高频电子线路 CH01_小信号调谐放大器

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1、1课程名称：高频电子线路高频电子线路(CH01)适用专业：电子系电子系2第第0101章章 小信号调谐放大器小信号调谐放大器（Small signal tuned amplifier)附图1.11.1 概述概述1.3 1.3 小信号调谐放大器小信号调谐放大器1.4 1.4 小信号集中选频放大器小信号集中选频放大器 1.2.11.2.1 并联谐振回路1.2 1.2 谐振回路谐振回路 1.2.21.2.2 并联谐振回路在复频域 上的极零点图 1.2.31.2.3 信号源内阻和负载对谐 振回路的影响和阻抗变 换关系 1.2.41.2.4 耦合谐振回路 1.3.11.3.1 混合 参数等效电路 1.3.

2、21.3.2 高频 参数等效电路 1.3.31.3.3 单回路调谐放大器 1.3.41.3.4 多级单调谐放大器 1.3.51.3.5 双回路调谐放大器 1.3.61.3.6 参差调谐放大器 1.3.71.3.7 调谐放大器的稳定性 1.4.11.4.1 集中选择滤波器 1.4.21.4.2 多级宽带放大器多级宽带放大器3 前面我们已经提到，在无线电通信系统中，信息的传输是通过前面我们已经提到，在无线电通信系统中，信息的传输是通过载波携带基带信息载波携带基带信息来实现的。在无线电通信中，我们把低频信号加来实现的。在无线电通信中，我们把低频信号加载于高频载波之上的信号处理过程叫做载于高频载波之上

3、的信号处理过程叫做“调制调制”，完成调制任务的，完成调制任务的电路叫做电路叫做调制电路调制电路，或叫做，或叫做调制器调制器。 在模拟信息处理中，调制方式有三种：在模拟信息处理中，调制方式有三种： 振幅调制振幅调制（Amplitude ModulationAM） 频率调制频率调制（Frequency ModulationFM） 相位调制相位调制（Phase Modulation PM） 三种调制所产生的已调波如下图三种调制所产生的已调波如下图(下一页下一页)所示：所示：1.1 1.1 概述概述第第0101章章 小信号调谐放大器（小信号调谐放大器（Small signal tuned amplif

4、ier)附图4第第0101章章 小信号调谐放大器（小信号调谐放大器（Small signal tuned amplifier)调制信号，频率：调制信号，频率：F载波，载波， 频率：频率：fc调幅波调幅波, 频带：频带：BW=2F调频波，调频波， 频带：频带：BW=2( +1)F调相波，调相波， 频带：频带：BW=2( +1)F附图5第第0101章章 小信号调谐放大器（小信号调谐放大器（Small signal tuned amplifier)对实际的调幅无线通信，电磁信号的频谱如下图所示：对实际的调幅无线通信，电磁信号的频谱如下图所示：(a)(a)调幅无线电信号；调幅无线电信号；(b)(b)理

5、想特性；理想特性；(c)(c)理想输出；理想输出；(d)(d)实际特性；实际特性；(e)(e)实际输出实际输出幅频幅频(a)(b)(c)(d)(e)相频相频 实际中，调制信号不是一实际中，调制信号不是一个单频信号，而是从个单频信号，而是从 到到 是一个频带。如图是一个频带。如图(a)所是。所是。图图1-1调幅信号和调谐放大器的特性调幅信号和调谐放大器的特性附图6第第0101章章 小信号调谐放大器（小信号调谐放大器（Small signal tuned amplifier) 由图中，可看出：由图中，可看出： 对于理想的幅频特性对于理想的幅频特性 输出信号无失真、无干扰输出信号无失真、无干扰 对于

6、实际的幅频特性对于实际的幅频特性 输出信号有失真、有干扰输出信号有失真、有干扰 也就是说，要想使放大后的信号尽量保持原信号的各频率成分也就是说，要想使放大后的信号尽量保持原信号的各频率成分以及各频率成分之间的相位关系，并且无干扰，调谐放大器的特性以及各频率成分之间的相位关系，并且无干扰，调谐放大器的特性就必须尽量接近理想特性。就必须尽量接近理想特性。 无线电接收机的高频放大器和混频后的中频放大器都是无线电接收机的高频放大器和混频后的中频放大器都是小信号小信号选频放大器选频放大器。通常：。通常： 高频放大器：中心频率是可调的，常称为小信号调谐放大器；高频放大器：中心频率是可调的，常称为小信号调谐

7、放大器； 中频放大器：中心频率是固定的，常称为小信号谐振放大器。中频放大器：中心频率是固定的，常称为小信号谐振放大器。 小信号选频放大器，由于它的中心频率一般较高，而频带宽度小信号选频放大器，由于它的中心频率一般较高，而频带宽度相对较窄，即相对较窄，即 所以，我们把这种放大器称为所以，我们把这种放大器称为窄带放大器窄带放大器。而模拟电子技术中介绍。而模拟电子技术中介绍的电压放大器大都是的电压放大器大都是 ，所以它们是宽带放大器。，所以它们是宽带放大器。附图7第第0101章章 小信号调谐放大器（小信号调谐放大器（Small signal tuned amplifier)小信号谐振中频放大器小信号

8、谐振中频放大器技术要求：技术要求： 1.增益：增益： 由对接收机灵敏度的要求而定。要求接收机灵敏度高的，则放由对接收机灵敏度的要求而定。要求接收机灵敏度高的，则放大器的增益就要高，灵敏度要求低的，增益也就可低些。但不管增大器的增益就要高，灵敏度要求低的，增益也就可低些。但不管增益大小，都必须是稳定的，因此，这里的增益指的是稳定性增益。益大小，都必须是稳定的，因此，这里的增益指的是稳定性增益。增益有功率增益和电压增益。如下所示：增益有功率增益和电压增益。如下所示：附图 电压增益： 功率增益：分贝表示：8第第0101章章 小信号调谐放大器（小信号调谐放大器（Small signal tuned a

9、mplifier) 2. 2.通频带：通频带： 放放大大器器的的电电压压增增益益下下降降到到谐谐频频增增益益AV0的的0.707（即即1/ ）倍倍时时，所对应所对应 的频率范围称为放大器的通频带，用的频率范围称为放大器的通频带，用 表示。表示。2 f 0.7也称为也称为3 3分贝带宽，或称为半功率点带宽，如下图所示。分贝带宽，或称为半功率点带宽，如下图所示。BWAv/AvoAp/Apo1BW0.7幅频10.5功频附图9第第0101章章 小信号调谐放大器（小信号调谐放大器（Small signal tuned amplifier) 放大器所放大的一般都是已调制的信号，已调制的信号都包含放大器所放

10、大的一般都是已调制的信号，已调制的信号都包含一定频谱宽度，所以放大器必须有一定的通频带，即让必要的信号一定频谱宽度，所以放大器必须有一定的通频带，即让必要的信号频谱分量通过放大器。频谱分量通过放大器。 放大器的通频带决定于负载放大器的通频带决定于负载谐振回路，回路的形式和回路谐振回路，回路的形式和回路的等效品质因数的等效品质因数Q。此外，放大器的总通频带，随着级数的增加而。此外，放大器的总通频带，随着级数的增加而改变。并且，通频带愈宽，放大器的增益愈小。改变。并且，通频带愈宽，放大器的增益愈小。 3.3.选择性：选择性： 从各种不同频率信号的总和（有用的和无用的）中从各种不同频率信号的总和（有

11、用的和无用的）中选出有用信号，抑制干扰信号的能力称为放大器的选择性，选择性选出有用信号，抑制干扰信号的能力称为放大器的选择性，选择性常采用矩形系数和抑制比来表示。常采用矩形系数和抑制比来表示。 为什么要求要有一定的通频带？为什么要求要有一定的通频带？ 矩形系数矩形系数： 为了表示实际曲线接近理想曲线（为了表示实际曲线接近理想曲线（矩形矩形）的程度，引入）的程度，引入“矩形矩形系数系数”，它表示对邻道干扰的抑制能力，它表示对邻道干扰的抑制能力， Kr 表示：表示：附图为讨论方便，相对增益用为讨论方便，相对增益用S表示，即表示，即 S=AV/AV0 （1-1）描述放大器选择性能。描述放大器选择性能

12、。10第第0101章章 小信号调谐放大器（小信号调谐放大器（Small signal tuned amplifier) 2 f0.1, 2 f0.01分别为放大倍数下降至分别为放大倍数下降至0.1和和0.01处的带宽，处的带宽，Kr 愈愈接近于接近于 1 越好。越好。图图1-2放大器的通频带和矩形系数放大器的通频带和矩形系数10.7070.1附图抑制比抑制比 表示对某个干扰信号 fn 的抑制能力，用dn表示：（1-2）11 4. 4. 工作稳定性：工作稳定性： 是指在电源电压、器件参数或温度等变化时，以上三参数的稳是指在电源电压、器件参数或温度等变化时，以上三参数的稳定程度以及中心频率稳定性、

13、温度稳定性等。定程度以及中心频率稳定性、温度稳定性等。 为为使使放放大大器器稳稳定定工工作作，必必须须采采取取稳稳定定措措施施，如如限限制制每每级级增增益益，选择内反馈小的晶体管，应用中和方法或失配方法等。选择内反馈小的晶体管，应用中和方法或失配方法等。第第0101章章 小信号调谐放大器（小信号调谐放大器（Small signal tuned amplifier)附图其中其中 AVn 为中频放大器对某一个干扰信号为中频放大器对某一个干扰信号 fn 的放大倍数，的放大倍数，Av0 为谐振点为谐振点 f0 的放大倍数。的放大倍数。例如：例如： Av0 = 100，AVn = 1，则用分贝表示，则用

14、分贝表示dn(dB) = 20 lgdn ，得得f0fnAVf12第第0101章章 小信号调谐放大器（小信号调谐放大器（Small signal tuned amplifier) 5. 5. 噪声系数：噪声系数： 放大器的噪声性能可用噪声系数表示放大器的噪声性能可用噪声系数表示： NF越接近越接近1越好越好 在在多多级级放放大大器器中中，前前二二级级的的噪噪声声对对整整个个放放大大器器的的噪噪声声起起决决定定作作用，因此要求它的噪声系数应尽量小。用，因此要求它的噪声系数应尽量小。 以上这些要求，相互之间即有联系又有矛盾。增益和稳定性是以上这些要求，相互之间即有联系又有矛盾。增益和稳定性是一对矛

