北京邮电大学《通信电子电路》第2章_高频放大电路(2)_唐恬

1、通信电子电路高频放大电路(2)北京邮电大学信息与通信工程学院唐 恬2009-2010学年第2学期2009-2010学年第2学期通信电子电路高频放大电路(2)2本次教学内容o 2.3 小信号谐振放大电路o 总结2009-2010学年第2学期通信电子电路高频放大电路(2)3本次教学重点o 2.3节都很重点。2009-2010学年第2学期通信电子电路高频放大电路(2)42.3 小信号谐振放大电路综述o 小信号谐振放大器主要用于接收机，起选频、放大作用：n 负载：具有谐振或选频特性n 放大器工作状态：甲类n 分类：分散选频、集中选频2009-2010学年第2学期通信电子电路高频放大电路(2)52.3

2、小信号谐振放大电路主要技术指标o 小信号谐振放大电路的主要技术指标包括：谐振增益、通频带、选择性、矩形系数、稳定性、噪声系数o 通信电子电路中宽带与窄带的定义2009-2010学年第2学期通信电子电路高频放大电路(2)62.3.1 分散选频小信号谐振放大电路LC谐振回路选频特性o 并联谐振回路端电压以及谐振时端电压为： 以V0为参考值，可得归一化 频率特性：1S0SCrjCLLLCrIVVI200001( )1( )arctanMMQQ 其中 称为广义失谐：00Q2009-2010学年第2学期通信电子电路高频放大电路(2)72.3.1 分散选频小信号谐振放大电路LC谐振回路选频特性o 依据上页

3、公式作图可见：n 频率特性曲线与Q和相对值 / 0 有关n Q越大，幅频曲线越陡峭：选择性增强，通频带变窄n Q越大，相频曲线越陡峭。在0 附近相频特性近似呈线性，可构成线性移相电路2009-2010学年第2学期通信电子电路高频放大电路(2)82.3.1 分散选频小信号谐振放大电路LC谐振回路选频特性o 谐振回路选频特性的数字表征：n 3dB带宽BW0.7：n 20dB带宽BW0.1:n 矩形系数(可见是定值，与回路参数无关，由此也可以看出通频带与选择性的矛盾通频带与选择性的矛盾)：2001121Q00000.70,22/HLHLffffffQQBWfffQ0.109.9/BWfQ0.70.1

4、/0.1DBWBWn 因Q1，推导中假定了：0020022009-2010学年第2学期通信电子电路高频放大电路(2)92.3.1 分散选频小信号谐振放大电路单调谐回路、并联谐振负载o 以单级放大电路为例：2009-2010学年第2学期通信电子电路高频放大电路(2)102.3.1 分散选频小信号谐振放大电路单调谐回路、并联谐振负载o 单调谐谐振放大电压增益表达式如下：0122120000( )|( )|( )|( )1( )arctanCviLALVn nyRAVQQ 其中：0001/,/CLCCCLCQRLC Ro 则谐振增益为：0012210122100()|()|()|LvvCCQn ny

5、Rn nyC AA2009-2010学年第2学期通信电子电路高频放大电路(2)112.3.1 分散选频小信号谐振放大电路单调谐回路、并联谐振负载o 单调谐并联谐振负载回路总结：n 放大性能(谐振增益)通过改变电阻改变QL时，谐振增益与QL成正比。通过改变电容、电感改变QL时，谐振增益不变级间电容Cbc会造成严重影响，因此只做定性计算n 选频性能只取决于谐振负载的选频特性(3dB带宽，选择性等放大器选频特性数字表征由谐振负载决定)0012210122100()|()|()|LvvCCQn nyRn nyC AA2009-2010学年第2学期通信电子电路高频放大电路(2)122.3.1 分散选频小

