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通信电子线路通信电子线路通信电子线路通信电子线路湖北理工学院湖北理工学院第第2章高频小信号调谐放大器章高频小信号调谐放大器本章重点：本章重点：1.串、并联谐振回路分析方法；串、并联谐振回路分析方法；2.单双调谐放大器基本原理及组成；单双调谐放大器基本原理及组成；3.单、双调谐放大器单、双调谐放大器Y参数分析方法；参数分析方法；4.高频小信号调谐放大器稳定性；高频小信号调谐放大器稳定性；5.集中选频放大器集中选频放大器第第2章高频小信号调谐放大器章高频小信号调谐放大器高频小信号调谐放大器是无线电通信设备中的重要电路高频小信号调谐放大器是无线电通信设备中的重要电路高频小信号调谐放大器是无线电通信设备中的重要电路高频小信号调谐放大器是无线电通信设备中的重要电路定定定定义义义义：指指采采用用谐谐振振回回路路（串串、并并联联及及耦耦合合谐谐振振回回路路）作作为为放放大大器器负负载载，放放大大各各种种无无线线电电设设备备中中的的高高频频小小信信号号（中中心心频频率率在在几几百百kHzkHz到到几几百百MHzMHz，频频谱谱在在宽宽度度在在几几kHzkHz到几十到几十MHzMHz的范围内的微弱信号）的放大器。的范围内的微弱信号）的放大器。特特特特点点点点：负负载载不不是是纯纯电电阻阻，而而是是由由L L、C C元元件件组组成成的的并并联联谐谐振振回路。通常是窄带放大器，具有选频或滤波作用。回路。通常是窄带放大器，具有选频或滤波作用。要求：要求：要求：要求：（1 1）增益要高；）增益要高；（2 2）选择性要好；）选择性要好；（3 3）工作要稳定可靠；）工作要稳定可靠；（4 4）噪声要小。）噪声要小。第第2章高频小信号调谐放大器章高频小信号调谐放大器1 1、分析方法：属于线性放大器，采用线性模型的等效电路分析法、分析方法：属于线性放大器，采用线性模型的等效电路分析法 2 2、分类：、分类：按所使用器件按所使用器件 晶晶体体管管高高频频小小信信号号放放大大器器、场场效效应应管管高高频频小小信信号号放放大大器器、集集成成电电路高频小信号放大器；路高频小信号放大器；按照放大信号频谱的宽窄按照放大信号频谱的宽窄 窄带放大器、宽带放大器；窄带放大器、宽带放大器；按照电路形式不同按照电路形式不同 单级放大器、多级放大器；单级放大器、多级放大器；按照负载形式按照负载形式 调谐放大器、非调谐放大器。调谐放大器、非调谐放大器。本章主要介绍晶体管单级窄带高频小信号调谐放大器本章主要介绍晶体管单级窄带高频小信号调谐放大器本章主要介绍晶体管单级窄带高频小信号调谐放大器本章主要介绍晶体管单级窄带高频小信号调谐放大器 第第2章高频小信号调谐放大器章高频小信号调谐放大器2.1LC谐振回路2.2单调谐放大器2.3双调谐放大器2.4高频小信号调谐放大器级联2.5高频调谐放大器的稳定性2.6*集中选频放大器 2.1LC谐振回路LCLCLCLC谐振回路谐振回路谐振回路谐振回路:由由电电感感和和电电容容（包包括括它它们们的的损损耗耗电电阻阻在在内内）组组成成的的单单个个谐谐振振回回路路。分串联谐振回路和并联谐振回路。分串联谐振回路和并联谐振回路。2.1.12.1.12.1.12.1.1串、并联谐振回路的基本特性串、并联谐振回路的基本特性串、并联谐振回路的基本特性串、并联谐振回路的基本特性 电电感感的的感感抗抗（jLjL）值值随随频频率率升升高高而而增增大大；电电容容的的容容抗抗（1/1/jCjC）值则随频率升高而减小。）值则随频率升高而减小。谐振频率谐振频率谐振频率谐振频率 谐谐振振回回路路阻阻抗抗的的幅幅值值在在某某个个特特殊殊频频率率点点上上有有最最小小值值（串串联联）或或最最大值（并联），此时电压与电流相位差为零大值（并联），此时电压与电流相位差为零 。谐振阻抗谐振阻抗谐振阻抗谐振阻抗 当当激激励励源源正正弦弦信信号号频频率率等等于于谐谐振振频频率率时时，串串联联或或并并联联谐谐振振回回路路的的阻抗等于一个纯电阻。阻抗等于一个纯电阻。