高频小信号谐振放大器的应用
高频实验实验一高频小信号调谐放大器
实验一高频小信号调谐放大器一、实验目的1．掌握谐振放大器电压增益、通频带、选择性的定义、测试及计算。
2．掌握信号源内阻及负载对谐振回路Q值的影响。
3．掌握高频小信号放大器动态范围的测试方法。
二、实验内容1．调测小信号放大器的静态工作状态。
2．用示波器观察放大器输出与偏置及回路并联电阻的关系。
3．观察放大器输出波形与谐振回路的关系。
4．调测放大器的幅频特性。
5．观察放大器的动态范围。
三、基本原理：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1-1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＝10MH。
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。
四、实验步骤：熟悉实验板电路和各元件的作用，正确接通实验箱电源。
1．静态测量将开关S8的2，3，4分别置于“ON”，测量对应的静态工作点，将短路插座J27断开，用直流电流表接在J27C.DL两端，记录对应I c值，计算并填入表1.1。
将S8“l”置于“ON”，调节电位器VR15，观察电流变化。
2．动态测试（1）将10MHZ高频小信号(<50mV)输入到“高频小信号放大”模块中J30(XXH.IN)。
（2）将示波器接入到该模块中J31（XXH．OUT）。
（3）J27处短路块C.DL连到下横线处，拨码开关S8必须有一个拨向ON，示波器上可观察到已放大的高频信号。
（4）改变S8开关，可观察增益变化，若S8“ l”拨向“ON”则可调整电位器VR15，增益可连续变化。
（5）将S8其中一个置于“ON”，改变输出回路中周或半可变电容使增益最大，即保证回路谐振。
（6）将拨码开关S7逐个拨向“ON”，可观察增益变化，该开关是改变并联在谐振回路上的电阻，即改变回路Q值。
关于高频小信号调谐放大器的实验报告
实验一高频小信号调谐放大器一、实验目的；1、掌握高频小信号调谐放大器的工作原理；2、掌握谐振放大器电压增益、通频带、选择性的定义、测试及计算方法。
二、实验仪器；3 实验内容及步骤(电路图、设计过程、步骤)；四、实验内容和步骤实验中电路部分元器件值，R2=10KΩ, R3=1KΩ, R10=2KΩ, R12=51Ω, R13=10KΩ,R24=2KΩ, R27=5.1KΩ, R28=18KΩ, R30=1.5KΩ, R31=1KΩ, R32=5.1KΩ, R33=18KΩ, R35=1.5KΩ, W3=47KΩ, W4=47KΩ,C20=1nF, C21=10nF, C23=10nF。
（一）、单级单调谐放大器1、计算选频回路的谐振频率范围如图1-8 所示，它是一个单级单调谐放大电路，输入信号由高频信号源或者振荡电路提供。
调节电位器W3 可改变放大电路的静态工作点，调节可调电容CC2 和中周T2 可改变谐振回路的幅频特性。
谐振回路的电感量L=1.8uH～2.4uH，回路总电容C=105 pF～125pF，根据公式图1-8 单级单调谐放大器实验原理图2、检查连线正确无误后，测量电源电压正常，电路中引入电压。
实验板中，注意TP9接地，TP8 接TP10；3、用万用表测三极管Q2 发射极对地的直流电压，调节可变电阻使此电压为5V。
4、用高频信号源产生频率为10.7MHz，峰峰值约400mV 的正弦信号，用示波器观察，调节电感电容的大小，适当调节静态工作点，使输出信号V o 的峰峰值V op-p 最大不失真。
记录各数据，得到谐振时的放大倍数。
5、测量该放大器的通频带、矩形系数对放大器通频带的测量有两种方式：(1) 用扫频仪直接测量；(2) 用点频法来测量，最终在坐标纸上绘出幅频特性曲线。
此处选用以扫频仪测量在放大器的频率特性曲线上读取相对放大倍数下降为0.1 处的带宽BW0.1或0.01处的带宽BW0.01。
高频小信号调谐放大器实验结论
高频小信号调谐放大器实验结论高频小信号调谐放大器是一种常见的电路，在无线通信中起到了至关重要的作用。
我们进行了一系列实验，研究了这种电路的性能和特点，得出了以下结论。
首先，高频小信号调谐放大器的主要作用是放大高频小信号。
在实验中，我们使用了两个变容二极管，一个电感和一个晶体管来构建这个电路。
当输入的高频小信号经过变容二极管调谐后，经由电感和晶体管放大后输出。
其次，调谐电路的参数非常重要，对电路性能有重要影响。
我们通过改变两个变容二极管的电容值和电感器的电感值，调整电路的谐振频率，从而得到最佳的放大效果。
在调整电路参数时，我们需要注意电路共振的问题，以防止电路失稳。
第三，晶体管的选择也非常关键。
我们选择了高频放大器专用的双极晶体管，能够提供更高的放大倍数和更好的线性度。
在实验中，我们还尝试了改变晶体管的偏置电压和失谐度对电路性能的影响。
第四，我们还研究了高频小信号调谐放大器的频率响应特性。
实验结果表明，电路在其工作频率范围内，输出信号的增益随着频率的变化而变化。
我们根据实验结果绘制了频率响应曲线，从而对电路的性能有了更深刻的了解。
最后，我们还针对不同的应用场景，进行了一系列的实际测试。
实验结果表明，在不同的频段和输入信号功率下，电路的增益和性能均有不同程度的变化。
因此，在实际应用中，需要根据具体情况进行参数调整和电路优化。
总之，高频小信号调谐放大器是一种非常实用的电路，在无线通信、雷达和电视等行业有着广泛的应用。
通过本次实验，我们对这种电路的特点、性能和应用有了更深入的了解，并可以为实际应用提供指导意义。
高频小信号谐振放大器
动态范围
动态范围是指放大器能够处理的信号幅度范围， 高频小信号谐振放大器的动态范围通常较小。
稳定性分析
稳定性
01
高频小信号谐振放大器的稳定性是一个重要指标，需要分析其
在不同工作条件下的稳定性表现。
稳定性因素
02
