通信电子电路第二章 第1～2节

1、 第第2章章 小信号调谐放大器小信号调谐放大器2.1 2.1 概述概述 2.2 2.2 LC谐振回路谐振回路 2.3 2.3 单调谐放大器单调谐放大器 2.4 2.4 晶体管高频等效电路及频率参数晶体管高频等效电路及频率参数 2.5 2.5 高频调谐放大器高频调谐放大器 2.6 2.6 调谐放大器的级联调谐放大器的级联2.7 2.7 高频调谐放大器的稳定性高频调谐放大器的稳定性 2.8 2.8 集中选频小信号调谐放大器集中选频小信号调谐放大器 本章内容本章内容返回总目录返回总目录（一）本章重点（一）本章重点 1.1.并联谐振回路的选频作用；并联谐振回路的选频作用； 品质因数品质因数 ( (Q)

2、 - quality factor) - quality factor 2. 2.谐振回路的接入方式；谐振回路的接入方式； 3.3. 晶体管高频等效电路，混合晶体管高频等效电路，混合 等效电路，等效电路， 4.4. 晶体管晶体管Y参数等效电路，晶体管的高频放参数等效电路，晶体管的高频放 大能力及频率参数；大能力及频率参数； 5.5. 高频单调谐放大器的选频功能和谐振电压高频单调谐放大器的选频功能和谐振电压 放大倍数计算；放大倍数计算； 6.6.多级单调谐回路放大器。多级单调谐回路放大器。本章重点与难点本章重点与难点（二）本章难点（二）本章难点 1. 1. 晶体管晶体管Y Y参数等效电路，晶体管

3、的参数等效电路，晶体管的 高频放大能力高频放大能力 2. 2. 高频单管单调谐放大器的选频功能高频单管单调谐放大器的选频功能 和谐振电压放大倍数计算；和谐振电压放大倍数计算； 21 概述 小信号调谐放大器放大某一频率范围的高频小信号 构成无线电设备的主要电路,由放大电路和选频电路（谐振电路）组成。 主要研究研究：放大倍数和选频性能。 在无线电技术中，经常会遇到这样一个问题所接收到的信号很弱，而这样的信号又往往是与干扰信号同时进入接收机的。我们希望将有用的信号得到放大，而把其它无用的干扰信号抑制掉。借助于选频放大器，便可达到此目的。小信号调谐放大器便是这样一种最常用的选频放大器，即有选择地对某一

4、频率的信号进行放大的放大器。 一一、调谐放大器分类调谐放大器分类小信号调谐放大器小信号调谐放大器 小信号：小信号：输入信号输入信号 要要 求：求：增益足够大，通频带足够宽，增益足够大，通频带足够宽， 选择性好，工作在甲类，多用于接收机；选择性好，工作在甲类，多用于接收机；vmvmv二、电路特点二、电路特点 采用采用谐振回路谐振回路作为放大器的集电极负载作为放大器的集电极负载三、组成与作用三、组成与作用 主要主要由放大器和谐振回路组成由放大器和谐振回路组成 作用作用: :放大放大 、选频、选频四、技术指标四、技术指标(2)(2) 抑制无用信号的能力抑制无用信号的能力即有足够的选择性：即有足够的选

5、择性：放大器对其它频率信号抑制能力的衡量。放大器对其它频率信号抑制能力的衡量。 1.1.放大能力放大能力 用谐振时的放大倍数用谐振时的放大倍数 K0 表示。表示。2.2.选频性能选频性能 (1) (1) 通过有用信号的能力通过有用信号的能力 即具有一定的通频带：即具有一定的通频带： 放大器能有效放大的频率范围放大器能有效放大的频率范围2.2 谐振回路谐振回路主要讨论并联谐振回路主要讨论并联谐振回路 一、并联谐振与串联谐振回路比较一、并联谐振与串联谐振回路比较1. 1. 电路电路r0 :串谐电路的空载谐振阻抗串谐电路的空载谐振阻抗。R0:并谐电路的空载谐振阻抗并谐电路的空载谐振阻抗对信号源而言，

6、对信号源而言，L，C 三者是并联关系三者是并联关系对信号源而言，对信号源而言，L，C 三者是串联关系三者是串联关系并联谐振回路并联谐振回路串联谐振回路串联谐振回路2. 2. 谐振条件谐振条件 当当 时，时，得得谐振频率谐振频率 CL 1 LC10 IU，串联、并联谐振回路的谐振频率相等串联、并联谐振回路的谐振频率相等 谐振意义：谐振时，谐振意义：谐振时， 同相。同相。 3.3.导纳或阻抗导纳或阻抗 )1(0LCjGY)1(0CLjrZ并联谐振并联谐振串联谐振串联谐振4.4. 阻抗特性曲线阻抗特性曲线的的有有功功功功率率或或谐谐振振时时）的的无无功功功功率率（或或谐谐振振时时00RrCLQ C）

