高频小信号调谐放大器设计-要点

《高频电子线路》课程设计说明书高频小信号调谐放大器设计与制作

院、部：电气与信息工程学院

学生姓名：

指导教师：职称副教授

专业：通信工程

班级：通信1103班

完成时间：2013年12月16日

摘要

高频小信号调谐放大器是为了对一些幅度比较小的高频信号进行有目的放大，在广播和通信设备中有广泛的应用,通常用于各种发射机的接收端。

本设计围绕高频小信号调谐放大器设计工作进行研究和实现，详细介绍了高频小信号调谐的整体结构，硬件设计，系统方案，单元电路模块和仿真情况的具体实现，介绍了一种利用三极管放大，LC并联谐振选频将特定的信号进行放大和选出相对应频率的信号，达到了设计要求，该设计适用于高频电路发射机的接收端。

关键词高频小信号； LC谐振；放大器；谐振电压放大倍数

ABSTRACT

High frequency small signal for some smaller amplitude tuned amplifier is to have a purpose on high frequency signal amplification, widely used in radio and communication equipment.

This design around the high frequency small signal tuned amplifier design work for research and implementation, introduces in detail the overall structure of the high frequency small signal tuning, hardware design, system solutions, unit circuit module and the concrete realization of the simulation conditions, the paper introduces a using triode amplifier, LC parallel resonant frequency selective specific signal amplification and to select the corresponding frequency of the signal, meet the design requirements, the design is suitable for hf transmitter circuit at the receiving end.

Keywords triode High frequency small signal; LC resonance; Amplifier; Resonant voltage magnification

目录

1 高频小信号放大器的设计

1.1 高频小信号放大器简介

高频小信号放大器是用于无失真的放大某一频率范围的信号。按其频带宽度可分为窄带与宽带放大器，而最常用的为窄带放大器，它是以各种选频电路作负载，兼具阻变换和选频滤波功能。高频小信号放大器是通信设备中常用的功能电路，它所放大的信号频率在数百千赫至数百兆赫。高频小信号放大器的功能是实现对微弱的高频信号进行不失真的放大，从信号所含频谱来看，输入信号频谱与放大后输出信号的频谱是相同的。调谐放大主要用于无线电接收系统中高频和中频信号的放大。其中高频小信号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。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。

1 高频小信号放大器的分类

按元器件分为：晶体管放大器、场效应管放大器、集成电路放大器；

按频带分为：窄带放大器、宽带放大器；

按电路形式分为：单级放大器、多级放大器；

按负载性质分为：谐振放大器、非谐振放大器；

2 高频小信号放大器的特点

频率较高中心频率一般在几百kHz到几百MHz频带宽度在几KHz到几十MHz，故必须用选频网络，本设计中采用10M的中周，小信号信号较小故工作在线性范围内(甲类放大器)即工作在线形放大状态，采用谐振回路作负载，即对靠近谐振频率附近的信号有较大的增益，对远离谐振频率附近的信号其增益迅速下降，即具有选频放大作用。

2 高频小信号放大器设计原理

2.1 高频小信号放大器的基本要求

（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，其频率特性曲线如图-1所示,带宽0.712f 2 f -f B W ∆==,品质因数0.7f fo/2Q ∆=

图2-1 频率特性曲线

图2-2 反馈导纳对放大器谐振曲线影响

（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。

（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。

（5） 根据上面各个具体环节的考虑设计出下面总体的电路

小信号谐振放大器是通信机接收端的前端电路，主要用于高频小信号或微弱信号的线性放大。其实验单元电路如图2-3所示。该电路由晶体管VT7、选频回路CP2二部分组成。它不仅对高频小信号放大，而且还有一定的选频作用。本实验中输入信号的频率fs ＝10MHz 。R67、R68和射极电阻决定晶体管的静态工作

点。拨码开关S7改变回路并联电阻，即改变回路Q 值，从而改变放大器的增益和通频带。拨码开关S8改变射极电阻，从而改变放大器的增益。L7,C72构成滤波电路，滤除直流源的干扰信号。J30信号输入接口，J31信号输出接口。

图2-3 高频小信号谐振放大器原理图

2.2 小信号谐振放大器主要技术指标

1 谐振频率

放大器的谐振回路谐振时所对应的频率0f 称为谐振频率。0f 的表达式为： LC f π2/10= (2-1) 式中，L 为谐振放大器电路的电感线圈的电感量。谐振频率0f 的测试步骤是，首先使高频信号发生器的输出频率为0f ，输出电压为几毫伏；然后调谐集电极回路即改变电容C 或电感L 使回路谐振。

2 电压增益

放大器的谐振回路所对应的电压放大倍数Avo 称为谐振放大器的电压增益.Avo 的表达式为：

() dB V o/V i 20lg Avo , V o/V i Avo == （2-2）

3 通频带

由于谐振回路的选频作用，当工作频率偏离谐振频率时，放大器的电压放大倍数下降，习惯上称电压放大倍数Av 下降到谐振电压放大倍数vo A 的0.707倍 时所对应的频率范围称为放大器的通频带BW ，其表达式为：

L Q f f BW /207.0=∆= （2-3）