感应器双频输出谐振电路的参数设计方法，其特征在于，包括谐振电路拓扑结构的设计和参数的设计。

3.如权利要求2所述的单感应器双频输出谐振电路的参数设计方法，其特征在于，具体如下：

步骤1，谐振电路拓扑结构的设计：谐振电感L₁和谐振电容C₁串联后再与谐振电容C₂并联而成辅助谐振电路，单感应器和辅助谐振电路相连，组成谐振电路；

步骤2，谐振电路参数的设计：根据谐振电路的阻抗特性，建立电路的谐振角频率方程，求得谐振电路参数，谐振电路参数包括感应器等效电感L、谐振电感L₁、谐振电容C₁、谐振电容C₂的值。

4.如权利要求3所述的单感应器双频输出谐振电路的参数设计方法，其特征在于，步骤2中的参数的设计方法具体如下：

（1）建立谐振电路的阻抗表达式；

R+jω2L1C1-1ωC1-ωC2(ω2L1C1-1)+jωL]]>

其中R为感应器等效电阻，j为虚数的单位，ω为电路角频率，L为感应器等效电感，L₁为谐振电感，C₁、C₂分别为两个谐振电容；

（2）令阻抗表达式的虚部等于零，建立以角频率ω为自变量的一元高次方程：

ω⁴LL₁C₁C₂-ω²(L₁C₁+LC₁+LC₂)+1＝0                 （1）

令ω²＝x，x为中介变量，代入式(1)可得：

x²LL₁C₁C₂-x(L₁C₁+LC₁+LC₂)+1＝0                    （2）

解方程（2）可得：

x1=(L1C1+LC1+LC2)+(L1C1LC1+LC2)2-4L1LC1C22L1LC1C2x2=(L1C1+LC1+LC2)-(L1C1+LC1+LC2)2-4L1LC1C22L1LC1C2---(3)]]>

x₁、x₂表示方程（2）的两个解；

为使方程（2）的解x₁、x₂有效，且x₁≠x₂，应满足：

(L₁C₁+LC₁+LC₂)²＞4L₁LC₁C₂                        （4）

令x1=ω12=(2πf1)2,x2=ω22=(2πf2)2,]]>ω₁、ω₂表示角频率ω的两个不同的取值，f₁、f₂代表感应器输出的两个不相同的信号频率；

设f₁＝kf₂，即用k表示两个不同信号频率的比值；将f₁与f₂的关系式代入公式x1=ω12=(2πf1)2,x2=ω22=(2πf2)2,]]>可得x₁＝k²x₂，根据公式（3）中x₁与x₂的表达式可知，k＞1；

根据x₁＝k²x₂，将方程（2）的两个解x₁、x₂联立为式（5）：

(L1C1+LC1+LC2)2-4L1LC1C2=(k2-1)2(1+k2)2(L1C1+LC1+LC2)2---(5)]]>

由于k＞1，式（5）中的(k2-1)2(1+k2)2(L1C1+LC1+LC2)2>0,]]>即：(L₁C₁+LC₁+LC₂)²-4L₁LC₁C₂＞0，验证了式（4）描述的条件得到满足；

整合式（5），建立以L为自变量的一元二次方程：

4k2(C1+C2)2L2+[8k2L1C1(C1+C2)-4(1+k2)2L1C1C2]L+4k2L12C12=0---(6)]]>

求解式（6）得方程的解L：

L=4(1+k2)2L1C1C2-8k2L1C1(C1+C2)±4(1+k2)L1C1(1+k2)2C22-4k2C2(C1+C2)8k2(C1+C2)2---(7)]]>

为使式（7）的L取有效值，式（8）描述的条件应被满足：

(1+k2)2C22-4k2C2(C1+C2)≥0---(8)]]>

简化式（8）可得：

C1≤(1-k2)24k2C2---(9)]]>

（3）根据公式（9）、（7）、（3）确定谐振电路中感应器等效电感L和谐振电感L₁及谐振电容C₁和谐振电容C₂的值。