7、C）L（1/L（1/ 谐振时的电抗谐振时的电抗 谐振电阻R谐振电阻R0 00 00 0QCRLRQ0000并联谐振并联谐振Q用途：可以衡量谐振现象的尖锐程度用途：可以衡量谐振现象的尖锐程度串联谐振串联谐振0 00 00 0谐振电阻r谐振电阻rC）C）L（1/L（1/ 谐振时的电抗谐振时的电抗 Q0000rC1rLQ5. 5. 品质因数品质因数-quality factor-quality factor)1(0LCjGY其中，电导其中，电导 001RG 写成指数形式为写成指数形式为： j je eY YY Y 2 22 20 0) )L L1 1- -C C( (G GY Y0 01 1G GL

8、 L1 1C Ctgtg（单位为西门子（单位为西门子S） 导纳角为：（单位为弧度导纳角为：（单位为弧度rad）等效阻抗等效阻抗Y Y1 1Z Z 二、并联谐振回路二、并联谐振回路 1. 1. 并联谐振回路并联谐振回路的阻抗特性的阻抗特性 Y为等效导纳为等效导纳200200)(11ffffQRYZ引入品质因数后，引入品质因数后，(自行推导自行推导)在实际中，有时用阻抗形式比较方便，故在实际中，有时用阻抗形式比较方便，故220)1(11LCGYZ当回路谐振时，当回路谐振时， CLCLCCL001 称为谐振回路的特性阻抗。称为谐振回路的特性阻抗。CLCRLRCLRQ000000 当 时，有 LC10

9、 CL001 回路处于谐振状态。此时，回路阻抗最大，回路阻抗最大，回路为纯电阻。回路为纯电阻。回路谐振时的电阻称为谐振电阻，角频率称为谐振角频率。 CRLRQ00000回路回路 Q Q值的越大，阻抗值的越大，阻抗特性曲线越尖锐。反之，特性曲线越尖锐。反之，阻抗特性曲线越平坦阻抗特性曲线越平坦 200200)(1ffffQRZ 2.并联谐振回路的选频特性设信号源为恒流源 ，响应为回路电压。SIU20020)(1ffffQUZIUmS相位角： )(00ffffacrtgQUm为谐振时电压幅值 3. 并联谐振回路的谐振曲线分析 在谐振点附近， f f00000002)(ffffffffffff200

10、2)(1ffffQUUm简化为： 20)2(11ffQUUm：信号频率偏离谐振点的量0fff 称为谐振曲线的相对抑制比 ，它反映了回路对偏离谐振频率的抑制能力。 mUU(1)(1)通频带通频带 在无线电技术中，常把 从1下降到 （以dB表示，从0下降到-3dB）处的两个频率 和 的范围叫做通频带，以符号B表示。 mUU211f2f12ffB当: 得: 有: 两式相减 : 得到21)2(1120ffQUUm120ffQ1)(21)(2001002fffQfffQ2)(2012fffQ得:-QfB0(1)(1)通频带通频带 QfB0QfB0与谐振频率成之比，与品质因数成反比与谐振频率成之比，与品质

11、因数成反比20)2(11ffQUUm(2)选择性 通常对某一频率偏差 下 的值记为 叫做回路对这一指定频偏下的选择性。即 值愈小选择性愈高。值愈小选择性愈高。 选择性是谐振回路的另一个重要指标，它表示回路对通频带以外干扰信号的抑制能力。fmUU矩形系数矩形系数: : 对同一回路提高通频带和改善选择性是矛盾的。对同一回路提高通频带和改善选择性是矛盾的。Q Q越高越高选择性越好，但通频带越窄。为了保证较宽的通频带就得选择性越好，但通频带越窄。为了保证较宽的通频带就得降低选择性的要求。降低选择性的要求。 一个理想的谐振回一个理想的谐振回路，其幅频特性应路，其幅频特性应是一个矩形，在通是一个矩形，在通

12、频带内信号可以无频带内信号可以无衰减地通过，通频衰减地通过，通频带以外衰减为无限带以外衰减为无限大大 实际谐振回路选频性能的好坏，应以其幅频特性接近矩形的程度来衡量。为了便于定量比较，引用“矩形系数”这一指标。 矩形系数的定义为：谐振回路的值下降到0.1时，频带宽度与值下降到0.7时，频带宽度之比。用符号表示： 理想滤波器矩形系数为1 7.01.0BBK实际回路的矩形系数为实际回路的矩形系数为： 1010007 . 01 . 01 . 0QfQfBBKQffB01 . 01022.2.22.2.2负载和信号源内阻对谐振电路的影响负载和信号源内阻对谐振电路的影响 考虑负载和信号源内阻时，并联谐振

