高频电子线路 第三章 高频谐振放大器
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图3-10(a)中, 集中选频滤波器接于宽带集成放大 器的后面。 图3-10(b)是另一种接法。
图3-8 参差调谐放大器的频率特性 ﹙ａ﹚单、双回路特性；﹙ｂ﹚总特性V G2 D源自G1C2SC3
C1
AGC Ec
图 3-9 电视机高频放大器的简化电路
宽带 放大器
集中 滤波器
(a)
前置 放大器
集中 滤波器
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。
14
Rb1
2
V
L
RL
C
3
5
Rb2
Cb Re
Ce
(a)
V C
3 5
2
L
RL
4 1
(b)
图 3-1 (a) 实际线路; (b) 交流等效电路
在忽略rb′e及满足Cπ»Cμ的条件下, Y参数与混π参数 之间的关系为
2. 多级双调谐放大器 an (1 4 )n / 2
4
3. 参差调谐放大器
(3-16)
图3-8是采用单调谐回路和双调谐回路组成的 参差调谐放大器的频率特性。图3-9示出了一彩色 电视机高频头的调谐放大器的简化电路。
3.1.5 高频集成放大器
高频集成放大器有两类: 一种是非选频的高频集成 放大器, 主要用于某些不需要选频功能的设备中, 通常 以电阻或宽带高频变压器作负载; 另一种是选放大器, 用于需要有选频功能的场合, 如接收机的中放就是它的 典型应用。
ic －
＋
u ()
ib V ＋
uce
ub
ube － －
uc CL
＋
R
Eb
Ec
图 3-12 晶体管高频功率放大器的原理线路
1．电流、 电压波形
设输入信号为
ub Ub cost
则由图3-12得基极回路电压为
ube Eb Ub cost
(3-17)
周期性脉冲可以分解成直流、 基波(信号频率分量)
I b I S YS Ub
(3-6a)
. I c YLUc
Ib
(3-6b)
. Ic
＋
＋
. IS
.
YS
Ub
Yie
.
.
Yoe .
Uc
YL′
－
YreUc
YfeUb
－
图 3-3 图3 -1高频小信号放大器的 高频等效电路
(1) 电压放大倍数K
K
Uc
Ub
Y fe YoeYL
(2) 输入导纳Yi
Yi
Ib
.
L1
L2 Uo
＋
V1 .
V2
Uc
－
(b)
图 3-5 (a) 原理电路; (b) 某收音机实际电路
V1
V2
Yi≈ Yie
YS YL
YfbYrb Yo≈ Yob － Yib
图 3-6 共发—共基电路
＋Ec
R1 R3
G2 D
＋
S G1
V CS
uo
R2 R4
RS
－
图 3 ─ 7 双栅场效应管调谐放大器
3.1.4多级谐振放大器
1．多级单调谐放大器
多级单调谐放大器的谐振频率相同, 均为信号的中
心频率。
K0 K01K02 K0n
(3-13)
a 1
12
(3-14)
an (1 2 )n / 2
(3-15)
表3-1 多级单调谐放大器的带宽和矩形系数 表3-2 多级双调谐放大器的带宽和矩形系数
A2 C2
uo C3 50
MRA8
MRA8
图 3-11 集成选频放大器应用举例
3.2
高频功率放大器的主要功用是放大高频信号, 并且 以高效输出大功率为目的, 它主要应用于各种无线电发 射机中。
3.2.1 图3-12是一个采用晶体管的高频功率放大器的原理 线路, 除电源和偏置电路外, 它是由晶体管、 谐振回路 和输入回路三部分组成的。
(3-5b)
rbb′ b
b′
C
＋ . Ub′e C －
. gmUb′e
e
c Yce
e
(a)
b＋ . Ube Yie －
e
. YreUce
. YfeUbe
＋c . Yoe Uce －
e
(b)
图 3-2 (a) 混π等效电路; (b) Y参数等效电路
2．
忽略管子内部的反馈, 即令Yre = 0, 由图3-3可得
是利用中和电容Cn的中和电路。 为了抵消Yre的反
馈,
从集电极回路取一与
U
c
反相的电压U n
,
通过Cn反馈
到输入端。根据电桥平衡有
1
j0Cbc
j0L1
1
j0Cn
j 0 L2
则中和条件为
Cn
L1 L2
Cbc
N1 N2
Cbc
(3-12)
. Uc
N1 V
Ce
Cb1
N2
Cn
. Un
Cb