影响高频小信号谐振放大器稳定性的因素包括温度、电源电压、
材料选择
选用具有低温度系数的元件和材料，提高放大器 的热稳定性。
05
实际应用与案例分析
无线通信系统中的应用
无线通信系统中的信号传输需要经过 多个中继站，而每个中继站都离不开 高频小信号谐振放大器的应用。
在无线通信系统中，高频小信号谐振 放大器主要应用于基站、中继站和移 动终端等设备中，是实现无线通信的 关键元件之一。
在雷达系统中，高频小信号谐振放大器主要应用于发射机和接收机中，是实现雷达 探测的关键元件之一。
卫星通信系统中的应用
卫星通信系统由于其覆盖范围广、传输距离远等特点，被 广泛应用于国际通信、军事通信等领域，而高频小信号谐 振放大器在其中也发挥了重要的作用。
高频小信号谐振放大器能够将卫星接收到的微弱信号进行 放大，提高信号的传输质量和距离，保证卫星通信系统的 稳定性和可靠性。
应用场景
01
02
03
通信系统
用于接收微弱的高频信号， 如无线电广播、卫星通信 等。
雷达系统
用于检测和跟踪目标，如 军事雷达、气象雷达等。
导航系统
用于接收和放大GPS等导 航信号，实现精确定位。
02
谐振放大器的基本结构
输入和输出匹配网络
输入匹配网络
高频小信号谐振放大器
任务一高频小信号谐振放大器任务引入我们知道，无线通信接收设备的接收天线接收从空间传来的电磁波并感应出的高频信号的电压幅度是（μV）到几毫伏（mV），而接收电路中的检波器（或鉴频器）的输入电压的幅值要求较高，最好在1V左右。
这就需要在检波前进行高频放大和中频放大。
为此，我们就需要设计高频小信号放大器，完成对天线所接受的微弱信号进行选择并放大，即从众多的无线电波信号中，选出需要的频率信号并加以放大，而对其它无用信号、干扰与噪声进行抑制，以提高信号的幅度与质量。
在此，首先引入应用广泛的高频小信号谐振放大器。
任务分析高频小信号谐振放大器的作用、电路组成、及工作原理，与低频小信号放大电路是基本一致的。
不同的是：一是在高频小信号谐振放大器中，所放大信号的频率远比低频放大电路信号频率高；二是高频小信号谐振放大器的频宽是窄带（要求只放大某一中心频率的载波信号）。
因此，首先在电路组成上应将低频放大电路中的低频三极管换成具有更高截止频率的高频三极管，将集电极负载换成了LC选频网络；再是在电路分析与设计中，应重点考虑电路的高频特性与选频特性。
高频小信号谐振放大器的核心元件是高频小功率晶体管和LC并联谐振回路。
相关知识一、高频小功率晶体管与LC并联谐振回路1．高频小功率晶体管高频小信号放大电路中采用的高频小功率晶体管与低频小功率晶体管不同，主要区别是工作截止频率不同。
低频晶体管只能工作在3MHz以下的频率上，而高频晶体管可以工作在几十到几百兆赫兹，甚至更高的频率上。
目前高频小功率晶体管工的作频率可达几千兆赫，噪声系数为几个分贝。
高频小功率晶体管的作用与低频小功率晶体管一样，工作在甲类工作状态，起电流放大作用。
2．LC并联谐振回路在接收机的各级高频小信号放大器中，利用LC并联谐振回路的选频作用，对谐振点频率的电流信号呈现较大的阻抗，而且是纯电阻性的，将电流信号转换成电压信号输出，而对失谐点频率的电流信号呈现很小的阻抗，抑制失谐点频率电流信号的输出，起到选择出所需接收的信号，抑制无用的信号和干扰的目的。
高频小信号调谐放大器
使用注意事项一、所有的地均连通，但做实验时示波器探头地地线就近接地。
二、在进行信号连接时，应优先选择较短地信号连接线。
三、所提供地两只无感批，窄口用于调磁心为细地中周，宽口用于调磁心为粗地中周和可调电容。
四、调中周磁心时，应将无感批垂直放置，旋转无感批时不应用力过猛。
五、用手旋转电位器时，用力应均匀。
六、单元直流供电开关，只在所在单元工作时才打开，以免各实验单元之间互相影响。
七、为避免频率计对示波器观察波形时产生干扰，应尽量避免两者同时挂在信号的输入（输出）端。
实验一高频小信号调谐放大器一、实验目的小信号调谐放大器是高频电子线路中的基本单元电路，主要用于高频小信号或微弱信号的线性放大。
在本实验中，通过对谐振回路的调试，对放大器处于谐振时各项技术指标的测试(电压放大倍数，通频带，矩形系数)，进一步掌握高频小信号调谐放大器的工作原理。
学会小信号调谐放大器的设计方法。
二、实验仪器①BT－3（G）型频率特性测试仪（选项）一台②20MHz模拟模拟示波器一台③数字万用表一块④调试工具一套三、实验内容（实验中用到BT－3和频谱仪的地方选做）按照所附电路原理图G6，先调静态工作点，然后再调整谐振回路。
1、按照所附电路原理图G6，按下开关KAl，接通12V电源，此时LEDAl点亮。
2、调整晶体管的静态工作点：在不加输入信号(即u i=0)，将测试点TTAl接地，用万用表直流电压档(20V档)测量三极管QAl 射极的电压(即测P6与G 两焊点之间的电压，见实验箱表面整机元件分布)调整可调电阻W A1，使u EQ ＝2.25V （即使I E ＝1.5mA ）根据此电路计算此时的I E ,u EQ , u BQ ,及u CEQ 的值。
3、调谐放大器的谐振回路使它谐振在10.7MHz方法是用BT-3频率特性测试仪的扫频电压输出端和检波探头，分别接电路的信号输入端TTAl 及测试端TTA2，通过调节y 轴，放大器的“增益”旋钮和“输出衰减”旋钮于合适位置，调节中心频率刻度盘，使荧光屏上显示出放大器的“幅频谐振特性曲线”，根据频标指示用绝缘起子慢慢旋动变压器的磁芯，使中心频率f 0＝10.7MHz 所对应的幅值最大。
高频小信号调谐放大器工作原理
高频小信号调谐放大器工作原理高频小信号调谐放大器是一种常见的电子元器件，广泛应用于各种无线通信设备和电路中。
其主要作用是放大高频小信号，使其能够被接收器或者其他设备处理。
在本文中，我们将详细介绍高频小信号调谐放大器的工作原理。
需要了解高频小信号调谐放大器的基本结构。
它由三个主要部分组成：输入端、输出端和放大器。
输入端通常是一个天线或者其他接收器，用于接收高频小信号。