2.1LC谐振回路1 1、串联谐振回路、串联谐振回路、串联谐振回路、串联谐振回路图21 串联谐振回路及特性 2.1LC谐振回路设信号角频率为设信号角频率为设信号角频率为设信号角频率为，此时串联谐振回路阻抗为，此时串联谐振回路阻抗为，此时串联谐振回路阻抗为，此时串联谐振回路阻抗为 （2 2 1 1）谐振频率谐振频率谐振频率谐振频率 谐振阻抗谐振阻抗谐振阻抗谐振阻抗 品质因数品质因数品质因数品质因数 2.1LC谐振回路2 2、并联谐振回路、并联谐振回路、并联谐振回路、并联谐振回路图22并联谐振回路及特性2.1LC谐振回路设信号角频率为设信号角频率为，此时并联谐振回路导纳为，此时并联谐振回路导纳为 （2 25 5）式中式中谐振频率谐振频率 谐振阻抗谐振阻抗 R R0 0=1/G=1/G0 0 品质因数品质因数其它特性及计算公式如表其它特性及计算公式如表2 21 1所示。所示。2.1LC谐振回路2.1.22.1.2负载和信号源内阻对谐振回路的影响负载和信号源内阻对谐振回路的影响负载和信号源内阻对谐振回路的影响负载和信号源内阻对谐振回路的影响1 1 1 1、串联谐振、串联谐振、串联谐振、串联谐振有载品质因数：有载品质因数：（2 28 8）说说说说明明明明：实实际际中中，如如果果负负载载电电阻阻有有多多个个，则则利利用用串串并并联联方方法法合合并并成成一一个个R RL L，再再由由式式（2 28 8）计计算算Q QL L。类类比比，用用R R代代替替表表2 21 1中中的的r r，可可计计算其它参数。算其它参数。图23 考虑RS和RL后串联谐振电路2.1LC谐振回路2.1.22.1.2负载和信号源内阻对谐振回路的影响负载和信号源内阻对谐振回路的影响负载和信号源内阻对谐振回路的影响负载和信号源内阻对谐振回路的影响2 2 2 2、并联谐振、并联谐振、并联谐振、并联谐振有载品质因数：有载品质因数：（2 21010）式中，式中，G GS S=1/R=1/RS S，G G0 0=1/R=1/R0 0，G GL L=1/R =1/R 总总总总结结结结：串串联联谐谐振振回回路路（又又称称为为电电压压谐谐振振回回路路）适适用用于于R RS S很很小小（恒恒压压源源）及及R RL L较较小小的的场场合合；并并联联谐谐振振回回路路（又又称称为为电电流流谐谐振振回回路路）适适用用于于R RS S很很大大（恒恒流流源源）及及R RL L较较大大的的场场合合。综综上上所所述述，为了得到较好的选择性，要根据情况，选择合适的谐振回路。为了得到较好的选择性，要根据情况，选择合适的谐振回路。图24 考虑RS和RL后并联谐振电路2.1LC谐振回路2.1.32.1.3谐振回路的接入方式谐振回路的接入方式谐振回路的接入方式谐振回路的接入方式 当当并并联联谐谐振振回回路路作作为为放放大大器器负负载载时时，输输入入端端与与信信号号源源之之间间，负负载载与与放放大大器器之之间间的的耦耦合合连连接接方方式式将将直直接接影影响响放放大大器器的的性性能能。放放大大器器输输入入端端与与信信号号源源之之间间、放放大大器器与与负负载载之之间间的的阻阻抗抗匹匹配配问问题题也也通通常常借借助助合合适适的的耦耦合合连连接接形形式式来来实实现现。因因此此，在在通通信信电电子子线线路路中中，它它们们之之间间的的接入方式就显得尤为重要。接入方式就显得尤为重要。常用耦合连接方式常用耦合连接方式常用耦合连接方式常用耦合连接方式：互感耦合、自感耦合和电容分压耦合。互感耦合、自感耦合和电容分压耦合。2.1LC谐振回路1 1 1 1、互感耦合、互感耦合、互感耦合、互感耦合 引引入入接接入入系系数数p p，其其定定义义为为与与外外电电路路相相连连的的部部分分电电压压（等等效效前前电压电压U U2 2）与回路总电压（等效后电压）与回路总电压（等效后电压U U1 1）之比。即）之比。即 ：图25 互感耦合连接原理电路2.1LC谐振回路【知识扩展】【知识扩展】【知识扩展】【知识扩展】为为了了反反映映变变压压器器的的耦耦合合程程度度，引引入入耦耦合合系系数数k k，其其定定义义是是耦耦合合回回路路的的公公共共电电抗抗（或或电电阻阻）绝绝对对值值与与初初次次级级回回路中同性质的电抗（或电阻）的几何平均值之比，即路中同性质的电抗（或电阻）的几何平均值之比，即:耦合系数耦合系数k k是一个小于等于是一个小于等于1 1的没有量纲的正实数。的没有量纲的正实数。2.1LC谐振回路R R L L与与R RL L之间的关系之间的关系归纳：归纳：归纳：归纳：（1 1）负载电阻）负载电阻R RL L与放大器之间实现了电隔离。当负载电与放大器之间实现了电隔离。当负载电阻发生开路或短路故障时，会减小放大器损坏的可能。阻发生开路或短路故障时，会减小放大器损坏的可能。（2 2）等效后的）等效后的R R L L比比R RL L可能大，也可能小。