13、电路如图考虑负载和信号源内阻时，并联谐振电路如图谐振频率，仍为: 回路的品质因数为:LC10)(110000LsLGGGLLGLRQ G为回路的总电导下降下降!LC10 )(1000LsLGGGLLRQ 0001LGQ 不变不变 下降下降 说明说明：Q0 是在没接入负载、信号源时的品质因数，是在没接入负载、信号源时的品质因数， 称为无载（或空载）品质因数。称为无载（或空载）品质因数。 QL 为有载品质因数。为有载品质因数。 QL Q0所以，所以，有载时，电路通频带有载时，电路通频带 , , 选择性选择性 。LSLSLRRRRGGGGQQ0000011. LSLRRRRQQ0001 已知已知 Q

14、0 求求QL2.2.负载和信号源内阻含有电抗成分（一般是容性）负载和信号源内阻含有电抗成分（一般是容性）注意：注意：考虑了负载电容和信号源输出电容后，考虑了负载电容和信号源输出电容后，在谐振回路的谐振频率、品质因数等的计算在谐振回路的谐振频率、品质因数等的计算中，式中的电容都要以中，式中的电容都要以 代入。代入。如：谐振如：谐振频率频率 回路总电容回路总电容为为：LSCCCC C LC10 2.2.32.2.3、谐振回路的接入方式、谐振回路的接入方式 上述谐振回路中，信号源和负载都是直接并在上述谐振回路中，信号源和负载都是直接并在L、C元件上。元件上。因此存在以下三个问题：因此存在以下三个问题

15、：第一，第一，谐振回路谐振回路Q 值大大下降值大大下降，不能满足实际要求；，不能满足实际要求；第二，信号源和负载电阻常常是不相等的，即阻抗不匹第二，信号源和负载电阻常常是不相等的，即阻抗不匹配。负载上得到的功率可能很小配。负载上得到的功率可能很小；第三，信号源输出电容和负载电容影响回路的谐振频率。第三，信号源输出电容和负载电容影响回路的谐振频率。 解决这些问题的途径解决这些问题的途径是采用是采用“阻抗变换阻抗变换”的方法，使信号源或负载不直接并入回路的方法，使信号源或负载不直接并入回路的两端，而是经过一些简单的变换电路，的两端，而是经过一些简单的变换电路，把它们折算到回路两端。把它们折算到回路

16、两端。 1.1.变压器接入方式变压器接入方式 LLRNNR221,)( 1NN21L,LRR若若则则LC10LRQ0L ,0/LSRRRR （1 1）（2 2）2.2.自耦变压器接入（电感抽头接入）自耦变压器接入（电感抽头接入） LLRNNR221,)( L,LRR3.3.电容抽头接入电容抽头接入电容的串、并联等效变换：电容的串、并联等效变换： 2211)1(cpcQCCQrRCrrCQc 11 RCCRQPPc 1串联串联 并联并联 等等效效变变换换关关系系 CCrQRpc21CQ其中：其中：L2121L22LS,C,LR)CCC(R)CC(rQR1CCC121LLRR ,电容负载等效变换说

17、明：说明：（1 1） oo n 11 , , 调节调节 n 可改变折算电阻数值。可改变折算电阻数值。 n 越小，越小，RL 与回路接入部分越少，对回路影响越小，与回路接入部分越少，对回路影响越小， 越大。越大。 LR（3 3）当外接负载不是纯电阻，包含有电抗成分时，上）当外接负载不是纯电阻，包含有电抗成分时，上述等效变换关系仍适用。述等效变换关系仍适用。 LLRnR2,1 LLCnC2, （2 2）对于电容抽头接入，接入系数为）对于电容抽头接入，接入系数为211CCCn SSRnR2,1 SSnII ,（4 4）为区别）为区别信号源和负载信号源和负载与回路的与回路的接入系接入系数数 ，在下面，

18、在下面信号源和负载信号源和负载均采用部分接入的均采用部分接入的电路中，规定电路中，规定: : n1 为信号源与回路的接入系数，为信号源与回路的接入系数， n2 为负载与回路的接入系数。为负载与回路的接入系数。（4 4）谐振回路信号源的部分接入的折算方法与）谐振回路信号源的部分接入的折算方法与上述负载的接入方式相同。上述负载的接入方式相同。 SSRnR2,1 SSnII ,谐振回路的信号源采用部分接入的方法谐振回路的信号源采用部分接入的方法 对谐振回路的信号源同样可采用部分接入的方法，对谐振回路的信号源同样可采用部分接入的方法，折算方法相同。折算方法相同。例如图例如图2-192-19所示电路中，信号源所示电路中，信号源内阻从内阻从2-32-3端折算到端折算到1-31-3端，电流源也要折算到端，电流源也要折算到1-31-3端，计算式为端，计算式为 （2-372-37） （2-382-38）