输出端则将放大后的信号传递给其他设备或者处理器。
放大器是整个电路的核心部件，它能够将输入信号放大到足够的程度，以便被其他设备或者处理器处理。
接下来，我们来了解高频小信号调谐放大器的工作原理。
在工作时，输入端接收到高频小信号后，会将其传递到放大器。
放大器将信号放大到足够的程度后，再将其传递到输出端。
在这个过程中，放大器通常会使用一些特殊的电子元器件，如晶体管等。
这些元器件能够将信号放大到足够的程度，并且能够对信号进行调谐，以适应不同的频率。
为了让放大器能够对信号进行调谐，通常会使用一些特殊的电子元器件，如电容器和电感器。
这些元器件能够对信号的频率进行调整，以适应不同的信号。
例如，当输入端接收到一个低频信号时，放大器会将电容器调整到一个较小的值，以便能够更好地放大这个信号。
当输入端接收到一个高频信号时，放大器会将电容器调整到一个较大的值，以便能够更好地放大这个信号。
需要注意的是，高频小信号调谐放大器的工作原理相对复杂，需要仔细的设计和调整。
在实际应用中，需要根据具体的需求和信号特性来选择合适的元器件和调谐方式，以达到最佳的效果。
此外，还需要注意一些其他因素，如噪声、失真等，以保证信号的质量和稳定性。
高频小信号调谐放大器是一种非常重要的电子元器件，其能够将高频小信号放大到足够的程度，以便被其他设备或者处理器处理。
在实际应用中，需要根据具体的需求和信号特性来选择合适的元器件和调谐方式，以达到最佳的效果。
希望本文能够对读者了解高频小信号调谐放大器的工作原理有所帮助。
高频小信号谐振放大器的设计
高频小信号谐振放大器的设计高频小信号谐振放大器是一种用来提高信号的有效电平的电路，常用于高灵敏度的无线信号传输。
这种电路的设计比一般的放大器设计要困难的多，因为它需要考虑到小信号的放大以及谐振限制，而且还要处理谐振和放大之间的优化等因素。
首先，要设计一个高频小信号谐振放大器，应该先考虑如何设计谐振电路。
谐振电路和电路放大之间存在协同作用，即只有当谐振参数设定正确时，才能有效放大信号，而谐振参数往往会受到非线性对电路的影响，因此谐振电路的设计非常重要。
常用的谐振电路有环形双极RC谐振电路和RC-L谐振电路等。
其次，要设计一个高频小信号谐振放大器，以满足要求应该考虑用什么类型的放大器。
一般来说，该电路采用双极型、混合型或OTA放大器都是可行的，其中OTA（Operational Transconductance Amplifier）的特殊结构，能有效地提高放大效果，具有较高的电压增益、低负载电压和低失真等优点。
另外，用于谐振放大的放大器也应该具有较高的带宽限制功能，因为过大的带宽会导致信号模糊，影响放大效果。
最后，注意高频小信号谐振放大器要求低噪声，应该采用低噪声特性良好的元件，放大器部分要采用隔离手段，以减少电源信号对输出信号的影响。
此外，调整输入和输出的阻抗匹配度有利于提高谐振放大器的性能，同时也可以降低失真和噪声，以最大程度发挥信号放大的作用。
总之，高频小信号谐振放大器的设计需要仔细考虑谐振电路、放大器、阻抗匹配度等因素，因为这些因素都会影响放大器的性能。
如果设计得当，高频小信号谐振放大器能够提高信号的传输质量，延长信号传输的距离，满足用户的要求。
高频小信号谐振放大器实验报告
高频小信号谐振放大器设计目录第一章设计总体思路及其计算 (1)1.1 电路的功能 (1)1.2 电路的基本原理 (2)1.3 设计思路及测量方法 (4)(1)谐振频率 (4)(2) 电压增益 (4)(3)通频带 (5)(4)矩形系数 (5)第二章仿真结果及其说明 (5)2.1 设置静态工作点 (5)2.2计算谐振回路参数 (6)2.3 利用Multisim 对电路的仿真图 (6)2.4 设计结果与分析 (7)第一章设计总体思路及其计算1.1 电路的功能高频小信号放大器的作用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。
高频小信号放大器是通信电子设备中常用的功能电路，它所放大的信号频率在数百千赫。
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。
1.2 电路的基本原理图1晶体管高频小信号单极单调谐回路谐振放大器图1所示电路为共发射极接法的晶体管高频小信号单极单调谐回路谐振放大器。
它不仅放可以大高频信号，而且还有一定的选频作用，因此，晶体管的集电极负载为LC 并联谐振回路，在高频情况下，晶体管本身的极间电容及连接导线的分布参数等会影响放大器射出信号的频率或相位。
放大器在谐振时的等效电路如图2所示，晶体管的4个y 参数分别为： 输入导纳：bb e b e b b b e bc b m b b c b ce oe r C j g r C j g g r C j g y ''''''''+++++≈ωωω)1( 输出导纳：bb e b e b b b e b e b ie r C j g r C j g y ''''''+++≈ωω)1( 正向传输导纳：bb e b e b b b m fe r C j g r g y ''''++≈ω)1( 反向传输导纳：b b e b e b b bc b c b re r C j g r C j g y ''''''+++-≈ωω)1( 式中m g 为晶体管的跨导，与发射极电流的关系为：{}6*S m i g A e m =图2谐振放大器的高频等效电路晶体管在高频情况下的分布参数除了与静态工作电流e i 、电流放大系数有关外，还与工作角频率有关。
高频小信号谐振放大器
