高频小信号谐振功率放大器.pdf

高频小信号调谐放大器制作的关键问题 孙耀奇 武汉大学电子信息学院 湖北 武汉(430079） Email:sunyaoqi17@163.com 摘 要：本文对高频调谐放大器设计原理作了简要分析，并利用其它相关电路为辅助工具来 调试放大电路，解决了放大电路中经常出现的自激振荡问题和难以准确的调谐问题。同时也 给出了具体的理论依据和调试方案，从而实现了快速、有效的分析和制作高频放大器。多次 的实验结果证明了方法的有效性。 关键词：高频放大器、谐振、LC 振荡、阻抗匹配 1． 引言： 高频调谐放大器广泛应用于通信系统和其它无线电系统中，特别是在发射机的接收端， 从天线上感应的信号是非常微弱的，这就需要用放大器将其放大。高频信号放大器理论非常 简单，但实际制作却非常困难。其中最容易出现的问题是自激振荡，同时频率选择和各级间 阻抗匹配也很难实现。本文以理论分析为依据，以实际制作为基础，用LC振荡电路为辅助， 来消除高频放大器自激振荡和实现准确的频率选择；另加其它电路，实现放大器与前后级的 阻抗匹配。 2． 高频小信号调谐放大器简述： 高频小信号放大器的功用就是无失真的放大某一频率范围内的信号。按其频带宽度可以 分为窄带和宽带放大器 ，而最常用的是窄带放大器，它是以各种选频电路作负载，兼具阻 抗变换和选频滤波功能。对高频小信号放大器的基本要求是：（1）增益要高，即放大倍数要 大。（2 ）频率选择性要好，即选择所需信号和抑制无用信号的能力要强，通常用Q值来表示， f0.7，品质因数Q=fo/2 Δf0.7. 其频率特性曲线如图-1所示,带宽BW=f2-f1= 2 Δ 图-1 放大器的频率特性曲线 - 1 - （3 ）工作稳定可靠，即要求放大器的性能尽可能地不受温度、电源电压等外界因素变化 的影响，内部噪声要小，特别是不产生自激，加入负反馈可以改善放大器的性能。 图-2 反馈导纳对放大器谐振曲线的影响 （4 ）前后级之间的阻抗匹配，即把各级联接起来之后仍有较大的增益，同时，各级之间 不能产生明显的相互干扰。 3． 高频小信号调谐放大器的基本设计原理及过程 高频小信号调谐放大器与低频放大器的电路基本相同 （如图-2所示）。其中变压器T2 的初 级线圈为接收机前端选频网络的一部分，经次级线圈耦合后作为放大器的输入信号，输出端 也采用变压器耦合方式来实现选频和输出阻抗匹配。 图-3 接收机天线端及高频小信号放大器 其中，Cb与Ce为高频旁路电容，使交流为通路。本放大器的高频等效电路 （不含天线下 - 2 - 端的选频网络）如图-3所示： 图-4 调谐放大器的高频等效电路 电路中并联振荡回路两端间的阻抗为： 其中R是和电感串联的电阻，由于ωL>>R 因此有： 则并联回路两端电压为： 所以，当ωC=1/ ωL 时Vm有最大值，即回路谐振时输出电压最大。 4． 实际制作中对基本电路的改进： 由于高频电路放大电路常常会 自激振荡，也容易受各种因素的干扰，并且各级间很难实 现阻抗匹配，所以要对基本电路进行适当的改进。 - 3 - 4.1 放大器内部电路的改进及理论依据： 如图-4所示，增加Re1形成交流负