15、盾一对矛盾,通频带和选择性是一对矛盾通频带和选择性是一对矛盾,因此应根据需要综合考虑。因此应根据需要综合考虑。附图13 我们知道小信号调谐放大器是一种窄带放大器，目前，我们知道小信号调谐放大器是一种窄带放大器，目前，对于对于窄带放大器窄带放大器多是由多是由选频网络和宽带放大电路选频网络和宽带放大电路（分立元件分立元件或集成电路，集成宽带放大器我们将在或集成电路，集成宽带放大器我们将在1.41.4节中讨论节中讨论）组成）组成的的。这里。这里所谓所谓选频选频就是选出需要的频率分量和滤除不需要的就是选出需要的频率分量和滤除不需要的频率分量，目前，用于选频的器件或电路有以下几种：频率分量，目前，用于选

16、频的器件或电路有以下几种：1.2 1.2 谐振回路谐振回路第第0101章章 小信号调谐放大器（小信号调谐放大器（Small signal tuned amplifier)附图单谐振回路单谐振回路耦合谐振回路耦合谐振回路选频网络选频网络谐振电路（由谐振电路（由L、C组成）组成）各种滤波器各种滤波器LC集中滤波器集中滤波器石英晶体滤波器石英晶体滤波器陶瓷滤波器陶瓷滤波器声表面波滤波器声表面波滤波器RC滤波器滤波器14 1.2.1 1.2.1 并联谐振回路并联谐振回路第第0101章章 小信号调谐放大器（小信号调谐放大器（Small signal tuned amplifier)附图（a）(b)图图1

17、-3 并联谐振回路并联谐振回路15第第0101章章 小信号调谐放大器（小信号调谐放大器（Small signal tuned amplifier)1. 串、并联阻抗的等效变换串、并联阻抗的等效变换图图1-4 串、并联阻抗的等效变换串、并联阻抗的等效变换（a）（b） 在实际中经常需要将电阻、电抗的串联形式转换成电阻、在实际中经常需要将电阻、电抗的串联形式转换成电阻、电抗的并联形式。反之也如此。图电抗的并联形式。反之也如此。图14是串联到并联的转换。是串联到并联的转换。附图16第第0101章章 小信号调谐放大器（小信号调谐放大器（Small signal tuned amplifier)由图由图1

18、-4容易写出容易写出 和和 的表达式的表达式(1-3)(1-4)等效变换前后，不管是串联还是并联，导纳应该相等，即等效变换前后，不管是串联还是并联，导纳应该相等，即Ys=Yp ,也也就是：就是：将等式左边复数的实部和虚部分开写，并令等式两边的实部与虚部将等式左边复数的实部和虚部分开写，并令等式两边的实部与虚部分别相等，得到分别相等，得到串串 并：并：(1-5)(1-6)附图17第第0101章章 小信号调谐放大器（小信号调谐放大器（Small signal tuned amplifier) 用同样方法，也可得到用同样方法，也可得到并 串： 下面我们具体看一下电感、电容的串、并转换：下面我们具体看

19、一下电感、电容的串、并转换： 电容：电容：将将 ， 代入（代入（1-5、6）式，得）式，得Qc是电容的品质因数是电容的品质因数实际实际Cp 1，所以，有QL是电感的品质因数是电感的品质因数实际实际LpLs附图18第第0101章章 小信号调谐放大器（小信号调谐放大器（Small signal tuned amplifier) 对于串联对于串联R、L、C 谐振回路的品质因数我们在谐振回路的品质因数我们在电路电路课程中课程中知道，谐振时，知道，谐振时， 为：为： 这里这里 为电感的串联电阻；为电感的串联电阻； 那么对于图那么对于图13（b）所示的）所示的R、L、C并联谐振回路，它的品并联谐振回路，它

20、的品质因数又等于什么呢？质因数又等于什么呢？即 利用串、并联转换公式，利用串、并联转换公式，R、L、C并联谐振回路的品质因数可并联谐振回路的品质因数可由串联谐振回路品质因数导出，即在谐振时：由串联谐振回路品质因数导出，即在谐振时： 有一个概念必须清楚：一个谐振回路，不管是由串联回路等效有一个概念必须清楚：一个谐振回路，不管是由串联回路等效变换为并联回路，还是由并联回路等效变换为串联回路，它的变换为并联回路，还是由并联回路等效变换为串联回路，它的 值值的大小是相同的。的大小是相同的。附图19第第0101章章 小信号调谐放大器（小信号调谐放大器（Small signal tuned amplifi

21、er)2. 2. 并联谐振回路的阻抗、谐振频率和品质因数并联谐振回路的阻抗、谐振频率和品质因数 由图由图1-3（b）很容易写出并联谐振回路的导纳，为：）很容易写出并联谐振回路的导纳，为：， 为信号的角频率为信号的角频率附图 当导纳的虚部为零时，得谐振频率为：当导纳的虚部为零时，得谐振频率为：(1-12) 谐振回路的阻抗为：谐振回路的阻抗为：(1-13)叫做广义失谐叫做广义失谐,它表示失谐量值的大小。它表示失谐量值的大小。20第第0101章章 小信号调谐放大器（小信号调谐放大器（Small signal tuned amplifier) 因此因此 可简化如下：可简化如下：(1-15)所以， (1

22、-14) 的模为：的模为：(1-16) 的相位：的相位：(1-17)附图 由由 的模和相位可画出它的幅频特性和相频特性曲线，如图的模和相位可画出它的幅频特性和相频特性曲线，如图1-5所示。图中给出了当所示。图中给出了当Q变化时，幅频特性和相频特性曲线的变化趋变化时，幅频特性和相频特性曲线的变化趋势。势。21第第0101章章 小信号调谐放大器（小信号调谐放大器（Small signal tuned amplifier)感性容性图1-5 并联谐振回路等效阻抗与频率的关系附图22第01章 小信号调谐放大器（Small signal tuned amplifier) 以上推导，是在假定电感的以上推导，

23、是在假定电感的Q值很大，值很大，r、L串并转换时，串并转换时，L值转值转换前后的值相同，换前后的值相同，Rp近似为近似为r的的Q平方倍的情况下得出的。平方倍的情况下得出的。 当上述条件不满足时，就必须考虑当上述条件不满足时，就必须考虑 r 对谐振频率等的影响。实对谐振频率等的影响。实际上，在实际的并联谐振回路中，都是由际上，在实际的并联谐振回路中，都是由r、L串到并转换后再与串到并转换后再与C并联而形成的。此时，并联谐振回路的导纳为：并联而形成的。此时，并联谐振回路的导纳为：附图23第01章 小信号调谐放大器（Small signal tuned amplifier)附图 另外，谐振时，另外，

24、谐振时，Yp的实部就是谐振电阻，其值为的实部就是谐振电阻，其值为24第第0101章章 小信号调谐放大器（小信号调谐放大器（Small signal tuned amplifier)3. 3. 并联谐振回路的谐振曲线和通频带并联谐振回路的谐振曲线和通频带附图 请看图请看图1-3。(1-18)(1-20)(1-19)25第第0101章章 小信号调谐放大器（小信号调谐放大器（Small signal tuned amplifier)附图求通频带：求通频带：定义：定义：求得：求矩形系数：求矩形系数：定义：定义：求得：求得：(1-21)(1-22)26第第0101章章 小信号调谐放大器（小信号调谐放大器

25、（Small signal tuned amplifier) 对于下图对于下图R、L、C并联谐振回路，在并联谐振回路，在电路电路课程中我们课程中我们知道，在复平面上，它的复阻抗知道，在复平面上，它的复阻抗 Z(s) 可用运算法直接写出：可用运算法直接写出： 1.2.2 1.2.2 并联谐振回路在复平面上的极零点图并联谐振回路在复平面上的极零点图附图(1-23)27第第0101章章 小信号调谐放大器（小信号调谐放大器（Small signal tuned amplifier)式中，式中， 为谐振角频率；为谐振角频率； s 为复数频率，简称复频率；为复数频率，简称复频率； 为并联谐振回路的为并联谐

26、振回路的衰减系数衰减系数，在小信号调谐，在小信号调谐放大器中，主要是利用放大器中，主要是利用R、L、C的谐振特性来选择有用的频率信的谐振特性来选择有用的频率信号，一般总有号，一般总有 。 由由Z(s)的表达式可以看出的表达式可以看出, Z(s)有一个零点（有一个零点（s为零为零,Z(s)等于零）等于零）,有两个极点有两个极点 ， （s等于等于 或或 ，Z(s)等于无穷大）。等于无穷大）。(1-24)(1-25)附图零点、极点在复平面上的分布如图零点、极点在复平面上的分布如图1-61-6所示。所示。28第01章 小信号调谐放大器（Small signal tuned amplifier)可以看出

27、， 求谐振复阻抗求谐振复阻抗： 代入代入Z(s)的表达式，得出的表达式，得出求通频带：求通频带：通频带的定义与时域上的定义相同，即通频带的定义与时域上的定义相同，即附图29第第0101章章 小信号调谐放大器（小信号调谐放大器（Small signal tuned amplifier)o右图为并联谐振回路的极零点图。右图为并联谐振回路的极零点图。前面已知，谐振时前面已知，谐振时极零点法在多级参差放大器的设极零点法在多级参差放大器的设计中，对于确定各级放大器的带计中，对于确定各级放大器的带宽、中心频率、增益等技术参数宽、中心频率、增益等技术参数是比较方便的。是比较方便的。图图1-6Z(s)的极零点

28、图的极零点图附图(1-26)由图中可以看出：由图中可以看出：30第第0101章章 小信号调谐放大器（小信号调谐放大器（Small signal tuned amplifier) 串联谐振回路和并联谐振回路一样，也具有选频作用。串、串联谐振回路和并联谐振回路一样，也具有选频作用。串、并联谐振回路的对偶关系见表并联谐振回路的对偶关系见表1-1。通频带通频带谐振频率谐振频率谐振条件谐振条件恒流源恒流源恒压源恒压源激励源激励源电路形式电路形式并联谐振回路并联谐振回路串联谐振回路串联谐振回路电路名称电路名称表1-1 串、并联回路对偶关系附图31第第0101章章 小信号调谐放大器（小信号调谐放大器（Sma

29、ll signal tuned amplifier)谐振参数品质因数 Q端阻抗（导纳）并联谐振回路并联谐振回路串联谐振回路串联谐振回路电路名称电路名称广义失谐谐振电阻 表1-1 续1附图32第第0101章章 小信号调谐放大器（小信号调谐放大器（Small signal tuned amplifier)谐振特性谐振特性 幅频特性幅频特性相频特性相频特性电流谐振电流谐振 电压谐振电压谐振谐振性质谐振性质并联谐振回路并联谐振回路串联谐振回路串联谐振回路电路名称电路名称阻抗性质感性容性感性容性 表1-1 续2附图33第第0101章章 小信号调谐放大器（小信号调谐放大器（Small signal tun