四川师范大学教学实践周设计高频小信号谐振放大器院系名称物理与电子工程学院专业名称通信工程班级2009 级 4 班学生姓名文波何旖学号2009070454 2009070417 指导教师麦文完成时间2011年 12 月 20 日高频小信号谐振放大器目录摘要 (4)关键词 (4)一、高频小功率晶体管与LC并联谐振回路 (4)1．高频小功率晶体管 (4)2．LC并联谐振回路 (4)二、小信号谐振放大器的分类 (4)三、高频小信号谐振放大器的主要性能指标 (4)1．谐振电压增益 (4)2．通频带 (5)3．选择性 (5)（1）抑制比 (5)（2）矩形系数 (5)4．稳定性 (5)5．噪声系数 (6)（1）信噪比 (6)（2）噪声系数 (6)四、高频小信号谐振放大器的分析与计算 (6)1．单级单调谐放大器 (6)（1）电路组成 (6)（2）幅频特性曲线 (7)2．多级单调谐放大器 (8)（1）多级单调谐放大器的电压增益 (8)（2）多级单调谐放大器的通频带 (8)（3）多级单调谐放大器的选择性 (9)五、实验电路及实验原理 (10)1.单调谐放大器 (10)（1）谐振频率 (10)（2）电压放大增益 (10)（3）通频带 (11)（4）选择性——矩形系数 (11)2. 双调谐小信号放大器 (11)六、电路设计及制作 (11)1.LC谐振放大器选频放大系统框图 (11)2.LC谐振放大器选频放大系统电路 (11)3.LC谐振放大器选频放大系统电路PCB (12)七、测试方案与测试结果 (12)1. 测试方案 (13)2．测试结果 (13)（1）理论测试结果 (13)（2）实际测试结果 (13)八、测试分析与结论 (14)摘要我们知道，无线通信接收设备的接收天线接收从空间传来的电磁波并感应出的高频信号的电压幅度是（μV）到几毫伏（mV），而接收电路中的检波器（或鉴频器）的输入电压的幅值要求较高，最好在1V左右。
第3章 高频小信号放大器
2
2
电压增益和功率增益可分别写为
QL Av0 1 Q
Ap0 QL 1 Q
y fe ( Av0 ) max 2 g g o1 i 2
它的优点导出的表达式具有普遍意义，分析和测量方 便；缺点是网络参数与频率有关。但由于高频小信号谐振 放大器的频带较窄，一般只需在工作频率f0上进行参数计算。 故分析高频小信号谐振放大器时采用Y参数等效电路是合适 的。
晶体管的y参数等效电路
共发射极电路
b I 1
+
I2
+
c
V 1
e -
V 2
1 2
(2f 0.7 )m 2
1m
f0 1 21 m 1 2f 0.7 QL
多级单调谐回路谐振放大器（通频带续完）
m级相同放大器级联时，总的通频带比单级放大器的 通频带缩小，级数越多，m越大，总的通频带越小。 如果要求m级总的通频带等于原单级的通频带，则每
级的通频带要相应地加宽，即必须降低每级回路的QL。
当Av>1时，Gv>0， 当Av＝1时，Gv＝0 当Av<1时，Gv<0
2.通频带：放大器的电压增益下降到最大值的0.7倍时对应的 频率范围，仍然用2Δf0.7表示。也称为3db带宽。
3.选择性：从各种不同频率信号中选出有用信号，排除 有害信号的能力。矩形系数和抑制比。
矩形系数： 2f 0.1 K r 0.1 2f 0.7
2 g i2 p2 gi 2
1 p12 g o1 阻抗要变回原来的阻抗则： g o
实验报告.高频小信号调谐放大器
rb’b——基极体电阻，一般为几十欧姆；
Cb’c——集电极电容，一般为几皮法；
Cb’e——发射结电容，一般为几十皮法至几百皮法。
由此可见，晶体管在高频情况下的分布参数除了与静态工作电流IE，电流放大系数β有关外，还与工作频率ω有关。晶体管手册中给出的分布参数一般是在测试条件一定的情况下测得的。如在f0=30MHz，IE=2mA，UCE=8V条件下测得3DG6C的y参数为：
六、心得体会（可选）
通过这次的实验，在对谐振回路的调试，以及对放大器处于谐振时各项技术指标的测试如电压放大倍数、通频带、矩形系数，进一步掌握了高频小信号调谐放大器的工作原理。从而学会了小信号调谐放大器的设计方法。也将课堂所学的理论对于小信号调谐放大器是高频电子线路中的基本单元电路，主要用于高频小信号或微弱信号的线性放大、以及在高频调谐放大器中，由于晶体体管集电结电容的内部反馈，形成了放大器的输出电路与输入电路之间的相互影响。它使高频调谐放大器存在工作不稳定的问题等一系列的知识有了更加深刻的理解。
如果工作条件发生变化，上述参数则有所变动。因此，高频电路的设计计算一般采用工程估算的方法。
图2中所示的等效电路中，p1为晶体管的集电极接入系数，即
（1-7）
式中，N2为电感L线圈的总匝数。
P2为输出变压器T的副边与原边的匝数比，即
（1-8）
式中，N3为副边（次级）的总匝数。
gL为调谐放大器输出负载的电导，gL=1/RL。通常小信号调谐放大器的下一级仍为晶体管调谐放大器，则gL将是下一级晶体管的输入导纳gie2。
由式（1-14）可得
(1-16)
图3谐振曲线
通频带越宽放大器的电压放大倍数越小。要想得到一定宽度的通频宽，同时又能提高放大器的电压增益，由式（1-15）可知，除了选用yfe较大的晶体管外，还应尽量减小调谐回路的总电容量CΣ。如果放大器只用来放大来自接收天线的某一固定频率的微弱信号，则可减小通频带，尽量提高放大器的增益。
高频小信号谐振放大器实验
高频小信号谐振放大器实验本实验主要介绍高频小信号谐振放大器的设计和实现。
高频小信号谐振放大器是一种可以在高频范围内放大器小信号的电路，其特点是具有高放大倍数、高输入阻抗和宽带。
该电路通常用于射频（无线通信）、超声波和雷达等领域。
一、实验目的1. 了解高频小信号谐振放大器的基本结构和工作原理。
2. 学会使用S参数测试仪器和频谱分析仪等仪器。
3. 学会使用仿真软件验证电路设计。
二、实验器材1. 微波传输线（常见类型包括同轴线、双线、带线等）；2. 射频信号发生器、信号频率测量仪、带宽测量仪等；3. 微波功率计、双向器等；4. 电路板、直流稳压电源、万用表等；5. 计算机、仿真软件等。
三、实验内容1. 设计一款小信号谐振放大器电路，电路输入端的电阻值为50Ω，工作频率为2.4GHz左右。
2. 在仿真软件上进行电路仿真和性能测试，包括S参数测试、放大倍数测试、带宽测试等。