只要改变可能大，也可能小。只要改变N N1 1和和N N2 2，就能方便实现阻抗匹配。，就能方便实现阻抗匹配。（3 3）等效后的电路中的电感值只与变压器初级线圈的电）等效后的电路中的电感值只与变压器初级线圈的电感值有关，与次级线圈的电感值无关，简化了分析与计感值有关，与次级线圈的电感值无关，简化了分析与计算。算。2.1LC谐振回路2 2 2 2、自感耦合、自感耦合、自感耦合、自感耦合 图26 自感耦合连接原理电路2.1LC谐振回路R R L L与与R RL L之间的关系之间的关系归纳：归纳：归纳：归纳：（1 1）接入系数）接入系数p p小于小于1 1，即等效后的电阻比等效前的电阻，即等效后的电阻比等效前的电阻增大。增大。（2 2）等效后的电路中的电感值为两部分线圈的总电感值）等效后的电路中的电感值为两部分线圈的总电感值L L。（3 3）自感耦变压器线圈绕制工艺比互感耦合变压器简单。）自感耦变压器线圈绕制工艺比互感耦合变压器简单。2.1LC谐振回路3 3 3 3、电容分压耦合、电容分压耦合、电容分压耦合、电容分压耦合图27 电容分压耦合连接原理电路2.1LC谐振回路R R L L与与R RL L之间的关系之间的关系归纳：归纳：归纳：归纳：（1 1）与前二种耦合连接形式相比，电容分压耦合连接具）与前二种耦合连接形式相比，电容分压耦合连接具有体积小，受外部电磁干扰影响小的优点。有体积小，受外部电磁干扰影响小的优点。（2 2）接入系数）接入系数p p小于小于1 1，即等效后的电阻比等效前的电阻，即等效后的电阻比等效前的电阻增大。增大。（3 3）等效后的电路中的电容是电容）等效后的电路中的电容是电容C C1 1和和C C2 2的串联等效电容的串联等效电容C C。2.1LC谐振回路三种耦合比较三种耦合比较三种耦合比较三种耦合比较：由此分析知，三种耦合连接形式中，只有互感耦合由此分析知，三种耦合连接形式中，只有互感耦合可任意使负载电阻变大或变小，利于阻抗变换，其余两种可任意使负载电阻变大或变小，利于阻抗变换，其余两种只能变大。三种耦合连接形式等效后阻抗计算公式是相同只能变大。三种耦合连接形式等效后阻抗计算公式是相同的，为原大小除以接入系数的平方，即的，为原大小除以接入系数的平方，即R R L L=R=RL L/p/p2 2。注意：注意：注意：注意：若电压源或电流源是部分接入谐振回路中，利用同若电压源或电流源是部分接入谐振回路中，利用同样方法，也可以等效到谐振回路两端，其电压源等效后的样方法，也可以等效到谐振回路两端，其电压源等效后的大小为原大小除以接入系数，其电流源等效后的大小为原大小为原大小除以接入系数，其电流源等效后的大小为原大小乘以接入系数。大小乘以接入系数。2.1LC谐振回路【知识扩展】【知识扩展】【知识扩展】【知识扩展】（1 1）串、并联阻抗可以等效互换，电抗性质不发生变化，）串、并联阻抗可以等效互换，电抗性质不发生变化，大小相等，电阻变化了（串变并扩大，并变串缩小）大小相等，电阻变化了（串变并扩大，并变串缩小）Q Q2 2倍。倍。（2 2）若自感耦合中）若自感耦合中L L1 1和和L L2 2间存在互感间存在互感M M，则接入系数，则接入系数式中式中L L1 1和和L L2 2线圈绕组方向一致时，线圈绕组方向一致时，M M前取正号，绕向相反时，前取正号，绕向相反时，则取负号。则取负号。2.1LC谐振回路例例例例2-12-12-12-1：如图如图2-82-8所示的并联谐振回路，信号源与负载都为所示的并联谐振回路，信号源与负载都为部分接入。已知部分接入。已知R RS S、R RL L，并已知回路参数，并已知回路参数L L、C C1 1、C C2 2和空载和空载品质因数品质因数Q Q0 0，求：，求：（1 1）f f0 0与与 BW BW0.70.7；（2 2）R RL L不变时，要求总负载与信号源的阻抗匹配，应如何不变时，要求总负载与信号源的阻抗匹配，应如何调整回路参数？调整回路参数？图28 例图2.1LC谐振回路分析：分析：分析：分析：（1 1）根据接入系数的概念，可将负载电阻根据接入系数的概念，可将负载电阻R RL L和电流和电流源都等效到回路源都等效到回路1-11-1 两端，再两端，再根据已知条件和根据已知条件和谐振回路的谐振回路的计算公式很容易计算计算公式很容易计算f f0 0与与 BW BW0.70.7；（2 2）根据匹配原理计算。）根据匹配原理计算。