小信号调谐放大器总结.

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1、电路 上节内容回顾与扩展 高频小信号调谐放大器 上节内容回顾与扩展 高频小信号调谐放大器 1、放大器的输入导纳 Yi ？ 2、放大器的电压增益= ？ 上节内容回顾与扩展 高频小信号调谐放大器 2、放大器的电压增益= ？ 上节内容回顾与扩展 高频小信号调谐放大器 3、放大器的功率增益 上节内容回顾与扩展 高频小信号调谐放大器 失配损耗插入损耗 失谐状态的程度 对功率的影响 谐振时的 最大功率 增益 4、放大器的其他性能指标 ： 上节内容回顾与扩展 高频小信号调谐放大器 5、高频小信号调谐放大器的稳定性 上节内容回顾与扩展 高频小信号调谐放大器 振荡的临界条件为： 5、高频小信号调谐放大器的稳定性

2、 上节内容回顾与扩展 高频小信号调谐放大器 放大器不稳定 稳定性系数 放大器稳定的临界状态 放大器稳定 5、高频小信号调谐放大器的稳定性 上节内容回顾与扩展 高频小信号调谐放大器 提高放大器稳定性的措施 (1)中和法 5、高频小信号调谐放大器的稳定性 上节内容回顾与扩展 高频小信号调谐放大器 提高放大器稳定性的措施 (2)失配法 信号源内阻与负载不相等称为失配状态。 第二章 射频电子系统中的 放大器设计 2.1 高频小信号调谐放大器 总结与习题讲解 （2.1.12.1.7） 1、实际电路举例 l例一：高频调谐器（频道选择器）（高频头） 1、实际电路举例 l例一：高频调谐器（频道选择器）（高频头

3、） 一、 对高频头的主要性能要求 1. 噪声系数小、 功率增益高、 放大器工作稳定 噪声对图像来说, 表现为不规则的雪花样点状的干扰。 电视机 整机输出信噪比的好坏, 主要取决于调谐器高放级噪声系数的大小。 多级放大器总的噪声系数可以表示为 式中, NF1、NF2等为各级噪声系数，AP1、AP1等为各级功率增益。可见, 提高调谐器的功率增益对于减少整机噪声十分重要。 一般要求高频头的功率增益20 dB, 噪声系数低于8 dB。 1、实际电路举例 l例一：高频调谐器（频道选择器）（高频头） 2. 具有足够的通频带宽度和良好选择性 高频调谐器应该具有从接收天线感应得到的各种电磁信号中选 取所需要的

4、频道信号、抑制干扰的能力。因此要求它有合适的通频 带和良好的选择性。一般要求高频调谐器镜频抑制比(IMR)大于40 dB, 中频抑制比(IFR)应大于50 dB。彩色电视机除了希望通带不要 太宽外, 为了减少彩色失真, 还希望频率特性通带内增益变化较平稳 。 1、实际电路举例 l例一：高频调谐器（频道选择器）（高频头） 3. 与天线、 馈线有良好的匹配关系 高频头的输入阻抗就是馈线的终端负载阻抗。而各种负载线都有一定 的特性阻抗ZC (它只与传输线材料、结构形状及尺寸有关, 而与终端负载、 传输线的长度、始端信号源电动势无关)。如果负载阻抗ZL=ZC, 则由天线送 来的功率将完全为负载所吸收,

5、 这时只有从天线向高频头传输的入射波, 没 有反向传输的反射波。如果ZLZC, 则在馈线终端将会产生反射波, 这样不 仅使信号功率不能完全被高频头所接收, 而且由于原入射波形成的电视信号 与经反射后再次入射的电波形成的电视信号之间有一定的时延, 从而使荧屏 上显示的图像产生重影。 为了便于匹配, 调谐器输入、输出阻抗均设计为75 , 正好与电视机拉 杆天线或共用天线分支器插孔的等效阻抗相同, 采用特性阻抗为75 的同轴 电缆线直接相连就可以匹配。 4. 高放级应设有自动增益控制电路 一般要求自动增益控制范围应达到20 dB以上, 以保证当天线输入 电平, 在一定范围内变化时, 视放输出电压基本