3. 在电路板上搭建实际电路，并进行实测和调试。
五、实验注意事项1. 在设计电路时，应注意高频电路的特殊性质，尤其是传输线上波的反射和干扰等问题。
2. 在进行仿真测试和实验搭建时，应选择合适的测试仪器和工作频率，并对测试结果进行准确的数据处理和比对。
3. 在进行电路测试和调试时，应注意电路板的接线、阻抗匹配等问题，并保持测试仪器和电路板的地线相同。
六、实验结论1. 经过仿真测试和实验搭建，本实验成功设计出了一款小信号谐振放大器电路，其频率为2.4GHz左右。
2. 经过性能测试，本电路具有较高的S参数、放大倍数和带宽等性能指标，符合设计要求。
3. 通过比对仿真数据和实测结果，发现其较大差异主要为电路实际反射等因素所导致，通过调试可以使电路性能被进一步优化。
4. 本实验通过仿真和实验验证了小信号谐振放大器电路的特点和优点，具有重要的理论和实践价值。
高频小信号调谐放大器工作原理
高频小信号调谐放大器工作原理
高频小信号调谐放大器是一种常用于无线电通信系统中的放大器。
其主要作用是放大接收机输入的微弱信号，以便能够有效地处理和解调信号。
这种放大器结构简单、性能稳定、功耗低，因此被广泛应用。
该放大器的基本组成部分包括一个共射放大电路、一个高Q值谐振电路、一个变压器和一个输出耦合电路。
共射放大电路是整个放大器的核心部分，它能够将输入信号经过放大后输出到谐振电路中。
高Q值谐振电路是一个能够选择特定频率的电路，其主要作用是滤除其他频率的干扰信号，只保留需要的信号频率。
这种电路可以采用多种形式，如LC谐振电路、单谐振放大电路等。
变压器是为了提高电路的输入输出阻抗匹配而设置的。
通过变压器的调节，可以使得电路的输入阻抗与输出阻抗匹配，从而使得信号能够更加稳定地传输。
输出耦合电路是将谐振电路产生的信号经过放大后输出到外部设备的电路。
它主要作用是将电路内部的信号传输到外部设备，从而实现信号的传输。
综上所述，高频小信号调谐放大器是一种非常重要的电路，其基本原理是通过放大输入信号并滤除其他频率干扰信号以提高信号质量。
同时，这种放大器具有结构简单、性能稳定、功耗低等特点，因此广泛应用于无线电通信系统中。
06 第二章——高频小信号放大器
按电路形式分为单级放大器和级联放大器。
第二章 高频小信号放大器
技术指标
1. 电压增益与功率增益------Au，Ap
u 输出电压 Au o ui 输入电压
Po 输出给负载的功率 Ap Pi 输入功率
2. 通频带------B=2B0.7 （或△f0.7)
放大器所放大的一般都是已调信号，已调信号都包含一定谱宽度， 因此要有一定通频带。通频带取决于回路的形式和QL。并且通频带越宽， 放大器增益越小。
ce :极间电阻，很大。几十KΩ
Cce :极间电容，很小。
第二章 高频小信号放大器
混合π参数法是从模拟晶体管的物理机构出发,
用集中参数元件Ｒ、Ｃ和受控源来表示管内的复杂关
系。 优 点: 各元件参数物理意义明确, 在较宽的频 带内元件值基本上与频率无关。 缺 点: 随器件不同而有不少差别, 分析和测量 不方便。因而混合π型等效电路法较适合于分析宽频 带小信号放大器。
5. 噪声系数------NF
Psi / Pni N F (dB) 10 lg Pso / Pno
Psi / Pni 输入信噪功率比 NF ＝ Pso / Pno 输出信噪功率比
希望放大器本身产生的噪声越小越好，要求噪声系数接 近1。
第二章 高频小信号放大器
以上这些要求相互之间即有联系又有矛盾，故根据 需要决定主次，eg: 增益和稳定性；通频带和选择 性等。
对发射区和集电区很大。
发 射 结 正 偏 集 电 结 反 偏
be :结电阻。较小 几十Ω～几百Ω,
26 0 be Ie Cbe :结电容，较大，100pf～500pf。
bc :结电阻，很大。100KΩ~100MΩ
Multisim在高频小信号谐振放大器教学中的应用
1.引言 《高频电子线路》是无线电技术类各专业的一门主要技术基础课，是 理论和技术性都很强的课程[1]。该课程电路多数是非线性的、数学推导 繁琐、概念抽象。在教学过程中发现，采用传统的板书教学和多媒体教 学相结合的方式讲授，学生普遍反映较难理解和掌握。另外，传统的实 验方法不能很好地让学生理解电路的工作原理和信号波形的变化，实 验过程中常会遇到元件虚焊或毁坏、仪器缺乏、性能不稳定等棘手问 题，浪费实验课上有限的时间，影响实验的正常进行及学生实践的积极 性。 在《高频电子线路》教学中引入 Multisim 仿真技术来辅助教学，可 以通过形象、生动的波形演示，提高学生学习兴趣，开拓学生思维，为学 生在有限的时间内掌握高频知识提供条件，并能培养学生动手实践能 力，为高频电路实验开辟一条快捷高效的新途径。 本文首先介绍仿真软件 Multisim 的主要功能和特点，结合高频电 路实例阐述 Multisim 仿真与分析在高频电路教学中的具体应用。 2.Multis im 的主要功能和特点 Multisim 是美国国家仪器有限公司(National Instruments，简称 NI)推 出针对动手学习以及专业电路设计的电路仿真软件[2]，它界面友好，简 单直观，软件易学易用。具备如信号源、基本元器件、模拟数字集成电 路、指示器件、控制部件等各种元器件，故可以用于对模拟电路、数字电 路和混合电路的仿真工作。在 Multisim 中，虚拟测试仪表和仿真元件外 形与实物非常接近，配合强大的仿真分析，从而使结果更加精确、可靠。 另外，其中的虚拟仪器与现实中所使用的仪器一样可以直接通过仪器 观察电路的运行状态，非常直观。Multisim 提供了电路分析的常用方法， 如：直流工作点分析、交流分析、瞬态分析、失真分析、噪声分析、直流扫 描分析等。而且支持远程控制功能，实现交互式教学。它先进的高频仿 真和设计功能，是目前众多通用电路仿真软件所不具备的。 利用 Multisim 强大的仿真功能，在计算机上进行电子技术的实验， 有着它独特的优势，它不受时间、地点、设备的限制。