30、ed amplifier)表1-1附图串联形谐振电路串联形谐振电路并联形谐振电路并联形谐振电路VI附图34第第0101章章 小信号调谐放大器（小信号调谐放大器（Small signal tuned amplifier) 1.信号源内阻和负载阻抗对谐振回路的影响信号源内阻和负载阻抗对谐振回路的影响 1.2.3 1.2.3 信号源内阻和负载对谐振回路的影响和阻抗变换关系信号源内阻和负载对谐振回路的影响和阻抗变换关系附图图图1-7 考虑外电路阻抗的并联谐振回路考虑外电路阻抗的并联谐振回路35第第0101章章 小信号调谐放大器（小信号调谐放大器（Small signal tuned amplifier

31、) 考虑外电路后，总的电容、电导和考虑外电路后，总的电容、电导和Q值：值：由此可见：由此可见： 和和 改变了谐振频率；改变了谐振频率； 和和 的变化将影响谐振频率的稳定性；的变化将影响谐振频率的稳定性； 和和 使总电阻减小使总电阻减小附图(1-27)36第第0101章章 小信号调谐放大器（小信号调谐放大器（Small signal tuned amplifier) 为了减少信号源为了减少信号源內內阻抗和负载阻抗对并联谐振回路的影响，需阻抗和负载阻抗对并联谐振回路的影响，需要应用要应用阻抗变换的方法阻抗变换的方法。2. 阻抗变换阻抗变换 常见的阻抗变换电路有：变压器、自耦变压器、电容分压等。常见

32、的阻抗变换电路有：变压器、自耦变压器、电容分压等。 变压器阻抗变换电路变压器阻抗变换电路(图图1-8)图图1-8 变压器阻抗变换电路变压器阻抗变换电路 图中图中Rp、L、C是谐振回路，这里通过是谐振回路，这里通过全耦合变压器全耦合变压器将信号输将信号输出到负载上。分析负载对回路的影响，先要将负载折算到谐振回路出到负载上。分析负载对回路的影响，先要将负载折算到谐振回路上，如图上，如图1-8（b）所示。）所示。附图37第第0101章章 小信号调谐放大器（小信号调谐放大器（Small signal tuned amplifier) 先分析先分析 的折算方法，根据的折算方法，根据功率等效原理功率等效原

33、理，假定理想变压器无，假定理想变压器无损耗，则，损耗，则， 在折算前后所耗散的功率应相等。即在折算前后所耗散的功率应相等。即这里这里 和和 分别是变压器的初级线圈匝数与次级线圈匝数。令分别是变压器的初级线圈匝数与次级线圈匝数。令在调谐放大器的分析中，通常我们把在调谐放大器的分析中，通常我们把 称为称为接入系数接入系数。为了减小负。为了减小负载对回路的影响，载对回路的影响， 总是小于总是小于1。 此时此时对于电容有同样的折算：对于电容有同样的折算： 对于变压器阻抗变换，接入系数的定义为：对于变压器阻抗变换，接入系数的定义为：附图38第第0101章章 小信号调谐放大器（小信号调谐放大器（Small

34、 signal tuned amplifier) 电容分压式阻抗变换电路电容分压式阻抗变换电路 与变压器阻抗变换电路的分析方法类似，用功率等效原理，有与变压器阻抗变换电路的分析方法类似，用功率等效原理，有附图图图1-9 电容分压式阻抗变换电路电容分压式阻抗变换电路 39第第0101章章 小信号调谐放大器（小信号调谐放大器（Small signal tuned amplifier) 什么是耦合谐振回路什么是耦合谐振回路 ？ 由两个或两个以上的单谐振回路通过电（场）或磁（场）由两个或两个以上的单谐振回路通过电（场）或磁（场）耦合，并由此组成的谐振回路叫做耦合谐振回路。耦合，并由此组成的谐振回路叫做

35、耦合谐振回路。 因此，耦合谐振回路分为：因此，耦合谐振回路分为： 互感耦合互感耦合 属于磁场耦合属于磁场耦合 电容耦合电容耦合 属于电场耦合属于电场耦合 1.2.4 1.2.4 耦合谐振回路耦合谐振回路附图附图 由两个单谐振回路组成的耦合谐振回路，我们叫做双调谐由两个单谐振回路组成的耦合谐振回路，我们叫做双调谐耦合谐振回路。耦合谐振回路。40第第0101章章 小信号调谐放大器（小信号调谐放大器（Small signal tuned amplifier) 教材教材P14图图1-10给出了两种由两个单谐振回路组成的互感耦合给出了两种由两个单谐振回路组成的互感耦合双调谐回路、电容耦合双调谐回路。这里

36、假定初、次级参数相同。双调谐回路、电容耦合双调谐回路。这里假定初、次级参数相同。图图1-10 1-10 耦合谐振回路耦合谐振回路12附图附图41第第0101章章 小信号调谐放大器（小信号调谐放大器（Small signal tuned amplifier) 这里我们先讨论这里我们先讨论图图1-10(a)1-10(a)互感耦合双调谐回路。我们假定初、互感耦合双调谐回路。我们假定初、次级回路参数相同，即次级回路参数相同，即 L1=L2=L，C1=C2=C，g1=g2=g，Q1=Q2=Q， 1= 2= ， 在在 0 附近变化，附近变化，Q视为常数。视为常数。根据基尔霍夫电流根据基尔霍夫电流定理定理(

37、Kirchhoffs Courrent Law-KCL),分别写出节点分别写出节点1、2的电流方的电流方程：程：对联立方程组进行整理，得对联立方程组进行整理，得1.互感耦合双调谐回路分析互感耦合双调谐回路分析附图附图42第第0101章章 小信号调谐放大器（小信号调谐放大器（Small signal tuned amplifier)解联立方程组，解联立方程组，式乘以式乘以 ，得，得式乘以式乘以Y，得，得减以减以，得，得附图附图43第第0101章章 小信号调谐放大器（小信号调谐放大器（Small signal tuned amplifier)附图附图44 注意区分耦合系数注意区分耦合系数 k 和和

38、 耦合因数耦合因数 的意义。耦合系数只和两线的意义。耦合系数只和两线圈间的磁力线交联程度有关（如垂直、平行、距离、几何形状等），圈间的磁力线交联程度有关（如垂直、平行、距离、几何形状等），而耦合因数既与而耦合因数既与 k 有关，又和两回路的有关，又和两回路的 QL 有关。有关。第第0101章章 小信号调谐放大器（小信号调谐放大器（Small signal tuned amplifier)(1-29)附图附图45第第0101章章 小信号调谐放大器（小信号调谐放大器（Small signal tuned amplifier) 要分析双调谐回路的特性，先须求得要分析双调谐回路的特性，先须求得S曲线。

39、曲线。再求再求 的最大值：由上式可以看出，当的最大值：由上式可以看出，当（1-31）附图附图最后求最后求 得相位：得相位：先求先求 的模：的模： (1-30)46 对于对于图图1-10(b)1-10(b)电容耦合的双调谐回路，其分析方法与互电容耦合的双调谐回路，其分析方法与互感耦合双调谐回路的分析方法相同感耦合双调谐回路的分析方法相同,并且有相同的并且有相同的S曲线表达曲线表达式，下面简单分析之。同样，为了简化问题起见，我们假定式，下面简单分析之。同样，为了简化问题起见，我们假定初、次级回路参量相同，即初、次级回路参量相同，即 L1=L2=L，C1=C2=C，g1=g2=g，Q1=Q2=Q，

40、1= 2= ， 在在 0 附近变化，附近变化，Q视为常数。视为常数。 写出该电路的节点电流方程如下：写出该电路的节点电流方程如下：第第0101章章 小信号调谐放大器（小信号调谐放大器（Small signal tuned amplifier)附图附图式中，式中，CM为耦合电容。为耦合电容。令令C =C1+CM=C2+CM， = Q ( / 0 - 0 / )，将其代入式将其代入式（1a-1）和（）和（1a-2），），则上式可写为则上式可写为（1a-1)（1a-2)47第第0101章章 小信号调谐放大器（小信号调谐放大器（Small signal tuned amplifier)附图附图（1a-

41、3)（1a-4)求解式（求解式（1a-3）和（）和（1a-4），得），得（1a-5)的模可表示为的模可表示为（1a-6)相位相位 ( )可表示为可表示为48 由上述分析可以看出，互感耦合双调谐回路和电容耦合双由上述分析可以看出，互感耦合双调谐回路和电容耦合双调谐回路具有相同的特性。调谐回路具有相同的特性。第第0101章章 小信号调谐放大器（小信号调谐放大器（Small signal tuned amplifier)附图附图当当 = 1， = 0，V2 出现最大值，即出现最大值，即（1a-8)（1a-7)这里，这里，49第第0101章章 小信号调谐放大器（小信号调谐放大器（Small signa

42、l tuned amplifier)2. 耦合谐振回路的频率特性曲线耦合谐振回路的频率特性曲线附图附图 我们知道，我们知道， 表示两回路之间的耦合松紧，表示两回路之间的耦合松紧， 越大，耦合越紧，越大，耦合越紧， 越小，耦合越松，越小，耦合越松， 的大小必然影响回路的谐振特性。为了讨论的大小必然影响回路的谐振特性。为了讨论 对回路谐振特性的影响，我们分三种情况来讨论：对回路谐振特性的影响，我们分三种情况来讨论：50第第0101章章 小信号调谐放大器（小信号调谐放大器（Small signal tuned amplifier)附图附图（1-32） 求通频带：求通频带： 求矩形系数：求矩形系数：5

43、1第第0101章章 小信号调谐放大器（小信号调谐放大器（Small signal tuned amplifier)附图附图52第第0101章章 小信号调谐放大器（小信号调谐放大器（Small signal tuned amplifier)附图附图求通频带：求通频带：令令53第第0101章章 小信号调谐放大器（小信号调谐放大器（Small signal tuned amplifier)附图附图54第第0101章章 小信号调谐放大器（小信号调谐放大器（Small signal tuned amplifier)附图附图 对于谷点的考虑：对于谷点的考虑：55 可以看出，在可以看出，在Q相同的情况下，耦

44、合回路的通频带比单回路要相同的情况下，耦合回路的通频带比单回路要宽、选择性比单回路要好，通带内相频曲线较直。如图宽、选择性比单回路要好，通带内相频曲线较直。如图1-11所示。所示。第第0101章章 小信号调谐放大器（小信号调谐放大器（Small signal tuned amplifier)附图附图图图1-11 耦合调谐回路的谐振曲线（幅频特性）耦合调谐回路的谐振曲线（幅频特性）1o56图图1-11 耦合调谐回路的谐振曲线（相频特性）耦合调谐回路的谐振曲线（相频特性）第第0101章章 小信号调谐放大器（小信号调谐放大器（Small signal tuned amplifier)附图附图 =1.