解：解：解：解：（1 1）计算）计算f f0 0与与BWBW0.70.7空载时空载时 BW BW0.70.7=f=f0 0/Q/Q0 0 负载端接入系数为负载端接入系数为2.1LC谐振回路将将R RL L等效到回路等效到回路1-11-1 两端，变成两端，变成R R L L，即，即 回路空载并联谐振阻抗：回路空载并联谐振阻抗：R R0 0=Q=Q0 00 0L L R R0 0与与R R L L并联，成为回路的总负载并联，成为回路的总负载R R 0 0，即，即 由于由于 Q QL L=R=R 0 0 0 0L L所以有载时所以有载时 BW BW0.70.7=f=f0 0/Q/QL L考虑信号源时，也可以将考虑信号源时，也可以将R RS S等效到回路两端，计算回路的等效到回路两端，计算回路的总负载后，再计算总负载后，再计算BWBW0.70.7 2.1LC谐振回路（2 2）设信号源对回路的接入系数为）设信号源对回路的接入系数为p p1 1 ，为了突出物理概，为了突出物理概念，将总负载念，将总负载R R 0 0等效到信号源两端，有等效到信号源两端，有 匹配时有匹配时有RR0 0=R=RS S 由于由于R RL L不变，一般地不变，一般地f f0 0、L L、Q Q0 0参数不会变，所以很容参数不会变，所以很容易通过改变易通过改变p p1 1或或p p2 2来实现。来实现。注意：调整注意：调整p p2 2时，要保持时，要保持C C不变。不变。【提示】【提示】【提示】【提示】如果如果R RL L并接一个电容（与分压元件性质相同）时，并接一个电容（与分压元件性质相同）时，则直接将该电容合并到分压支路中，不能等效到支路两端。则直接将该电容合并到分压支路中，不能等效到支路两端。2.2单调谐放大器 2.2.12.2.1原理电路原理电路原理电路原理电路图210单调谐回路谐振放大器2.2单调谐放大器 一般电路分析主要有二大步骤：一般电路分析主要有二大步骤：（1 1）画画出出直直直直流流流流电电电电路路路路，分分析析并并计计算算静静态态工工作作点点等等参参数数（以以后省略）；后省略）；（2 2）画画出出交交交交流流流流电电电电路路路路，分分析析动动态态特特性性，计计算算动动态态参参数数前前还还应应将将交交流流电电路路中中的的晶晶体体管管用用相相应应等等效效电电路路代代替替（如如y y参参数数等等效效电电路路）。根根据据该该分分析析步步骤骤，很很容容易易定定性性判判断断电电路路连连接接正确与否。正确与否。2.2单调谐放大器 2.2.2 2.2.2 性能指标性能指标性能指标性能指标主要性能指标有：主要性能指标有：电电压压增增益益、功功率率增增益益、通通频频带带、选选择择性性、矩矩形形系系数数、工作稳定性、噪声系数等工作稳定性、噪声系数等 1 1 1 1、电压增益和功率增益、电压增益和功率增益、电压增益和功率增益、电压增益和功率增益分贝（分贝（dBdB）表示）表示 2.2单调谐放大器 2 2 2 2、通频带、通频带、通频带、通频带 定定义义为为放放大大器器增增益益从从最最大大值值下下降降3dB3dB（1/1/）时时所所对对应的频率范围，用应的频率范围，用2f2f0.70.7（或（或BWBW0.70.7）表示）表示 图211 放大器归一化幅频特性曲线图中图中A Au0u0为为f f0 0对应的最大增益对应的最大增益2.2单调谐放大器 3 3 3 3、选择性、选择性、选择性、选择性选选择择性性表表示示放放大大器器对对通通频频带带以以外外的的各各种种干干扰扰信信号号及及其其噪噪声声的滤除能力。用的滤除能力。用矩形系数矩形系数K0.1K0.1来表示，定义为：来表示，定义为：K K0.10.1=2f=2f0.10.1/2f/2f0.70.7 式中，式中，2f2f0.10.1是增益下降最大值的是增益下降最大值的0.10.1倍时的频带宽度。倍时的频带宽度。0.7070.707倍与倍与0.10.1倍之间的频带称倍之间的频带称过渡带过渡带 K0.1K0.1越越小小，则则过过渡渡带带越越陡陡峭峭，表表明明选选择择性性越越好好，越越接接近近理理想曲线。实际中想曲线。实际中K K0.10.1总是大于总是大于1 1的，等于的，等于1 1则为理想情况。则为理想情况。2.2单调谐放大器【知识扩展】【知识扩展】【知识扩展】【知识扩展】选择性另外表示方法：选择性另外表示方法：（1 1）S S参数参数 S=A S=Au u(1 1)/A)/Au0u0 A Au u(1 1)为为1 1对应的增益对应的增益（2 2）抑制比）抑制比d d d=A d=Aunun(n n)/A)/Au0u0A Aunun(n n)为频率为频率n n干扰信号的增益干扰信号的增益d d也可以用分贝表示。