通信电子电路 第二章 第1～2节

2.1 2.1 概述概述 2.2 2.2 LC谐振回路谐振回路 2.3 2.3 单调谐放大器单调谐放大器 2.4 2.4 晶体管高频等效电路及频率参数晶体管高频等效电路及频率参数 2.5 2.5 高频调谐放大器高频调谐放大器 2.6 2.6 调谐放大器的级联调谐放大器的级联2.7 2.7 高频调谐放大器的稳定性高频调谐放大器的稳定性 2.8 2.8 集中选频小信号调谐放大器集中选频小信号调谐放大器 返回总目录返回总目录第第2章章 小信号调谐放大器小信号调谐放大器本章重点与难点本章重点与难点（一）本章重点（一）本章重点 1.1.并联谐振回路的选频作用；并联谐振回路的选频作用；品质因数品质因数 (Q)-quality factor)-quality factor 2.2.谐振回路的接入方式；谐振回路的接入方式；3.3.晶体管高频等效电路，混合晶体管高频等效电路，混合 等效电路，等效电路，4.4.晶体管晶体管Y参数等效电路，晶体管的高频放参数等效电路，晶体管的高频放 大能力及频率参数；大能力及频率参数；5.5.高频单调谐放大器的选频功能和谐振电压高频单调谐放大器的选频功能和谐振电压 放大倍数计算；放大倍数计算；6.6.多级单调谐回路放大器。多级单调谐回路放大器。（二）本章难点（二）本章难点 1.1.晶体管晶体管Y Y参数等效电路，晶体管的参数等效电路，晶体管的 高频放大能力高频放大能力 2.2.高频单管单调谐放大器的选频功能高频单管单调谐放大器的选频功能 和谐振电压放大倍数计算和谐振电压放大倍数计算.一一、调谐放大器分类调谐放大器分类小信号调谐放大器小信号调谐放大器小信号：小信号：输入信号输入信号m mV mV要要 求：求：增益足够大增益足够大，通频带，通频带足足够宽，够宽，选择性好，工作在甲类，多用于接收机。选择性好，工作在甲类，多用于接收机。调谐功率放大器调谐功率放大器大信号：大信号：输入信号输入信号mV以上以上要要 求：求：大的功率和效率大的功率和效率，工作在丙类，多用于发射机。工作在丙类，多用于发射机。2.1 2.1 概述概述图图2-20 2-20 单调谐放大器单调谐放大器二、电路特点二、电路特点 采用采用谐振回路谐振回路作为放大器的集电作为放大器的集电极负载。极负载。三、组成与作用三、组成与作用 主要主要由放大器和谐振回路组成，由放大器和谐振回路组成，作用作用:放大放大 、选频。、选频。图图2-12-1 调谐放大器的并联调谐放大器的并联频率特性频率特性四、技术指标四、技术指标1.1.放大能力放大能力 用谐振时的放大倍数用谐振时的放大倍数 K0 表示。表示。2.2.选频性能选频性能 (1)(1)通过有用信号的能力通过有用信号的能力 即具有一定的通频带：即具有一定的通频带：放大器能有效放大的频率范围。放大器能有效放大的频率范围。(2)(2)抑制无用信号的能力抑制无用信号的能力 即有足够的选择性：即有足够的选择性：放大器对其他频率信号抑制能力的衡量。放大器对其他频率信号抑制能力的衡量。2.2 LC谐振回路谐振回路主要讨论并联谐振回路主要讨论并联谐振回路 图图2-2 2-2 并联谐振回路并联谐振回路一、并联谐振与串联谐振回路比较一、并联谐振与串联谐振回路比较1.1.电路电路r0:串谐电路的空载谐振阻抗串谐电路的空载谐振阻抗。R0:并并谐电路的空载谐振阻抗谐电路的空载谐振阻抗对信号源而言，对信号源而言，L，C 三者是并联关系三者是并联关系对信号源而言，对信号源而言，L，C 三者是串联关系三者是串联关系并联谐振回路并联谐振回路串联谐振回路串联谐振回路2.2.谐振条件谐振条件当当 时，时，得谐振频率得谐振频率串联、并联谐振回路的谐振频率相等串联、并联谐振回路的谐振频率相等谐振意义：谐振时，谐振意义：谐振时，同相。同相。3.3.导纳或阻抗导纳或阻抗 4.4.阻抗特性曲线阻抗特性曲线 并联谐振并联谐振串联谐振串联谐振并联谐振并联谐振Q用途：可以衡量谐振现象的尖锐程度用途：可以衡量谐振现象的尖锐程度串联谐振串联谐振5.5.品质因数品质因数-quality factor-quality factor其中，电导其中，电导 写成指数形式为写成指数形式为：（单位为西门子（单位为西门子S）导纳角为：（单位为弧度导纳角为：（单位为弧度rad）等效阻抗等效阻抗Y为等效导纳为等效导纳二、并联谐振回路二、并联谐振回路1.1.