45、414 = -2.41457第第0101章章 小信号调谐放大器（小信号调谐放大器（Small signal tuned amplifier)附图附图 混合混合 参数等效电路参数等效电路-属于物理模型参数等效电路属于物理模型参数等效电路 高频高频 参数等效电路参数等效电路-属于形式参数等效电路属于形式参数等效电路 两种参数各有特点，两种参数各有特点， 参数是根据晶体管内部的物理工作特性参数是根据晶体管内部的物理工作特性等效出来的，等效出来的， 参数是根据晶体管的外特性等效出来的。下面我们参数是根据晶体管的外特性等效出来的。下面我们分别介绍。分别介绍。 在高频电子电路中，经常使用的是高频晶体管或高

46、频集成电路在高频电子电路中，经常使用的是高频晶体管或高频集成电路组件。这些高频器件在高频率下工作时，晶体管结电容的电抗效应组件。这些高频器件在高频率下工作时，晶体管结电容的电抗效应将不能忽略。因此，分析高频电路时通常使用晶体管的以下参数等将不能忽略。因此，分析高频电路时通常使用晶体管的以下参数等效电路：效电路：1.3 1.3 小信号调谐放大器小信号调谐放大器58第第0101章章 小信号调谐放大器（小信号调谐放大器（Small signal tuned amplifier)附图附图图图1-12 混合混合 型高频等效电路型高频等效电路 1.3.1 1.3.1 混合混合 参数等效电路参数等效电路59

47、第第0101章章 小信号调谐放大器（小信号调谐放大器（Small signal tuned amplifier)附图附图 对合金型高频小功率晶体三极管，混合对合金型高频小功率晶体三极管，混合 参数的典型数值如下：参数的典型数值如下：rbbrb erb crceCb eCb cgm100W1kW2MW40kW800pF10pF38mS 2. 2. 晶体管的几个频率参数晶体管的几个频率参数 在高频电路的分析与设计中，必须了解在高频电路的分析与设计中，必须了解fT、f fb b、 f 几个频率参数。几个频率参数。通常用混合通常用混合 参数等效电路来导出几个频率参数，为简单起见，我参数等效电路来导出几

48、个频率参数，为简单起见，我们将们将混合混合 参数等效电路做一简化：参数等效电路做一简化： rb c -忽略，高频时主要考虑忽略，高频时主要考虑Cb c的作用；的作用； rce ，Cce -这里不予考虑，归到负载上。这里不予考虑，归到负载上。故简化的混合故简化的混合 参数等效电路如下：参数等效电路如下：60第01章 小信号调谐放大器（Small signal tuned amplifier)附图简化的混合简化的混合 型高频等效电路型高频等效电路 截止频率截止频率 f b b =f |b b |=0.707b b 0 ，其中，其中b b 0为共射极低频电流放大为共射极低频电流放大系数。高频时，电流

49、放大系数定义为系数。高频时，电流放大系数定义为61第01章 小信号调谐放大器（Small signal tuned amplifier)附图求求b b的简化混合的简化混合 参数参数等效电路等效电路短路由此电路可写出：由此电路可写出：所以表达式为：62第01章 小信号调谐放大器（Small signal tuned amplifier)附图将将f代入代入的表达式，得的表达式，得 特征频率特征频率 定义：定义： 根据定义，可求出根据定义，可求出(1-34)63第第0101章章 小信号调谐放大器（小信号调谐放大器（Small signal tuned amplifier)附图附图 共基极截止频率共基

50、极截止频率 定义：定义：最高振荡频率最高振荡频率fmax ，(1-37)64第第0101章章 小信号调谐放大器（小信号调谐放大器（Small signal tuned amplifier)附图附图 混合混合参数的优缺点参数的优缺点: 优点优点: 物理意义明确，直观容易理解，参数值在很宽频率范围物理意义明确，直观容易理解，参数值在很宽频率范围内与频率无关。内与频率无关。 缺点缺点: 等效元件多，不宜测得（如点等效元件多，不宜测得（如点b ）,有并有串计算复杂。有并有串计算复杂。 基于以上原因，对高频谐振放大器，特别是对窄带放大器，多基于以上原因，对高频谐振放大器，特别是对窄带放大器，多采用采用y

51、 参数等效电路。从电路的设计和计算的角度来看，晶体管对参数等效电路。从电路的设计和计算的角度来看，晶体管对外的等效参数越少越好。因此，较好的方法是撇开晶体管的内部结外的等效参数越少越好。因此，较好的方法是撇开晶体管的内部结构，只研究晶体管对外部的等效作用，具体地说，只要我们知道了构，只研究晶体管对外部的等效作用，具体地说，只要我们知道了输入端口电流电压的关系和输出端口电流电压的关系就可以确定晶输入端口电流电压的关系和输出端口电流电压的关系就可以确定晶体管的外部特性。体管的外部特性。y参数就是在这个思路上提出的。参数就是在这个思路上提出的。以上几个频率的大小关系为以上几个频率的大小关系为图图1-

52、13 晶体三极管频率参数晶体三极管频率参数65第第0101章章 小信号调谐放大器（小信号调谐放大器（Small signal tuned amplifier)附图附图 1.3.2 高频高频y参数等效电路参数等效电路图图1-14 晶体三极管晶体三极管y参数等效电路参数等效电路66第第0101章章 小信号调谐放大器（小信号调谐放大器（Small signal tuned amplifier)附图附图 由由y参数方程和参数方程和y参数等效电路可以看出，可以通过输入短路或参数等效电路可以看出，可以通过输入短路或输出短路，再测出一组电流和电压，就可获得相应的输出短路，再测出一组电流和电压，就可获得相应的

53、y参数。如：参数。如： 根据上述讨论，根据上述讨论，y参数可定义参数可定义如下：如下：（1-38）67第第0101章章 小信号调谐放大器（小信号调谐放大器（Small signal tuned amplifier)附图附图 在高频电路中，一般在高频电路中，一般y参数都是复数，其形式如下：参数都是复数，其形式如下：输出短路时的输入导纳，表示对前级的影响；输出短路时的输入导纳，表示对前级的影响；输入短路时的输出导纳，表示对后级的影响；输入短路时的输出导纳，表示对后级的影响；输出短路时的正向传输导纳，表示晶体管的放大能力；输出短路时的正向传输导纳，表示晶体管的放大能力；输入短路时的反向传输导纳，表示

54、输出对输入的影响。输入短路时的反向传输导纳，表示输出对输入的影响。（1-39） Y参数的获得：参数的获得：通过测量；通过测量；由混合由混合参数转换。参数转换。下面我们介绍通过混合下面我们介绍通过混合参数等效电路转换来得到参数等效电路转换来得到y参数。参数。在图在图1-12中，在高频时，根据实际需要有些中，在高频时，根据实际需要有些参数参数可以适当忽略：可以适当忽略： 忽略，主要考虑忽略，主要考虑 的作用；的作用； Cce忽略，数值很小。忽略，数值很小。 rbe忽略，主要考虑忽略，主要考虑 的作用。的作用。68第第0101章章 小信号调谐放大器（小信号调谐放大器（Small signal tun

55、ed amplifier)附图附图求求yie和和yfe简化混合简化混合参数等效电路参数等效电路求求 yie已知已知 求求yie，yfe：令令 即，将即，将c、e极端路极端路短短路路69第01章 小信号调谐放大器（Small signal tuned amplifier)附图当当 rbb = 0，同时考虑，同时考虑 Cbe Cbc，则，则 yie = j Cbe70当不忽略当不忽略rb e时，输入导纳有如下形式：时，输入导纳有如下形式：第01章 小信号调谐放大器（Small signal tuned amplifier)附图71第01章 小信号调谐放大器（Small signal tuned a

56、mplifier)附图求 yfe已知当当 rbb = 0，则，则 yfe = gm72第01章 小信号调谐放大器（Small signal tuned amplifier)附图当不忽略当不忽略rb e时，正向传输导纳有如下形式：时，正向传输导纳有如下形式：当当 rbb = 0，则，则 yfe = gm73第01章 小信号调谐放大器（Small signal tuned amplifier)附图 求求yoe，yre：令令 即，将即，将b、e极端路极端路求求 yoe求求yoe和和yre简化混合简化混合参数等效电路参数等效电路短短路路已知74第第0101章章 小信号调谐放大器（小信号调谐放大器（Sm

57、all signal tuned amplifier)附图附图先求先求75第第0101章章 小信号调谐放大器（小信号调谐放大器（Small signal tuned amplifier)附图附图将将 Vbe 代入代入 Ic 式，得式，得76第第0101章章 小信号调谐放大器（小信号调谐放大器（Small signal tuned amplifier)附图附图求求 yre77第第0101章章 小信号调谐放大器（小信号调谐放大器（Small signal tuned amplifier)附图附图由上式可以看出，当由上式可以看出，当 Cbc =0 时，时，由上式可写出由上式可写出78 1. y参数是

58、频率的函数。参数是频率的函数。 第第0101章章 小信号调谐放大器（小信号调谐放大器（Small signal tuned amplifier)附图附图 2. rbb 、Cb c、Cb e 使得晶体管的高频性能变差。使得晶体管的高频性能变差。 3. y参数只能用于小信号工作状态。参数只能用于小信号工作状态。 y参数的特点：参数的特点： 4. y 参数与工作点有关。参数与工作点有关。 79第第0101章章 小信号调谐放大器（小信号调谐放大器（Small signal tuned amplifier)附图附图 晶体管的单向化晶体管的单向化: 由由y参数可以看出，当参数可以看出，当 Cbc 很小、很

59、小、 rbc 很大时（在实际很大时（在实际工作中，对高频电路系统，总是选用这样的高频晶体管），它们工作中，对高频电路系统，总是选用这样的高频晶体管），它们的影响就可以忽略，因此可以认为反向传输导纳的影响就可以忽略，因此可以认为反向传输导纳yre0，晶体管只，晶体管只有正向信号传输，而没有反向信号传输。对这样的晶体管，就是有正向信号传输，而没有反向信号传输。对这样的晶体管，就是单向化的晶体管。单向化的晶体管。图图1-14（c）简化）简化y参数等效电路参数等效电路80第第0101章章 小信号调谐放大器（小信号调谐放大器（Small signal tuned amplifier)附图附图 1.3.3