通过 Multisim 的仿 真，可使每位学生亲自动手动脑进行电路连接、元件参数的选择、分析 各元器件参数变化对电路带来的影响和作用，通过仿真把理论和实践 结合起来，从而加深学生对电路的认识。 下面以高频小信号谐振放大器为例，来说明 Multisim 在高频电子 线路教学中的应用。 3.高频小信号谐振放大器仿真 高频小信号谐振放大器广泛应用于通信系统和其他电子系统中[3]， 在接收设备中，从天线上感应的信号是非常微弱的，一般在 uV 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放大器 来完成。高频放大器的中心频率一般在几百千赫至几百兆赫，但所需通 过的频率范围（频带）和中心频率相比往往是很小的，或者只工作于某 一频率，所以一般采用选频网络组成谐振放大器。所谓谐振放大器 (Resonant Amplifier)，就是采用谐振回路作负载的放大器，根据谐振回路 的特性，谐振放大器对于靠近谐振频率的信号，有较大的增益，对于远 离谐振频率的信号，增益迅速下降。所以，谐振放大器不仅有放大的作 用，而且起着滤波和选频的作用。 如何让学生深刻的理解谐振回路确实具有选频的作用，这是一个 难点，传统的教学方法难以保证良好的教学效果。在讲课中，要启发学 生思考，就要注意遵循学生的思维规律，其中重要的是要尽量在学生已 有认知的基础上展开新的知识传授。首先从同学们熟悉的共射放大电 路和并联谐振回路引入，然后再讲解高频小信号谐振放大器。
高频小信号谐振放大器的应用
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2.2 小信号选频放大器
• 2.2.1 谐振回路
• LC 谐振回路是高频电路里最常用的无源网络，利用LC 谐振回路的幅 频特性和相频特性，不仅可以进行选频，即从输入信号中选择出有用 频率分量而抑制掉无用频率分量或噪声（如在选频放大器和正弦波振 荡器中），而且还可以进行信号的频幅转换和频相转换（如在斜率鉴 频和相位鉴频电路里）。另外，用L、C 组件还可以组成各种形式的 阻抗变换电路和匹配电路。所以，LC 谐振回路虽然结构简单，但是 在高频电路里却是不可缺少的重要组成部分，在本书所介绍的各种功 能的高频电路单元里几乎都离不开它。
• 1. 单调谐回路谐振放大器 • 单调谐放大器是由单调谐回路作为交流负载的放大器。图2-13 所示
为一个共发射极单调谐放大器。它是接收机中一种典型的高频放大器 电路。图中R1、R2 是放大器的偏置电阻，Re是直流负反馈电阻，C1、 Ce 是直流高频旁路电容，它们起稳定放大器静态工作点的作用。LC 组成并联谐振回路，它与晶体管共同起着选频放大作用。
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2.2 小信号选频放大器
• 5）谐振曲线、通频带及选择性 • 将式（2-10）与式（2-12）相比，得
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2.2 小信号选频放大器
• 由式（2-17）可以绘出并联回路谐振曲线，如图2-5 所示。该曲线适 用于任何LC 并联谐振回路。
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2.2 小信号选频放大器
• 式中，Δf=f-f0，得
• 从式（2-19）可以看出，在谐振点Δf=0，U/U0=1。随着|Δf|的增大， U/U0 将减小。对于
• 同样的偏离值Δf，Q0 越高，U/U0 衰减就越多，谐振曲线就越尖锐。
高频小信号谐振放大器
高频小信号谐振放大器实验121180166 赵琛一、 实验目的1． 掌握高频小信号调谐放大器的工作原理和基本电路结构。
2． 掌握高频小信号调谐放大器的调试方法。
3． 掌握高频小信号调谐放大器各项技术参数（电压放大倍数，通频带，矩形系数，1dB 压缩点）的测试方法。
二、实验使用仪器1．小信号调谐放大器实验板 2．200MH 泰克双踪示波器 3. FLUKE 万用表 4. 模拟扫频仪（安泰信） 5. 高频信号源 6. 高频毫伏表 三、实验基本原理与电路 1、 小信号调谐放大器的基本原理小信号调谐放大器是构成无线电通信设备的主要电路， 其作用是有选择地对某一频率范围的高频小信号信号进行放大 。
所谓“小信号”，指输入信号电压一般在微伏~毫伏数量级范围内，对于这种幅度范围的输入信号，放大器一半工作在线性范围内。
所谓“调谐”，主要是指放大器的集电极负载为调谐回路（如LC 调谐回路）。
此时放大器对谐振频率0f 及附近频率的信号具有最大的增益，而对其它远离0f 频率的输入信号，增益很小，如图1-1所示。
2、小信号调谐放大器技主要技术指标1. 增益：表示高频小信号调谐放大器对输入信号的放大能力 电压增益的定义：01020log ()iU dB U ⨯ (1_1） 其中输出信号和输入信号的有效值分别为0U ，i U 。
相对增益(d B )f图1.1 高频小信号调谐放大器的频率选择特性曲线功率增益的定义： 01010log ()iP dB P ⨯ (1_2） 其中输出信号和输入信号的功率分别为0P ，i P 。
在高频和射频电路中功率的单位常用dBm 表示：dBm 和mW 之间的换算关系：1010log ()1PdBm mW=⨯，10dBm =10mW (1_3）2. 通频带和选择性：通常将小信号放大器的电压增益下降到最大值的0.707倍时所对应的输入信号频率范围定义为放大器的通频带，用B 0.7表示。
为衡量放大器的频率选择性，通常引入参数——矩形系数K 0.1，它定义为：0.10.10.7B K B =(1_4） 式中，B 0.1为电压增益下降到最大值的0.1倍处的输入信号带宽，如图1.1所示。
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2.2 小信号选频放大器