6、信号谐振放大电路多级放大电路o 简单地，多级放大电路即是将n级单调谐回路级联n 总增益：n 总选择性：n 3dB带宽：n 20dB带宽：n 总矩形系数：( )( )nvnvAA21/ 1nnnMM1/00.721nLfBWQ100.11001nLfBWQ1/1/0.7210.11001nnBWDBWo 结论n n变大时，BW0.7、BW0.1降低，选择性增强，矩形系数增大(其增大不是线性的，上限值约0.39)o 另一重要结论n 为保持多级级联后通频带不变，总增益将急剧下降2009-2010学年第2学期通信电子电路高频放大电路(2)132.3.1 分散选频小信号谐振放大电路参差调谐电路o 以双参

7、差调谐为例：将2级单调谐放大器调谐在信号中心频点附近两个不同频点上，组成参差调谐电路。该电路中两个单调谐放大器幅频特性互相补偿，虽然降低了增益，但是展宽了通频带o f1= f2 = f0/2QL时，幅频特性具有最平坦特性。2009-2010学年第2学期通信电子电路高频放大电路(2)142.3.1 分散选频小信号谐振放大电路参差调谐电路o 每组参差调谐电路的选择性为：o m=2时BW0.7为1.12f0/QL，可见比单级放大电路通频带还宽。利用三参差调谐还可进一步扩展通频带o m级双参差调谐放大器的谐振增益情况？如何理解p58第4段内容？424M00.72LfBWQo m组参差调谐电路的选择性为

8、：424mmM 1/400.7221mLfBWQ0.32D 2009-2010学年第2学期通信电子电路高频放大电路(2)152.3.1 分散选频小信号谐振放大电路双耦合谐振回路作为负载o 参考p58定义的耦合系数k，耦合因数=kQ有归一化频率特性：2222( )1( )(1)4ttmZMZo 当=1时，矩形系数约为0.34，大于单谐振回路。若保持不变，矩形系数与Q无关2009-2010学年第2学期通信电子电路高频放大电路(2)162.3.1 分散选频小信号谐振放大电路双耦合谐振回路作为负载o 实际放大器常取=1或略大于12009-2010学年第2学期通信电子电路高频放大电路(2)17总结谐振放

9、大电路简单比较单调谐双调谐双参差调谐三参差调谐通频带较窄，多级时变窄很快较宽与双调谐近似性能更好选择性较差，多级时增加不多较好。D=0.34制作结构简单，制作方便制作、调整比较复杂制作较简单，但要求调整精确调整困难场合要求不高的场合要求通频带较宽的场合2009-2010学年第2学期通信电子电路高频放大电路(2)182.3.1 集中选频小信号谐振放大电路o 分散选频谐振放大电路的缺点：n 晶体管输入输出阻抗变化的影响n 晶体管结电容的影响n 安装调整麻烦，不适合大量生产和不易集成化o 集中选频的小信号谐振放大电路由宽带线性放大电路和集中选择性滤波器构成：2009-2010学年第2学期通信电子电路

10、高频放大电路(2)192.3.1 集中选频小信号谐振放大电路陶瓷滤波器o 由锆钛酸铅压电陶瓷材料(简称PZT)制成，器件符号和等效电路图如下：12sqqfL C000112qpsqqqCffCC CLCCo 三端陶瓷滤波器连接图及符号如下：o 特点是：Q值高，矩形系数高，工艺一致性差，通频带不够宽，工作频率较低2009-2010学年第2学期通信电子电路高频放大电路(2)202.3.1 集中选频小信号谐振放大电路声表面滤波器(SWAF)o 特点：体积小、重量轻、工作频率高，尤其适合于高频、超高频工作。通频带宽，频响曲线一致性好，制造简单o 声表面波滤波器的结构及信号传递过程：o 声表面波滤波器的中心频率与通频带等性能决定于压电晶体及在其表面形成的叉指换能器的指条数目、疏密和长度等结构参数2009-2010学年第2学期通信电子电路高频放大电路(2)212.3.1 集中选频小信号谐振放大电路集成宽带放大电路实例2009-2010学年第2学期通信电子电路高频放大电路(2)222.3.1 集中选频小信号谐振放大电路设计时的注意事项o 选择性滤波器和宽带集成放大电路的位置：n 通常情况下，先滤波后放大n 追求低噪声系数时，放大-滤波-放大o 关于电源的滤波(去耦)：o 避免寄生反馈(由Cbc引