60、 晶体管单回路调谐放大器晶体管单回路调谐放大器1.放大电路及等效电路放大电路及等效电路图图1-15 单回路调谐放大器单回路调谐放大器81第第0101章章 小信号调谐放大器（小信号调谐放大器（Small signal tuned amplifier)附图附图参数折合：参数折合：为了分析方便，通过接入系数为了分析方便，通过接入系数p1、p2把晶体管的输出参数和负把晶体管的输出参数和负载都折合到载都折合到 LC 回路两端。回路两端。 晶体管晶体管T的参数折合的参数折合: 负载参数折合负载参数折合:谐振回路：谐振回路： L、C、Gp这里这里Gp是回路本身的损耗电导，称为是回路本身的损耗电导，称为 LC

61、回路的空载电导，与空载回路的空载电导，与空载Q相对应。相对应。参数折合后的等效电路如图参数折合后的等效电路如图1-15（c）所示。）所示。82第第0101章章 小信号调谐放大器（小信号调谐放大器（Small signal tuned amplifier)附图附图合并同类元件：合并同类元件：按电阻、电容、电感、电流源和电压源等分类按电阻、电容、电感、电流源和电压源等分类合并。合并。回路总电容：回路总电容：回路总电导：回路总电导：回路总电感：回路总电感：回路激励源：回路激励源： 由上述四个元件组成的并联谐振回路如图由上述四个元件组成的并联谐振回路如图1-15（d）所示。这个）所示。这个等效电路在前

62、面我们已经作了详细分析。其特性如下：等效电路在前面我们已经作了详细分析。其特性如下：(1-42)(1-43)83调谐放大器的谐振频率：调谐放大器的谐振频率：第第0101章章 小信号调谐放大器（小信号调谐放大器（Small signal tuned amplifier)附图附图回路的有载品质因数：回路的有载品质因数：回路的空载品质因数：回路的空载品质因数：（1-45）（1-46）(1-44)84第第0101章章 小信号调谐放大器（小信号调谐放大器（Small signal tuned amplifier)附图附图 电压增益电压增益定义：定义：这里这里 前面分析已知，并联谐振回路端阻抗前面分析已知

63、，并联谐振回路端阻抗在窄带工况下，忽略在窄带工况下，忽略 yfe 的相移，用模量的相移，用模量 |yfe| 代替，最后得出代替，最后得出（1-47）当当 f = f0 ，即，即 =0 ，此时的电压增益称为，此时的电压增益称为谐振电压增益谐振电压增益，为，为（1-48） 2. 单调谐放大器的性能指标单调谐放大器的性能指标85第第0101章章 小信号调谐放大器（小信号调谐放大器（Small signal tuned amplifier)附图附图求最佳接入系数：求最佳接入系数：代入代入（1-48）式，即代入式，即代入AV0表达式，得表达式，得最佳最佳 p2:（1-51）由由（1-45）式得式得（1-

64、49）（1-50）将此式代入（将此式代入（1-49）式，可求得最佳）式，可求得最佳p1为为86第第0101章章 小信号调谐放大器（小信号调谐放大器（Small signal tuned amplifier)附图附图最佳最佳 p1:（1-52）将将 p1opt 和和 p2opt 代入（代入（1-48）式，得）式，得AV0可能达到的最大值为可能达到的最大值为（1-53）87第第0101章章 小信号调谐放大器（小信号调谐放大器（Small signal tuned amplifier)附图附图 功率增益功率增益定义：定义：一般只讨论一般只讨论AP(j 0)（1-54）考虑如何提高考虑如何提高AP0

65、？88第第0101章章 小信号调谐放大器（小信号调谐放大器（Small signal tuned amplifier)附图附图GP 一般不容易测得，考虑如何计算一般不容易测得，考虑如何计算AP0？ 先假定先假定 GP=0 ，得到回路无损耗时的功率增益，得到回路无损耗时的功率增益称为回路的插入损耗。由称为回路的插入损耗。由AP0和和AP0的表达的表达 式式可求得可求得 为为89第第0101章章 小信号调谐放大器（小信号调谐放大器（Small signal tuned amplifier)附图附图由此，（由此，（1-54）式又可表示为）式又可表示为进一步，通过阻抗匹配，即适当选择接入系数进一步，通

66、过阻抗匹配，即适当选择接入系数 p1、p2，使得，使得则可使功率增益达到最大，为则可使功率增益达到最大，为90第第0101章章 小信号调谐放大器（小信号调谐放大器（Small signal tuned amplifier)附图附图可见，阻抗匹配是有利的。可见，阻抗匹配是有利的。最佳接入系数和阻抗匹配是统一的。即，将最佳接入系数代入最佳接入系数和阻抗匹配是统一的。即，将最佳接入系数代入也将使二者相等：也将使二者相等：91第第0101章章 小信号调谐放大器（小信号调谐放大器（Small signal tuned amplifier)附图附图 放大器的通频带和增益带宽乘积放大器的通频带和增益带宽乘积

67、通频带：通频带：(1-56)92第第0101章章 小信号调谐放大器（小信号调谐放大器（Small signal tuned amplifier)附图附图增益带宽乘积（增益带宽乘积（GBP）：）：(1-57)3. 放大器的相对增益（选择性）放大器的相对增益（选择性）由（由（1-47）和（）和（1-48）式，可以得出放大器的相对增益为）式，可以得出放大器的相对增益为(1-58)93第第0101章章 小信号调谐放大器（小信号调谐放大器（Small signal tuned amplifier)附图附图一般情况：一般情况：匹配情况：匹配情况：电压增益和功率增益的计算公式总结：电压增益和功率增益的计算公

68、式总结：94第第0101章章 小信号调谐放大器（小信号调谐放大器（Small signal tuned amplifier)附图附图补充：选频衰减系数补充：选频衰减系数 s(db)下面我们以调幅广播为例介绍选频衰减系数。我国规定，各广下面我们以调幅广播为例介绍选频衰减系数。我国规定，各广播电台的播电台的 载波频率间隔：载波频率间隔： 10kHz 中频频率：中频频率： 465kHz 通频带：通频带： 10kHz 中频放大器：中频放大器： QL=f0/BW=465kHz/10kHz=46.5所以所以95第第0101章章 小信号调谐放大器（小信号调谐放大器（Small signal tuned am

69、plifier)附图附图我国对调幅收音机选择性（我国对调幅收音机选择性（ s）的规定如下：）的规定如下：级别级别 特级特级 一级一级 二级二级 三级三级 四级四级 s（db） 46 36 26 20 1496第第0101章章 小信号调谐放大器（小信号调谐放大器（Small signal tuned amplifier)附图附图 1.3.4 多级单调谐放大器多级单调谐放大器 在无线通信系统中，接受机所收到的电磁信号一般是很微在无线通信系统中，接受机所收到的电磁信号一般是很微弱的，而且干扰信号多，仅有一级中频放大是不能满足增益弱的，而且干扰信号多，仅有一级中频放大是不能满足增益（60db-110d

70、b）、选择性）、选择性(14db)要求的。所以，必须采用多级要求的。所以，必须采用多级放大器。放大器。 多级放大器的级联，根据中心频率排列，可有两种方式；多级放大器的级联，根据中心频率排列，可有两种方式；同步调谐同步调谐各级调谐回路的谐振频率调在同一频率上；各级调谐回路的谐振频率调在同一频率上；参差调谐参差调谐各级调谐回路的谐振频率按一定间隔分布。各级调谐回路的谐振频率按一定间隔分布。 这里，这里，先介绍同步调谐先介绍同步调谐，参差调谐将在，参差调谐将在1.3.6小节介绍。小节介绍。1.电压增益和通频带电压增益和通频带假定，假定，n 级放大器的各级电路参数都相同，则总增益为级放大器的各级电路参

71、数都相同，则总增益为一般总增益一般总增益:谐频总增益谐频总增益:设每一级的增益为：设每一级的增益为：97第第0101章章 小信号调谐放大器（小信号调谐放大器（Small signal tuned amplifier)附图附图求通频带：求通频带：由上式可求出由上式可求出 n 级放大器的通频带级放大器的通频带BWn(1-60)则，总相对增益为则，总相对增益为(1-59)98第第0101章章 小信号调谐放大器（小信号调谐放大器（Small signal tuned amplifier)附图附图上式中，上式中，BW 是单级放大器的通频带，是单级放大器的通频带，称为级联放大器带宽缩减因子。称为级联放大器

72、带宽缩减因子。对于对于 n 级放大器，如果要求总的通频带为级放大器，如果要求总的通频带为 BWn , 则每级放大器则每级放大器的通频带的通频带 BW 必须加宽到必须加宽到 在多级放大器中，矩形系数的定义与单级调谐放大器的在多级放大器中，矩形系数的定义与单级调谐放大器的定义次相同，即定义次相同，即2. 矩形系数：矩形系数：99第第0101章章 小信号调谐放大器（小信号调谐放大器（Small signal tuned amplifier)附图附图先求先求 (BWn)0.1 ，令，令求得求得由上式和（由上式和（1-60）式，得）式，得可以看出，可以看出，n 增大，增大，K0.1 减小，选择性越好。减

73、小，选择性越好。K0.1 和级数的关系和级数的关系如如P25表表1-3所示。所示。100第第0101章章 小信号调谐放大器（小信号调谐放大器（Small signal tuned amplifier)附图附图n12345678缩减因子10.640.510.430.39 0.35 0.320.3K0.19.954.663.743.383.193.07 2.99 2.93表表1-3 缩减引子、缩减引子、K0.1与与 n 的关系的关系101第第0101章章 小信号调谐放大器（小信号调谐放大器（Small signal tuned amplifier)附图附图3. 增益带宽积增益带宽积我们以两级单调谐

74、放大器为例，即我们以两级单调谐放大器为例，即 n=2 ，有，有所以，所以，102第第0101章章 小信号调谐放大器（小信号调谐放大器（Small signal tuned amplifier)附图附图 1.3.5 双回路调谐放大器双回路调谐放大器1. 单级双回路调谐放大器单级双回路调谐放大器图图1-16 双调谐放大电路双调谐放大电路（a）互感耦合双调谐电路）互感耦合双调谐电路 （b）电容耦合双调谐电路）电容耦合双调谐电路MCM103图图1-17 互感耦合双调谐放大器等效电路互感耦合双调谐放大器等效电路MMM参数折合：参数折合：为了分析方便，通过接入系数为了分析方便，通过接入系数p1、p2把把T

75、1的输出参数和的输出参数和T2的输的输入参数分别折合到入参数分别折合到 L1C1和和L2C2回路两端。回路两端。第第0101章章 小信号调谐放大器（小信号调谐放大器（Small signal tuned amplifier)附图附图1346104 T1输出参数的折合输出参数的折合: T2输入参数的折合输入参数的折合:谐振回路：谐振回路： 初级回路初级回路L1、C1、g1，次级回路，次级回路L2、C2、g2 ，这里，这里g1、 g2 分别是初次级回路本身的损耗电导，称为分别是初次级回路本身的损耗电导，称为LC回路的回路的空载电导，与空载空载电导，与空载Q相对应。相对应。参数折合后的等效电路如图参