• 2.2.1 谐振回路
• LC 谐振回路是高频电路里最常用的无源网络，利用LC 谐振回路的幅 频特性和相频特性，不仅可以进行选频，即从输入信号中选择出有用 频率分量而抑制掉无用频率分量或噪声（如在选频放大器和正弦波振 荡器中），而且还可以进行信号的频幅转换和频相转换（如在斜率鉴 频和相位鉴频电路里）。另外，用L、C 组件还可以组成各种形式的 阻抗变换电路和匹配电路。所以，LC 谐振回路虽然结构简单，但是 在高频电路里却是不可缺少的重要组成部分，在本书所介绍的各种功 能的高频电路单元里几乎都离不开它。
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2.2 小信号选频放大器
• 5）谐振曲线、通频带及选择性 • 将式（2-10）与式（2-12）相比，得
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2.2 小信号选频放大器
• 由式（2-17）可以绘出并联回路谐振曲线，如图2-5 所示。该曲线适 用于任何LC 并联谐振回路。
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2.2 小信号选频放大器
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2.2 小信号选频放大器
• 2. 单调谐放大器Y 参数等效电路 • 在分析高频小信号放大器时，采用Y 参数等效电路进行分析是比较方
便的。所以在电路化简时，可将电路中的晶体管等效成一个Y 参数等 效电路，如图2-15 所示。 • 将晶体管Y 参数等效电路代入图2-14 所示电路，则可得单调谐放大 器Y 参数等效电路，如图2-16 所示。 • 3. 单调谐放大器的稳定性 • 由于晶体管集电极和基极之间存在结电容 ，其值虽然很小（只有 几个皮法），但高频工作时仍然使放大器输出和输入之间形成反馈通 路（称为内反馈），
• 高频小信号放大器广泛用于广播、电视、通信、测量仪器等设备中。 高频小信号放大器可分为两类：一类是以谐振回路为负载的谐振放大 器；另一类是以滤波器为负载的集中选频放大器。
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2.1 概 述
• 它们的主要功能都是从接收的众多电信号中选出有用信号并加以放大， 同时对无用信号、干扰信号、噪声信号进行抑制，以提高接收信号的 质量和抗干扰能力。谐振放大器常由晶体管等放大器件与LC 并联谐 振回路或耦合谐振回路构成。它可分为调谐放大器和频带放大器，前 者的谐振回路需调谐于需要放大的外来信号的频率上，后者谐振回路 的谐振频率固定不变。集中选频放大器把放大和选频两种功能分开， 放大作用由多级非谐振宽频带放大器承担，选频作用由LC 带通滤波 器、晶体滤波器、陶瓷滤波器和声表面波滤波器等承担。目前广泛采 用集中宽频带放大器。
第2 章 高频小信号谐振放大器的应用
• 2.1 概述 • 2.2 小信号选频放大器 • 2.3 集中选频放大器 • 2.4 放大器的噪声 • 2.5 技能训练2：接收与小信号调谐放大实训
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2.1 概 述
• 在无线通信中，发射与接收的信号应当适合于空间传输。所以，被通 信设备处理和传输的信号是经过调制处理过的高频信号，这种信号具 有窄带特性。而且，通过长距离的通信传输，信号受到衰减和干扰， 到达接收设备的信号是非常弱的高频窄带信号，在做进一步处理之前， 应当经过放大和限制干扰的处理。这就需要通过高频小信号放大器来 完成。这种小信号放大器是一种谐振放大器。混频器输出端也接有这 种小信号放大器，作为中频放大器对已调信号进行放大。
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2.2 小信号选频放大器
• 2.2.3 多级单调谐回路谐振放大器
• 若单级调谐放大器的增益不能满足要求，可采用多级单调谐放大器级 联。将图2-13 中晶体管VT2 集电极上加一个谐振回路，就可得双级 单调谐放大电路，如图2-22 所示。下面分析多级单调谐回路谐振放 大器的性能指标。
• 从式（2-46）可以看出，级联后总电压增益是单级电压增益的n 次方。 在图2-23 中，n=1 是单级单调谐放大器电压增益谐振曲线；n=2 是 双级单调谐放大器电压增益谐振曲线；n=3 是三级单调谐放大器电压 增益谐振曲线。
• 2. 通频带 • 令式（2-46）等于0.707，可得n 级级联放大器的总通频带为
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2.2 小信号选频放大器
• 式中，f0/QL 是单级单调谐放大器通频带。 • 3. 选择性 • 令式（2-46）等于0.1，可得n 级级联放大器总通频带BW0.1 为
• 将上式与式（2-47）相比，得矩形系数为
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2.3 集中选频放大器
• 随着电子技术的发展，在小信号选频放大电路中越来越多地采用集中 选频放大器。集中选频放大器由两部分部件组成：一部分是宽频带带 放大器一般由线性集成电路构成，当工作频率较高时，也可用其他分 立元件宽频带放大器构成。
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2.2 小信号选频放大器
• 1. 电压增益 • 设有n 级单调谐放大器相互级联，且各级的电压增益相同，即 • 则级联后放大器的总电压增益为
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2.2 小信号选频放大器