6、保持幅度稳定。 1、实际电路举例 l例一：高频调谐器（频道选择器）（高频头） 二、为了收看不同频道的电视信号, 根据需要能改变(切换)信号的频道 , 即所谓高频调谐。 调谐的方法有两种: 机械调谐 (改变LC回路的电感值) 电子调谐 (改变LC回路的电容) 机械调谐 ； 开关式高频头，转盘式高频头 电子调谐: 高频头的各调谐回路中的可变电容器件都采用变容二极管 替代。变容二极管实质上就是一个结电容Cj随外加反向偏压变化范 围比较大的PN结晶体二极管。 2CB14变容管 1、实际电路举例 l例一：高频调谐器（频道选择器）（高频头 ） 变容管2CB14使谐振回路频率最大变比为 1、实际电路举例 l

7、例一：高频调谐器（频道选择器）（高频头） 以电视VHF频段为例, 其最低频道中心频率为52.5 MHz, 第12频 道中心频率为219 MHz, 其比值为4.17, 显然2CB14变容管不能满足 覆盖VHF全波段的要求。 假若再考虑分布电容的影响, 则变容管改变 谐振回路变比还要小于2.45。 因此, 需将VHF范围内的12个频道划分 为两个波段, 15频道为低频段, 612频道为高频段。采用电子开关 切换电感线圈, 以便得到高、低两个频段。 低频段(15频道)频率变比为 则变容管电容覆盖系数NC1=N21=2.82 。 高频段(612频道)频率变比为 则变容管电容覆盖系数NC2=N22=1.

8、64。这样, 2CB14就都能满足频率 覆盖的设计要求。 1、实际电路举例 l例一：高频调谐器（频道选择器）（高频头） l电子开关 该电路要求开关二极管正向导通电阻小于1 , 以确保导通时的短路作用, 要求其反向电阻大, 并且反向结电容很小(小于1 pF), 以保证截止时的交流开路作用。 1、实际电路举例 l例一：高频调谐器（频道选择器）（高频头） 三、输入回路 l电视机高频调谐器的输入回路应具有以下作用: 频道选择(选台) 和 阻抗匹配, 既要与高放输入端匹配, 又要与天线馈线实现阻抗匹配 抑 制中频干扰和邻频道信号干扰 对于天线的强输入信号给予一定的衰 减等。 1、 选频电路 l选频电路用

9、来完成选频及阻抗匹配两个任务, 它是输入电路中的主 要电路。 为了满足选频的要求, 选频电路通常都是由电感和电容组 成的单调谐的谐振回路。常用基本选频电路结构形式如图所示。 1、实际电路举例 l例一：高频调谐器（频道选择器）（高频头） 1、实际电路举例 l例一：高频调谐器（频道选择器）（高频头） RS=？ Ri=？ 谐振电路总电感为: L=L1+L2 谐振电路总电容为: 选频电路本身损耗为 R0=0LQ0 阻抗匹配 1、实际电路举例 l例一：高频调谐器（频道选择器）（高频头） 此电路的选择性用有载品质因数QL表征:,一般取B=8 MHz。 插入损耗的存在造成了电视机噪声系数增大和灵敏度降低。

10、选频电路本身存在损耗电阻R0, 因此在信号的传输系统中插入它以后, 必然要增加一些功率损耗。 插入损耗用分贝表示为 选频电路的插入损耗 1、实际电路举例 中频吸收电路 例一：高频调谐器（频道选择器）（高频头） 四、中频抑制电路 为了提高高频头对中频干扰信号的抑制能力, 通常在输入回路中加入中频吸收电路, 或称为中频抑制电路。 1、实际电路举例 例一：高频调谐器（频道选择器）（高频头） 三、高 频 放 大 器 高频放大器的主要任务是放大高频电视信号, 它的增益、 噪声系数等 主要指标对整机性能有极其重要的影响。 对高放级的要求是: (1) 因为整机的噪声系数主要由高放级决定, 因此要求高放级的噪

11、声 系数尽可能小, 一般应小于5 dB。 故要求采用噪声系数小于3 dB的晶 体管。 (2) 有较高而稳定的功率增益, 且要求对不同频道的增益比较均匀。 高放级增益约20 dB以上, 频道之间的增益差应小于10 dB。 (3) 具有良好的选择性和足够宽的通频带。要求幅频特性-3 dB带宽 大于8 MHz, -6 dB带宽小于18MHz。 (4) 具有自动增益控制作用, 高放级的增益可控范围应大于20 dB。 1、实际电路举例 例一：高频调谐器（频道选择器）（高频头） 双调谐电路具有较理想的双峰频率响应曲线。 高频放大器原理电路 1、实际电路举例 例一：高频调谐器（频道选择器）（高频头） R1