76、数折合后的等效电路如图1-17（b）所示。）所示。第第0101章章 小信号调谐放大器（小信号调谐放大器（Small signal tuned amplifier)附图附图合并同类元件：合并同类元件：按电阻、电容、电感、电流源、电压源等分类按电阻、电容、电感、电流源、电压源等分类 合并。合并。105第第0101章章 小信号调谐放大器（小信号调谐放大器（Small signal tuned amplifier)附图附图初级回路总电容：初级回路总电容：初级回路总电导：初级回路总电导：初次级回路电感：初次级回路电感：初级回路激励源：初级回路激励源：次级回路总电导：次级回路总电导：次级回路总电容：次级回

77、路总电容： 由上述元件组成的并联谐振回路如图由上述元件组成的并联谐振回路如图1-17（c）所示。这个等）所示。这个等效电路在前面我们已经作了详细分析。为了分析方便，我们令效电路在前面我们已经作了详细分析。为了分析方便，我们令 根据前面关于耦合谐振回路的讨论，可以直接写出如下技根据前面关于耦合谐振回路的讨论，可以直接写出如下技术指标：术指标：106第第0101章章 小信号调谐放大器（小信号调谐放大器（Small signal tuned amplifier)附图附图初次级回路谐振频率：初次级回路谐振频率：初次级回路品质因数：初次级回路品质因数：输出电压：输出电压：电压增益：电压增益：电压增益模值

78、：电压增益模值：(1-61)谐频增益：谐频增益：(1-62)107第第0101章章 小信号调谐放大器（小信号调谐放大器（Small signal tuned amplifier)附图附图相对增益（选择性曲线）：相对增益（选择性曲线）：在在 =1时，时，有：有：通频带：通频带：选择性：选择性：对于对于 1 的情况由于前面已讨论，这里不再赘述。的情况由于前面已讨论，这里不再赘述。2. 多级双回路调谐放大器多级双回路调谐放大器 当有当有 n 级双回路调谐放大器同步级联时，如果各级都是临界级双回路调谐放大器同步级联时，如果各级都是临界耦合，即耦合，即 =1 ，由式（，由式（1-61）、（）、（1-62

79、）可得）可得 n 级的总谐振曲线级的总谐振曲线的表示式为的表示式为:108第第0101章章 小信号调谐放大器（小信号调谐放大器（Small signal tuned amplifier)附图附图求通频带：令求通频带：令(1-63)109第第0101章章 小信号调谐放大器（小信号调谐放大器（Small signal tuned amplifier)附图附图(1-64)其中其中双回路多级放大器带宽缩减因子，当双回路多级放大器带宽缩减因子，当 n 增大，增大，BWn 变窄，但比单回路多级放大器缩变窄，但比单回路多级放大器缩减的慢。减的慢。110第第0101章章 小信号调谐放大器（小信号调谐放大器（S

80、mall signal tuned amplifier)附图附图求矩形系数：令求矩形系数：令可求出可求出得到矩形系数为得到矩形系数为矩形系数与矩形系数与 n 的关系如表的关系如表1-4所示。所示。n123456789缩减因子 1.0 0.80.710.660.620.590.570.550.53K0.13.2 2.21.951.851.781.761.721.721.71表表1-4 缩减因子、缩减因子、K0.1与与 n 的关系的关系111第第0101章章 小信号调谐放大器（小信号调谐放大器（Small signal tuned amplifier)附图附图当当 n 112第第0101章章 小信

81、号调谐放大器（小信号调谐放大器（Small signal tuned amplifier)附图附图1.3.6 参差调谐放大器参差调谐放大器参差调谐放大器是多级放大器的一种调谐方式（前面已提到），参差调谐放大器是多级放大器的一种调谐方式（前面已提到），参差调谐放大器能较好解决参差调谐放大器能较好解决BW、AV、K0.1之间的矛盾，广泛应之间的矛盾，广泛应用于要求通频带较宽的小信号调谐放大器中，如电视机的图像用于要求通频带较宽的小信号调谐放大器中，如电视机的图像中频放大器等。中频放大器等。 常用的参差调谐放大器常用的参差调谐放大器双参差、三参差。双参差、三参差。1. 双参差调谐放大器双参差调谐放大

82、器构成：构成：两级单调谐放大器串联，它们谐振频率相互错开，所两级单调谐放大器串联，它们谐振频率相互错开，所以叫做参差调谐。以叫做参差调谐。图图1-18 双参差调谐放大器谐振曲线双参差调谐放大器谐振曲线(a)(b)(c)113第第0101章章 小信号调谐放大器（小信号调谐放大器（Small signal tuned amplifier)附图附图图中，图中，f0参差调谐放大器中心频率参差调谐放大器中心频率 f01第一级调谐放大器中心频率第一级调谐放大器中心频率 f02第二级调谐放大器中心频率第二级调谐放大器中心频率参差程度：参差程度：参差频率：参差频率：弱参差弱参差临界参差（平坦参差）临界参差（平

83、坦参差）过参差过参差 在双参差调谐放大器的设计中，关键是如何确定各级的中在双参差调谐放大器的设计中，关键是如何确定各级的中心频率、通频带，以获得最大平坦的合成曲线。心频率、通频带，以获得最大平坦的合成曲线。114 根据前述单谐振回路在根据前述单谐振回路在S平面平面的零极点图和滤波理论中阐述的零极点图和滤波理论中阐述的要获得最大平坦幅频特性，的要获得最大平坦幅频特性，放大器的零极点必须满足放大器的零极点必须满足巴特巴特沃斯沃斯（Butterworth）布局的设）布局的设计依据，我们很容易确定参差计依据，我们很容易确定参差频率、通频带。频率、通频带。第第0101章章 小信号调谐放大器（小信号调谐放

84、大器（Small signal tuned amplifier)附图附图o图图1-19 双参差调谐放大器双参差调谐放大器的极零点图的极零点图是是p1的镜象极点的镜象极点是是p2的镜象极点的镜象极点115第第0101章章 小信号调谐放大器（小信号调谐放大器（Small signal tuned amplifier)附图附图在在S平面上，以中心频率平面上，以中心频率0为圆心，以总通频带为圆心，以总通频带BW为直径画为直径画圆。圆。平坦幅频特性平坦幅频特性Butterworth布局：布局：虚轴通过圆心，极点和镜象虚轴通过圆心，极点和镜象极点均匀分布在圆周上，且对称于虚轴。其中极点均匀分布在圆周上，且

85、对称于虚轴。其中 p1第一级放大器的第一个极点，第一级放大器的第一个极点， 是其镜象极点是其镜象极点 p2第二级放大器的第一个极点，第二级放大器的第一个极点， 是其镜象极点是其镜象极点由由p1、p2确定各级的谐振频率确定各级的谐振频率f01、f02和通频带和通频带BW1、BW2。由图由图1-19 中的几何关系，可以看出，平坦参差条件中的几何关系，可以看出，平坦参差条件s= 符符合合Butterworth布局。布局。求各级中心频率：求各级中心频率：最大平坦幅频特性，放大器的零极点必须满足巴特沃斯布局：最大平坦幅频特性，放大器的零极点必须满足巴特沃斯布局：116第第0101章章 小信号调谐放大器（

86、小信号调谐放大器（Small signal tuned amplifier)附图附图求各级通频带：求各级通频带：求总增益：求总增益： 设设AV1(01)、AV2(02)为各级谐振增益为各级谐振增益即即0 正好在第一级的下限频率上正好在第一级的下限频率上和第二级的上限频率上和第二级的上限频率上已知已知所以，当所以，当总增益为总增益为（设两级的谐频增益相等）（设两级的谐频增益相等）117第第0101章章 小信号调谐放大器（小信号调谐放大器（Small signal tuned amplifier)附图附图可以证明，两级平坦参差放大器的通频带、矩形系数和双调谐可以证明，两级平坦参差放大器的通频带、矩

87、形系数和双调谐临界耦合放大器的相同，即临界耦合放大器的相同，即2. 三参差调谐放大器三参差调谐放大器o图图1-20 三参差调谐放大器的极点分布三参差调谐放大器的极点分布 根据根据Butterworth布局，三布局，三参差调谐放大器的极零点分参差调谐放大器的极零点分布如图布如图1-20所示。所示。放大器中心频率放大器中心频率第一级谐振频率第一级谐振频率第二级谐振频率第二级谐振频率第三级谐振频率第三级谐振频率由图由图1-20，可得，可得118第第0101章章 小信号调谐放大器（小信号调谐放大器（Small signal tuned amplifier)附图附图三参差调谐放大器通频带更宽、三参差调谐

88、放大器通频带更宽、矩形系数更小的频率特性，如矩形系数更小的频率特性，如图图1-21所示。所示。图图1-21 三参差调谐三参差调谐放大器的幅频特性放大器的幅频特性可以证明，三参差调谐放大器可以证明，三参差调谐放大器的矩形系数为的矩形系数为 K0.1=2.15119第第0101章章 小信号调谐放大器（小信号调谐放大器（Small signal tuned amplifier)附图附图各种调谐放大器的比较：各种调谐放大器的比较： (1)单回路谐振放大器的通频带较窄，选择性较差，带宽和选单回路谐振放大器的通频带较窄，选择性较差，带宽和选择性矛盾突出。级数增加时，总通频带变窄较快，而选择性提择性矛盾突出

89、。级数增加时，总通频带变窄较快，而选择性提高又不明显。但是由于它结构简单，调整方便，所以在要求不高又不明显。但是由于它结构简单，调整方便，所以在要求不高的场合经常使用。它常和选择性良好的集中选择性滤波器配高的场合经常使用。它常和选择性良好的集中选择性滤波器配合使用。合使用。 (2)双回路谐振放大器通频较宽，矩形系数较好，级数增加时，双回路谐振放大器通频较宽，矩形系数较好，级数增加时，通频带的压缩要比单回路的慢，而选择性的提高又比单回路的通频带的压缩要比单回路的慢，而选择性的提高又比单回路的明显，因此，它的性能比较好，使用比较广泛。但是它的制造明显，因此，它的性能比较好，使用比较广泛。但是它的制

90、造和调整比较麻烦，尤其是互感耦合的双回路，调整复杂，而电和调整比较麻烦，尤其是互感耦合的双回路，调整复杂，而电容耦合的调整要简便些。容耦合的调整要简便些。 (3)双参差调谐由于它是由单回路谐振放大器参差而成，因此双参差调谐由于它是由单回路谐振放大器参差而成，因此制造较简单，但级数较多，成本高。制造较简单，但级数较多，成本高。 三参差调谐放大器的通频带更宽，选择性更好，但所需的级三参差调谐放大器的通频带更宽，选择性更好，但所需的级数更多。因此，三参差调谐放大器仅在要求通频带较宽的情况数更多。因此，三参差调谐放大器仅在要求通频带较宽的情况下使用。下使用。120第第0101章章 小信号调谐放大器（小