• 谐振时，电压增益为 • 电压增益谐振曲线数学表达式为
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2.2 小信号选频放大器
2.3 集中选频放大器
• 石英晶体滤波器特性与陶瓷滤波器相似，但Q 值高很多，因此频率特 性好，但价格较高。
• 2. 声表面波滤波器 • 目前，应用最普遍的集中滤波器是声表面波滤波器。声表面波滤波器
SAWF（SurfaceAcoustic Wave Filter）是利用某些晶体的压电效 应和表面波传播的物理特性制成的一种新型电—声换能器件。压电效 应是指，当晶体受到应力作用时，在它的某些特定表面上将出现电荷， 而且应力大小与电荷密度之间存在着线性关系，这是正压电效应；当 晶体受到电场作用时，在它的某些特定方向上将出现应力变化，而且 电场强度与应力变化之间存在着线性关系，这是逆压电效应。
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2.2 小信号选频放大器
• LC 谐振回路分为并联谐振回路和串联谐振回路两种形式，其中并联 网络在实际电路中用途更广，且二者之间具有一定的对偶关系，所以 只要理解并联回路，则串联谐振回路的特性用对偶方法就可以得到。
• 1. 并联谐振回路的选频特性 • 信号源与电感线圈和电容器并联组成的电路，叫作LC 并联回路，如
器是利用某些陶瓷材料的压电效应构成的滤波器，常用的陶瓷滤波器 是由锆钛酸铅［Pb(ZrTi)O3］压电陶瓷材料（简称PZT）制成的。把 这种陶瓷材料制成片状，两面涂银作为电极，经过直流高压极化后就 具有压电效应。压电效应就是当陶瓷片发生机械变形时，其表面会产 生电荷，两电极间产生电压；
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2.3 集中选频放大器
• 陶瓷滤波器具有无须调谐、体积小、加工方便等优点，但工作频率不 太高（几十兆赫兹以下）、相对频宽较窄。使用时，其输入阻抗须与 信号源阻抗匹配，其输出阻抗也须与负载阻抗匹配；否则其频率特性 将会变坏。另外，其频率特性较难控制，生产一致性较差。
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2.3 集中选频放大器
• 而当陶瓷片两电极间加上电压时，它会产生机械变形。当外加交变电 压的频率等于陶瓷片固有频率时，机械振动幅度最大，陶瓷片表面产 生电荷量的变化也最大，在外电路中产生的电流也最大，其作用类似 于串联谐振回路。其等效电路和电路符号如图2-24（a）、（b）所 示。图中Co 为压电陶瓷片的固定电容值，Lq、Cq、rq 分别相当于机 械振动时晶体的等效质量、等效弹性系数和等效阻尼。压电陶瓷片的 厚度、半径等尺寸不同时其等效电路参数也就不同。从图2-24 所示 电路可见，陶瓷片具有两个谐振频率，一个是串联谐振频率fs，另一 个是并联谐振频率fp。在串联谐振频率时陶瓷片的等效阻抗最小 （≤20 Ω），并联谐振频率时，陶瓷片的等效阻抗最大，其阻抗频率 特性如图2-25 所示。
• 1. 单调谐回路谐振放大器 • 单调谐放大器是由单调谐回路作为交流负载的放大器。图2-13 所示
为一个共发射极单调谐放大器。它是接收机中一种典型的高频放大器 电路。图中R1、R2 是放大器的偏置电阻，Re是直流负反馈电阻，C1、 Ce 是直流高频旁路电容，它们起稳定放大器静态工作点的作用。LC 组成并联谐振回路，它与晶体管共同起着选频放大作用。
图2-2 所示。图中与电感线圈L 串联的电阻R 代表线圈的损耗，电容 C 的损耗不考虑。 为信号电流源。为了分析方便，在分析电路时也 暂时不考虑信号源内阻的影响。
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2.2 小信号选频放大器
• 1）并联谐振回路阻抗的频率特性 • 如图2-2 所示，并联谐振回路阻抗表达式为
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• 式中，Δf=f-f0，得
• 从式（2-19）可以看出，在谐振点Δf=0，U/U0=1。随着|Δf|的增大， U/U0 将减小。对于
• 同样的偏离值Δf，Q0 越高，U/U0 衰减就越多，谐振曲线就越尖锐。
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2.2 小信号选频放大器
• 2.2.2 小信号谐振放大器
• LC 谐振回路小信号放大器由放大器和LC 谐振回路组成。放大器件可 采用单管、双管组合电路和集成放大电路等。谐振回路可以是单谐振 回路或双耦合谐振回路。
• 在集中选频放大器里，先采用矩形系数较好的集中滤波器进行选频， 然后利用单级或多级集成宽带放大电路进行信号放大。前者以集中预 后者可充分发挥线性集成电路的优势。集中滤波器的任务是选频，要 求在满足通频带指标的同时，矩形系数要好。其主要类型有集中LC 滤波器、石英晶体滤波器、陶瓷滤波器和声表面波滤波器等。
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2.2 小信号选频放大器
• 当直流工作点选定以后，图2-13 可以简化成只包括高频通路的等效 电路，如图2-14 所示。由图2-14 可以看出，电路分为三部分，即晶 体管本身、输入电路和输出电路。晶体管是谐振放大器的重要组件， 在分析电路时，可用Y 参数等效电路来说明它的特性。输入电路由电 感L 与天线回路耦合，将天线来的高频信号通过它加到晶体管的输入 端。输出电路是由L与C 组成的并联谐振回路，通过互感耦合将放大 后的信号加到下一级放大器的输入端。本电路的晶体管输出端与负载 输入端采用了部分接入的方式。