也可以用分贝表示。2.2单调谐放大器 4 4 4 4、工作稳定性、工作稳定性、工作稳定性、工作稳定性 指放大器中的直流偏置、交流参数和电路元件参数等发指放大器中的直流偏置、交流参数和电路元件参数等发生变化时，放大器性能的稳定程度。生变化时，放大器性能的稳定程度。不稳定现象表现在增益变化、中心频率偏移、通频带变不稳定现象表现在增益变化、中心频率偏移、通频带变化和谐振曲线畸变等方面。化和谐振曲线畸变等方面。严重时可使放大器产生自激，不能正常工作。严重时可使放大器产生自激，不能正常工作。5 5 5 5、噪声系数、噪声系数、噪声系数、噪声系数NFNFNFNF 式中，式中，P Psi si si si/P/Pni ni ni ni 输入端信噪比输入端信噪比 P Psosososo/P/Pno no no no 输出端信噪比输出端信噪比2.2单调谐放大器 2.2.3 2.2.3 放大器等效电路及计算放大器等效电路及计算放大器等效电路及计算放大器等效电路及计算 在在小小信信号号条条件件下下，图图2 21010（b b）中中的的晶晶体体管管用用y y参参数数等效电路等效，如图等效电路等效，如图2 21212所示。所示。三极管三极管图212 小信号y参数等效计算图p1=N12/N13p2=N45/N13 YS=1/RiYL=p22YL=p22/RL2.2单调谐放大器 2.2.3 2.2.3 放大器等效电路及计算放大器等效电路及计算放大器等效电路及计算放大器等效电路及计算 在在小小信信号号条条件件下下，图图2 21010（b b）中中的的晶晶体体管管用用y y参参数数等效电路等效，如图等效电路等效，如图2 21212所示。所示。图213小信号y参数等效最简计算图yie=gie+jCie（229）yoe=goe+jCoe（230）（231）（232）2.2单调谐放大器 根据前述计算公式可得：根据前述计算公式可得：（1 1）谐振频率）谐振频率0 0 （2 23333）（2 2）电压增益）电压增益 （2 23636）2.2单调谐放大器（3 3）有载品质因数）有载品质因数Q QL L （2 23838）（4 4）通频带）通频带BWBW0.70.7 BW BW0.70.7 0 0/Q/QL L=1/=1/（g gL L）（2 23939）或或 2f 2f0.70.7=BW=BW0.70.7/2=1/2=1/（2g2gL L）2.2单调谐放大器（5 5）矩形系数）矩形系数K K0.10.1因因令令A Au u/A/Au0u0分别等于为分别等于为0.7070.707和和0.10.1，即，即于是有：于是有：K K0.10.1=2=2f f0.10.1/2/2f f0.7 0.7=(10=(102 21)1)1/21/2 9.95 9.95（2 24040）2.2单调谐放大器 2.2.4 2.2.4 实例分析与仿真实例分析与仿真例例例例2-2 2-2 2-2 2-2 某接收机的中频放大电路如图某接收机的中频放大电路如图2-152-15所示。晶体三极所示。晶体三极管管VTVT1 1和和VTVT2 2为为3DG63DG6，其参数如下：，其参数如下：r rieie=500=500；C Cieie12 pF12 pF；|y|yfefe|40mS40mS；r roeoe4k4k；C Coeoe4pF4pF；y yrere0 0。已知。已知C C1 115pF15pF，L L1 110H10H，N N1313100100，N N23238080，N N45452020。试求：。试求：（1 1）放大器的谐振频率）放大器的谐振频率f f0 0；（2 2）放大器谐振回路的品质因数）放大器谐振回路的品质因数Q Q0 0；（3 3）放大器的）放大器的3dB3dB通频带；通频带；（4 4）放大器的谐振电压增益）放大器的谐振电压增益A Au0u0。2.2单调谐放大器 2.2.4 2.2.4 实例分析与仿真实例分析与仿真实例分析与仿真实例分析与仿真解：解：解：解：计算结果及仿真波形见教材（略）。计算结果及仿真波形见教材（略）。