91、信号调谐放大器（Small signal tuned amplifier)附图附图 名称调谐方式谐频增益通频带矩形系数GBP单调谐放大器单调谐放大器AV0BW9.95AV0 BW双回路双回路(平坦平坦)AV0 / 21.414BW3.150.707 AV0 BW二级同步调谐二级同步调谐( AV0 )20.64BW4.660.648(AV0)2BW二参差二参差(平坦平坦)0.5(AV0)21.414BW3.150.707(AV0)2BW三参差三参差(平坦平坦)2BW2.15各种调谐放大器的性能比较各种调谐放大器的性能比较121第第0101章章 小信号调谐放大器（小信号调谐放大器（Small si

92、gnal tuned amplifier)附图附图 1.3.7 调谐放大器的稳定性调谐放大器的稳定性 在前面讨论调谐放大器时，都是假设晶体管为单向化元件，在前面讨论调谐放大器时，都是假设晶体管为单向化元件，没有考虑没有考虑yre的影响。但当工作频率较高时，的影响。但当工作频率较高时，Cbc的容抗变小，输的容抗变小，输出回路对输入回路的反馈作用就不容忽视，考虑出回路对输入回路的反馈作用就不容忽视，考虑yre的作用，将的作用，将可能引起放大器工作不稳定。可能引起放大器工作不稳定。稳定性包括：稳定性包括： 增益的稳定性增益的稳定性 中心频率的稳定性中心频率的稳定性 通频带的稳定性通频带的稳定性 是否

93、有自激振荡是否有自激振荡 影响稳定性有很多因素，如：温度稳、电源稳等。这里只影响稳定性有很多因素，如：温度稳、电源稳等。这里只讨论讨论 yre对稳定性影响，即对稳定性影响，即 yre对输入导纳、输出导纳的影响。对输入导纳、输出导纳的影响。1. 输入导纳和输出导纳输入导纳和输出导纳当考虑当考虑 yre后，小信号调谐放大器的等效电路如下：后，小信号调谐放大器的等效电路如下：122第第0101章章 小信号调谐放大器（小信号调谐放大器（Small signal tuned amplifier)附图附图图图1-22 存在内部反馈的调谐放大器等效电路存在内部反馈的调谐放大器等效电路YS信号源内导纳信号源内

94、导纳 YL负载导纳负载导纳Yi本级谐放的输入导纳本级谐放的输入导纳 Yo本级谐放的输出导纳本级谐放的输出导纳求输入导纳：求输入导纳：( (放大器对信号源呈现的导纳，注意这里不是短路参数放大器对信号源呈现的导纳，注意这里不是短路参数) ) 输入回路输入回路节点电流方程节点电流方程123第第0101章章 小信号调谐放大器（小信号调谐放大器（Small signal tuned amplifier)附图附图所以所以求输出导纳：求输出导纳： ( (在在V VC C作用下，放大器对作用下，放大器对V VC C所呈现的导纳所呈现的导纳) )（1-66）所以所以（1-68）注意注意：Vc作用下求作用下求 V

95、b时时， IS 开路开路输出回路输出回路节点电流方程节点电流方程Yi、Yo互相作用，会使互相作用，会使工作不稳定工作不稳定124第第0101章章 小信号调谐放大器（小信号调谐放大器（Small signal tuned amplifier)附图附图2. 放大管内部反馈的不良影响放大管内部反馈的不良影响 使放大器的性能不稳定使放大器的性能不稳定yre、yfe可近似为可近似为由此，由此，Yi 可简化为可简化为其中，其中，yoe+YL是负载回路的总导纳，用导纳形式表示为是负载回路的总导纳，用导纳形式表示为式中式中CT是负载回路总电容，是负载回路总电容，GT是负载回路总电导。当信号频率是负载回路总电导

96、。当信号频率低于原回路谐振频率时，低于原回路谐振频率时， 上式可写为上式可写为125第第0101章章 小信号调谐放大器（小信号调谐放大器（Small signal tuned amplifier)附图附图此时，有此时，有使其使其前级前级 Q 增大增大，通频带变窄通频带变窄，增益增大增益增大，谐振频率有所下降谐振频率有所下降，幅频特性曲线畸变幅频特性曲线畸变。调谐放大器的幅频特性将如图。调谐放大器的幅频特性将如图1-23所示。所示。所以所以（1-70）（1-69）考虑对前级调谐放大器通频带、增益、谐振频率的影响？考虑对前级调谐放大器通频带、增益、谐振频率的影响？126第第0101章章 小信号调谐

97、放大器（小信号调谐放大器（Small signal tuned amplifier)附图附图 当输入信号频率当输入信号频率 f 在在 f0 上下变化时，放大器可用如下电上下变化时，放大器可用如下电路形式来等效。为分析方便起见，我们将路形式来等效。为分析方便起见，我们将 Cbc 从晶体管中拿出从晶体管中拿出来，如下图所示。来，如下图所示。正反馈正反馈自激自激图图1-23 考虑考虑yre 后对前级增益特性的影响后对前级增益特性的影响可能产生自激可能产生自激127第第0101章章 小信号调谐放大器（小信号调谐放大器（Small signal tuned amplifier)附图附图f = f0输入、

98、输出回路输入、输出回路可等效成纯阻性，可等效成纯阻性，可见，电路中没可见，电路中没有正反馈，工作有正反馈，工作是稳定的。是稳定的。f f0输入、输出回路输入、输出回路可等效成容性，可等效成容性，此时，电路中只此时，电路中只有一种性质的元有一种性质的元件，电路不会形件，电路不会形成自激振荡。工成自激振荡。工作是稳定的。作是稳定的。f YS，则，则yie可看作是常量可看作是常量131第第0101章章 小信号调谐放大器（小信号调谐放大器（Small signal tuned amplifier)附图附图该放大器的输入、输出阻抗为该放大器的输入、输出阻抗为132第第0101章章 小信号调谐放大器（小信

99、号调谐放大器（Small signal tuned amplifier)附图附图图图1-25 共射共射共基调谐放大器实用电路共基调谐放大器实用电路共射共射共基调谐放大器实用电路如图共基调谐放大器实用电路如图1-25所示。所示。 图中，级联放大管的输出端和谐振负载回路可直相并联图中，级联放大管的输出端和谐振负载回路可直相并联不必采用部分接入。由于对直流通路来说不必采用部分接入。由于对直流通路来说T1 和和T2是相串联的，是相串联的，所以直流供电电压较高，一般在所以直流供电电压较高，一般在12V以上。以上。 133第第0101章章 小信号调谐放大器（小信号调谐放大器（Small signal tu

100、ned amplifier)附图附图共射一共基电路的优点：共射一共基电路的优点：总增益比较高：总增益比较高： 在共射一共基电路中，总的电压增益主要由在共射一共基电路中，总的电压增益主要由T2管提供，总的电管提供，总的电流增益主要由流增益主要由T1管提供，因此这种电路具有较高的功率增益。管提供，因此这种电路具有较高的功率增益。在很宽的频率范围内可实现单向化：在很宽的频率范围内可实现单向化：在很宽的频率范围内都会有在很宽的频率范围内都会有 yibyoe，而保证失配。所以，共射，而保证失配。所以，共射一共基电路适用于频率可调的高频调谐放大器、宽带放大器。一共基电路适用于频率可调的高频调谐放大器、宽带

101、放大器。噪声小：噪声小：由于在高频时，共基极电路的噪声系数较小，所以该电路具有由于在高频时，共基极电路的噪声系数较小，所以该电路具有较好的噪声性能。因此，对噪声指标要求高的前置放大器常采较好的噪声性能。因此，对噪声指标要求高的前置放大器常采用这种电路。用这种电路。134第第0101章章 小信号调谐放大器（小信号调谐放大器（Small signal tuned amplifier)附图附图1.4 1.4 小信号集中选频放大器小信号集中选频放大器 尽管集成电路发展很快，但就目前来说，集成化的电感、尽管集成电路发展很快，但就目前来说，集成化的电感、电容的制造还非常困难。尤其是大的电感、电容，集成电路

102、是电容的制造还非常困难。尤其是大的电感、电容，集成电路是无法实现的。无法实现的。 集中选频放大器由集中选择滤波器和多级宽带放大器组成，集中选频放大器由集中选择滤波器和多级宽带放大器组成，如图如图1-26所示。所示。集中选择性集中选择性滤波器滤波器多级宽带多级宽带放大器放大器图图1-26 集中选频放大器框图集中选频放大器框图 135第第0101章章 小信号调谐放大器（小信号调谐放大器（Small signal tuned amplifier)附图附图集中选频放大器的优点：集中选频放大器的优点： 将选择性回路集中在一起，有利于微型化。将选择性回路集中在一起，有利于微型化。例如，采用例如，采用石英晶

103、体滤波器和线性集成电路放大器后，体积能够做得很小。石英晶体滤波器和线性集成电路放大器后，体积能够做得很小。 稳定性好。稳定性好。对多级谐振放大器而言，因为晶体管的输出和对多级谐振放大器而言，因为晶体管的输出和输入阻抗随温度变化较大，所以温度变化时会引起各级谐振曲输入阻抗随温度变化较大，所以温度变化时会引起各级谐振曲线形状的变化，影响了总的选择性和通频带。在更换晶体管时线形状的变化，影响了总的选择性和通频带。在更换晶体管时也是如此。但集中滤波器仅接在放大器的某一级，因此晶体管也是如此。但集中滤波器仅接在放大器的某一级，因此晶体管的影响很小，提高了放大器的稳定性。的影响很小，提高了放大器的稳定性。

104、 电性能好。电性能好。通常将集中滤波器放在低信号电平处通常将集中滤波器放在低信号电平处(例如，在例如，在接收机的混频和中放之间接收机的混频和中放之间)。这样可使噪声和干扰首先受到大幅。这样可使噪声和干扰首先受到大幅度的衰减，提高信号噪声比。多级谐振放大器是做不到这一点度的衰减，提高信号噪声比。多级谐振放大器是做不到这一点的。另外，若与多级谐振放大器采用相同的回路数的。另外，若与多级谐振放大器采用相同的回路数(指指LC集中滤集中滤波器波器)，各回路线圈的品质因数，各回路线圈的品质因数Q也相同时，集中滤波器的矩形也相同时，集中滤波器的矩形系数更接近系数更接近1，选择性更好。这是由于晶体管的影响很小