Ec
(a)
Ec
Cn
和各次谐波分量,
Ub
Yie
Y feYre YoeYL
(3) 输出导纳Yo
Yo
Ic
Uc
I S 0
Yoe
YreY fe YS Yie
(3-7) (3-8) (3-9)
(4) 通频带B 0.707与矩形系数K 0.1
通频带B
0.707为
B0.707
fo QL
3.1.3
(3-10)
1．
反向传输导纳Yre引入的输入导纳, 记为Yir。 忽略 r bb′的影响, 则由式(3-3)、 (3-4)有
将Yoe归入负载中, 并考虑谐振频率ω0附近情况, 有 Yfe gm
Yre jCu
将Yoe归入负载中, 并考虑谐振频率ω0附近情况, 有
Yoe
YL
CL
GL (1
j2QL
0
)
则
Yir
CL
(1
j0Cu gm
j2QL
0
)
j
CL
0Cu gm
(1 j2QL
0
)
(3-11)
2. 提高放大器稳定性的方法
宽带 放大器
(b) 图3-10 集中选频放大器组成框图
表3-3 MRA8 主要性能指标
图 3-11示出了Mini Circuits公司生产的一集成放大
器MRA8的应用电路， MRA8是硅单片放大器, 其主要
指标见表3-3。
＋15
C4
R1
220
1 4
W
R2
220
1 4
W
L1
L2
ui A1
50 C1
第三章 高频谐振放大器
3.1 高频小信号放大器 3.2 高频功率放大器的原理和特性 3.3 高频功率放大器的高频效应 3.4 3.5 高频功放、 功率合成与射频模块放大器
3.1 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。
3.1.1 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。 3.1.2 1． 晶体管的高频等效电路
Yie
1
jC jC rbb
(3-1)
Yoe
jC
jC rbbgm 1 jC rbb
(3-2)
Y fe
gm
jC rbb
Yre
jCu 1 jC rbb
(3-3) (3-4)
由图3-2可以得到晶体管 Y 参数等效电路的 Y 参数
方程
Ib Yie U b Yre U c
(3-5a)
Ic Y fe U b Yoe U c
图3-8 参差调谐放大器的频率特性 ﹙ａ﹚单、双回路特性；﹙ｂ﹚总特性V G2 D源自G1C2SC3
C1
AGC Ec
图 3-9 电视机高频放大器的简化电路
宽带 放大器
集中 滤波器
(a)
前置 放大器
集中 滤波器
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。
14
Rb1
2
V
L
RL
C
3
5
Rb2
Cb Re
Ce
(a)
V C
3 5
2
L
RL
4 1
(b)
图 3-1 (a) 实际线路; (b) 交流等效电路
在忽略rb′e及满足Cπ»Cμ的条件下, Y参数与混π参数 之间的关系为
2. 多级双调谐放大器 an (1 4 )n / 2
4
3. 参差调谐放大器
(3-16)
图3-8是采用单调谐回路和双调谐回路组成的 参差调谐放大器的频率特性。图3-9示出了一彩色 电视机高频头的调谐放大器的简化电路。
3.1.5 高频集成放大器
高频集成放大器有两类: 一种是非选频的高频集成 放大器, 主要用于某些不需要选频功能的设备中, 通常 以电阻或宽带高频变压器作负载; 另一种是选放大器, 用于需要有选频功能的场合, 如接收机的中放就是它的 典型应用。
ic －
＋
u ()
ib V ＋
uce
ub
ube － －
uc CL
＋
R
Eb
Ec
图 3-12 晶体管高频功率放大器的原理线路
1．电流、 电压波形
设输入信号为
ub Ub cost
则由图3-12得基极回路电压为
ube Eb Ub cost
(3-17)
周期性脉冲可以分解成直流、 基波(信号频率分量)
I b I S YS Ub
(3-6a)
. I c YLUc
Ib
(3-6b)
. Ic
＋
＋
. IS
.
YS
Ub
Yie
.
.
Yoe .
Uc
YL′
－
YreUc
YfeUb
－
图 3-3 图3 -1高频小信号放大器的 高频等效电路
(1) 电压放大倍数K
K
Uc
Ub
Y fe YoeYL
(2) 输入导纳Yi
Yi
Ib
.