图215 例22图2.3双调谐放大器 双调谐回路谐振放大器就是将两个谐振频率分别调谐双调谐回路谐振放大器就是将两个谐振频率分别调谐在信号中心频率在信号中心频率f f0 0附近的两个不同的频率点上，其中一个附近的两个不同的频率点上，其中一个调谐在调谐在f f0101=f=f0 0+，另一个调谐在，另一个调谐在f f0202=f=f0 0-上上 曲线曲线1 1弱耦合，曲线弱耦合，曲线2 2临界耦合，曲线临界耦合，曲线3 3强耦合强耦合图217 双调谐回路谐振放大器幅频特性曲线2.3双调谐放大器2.3.1 2.3.1 原理电路及等效电路原理电路及等效电路原理电路及等效电路原理电路及等效电路图218 并联式互感耦合双调谐回路放大器电路2.3双调谐放大器等效电路为等效电路为 图219 小信号交流等效电路2.3双调谐放大器 为为了了分分析析方方便便，假假定定两两个个回回路路参参数数相相同同，即即L L1 1=L=L2 2=L=L；初初、次次级级回回路路总总电电容容C C1 1+p+p1 12 2Coe Coe=C C2 2+p+p2 22 2C Cieie =C=C；折折合合到到初初、次次级级回回路路的的导导纳纳p p1 12 2g goeoe=p=p2 22 2g gieie=G=G；并并设设0 0=）；初初、次级回路品质因数次级回路品质因数Q QL1L1=Q=QL2L2=Q=QL L1/(G1/(G0 0L)=L)=0 0C/GC/G。由由变变压压器器理理论论知知，在在次次级级回回路路中中产产生生感感应应电电动动势势为为，等效成电流源为：等效成电流源为：同理，同理，2.3双调谐放大器由基尔霍夫定理，写出节点方程为由基尔霍夫定理，写出节点方程为 （2 24545）（2 24646）引入广义失谐引入广义失谐 ，则上式整理后可写成，则上式整理后可写成 （2 24747）（2 24848）2.3双调谐放大器考考虑虑到到 ，对对式式（2 24747）和和式式（2 24848）求求解解后后，电压增益为电压增益为 （2 24949）式中式中 ，为耦合因数，为耦合因数，k k是耦合系数是耦合系数 2.3双调谐放大器电压增益幅值电压增益幅值(的模的模)为为 （2 25050）利用导数求极值的方法可求得，当利用导数求极值的方法可求得，当=1=1时，在时，在=0=0处，式处，式（2 25050）中）中A Au u出现最大值，于是有：出现最大值，于是有：（2 25151）（2 25252）这就是耦合谐振回路谐振曲线的通用表达式。这就是耦合谐振回路谐振曲线的通用表达式。2.3双调谐放大器上式同样适用于电容耦合谐振回路。此时上式同样适用于电容耦合谐振回路。此时 式中式中C CM M为耦合电容。为耦合电容。下面对式（下面对式（2 25050）作进一步讨论：）作进一步讨论：谐振时，即谐振时，即=0=0，得，得（2 25252）可见，增益不仅与晶体管内部参数有关，而且与可见，增益不仅与晶体管内部参数有关，而且与有关。有关。2.3双调谐放大器（1 1）、弱弱耦耦合合（1 1），谐谐振振曲曲线线出出现现双双峰峰，对对式式（2 25050）中）中求导数，令为零，可解出两个峰值点的求导数，令为零，可解出两个峰值点的值。值。此时此时 ，与临界耦合值相同。，与临界耦合值相同。2.3双调谐放大器2.3.3 2.3.3 实例分析与仿真实例分析与仿真实例分析与仿真实例分析与仿真p1=0.2，p2=0.25k=0.99 2.4高频小信号调谐放大器级联2.4.1 2.4.1 多级单调谐放大器多级单调谐放大器多级单调谐放大器多级单调谐放大器 假假如如有有m m级级放放大大器器，其其电电压压增增益益分分别别为为A Au1u1，A Au2u2，A Aumum，则总增益为，则总增益为 A Am m=A=Au1u1 A Au2u2 A Aumum （2 26060）当每级电压增益均相等时（设为当每级电压增益均相等时（设为AuAu）（1 1）电压增益）电压增益 A Am m m m=A=Au u u um m m m （2 26161）（2 2）谐振曲线公式）谐振曲线公式（2 26262）2.4高频小信号调谐放大器级联（3 3）通频带）通频带（2 26363）（4 4）矩形系数）矩形系数（2 26464）m m越大，越大，(K(Kr0.1r0.1)m m越小，但不可能小于越小，但不可能小于2.562.56（mm的极的极限值）限值）2.5高频调谐放大器的稳定性 小小信信号号放放大大器器的的工工作作稳稳定定性性是是很很重重要要的的性性能能指指标标之之一一，而而上上面面所所讨讨论论的的放放大大器器都都是是假假定定工工作作在在稳稳定定状状态态，即即输输出出信信号号对对输输入入端端没没有有影影响响（y yrere=0=0），或或者者说说晶晶体体管管是是单单向向工工作作的的，输输入入可可以以控控制制输输出出，而而输输出出则则不不影影响响输输入入。