射频电子线路电子教案：2.1 高频小信号调谐放大器.ppt

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1、第二章射频电子系统中的放大器设计高频放大器的种类丰富，应用范围非常广泛，高频放大器的类型包括宽带和窄带功率放大器、低噪声放大器(LNA)、对数放大器、运算放大器以及可变电压放大器。它们有芯片、带表面贴(SMT)封装的器件等样式，最小的RF/微波放大器是单片微波集成电路(MMIC)器件。提供MMIC放大器芯片和带封装的MMIC放大器模块的公司很多，包括ADI、Filtronic公司、Hittite微波公司、Cree、飞思卡尔(Freescale)、MicrowaveTechnology公司、Mimi

2、xBroadband公司、Mini-Circuits公司和RFMD公司等。2.1高频小信号调谐放大器2.1.1高频小信号放大器的基本要求小信号：信号电平处在放大器的“线性”范围内部可认为是“小”信号。“线性”：指非线性项在这里起的作用很小，可以忽略。高频小信号放大器的分类：所用器件不同：晶体管、场效应管、集成电路放大器。通过频谱的宽窄：窄带、宽带放大器。电路形式：单级、级联放大器。负载性质：谐振、非谐振放大器。谐振放大器用串联或并联谐振回路或耦合谐振回路作为放大器的负载。谐振回路的谐振频率(考虑晶

3、体管影响后)位于输入信号的中心频率。信号带宽与谐振回路的通频带基本一致。放大器对信号有极大的增益，信号带宽外，增益迅速减小。谐振放大器具有很好的选频能力。性能指标：电压增益：放大器的输出信号电压(负载上的电压)与输入信号电压之比。功率增益：负载上输出信号功率与输入信号功率之比。1．增益2.通频带与选择性小信号放大器的通频带与谐振回路相同，决定于回路的等效品质因数QL。通频带用三分贝带宽来描述。放大器从含有各种不同频率的信号中选出有用信号排除有害(干扰)信号的能力，称为放大器的选择性。选择性用矩形系

4、数或，来表征3.噪声系数通常用信噪比来表示噪声对信号的影响，电路中某处信号功率与噪声功率之比称信噪比。信噪比越大，信号质量越好。噪声系数是用来反映电路本身噪声大小的技术指标。其定义为输入信号的信噪比与输出信号的信噪比的比值。噪声系数越接近于1，说明放大器的抗噪能力越强，输出信号的质量越好。4．工作稳定工作稳定性是指放大器的工作状态(直流院置)、晶体管参数、电路元件参数等发生可能的变化时，放大器的主要特性的稳定程度。一般的不稳定象是增益变化、中心频率偏移、通频带变化、谐振曲线变形等。不稳定状态的极端

5、情况是放大器自激以致使放大思完全不能工作。1．增益2.通频带与选择性3.噪声系数4．工作稳定以上四项性能指标，相互间有联系也有矛盾。如增益和稳定性，通频带和选择性等。因此，应根据要求决定主次和取舍。2.1.2高频晶体管小信号等效电路模型与参数1.高频晶体管网络参数模型网络参数模型实质上是将晶体管看成是四端网络，用网络参数等效晶体管特性，晶体管的内部物理过程不予考虑。输出短路时的输入导纳输出短路时的正向传输导纳输入短路时的反向传输导纳输入短路时的输出导纳网络参数的物理含义2.高频晶体管的物理模型——

6、混合π型等效电路3．晶体管混合π型电路参数与网络参数之间的转换输出短路,计算yie和yfe输入短路,计算yre和yoe2.1.3晶体管的高频参数1.短路电流放大系数和截止频率fβ即时，Cb’e，Ｃb’c和rb’e三者并联式中是低频时的电流放大系数。截止频率fβ定义：当的频率，即解上述方程得：2.特征频率fT晶体管的放大性能还用特征频率fT表示。fT是时的频率.解之得:当β0远远大于1时共射阻态高频电流放大倍数例:MRF571，，，计算时的。解：当晶体管共射组态时，工作于远大于的工作频率时，电流放大

7、倍数的模值与fT的关系式(出厂参数有fT和β0)最高振荡频率:晶体管功率增益时的工作频率,表示一个晶体管所能适用的最高极限频率。在此频率工作时，晶体管已得不到功率放大。一般当工作频率大于最高振荡频率时，无论用什么方法都不能使晶体管产生振荡。表示一个晶体管所能适用的最高极限频率。实际工作频率应小于等于最高振荡频率的1/3~1/4。可以证明高频晶体管各频率参数的大小关系2.1.4晶体管高频小信号单调谐回路谐振放大器“等效电路”法分析小信号调谐放大器三个主要步骤首先是认识电路，包括认清电路的组态（共射

8、电路等）、各元器件的作用，这是电子线路读图的基础；其次分析电路的直流通路(直流偏置)和交流通路，以便了解电路的实际功能；最后在画出交流等效电路（如Y参数等效电路）的基础上，根据定义计算放大电路的各参数，以此分析放大器的电路特性、技术性能和频率响应等。一级中放交流等效电路图一级中放的y参数等效电路书86页，图2-6中通过中周实现部分接入的方式，以减小对回路Q值的影响是集电极调谐回路损耗电导，是初级回路自耦变压器的接入系数，是一级中放输出与下一级放大电路之间变压器耦合的接入系数将下一级