105、，所以，选择性更好。这是由于晶体管的影响很小，所以有载品质因数有载品质因数 QL 变化不大。变化不大。136第第0101章章 小信号调谐放大器（小信号调谐放大器（Small signal tuned amplifier)附图附图 1. 压电陶瓷谐振器压电陶瓷谐振器 压电陶瓷谐振器通常是由锆钛酸铅压电陶瓷谐振器通常是由锆钛酸铅Pb(ZrTi)O2 材料制成的。材料制成的。把这种材料制成片状，两面涂上银浆，经烧结并经高压极化后，把这种材料制成片状，两面涂上银浆，经烧结并经高压极化后，就具有了压电效应。它可制成双端和三端谐振器两种。就具有了压电效应。它可制成双端和三端谐振器两种。 放大器技术指标方便

106、控制。放大器技术指标方便控制。如如AV、BW、K0.1可以调控来可以调控来满足要求。满足要求。 便于大量生产。便于大量生产。集中滤波器作为一个整体，可单独进行集中滤波器作为一个整体，可单独进行生产和调试，大大缩短了整机生产周期。生产和调试，大大缩短了整机生产周期。 1.4.1 集中选择滤波器集中选择滤波器 双端陶瓷谐振器双端陶瓷谐振器 单片双端陶瓷谐振器的等效电路及符号如图单片双端陶瓷谐振器的等效电路及符号如图1-27所示。图所示。图中妁中妁Lq、Cq和和rq分别为陶瓷谐振器的动态电感、电容和损耗分别为陶瓷谐振器的动态电感、电容和损耗电阻，电阻，C0为陶瓷片两面电极间的电容。为陶瓷片两面电极间

107、的电容。137第第0101章章 小信号调谐放大器（小信号调谐放大器（Small signal tuned amplifier)附图附图图图1-27单片双端压电陶瓷谐振器及应用单片双端压电陶瓷谐振器及应用镀银层镀银层压电陶瓷压电陶瓷引线引线压电效应压电效应：（机电耦合）（机电耦合）力作用于压电陶瓷，压电陶瓷两面积累电荷力作用于压电陶瓷，压电陶瓷两面积累电荷(形成电压形成电压)电压加在陶瓷两端，陶瓷片产生几何变形电压加在陶瓷两端，陶瓷片产生几何变形138第第0101章章 小信号调谐放大器（小信号调谐放大器（Small signal tuned amplifier)附图附图由压电效应，当压电陶瓷片施

108、加交流信号时，它本身将按其固由压电效应，当压电陶瓷片施加交流信号时，它本身将按其固有频率产生伸缩振动。当信号频率等于压电陶瓷的固有频率时，有频率产生伸缩振动。当信号频率等于压电陶瓷的固有频率时，产生谐振。压电陶瓷的动态特性，可用一组动态参数描述，如产生谐振。压电陶瓷的动态特性，可用一组动态参数描述，如图图1-27（a）所示。）所示。某压电陶瓷的一组参数如下：某压电陶瓷的一组参数如下：C0电极间（镀银层）电容，几微微法几十微微法电极间（镀银层）电容，几微微法几十微微法Lq动态电感，几百亨以上，视谐振频率而定动态电感，几百亨以上，视谐振频率而定Cq动态电容，动态电容，10-3pF，视谐振频率而定，

109、视谐振频率而定Rq动态电阻，小于动态电阻，小于400，一般几十欧姆，一般几十欧姆Q大于大于105求谐振频率：求谐振频率：由图由图1-27（a）等效电路容易看出，应有两个谐振频率，一个）等效电路容易看出，应有两个谐振频率，一个是串联谐振，另一个是并联谐振，即是串联谐振，另一个是并联谐振，即139第第0101章章 小信号调谐放大器（小信号调谐放大器（Small signal tuned amplifier)附图附图串联谐振频率：串联谐振频率：并联谐振频率：并联谐振频率：由于由于C0Cq，所以，所以fs和和 fp非常接近。非常接近。 双端压电陶瓷谐振器，由于阻抗频双端压电陶瓷谐振器，由于阻抗频率特性

110、太尖锐，率特性太尖锐，BW 很窄，所以，在很窄，所以，在小信号选频放大器中不能单独使用，小信号选频放大器中不能单独使用，通常只能和通常只能和LC谐振回路配合使用，如谐振回路配合使用，如图图1-27（c）所示。）所示。阻抗频率特性如由图所示。阻抗频率特性如由图所示。双端压电陶瓷的阻双端压电陶瓷的阻抗频率特性抗频率特性140 三端陶瓷谐振器三端陶瓷谐振器第第0101章章 小信号调谐放大器（小信号调谐放大器（Small signal tuned amplifier)附图附图图图1-28 三端陶瓷谐振器三端陶瓷谐振器电能电能机械能机械能机机械械能能电能电能趋于串谐趋于串谐趋于并谐趋于并谐阻抗频率特性解

111、释如下：阻抗频率特性解释如下：所以通频带大致在：所以通频带大致在：141第第0101章章 小信号调谐放大器（小信号调谐放大器（Small signal tuned amplifier)附图附图 四端陶瓷谐振器四端陶瓷谐振器图图1-29 四端陶瓷谐振器四端陶瓷谐振器衰减量衰减量142第第0101章章 小信号调谐放大器（小信号调谐放大器（Small signal tuned amplifier)附图附图阻抗频率特性解释如下：阻抗频率特性解释如下：在在衰减量很小衰减量很小在在衰减量很大衰减量很大在在衰减量很大衰减量很大在在|Z1|处于较小值，处于较小值， |Z2|处于较大值，处于较大值，所以衰减量小

112、所以衰减量小所以通频带大致在：所以通频带大致在： 2. 声表面波（声表面波（SAW- Surface Acoustic Wave ）压电陶瓷滤波器）压电陶瓷滤波器 前面介绍的压电陶瓷谐振器的工作频率一般不可能做的太高，前面介绍的压电陶瓷谐振器的工作频率一般不可能做的太高，主要是频率太高时，陶瓷片太小、太薄，机械强度就会太弱，工主要是频率太高时，陶瓷片太小、太薄，机械强度就会太弱，工艺上难以实现。所以，频率很高时，常采用艺上难以实现。所以，频率很高时，常采用SAW滤波器。滤波器。143第第0101章章 小信号调谐放大器（小信号调谐放大器（Small signal tuned amplifier)

113、附图附图 所谓声表面波所谓声表面波 ，就是沿着弹性固体（如铌酸锂、钽酸锂、石，就是沿着弹性固体（如铌酸锂、钽酸锂、石英等压电晶体；压电陶瓷；氧化锌等压电薄膜）表面或界面传英等压电晶体；压电陶瓷；氧化锌等压电薄膜）表面或界面传播的弹性波播的弹性波,它实际上是一种超声波。声表面波滤波器就是利用它实际上是一种超声波。声表面波滤波器就是利用在压电材料基片上做成的叉指形换能器来产生、控制和检出表在压电材料基片上做成的叉指形换能器来产生、控制和检出表面波面波,借以达到滤波目的的一种器件。它的工作频率可以做的很借以达到滤波目的的一种器件。它的工作频率可以做的很高高,中心频率在中心频率在5MHz1GHz 之间

114、。之间。 SAWF的基本结构和工作原理的基本结构和工作原理吸声材料吸声材料输输入入信信号号 图图1-30声表面波滤波器声表面波滤波器（a）SAWF结构图结构图 （b）各种幅频响应）各种幅频响应负负载载压电基片压电基片144第第0101章章 小信号调谐放大器（小信号调谐放大器（Small signal tuned amplifier)附图附图简单的说，简单的说，SAWF的工作原理可简述如下：的工作原理可简述如下：Vi使发端叉指产生横向电场使发端叉指产生横向电场激发横向表面波激发横向表面波电电机转换机转换反压电效应反压电效应机械波机械波机机电转换电转换正压电效应正压电效应收端叉指产收端叉指产生电信

115、号生电信号 当信号波长等于发端叉指节距时，各叉指激发的波将是同当信号波长等于发端叉指节距时，各叉指激发的波将是同相叠加的，因此振幅最大。收端的叉指节距如果等于机械波的相叠加的，因此振幅最大。收端的叉指节距如果等于机械波的波长，则由正压电效应产生的电压信号将是同相叠加的，输出波长，则由正压电效应产生的电压信号将是同相叠加的，输出的信号最大。因此，的信号最大。因此，SAW滤波器是有选频作用的。滤波器是有选频作用的。 当当SAWF的叉指节距、叉指长短、叉指宽度、叉指重叠深的叉指节距、叉指长短、叉指宽度、叉指重叠深度、基片材料等确定后，度、基片材料等确定后， SAWF的中心频率、通频带、幅频特的中心频

116、率、通频带、幅频特性曲线的形状等也就确定。当然，除此之外，还与外部电路的性曲线的形状等也就确定。当然，除此之外，还与外部电路的匹配有关。匹配有关。145 目前，典型的目前，典型的SAWF的性能指标如下：的性能指标如下： 中心频率；中心频率；5MHz1GHz 带外抑制：带外抑制：60dB80dB 通频带：通频带：50kHz0.4fo 线性相移：土线性相移：土1.5度度 插入损耗：插入损耗：5dB0.7dB 带内纹波：带内纹波：0.5dB 矩形系数；矩形系数；1.2 由于由于SAWF的体积小，重量轻，幅频特性容易控制，且具有的体积小，重量轻，幅频特性容易控制，且具有线性相移，所以它在电子技术中得到

117、广泛应用，特别是在高频线性相移，所以它在电子技术中得到广泛应用，特别是在高频设备中，如电视设备中已普遍采用。设备中，如电视设备中已普遍采用。 (2)SAWF实际应用电路实际应用电路 图图131所示为电视图象中频通道中的应用电路。图中，所示为电视图象中频通道中的应用电路。图中，T1是前置放大，用以补偿是前置放大，用以补偿SAWF的插入损耗。的插入损耗。L1和和L2分别与分别与SAWF的输入输出电容组成低的输入输出电容组成低Q值的调谐回路，作为辅助滤波，值的调谐回路，作为辅助滤波，接入接入R5和和R7，使外电路与，使外电路与SAWF达到匹配。达到匹配。SAWF经电容经电容C4耦耦合接到集成中放的输入端合接到集成中放的输入端第第0101章章 小信号调谐放大器（小信号调谐放大器（Small signal tuned amplifier)附图附图146第第0101章章 小信号调谐放大器（小信号调谐放大器（Small signal tuned amplifier)附图附图图图1-31 SAWF实际应用电路实际应用电路 1.4.2 多级宽带放大器多级宽带放大器该部分内容自学该部分内容自学147高频电子线路_CH01_附图返回返回