但但实实际际上上，晶晶体体管管是是存存在在着着反反向向输输入入导导纳纳y yrere，即即输输出出信信号号要要反反馈馈到到输输入入端端。本本节节主主要要讨讨论论考考虑虑y yrere后后，放放大大器器输输入入导导纳纳和和输输出出导导纳纳，对对放放大大器器工工作作稳稳定定性性的的影影响响以以及及改改善善稳稳定定性性的的方方法。法。2.5高频调谐放大器的稳定性2.5.1 2.5.1 调谐放大器的稳定性分析调谐放大器的稳定性分析调谐放大器的稳定性分析调谐放大器的稳定性分析由图由图2 21212不难得到不难得到式式中中，是是 等等效效到到1-21-2端端的的导导纳纳。该该电电压压反反馈馈到到输输入入端所端所产生的电压为产生的电压为 （2 26565）显然，当显然，当 与与 相等时，就产生了自激振荡。相等时，就产生了自激振荡。系数越小越好。系数越小越好。2.5高频调谐放大器的稳定性2.5.2 2.5.2 提高稳定性的方法与实例提高稳定性的方法与实例提高稳定性的方法与实例提高稳定性的方法与实例1 1、中和法、中和法 中中中中和和和和法法法法是是在在晶晶体体管管的的输输出出端端和和输输入入端端之之间间引引入入一一个个外外部部反反馈馈电电路路（或或反反馈馈元元件件），又又称称中中和和电电路路，以以消消除除晶晶体体管内部反向传输导纳管内部反向传输导纳y yrere的反馈作用，如图的反馈作用，如图2 22323所示。所示。可以证明，当可以证明，当Z Zn n满足满足Z Zn n=pr=prbbbb(1+C(1+Cb b e e/C/Cb b c c)+p(1+r)+p(1+rbbbb/r/rb b e e)/(jC)/(jCb b c c)（2 26666）时，电压时，电压 对对 的作用为零，晶体管能实现信号的单的作用为零，晶体管能实现信号的单向传输。向传输。2.5高频调谐放大器的稳定性2.5.2 2.5.2 提高稳定性的方法与实例提高稳定性的方法与实例提高稳定性的方法与实例提高稳定性的方法与实例图223 中和电路及分析等效电路2.5高频调谐放大器的稳定性2.5.2 2.5.2 提高稳定性的方法与实例提高稳定性的方法与实例提高稳定性的方法与实例提高稳定性的方法与实例2 2、失配法、失配法 失失失失配配配配法法法法是是指指信信号号源源内内阻阻不不与与晶晶体体管管输输入入阻阻抗抗或或负负载载阻阻抗抗不不与与晶晶体体管管输输出出阻阻抗抗匹匹配配。具具体体地地说说，就就是是通通过过减减小小负负载载阻阻抗抗，从从而而减减少少总总回回路路阻阻抗抗，使使输输出出电电压压相相应应减减少少，对对输入端的影响也就减少。输入端的影响也就减少。显显然然，这这是是用用牺牺牲牲增增益益来来获获得得放放大大器器的的稳稳定定。为为了了满满足足增增益益和和稳稳定定性性两两方方面面的的性性能能指指标标要要求求，常常采采用用共共射射共共基级联成一个复合管组成的放大器电路，如图基级联成一个复合管组成的放大器电路，如图2 22424所示。所示。2.5高频调谐放大器的稳定性2.5.2 2.5.2 提高稳定性的方法与实例提高稳定性的方法与实例提高稳定性的方法与实例提高稳定性的方法与实例图224 共射共基复合管放大器电路2.5高频调谐放大器的稳定性【知知知知识识识识扩扩扩扩展展展展】近近年年来来，场场效效应应管管应应用用也也越越来来越越普普遍遍。它它的的工工作作原原理理、特特性性、基基本本应应用用电电路路已已经经在在模模拟拟电电子子电电路路中中作作了了介介绍绍。与与晶晶体体管管一一样样，场场效效应应管管也也可可以以用用y y参参数数进进行行分分析析、计计算算和和设设计计。场场效效应应管管是是电电压压控控制制类类器器件件，具具有有输输入入阻阻抗抗高高、动动态态范范围围大大、噪噪声声小小、线线性性好好和和抗抗辐辐射射能能力力强强等等优优点点，已已广广泛泛应应用用于于彩彩色色电电视视机机的的高高频频调调谐谐器器、无无线线车车载载接接收收机机和和无无线线电电话话接接收收机机等等电电路路中中。如如图图2 22525所所示示是是彩彩色色电电视视机机高高频频调调谐谐器器中中的的具具有有自自动动增增益益控控制制作作用用的的双双栅场效应管高频放大器。