L1
L2 Uo
＋
V1 .
V2
Uc
－
(b)
图 3-5 (a) 原理电路; (b) 某收音机实际电路
V1
V2
Yi≈ Yie
YS YL
YfbYrb Yo≈ Yob － Yib
图 3-6 共发—共基电路
＋Ec
R1 R3
G2 D
＋
S G1
V CS
uo
R2 R4
RS
－
图 3 ─ 7 双栅场效应管调谐放大器
3.1.4多级谐振放大器
1．多级单调谐放大器
多级单调谐放大器的谐振频率相同, 均为信号的中
心频率。
K0 K01K02 K0n
(3-13)
a 1
12
(3-14)
an (1 2 )n / 2
(3-15)
表3-1 多级单调谐放大器的带宽和矩形系数 表3-2 多级双调谐放大器的带宽和矩形系数
A2 C2
uo C3 50
MRA8
MRA8
图 3-11 集成选频放大器应用举例
3.2
高频功率放大器的主要功用是放大高频信号, 并且 以高效输出大功率为目的, 它主要应用于各种无线电发 射机中。
3.2.1 图3-12是一个采用晶体管的高频功率放大器的原理 线路, 除电源和偏置电路外, 它是由晶体管、 谐振回路 和输入回路三部分组成的。
(3-5b)
rbb′ b
b′
C
＋ . Ub′e C －
. gmUb′e
e
c Yce
e
(a)
b＋ . Ube Yie －
e
. YreUce
. YfeUbe
＋c . Yoe Uce －
e
(b)
图 3-2 (a) 混π等效电路; (b) Y参数等效电路
2．
忽略管子内部的反馈, 即令Yre = 0, 由图3-3可得
是利用中和电容Cn的中和电路。 为了抵消Yre的反
馈,
从集电极回路取一与
U
c
反相的电压U n
,
通过Cn反馈
到输入端。根据电桥平衡有
1
j0Cbc
j0L1
1
j0Cn
j 0 L2
则中和条件为
Cn
L1 L2
Cbc
N1 N2
Cbc
(3-12)
. Uc
N1 V
Ce
Cb1
N2
Cn
. Un
Cb
Ec
(a)
Ec
Cn
和各次谐波分量,
Ub
Yie
Y feYre YoeYL
(3) 输出导纳Yo
Yo
Ic
Uc
I S 0
Yoe
YreY fe YS Yie
(3-7) (3-8) (3-9)
(4) 通频带B 0.707与矩形系数K 0.1
通频带B
0.707为
B0.707
fo QL
3.1.3
(3-10)
1．
反向传输导纳Yre引入的输入导纳, 记为Yir。 忽略 r bb′的影响, 则由式(3-3)、 (3-4)有
将Yoe归入负载中, 并考虑谐振频率ω0附近情况, 有 Yfe gm
Yre jCu
将Yoe归入负载中, 并考虑谐振频率ω0附近情况, 有
Yoe
YL
CL
GL (1
j2QL
0
)
则
Yir
CL
(1
j0Cu gm
j2QL
0
)
j
CL
0Cu gm
(1 j2QL
0
)
(3-11)
2. 提高放大器稳定性的方法
宽带 放大器
(b) 图3-10 集中选频放大器组成框图
表3-3 MRA8 主要性能指标
图 3-11示出了Mini Circuits公司生产的一集成放大
器MRA8的应用电路， MRA8是硅单片放大器, 其主要
指标见表3-3。
＋15
C4
R1
220
1 4
W
R2
220
1 4
W
L1
L2
ui A1
50 C1
第三章 高频谐振放大器
3.1 高频小信号放大器 3.2 高频功率放大器的原理和特性 3.3 高频功率放大器的高频效应 3.4 3.5 高频功放、 功率合成与射频模块放大器
3.1 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。
3.1.1 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。 3.1.2 1． 晶体管的高频等效电路
Yie
1
jC jC rbb
(3-1)
Yoe
jC
jC rbbgm 1 jC rbb
(3-2)
Y fe
gm
jC rbb
Yre
jCu 1 jC rbb
(3-3) (3-4)
由图3-2可以得到晶体管 Y 参数等效电路的 Y 参数
方程
Ib Yie U b Yre U c
(3-5a)
Ic Y fe U b Yoe U c