12、R4 R3 R2 C5 C1,C2 ,L1 C3,C4 ,L2 阻抗匹配 Cb 机械调谐器高频放大器 1、实际电路举例 例一：高频调谐器（频道选择器）（高频头） 电子调谐式高频放大器 C1,L1, VDT1 C2,L2, VDT2 C3 C3,L3 VD,R1,R2 1、实际电路举例 例一：高频调谐器（频道选择器）（高频头） 高频放大器基本上是一个窄带放大器(中心频率与通频带之比大于10), 因此它的负载都采用选择性好、接近理想矩形曲线的双调谐电路。 以图(a)为例, 忽略偏置元件和中和元件, 即得到交流等效电路。 绘出晶体管Y参数高频等效电路如图所示。 1、实际电路举例 例一：高频调谐器（频

13、道选择器）（高频头） 互感耦合双调谐回路的耦合系数为互感耦合双调谐回路的耦合系数为 1 1）电压增益）电压增益 1、实际电路举例 例一：高频调谐器（频道选择器）（高频头） 四、 高放级的功率增益 可见, 耦合双回路当=1和1时, 它们谐振曲线的峰值是 相同的, 都达到了输出的最大值Umax, 或者说, 在此峰值时满足了 最大功率传输和阻抗匹配条件。 因此, 双调谐回路高频放大器 的最大功率增益就等于晶体管的最大功率增益。 1、实际电路举例 例2、双栅场效应管放大电路 双栅N沟道MOS场效应管,。 双栅场效应管与普通三极管 比较, 具有下面三个突出优点 : (1) 场效应管线性范围宽、 AGC控

14、制灵敏, 控制范围大 。 (2) 两个栅极均能控制沟道电 流, 使用方便。 高频电视信 号从g1栅极输入, 控制输出, AGC电压从g2栅极输入, 控 制场效应管内导电沟道的大 小, 从而实现对增益的控制。 (3) 噪声小。 1、实际电路举例 例2、双栅场效应管放大电路 R7,R8,R9,R10, C14 R11 L9 C11,C15 R6、R5、 C12 1、实际电路举例 例2、寻呼机的射频放大电路 l图中两个晶体管组成共射共基极级联电路。 例3：超外差收音机中频放大器电路图 1、实际电路举例 例4：收音机中放级电路图 1、实际电路举例 l高频放大器设计与制作 2、实际电路设计举例 l 放大

15、电路可以说是模拟信号处理电路的基本单元，尤其对高频 接收机与发射机而言。在接收机里，放大电路要将从天线所输入的 V单位的小信号加以放大，在发射机方面，功率放大电路也要将 信号放大至以W为单位的信号级别。 高频放大电路所要求的特性 对于有用频带的功率增益要高 在直流放大和低频放大电路中，增益(Gain)一般是指电压增益； 而在高频电路中，增益一般常用功率增益来表示。 例如，在图所示的电路中， 由天线所输入的信号为-30dBm(0.00lmW)，当高频放大器的功率增益 为25dB时，输出信号变成为-5dBm。 l 图中 高频电路的增益为功率增益(在高频放大器中，一般是以每级 功率增益限制在2030

16、dB的程度来设计。如图若输入信号为- 30dBm，增益为25dB时，放大后的信号成为-5dBm。) l 2、实际电路设计举例 例5、高频放大器设计与制作 l产生的噪声要很小 S/N称为信噪比，常用于表示信号的品质，反映具体信号中有用信号和噪声的比率。 由于放大器在放大信号的同时，内部本身也会产生噪声，故信号在输出端较之输入 端的S/N值要小，品质会变差。对于由于放大而造成信号S/N变化，可以用噪声系数 NF表示。理想放大器的NF为0dB。 下图所示的为改善NF的例子，在噪声指数为8dB的接收机，连接前置放大器(pre- amplifier)的高频放大器。此时的前置放大器的NF为2dB，功率增益为25dB。因此， 连接前置放大器後的NF可以用以下公式表示。 l将数值代人此公式，可以得到连接前置放大器后的NF成为 NF=10log1.58+(6.3-1)/316=2.03dB 由此可以看出，加入前置放大器， l可以改善全体的NF，而得到高增益，低噪声的放大器。 l l 改善噪声系数NF