栅场效应管高频放大器。2.5高频调谐放大器的稳定性图225双栅场效应管高频放大器 2.6*集中选频放大器 集集中中选选频频放放大大器器在在各各类类通通信信电电路路中中应应用用越越来来越越广广泛泛。它它是是一一种种采采用用集集中中滤滤波波和和集集中中放放大大相相结结合合的的非非调调谐谐式式高高频频放大器。放大器。特点：特点：特点：特点：（1 1）可选用矩形系数接近于）可选用矩形系数接近于1 1的优质滤波器，因而放大器的优质滤波器，因而放大器的选择性好，调整也容易的选择性好，调整也容易（2 2）变换中心频率和带宽方便。如图）变换中心频率和带宽方便。如图2 22626所示，只要拨所示，只要拨动开关换滤波器，从而改变中心频率和带宽。动开关换滤波器，从而改变中心频率和带宽。2.6*集中选频放大器（3 3）温度稳定性好。分散式选频放大器中，每个滤波器）温度稳定性好。分散式选频放大器中，每个滤波器都与温度敏感的晶体管相连，因而温度对滤波特性影响大。都与温度敏感的晶体管相连，因而温度对滤波特性影响大。而集中选频放大器只有与滤波器相连的晶体管才对滤波性而集中选频放大器只有与滤波器相连的晶体管才对滤波性能产生影响。如果选用温度特性好的宽放电路，则温度稳能产生影响。如果选用温度特性好的宽放电路，则温度稳定性就更好。定性就更好。（4 4）采用集成的宽带集中选频放大器，可以缩小电路体）采用集成的宽带集中选频放大器，可以缩小电路体积，提高工作可靠性，从而优化电路。积，提高工作可靠性，从而优化电路。主要有主要有主要有主要有石英晶体滤波器、陶瓷滤波器、声表面波滤波器等石英晶体滤波器、陶瓷滤波器、声表面波滤波器等 2.6*集中选频放大器2.6.12.6.1石英晶体滤波器石英晶体滤波器石英晶体滤波器石英晶体滤波器石石英英的的化化学学成成分分是是SiOSiO2 2，具具有有压压电电效效应应。将将石石英英晶晶体体材材料料制作的元件称作石英晶体。制作的元件称作石英晶体。特点：特点：特点：特点：石石英英晶晶体体滤滤波波器器具具有有Q Q值值高高（数数万万以以上上），稳稳定定性性好好，耐耐热性高、损耗小、受外界条件影响小等。热性高、损耗小、受外界条件影响小等。石石英英晶晶体体可可以以构构成成工工作作频频率率稳稳定定度度极极高高、阻阻带带衰衰减减特特性性很很徒徒峭峭、通通带带衰衰减减很很小小的的滤滤波波器器。石石英英晶晶体体滤滤波波器器在在军军用用、民民用用电电子子设设备备中中应应用用极极其其广广泛泛，特特别别是是在在中中频频范范畴畴内内具具有有不可替代的地位。不可替代的地位。2.6*集中选频放大器可分为低通、高通、带通和带阻晶体滤波器。以带通及带可分为低通、高通、带通和带阻晶体滤波器。以带通及带阻晶体滤波器最为常用。都可由阻晶体滤波器最为常用。都可由梯型或差接桥型电路梯型或差接桥型电路组成，组成，而差接桥型电路具有所需元件较少、对元件参数要求较低、而差接桥型电路具有所需元件较少、对元件参数要求较低、设计灵活，在滤波性能上它和设计灵活，在滤波性能上它和格型滤波器格型滤波器等效，但所用的等效，但所用的晶体谐振器数目可减少一半。晶体谐振器数目可减少一半。图227 差接桥型晶体滤波器 2.6*集中选频放大器2.6.22.6.2陶瓷滤波器陶瓷滤波器陶瓷滤波器陶瓷滤波器陶陶瓷瓷滤滤波波器器是是由由陶陶瓷瓷材材料料（如如锆锆钛钛酸酸铅铅）制制成成的的。把把这这种种陶陶瓷瓷材材料料制制成成片片状状，两两面面覆覆盖盖银银层层作作为为电电极极，经经过过直直流流高高压极化后，它具有压电效应。压极化后，它具有压电效应。陶陶瓷瓷片片具具有有串串联联谐谐振振特特性性或或选选频频特特性性，制制作作滤滤波波器器具具有有无无需需调调谐谐、体体积积小小、成成本本低低、耐耐热热耐耐湿湿性性好好、受受外外界界条条件件影影响响小小、加加工工方方便便等等优优点点。工工作作原原理理及及等等效效电电路路与与石石英英晶晶体体滤滤波波器器相相同同，但但工工作作频频率率不不太太高高（几几百百千千赫赫到到几几百百兆兆赫赫），相相对对频频宽宽较较窄窄，其其等等效效Q Q值值较较低低（约约为为几几百百），串串、并并联联谐谐振振频频率率间间隔隔太太大大。不不足足之之处处是是频频率率特特性性的的一一致致性性较较差差，通频带不够宽等。通频带不够宽等。2.6*集中选频放大器2.6.32.6.3声表面波滤波器声表面波滤波器声表面波滤波器声表面波滤波器声声表表面面波波滤滤波波器器（SWAFSWAF）是是利利用用某某些