高频电路原理与分析第3章高频谐振放大器.ppt

第3章高频谐振放大器
高频小信号放大器
高频功率放大器的高频效应
高频功率放大器的实际线路
高效功放与功率合成
高频集成功率放大器简介
思考题与****题
高频谐振放大器广泛应用于通信系统和其它电子系统中。如在发射设备中,为了有效地使信号通过信道传送到接收端,需要根据传送距离等因素来确定发射设备的发射功率,这就要用高频谐振功率放大器将信号放大到所需的发射功率。在接收设备中,从天线上感应的信号是非常微弱的,一般在微伏级,要将传输的信号恢复出来,需要将信号放大,这就需要用高频小信号谐振放大器来完成。本章主要介绍高频小信号谐振放大器和高频谐振功率放大器。
高频小信号放大器
高频小信号谐振放大器的功用就是放大各种无线电设备中的高频小信号,以便作进一步的变换和处理。这里所说的“小信号”,主要是强调输入信号电平较低,放大器工作在它的线性范围。
高频小信号放大器按频带宽度可以分为窄带放大器和宽带放大器。通常被放大的信号是窄带信号,比如说信号带宽只有中心频率的百分之几,甚至千分之几,因此,高频小信号的基本类型是频带放大器。频带放大器是以各种选频电路作负载,兼具阻抗变换和选频滤波的功能。第2章讨论的并联谐振回路、耦合回路等电路就是频带放大器采用的选频电路。在某些无线电设备中,需要放大多个高频信号,或者信号中心频率要随时改变,这时要用到高频宽带放大器,这种放大器一般采用无选频作用的负载电路,应用最广的是高频变压器或传输线变压器。
按有源器件可以分为以分立元件为主的高频放大器和以集成电路为主的集中选频放大器。以分立元件为主的高频放大器,由于单个晶体管的最高工作频率可以很高,线路也较简单,目前应用仍很广泛。集成高频放大器由高频或宽带集成放大器和选频电路(特别是集中滤波器)组成,它具有增益高、性能稳定、调整简单等优点,在高频电路中的应用也越来越多。
对高频小信号放大器的主要要求是:
(1) 增益要高,也就是放大量要大。例如,用于各种接收机中的中频放大器,其电压放大倍数可达104~105,即电压增益为80~100 dB, 通常要靠多级放大器才能实现。
(2) 频率选择性要好。选择性就是描述选择所需信号和抑制无用信号的能力,这是靠选频电路完成的,放大器的频带宽度和矩形系数是衡量选择性的两个重要参数。
(3) 工作稳定可靠。这要求放大器的性能应尽可能地不受温度、电源电压等外界因素变化的影响,不产生任何自激。
此外,在放大微弱信号的接收机前级放大器中,还要求放大器内部噪声要小,因为放大器本身的噪声越低,接收微弱信号的能力就越强。
高频小信号谐振放大器的工作原理
图3-1(a)是一典型的高频小信号谐振放大器的实际线路。由图可知,直流偏置电路与低频放大器的电路完全相同,只是电容Cb、 Ce对高频旁路,它们的电容值比低频中小得多。图3-1(b)是它的交流等效电路,图中采用抽头谐振回路作为放大器负载,对信号频率谐振,即ω=ω0,完成阻抗匹配和选频滤波功能。由于输入的是高频小信号,放大器工作在A(甲)类状态。
图 3-1 高频小信号谐振放大器
(a) 实际线路; (b) 交流等效电路
放大器性能分析
1. 晶体管的高频等效电路
要分析和说明高频调谐放大器的性能,首先要考虑晶体管在高频时的等效电路。图3-2(a)是晶体管在高频运用时的混Π等效电路,它反映了晶体管中的物理过程,也是分析晶体管高频时的基本等效电路。图中Cπ=Cb′e,Cμ=Cb′c。直接用混Π等效电路分析放大器性能时很不方便,常采用Y参数等效电路,如图3-2(b)所示。Yie是输出端交流短路时的输入导纳; Yoe是输入端交流短路时的输出导纳; 而Yfe和Yre分别为输出端交流短路时的正向传输导纳和输入端交流短路时的反向传输导纳。