并联谐振回路的阻抗特性并联谐振回路的阻抗特性 引入品质因数后，引入品质因数后，(自行推导自行推导)在实际中，有时用阻抗形式比较方便，故在实际中，有时用阻抗形式比较方便，故当回路谐振时，当回路谐振时，称为谐振回路的特性阻抗。称为谐振回路的特性阻抗。图图2-3并联谐振回路的阻抗特性并联谐振回路的阻抗特性2.2.并联谐振回路的选频特性并联谐振回路的选频特性 回路电压特性曲线回路电压特性曲线 并联电路谐振曲线并联电路谐振曲线 设信号源为恒流源，响应为回路电压设信号源为恒流源，响应为回路电压 模为模为图图2-4回路电压特性曲线回路电压特性曲线3.3.谐振曲线分析谐振曲线分析 （1 1）通频带）通频带 在谐振点附近可简化为在谐振点附近可简化为 谐振曲线的相对抑制比谐振曲线的相对抑制比 ：信号频率偏离谐振点：信号频率偏离谐振点 f0 的数量。的数量。定义：定义：图图2-52-5 Q对谐振曲线的影响及谐振回路通频带对谐振曲线的影响及谐振回路通频带(2)(2)选择性选择性(3)(3)矩形系数矩形系数 对某一频率偏差对某一频率偏差 下的下的 值叫做回路值叫做回路对这一指定频偏下的选择性。记为：对这一指定频偏下的选择性。记为：值愈小选择性愈高。值愈小选择性愈高。（dB）=20lg 图图2-6 2-6 值对谐振曲线的影响值对谐振曲线的影响图图2-72-7幅频特性比较幅频特性比较 三、负载和信号源内阻对谐振回路的影响三、负载和信号源内阻对谐振回路的影响1 1负载和信号源内阻为纯电阻负载和信号源内阻为纯电阻 图图2-8带信号源内阻和负载的并联谐振回路带信号源内阻和负载的并联谐振回路不变不变 下降下降 说明说明：Q0是在没接入负载、信号源时的品质因数，是在没接入负载、信号源时的品质因数，称为无载（或空载）品质因数。称为无载（或空载）品质因数。QL 为有载品质因数。为有载品质因数。QL Q0所以，所以，有载时，电路通频带有载时，电路通频带,选择性选择性。已知已知 Q0 求求QL2.2.负载和信号源内阻含有电抗成分（一般是容性）负载和信号源内阻含有电抗成分（一般是容性）图图2-9 2-9 考虑信号源考虑信号源输出电容输出电容和负载和负载输出电容的并联谐振回路输出电容的并联谐振回路注意：注意：考虑了负载电容和信号源输出电容后，考虑了负载电容和信号源输出电容后，在谐振回路的谐振频率、品质因数等的计算在谐振回路的谐振频率、品质因数等的计算中，式中的电容都要以中，式中的电容都要以 代入。代入。如：谐振如：谐振频率频率 回路总电容回路总电容为为：四、谐振回路的接入方式四、谐振回路的接入方式 上述谐振回路中，信号源和负载都是直接并在上述谐振回路中，信号源和负载都是直接并在L、C元件上。元件上。因此存在以下三个问题：因此存在以下三个问题：第一，第一，谐振回路谐振回路Q 值大大下降值大大下降，一般不能满足实际，一般不能满足实际要求；要求；第二，信号源和负载电阻常常是不相等的，即阻抗第二，信号源和负载电阻常常是不相等的，即阻抗不匹配。当相差较多时，负载上得到的功率可能很不匹配。当相差较多时，负载上得到的功率可能很小小；第三，信号源输出电容和负载电容影响回路的谐振第三，信号源输出电容和负载电容影响回路的谐振频率，在实际问题中，频率，在实际问题中，RS 、RL 、CL 、CS给定后，给定后，不能任意改动。不能任意改动。四、谐振回路的接入方式四、谐振回路的接入方式 上述谐振回路中，信号源和负载都是上述谐振回路中，信号源和负载都是直接并在直接并在L、C 元件上。元件上。因此存在以下三个问题：因此存在以下三个问题：第一，第一，谐振回路谐振回路Q 值大大下降值大大下降，一般不能，一般不能满足实际要求；满足实际要求；第二，信号源和负载电阻常常是不相等的，第二，信号源和负载电阻常常是不相等的，即阻抗不匹配。当相差较多时，负载上得即阻抗不匹配。当相差较多时，负载上得到的功率可能很小；到的功率可能很小；第三，信号源输出电容和负载电容影响回第三，信号源输出电容和负载电容影响回路的谐振频率，在实际问题中，路的谐振频率，在实际问题中，RS、RL、CL 、CS 给定后，不能任意改动。给定后，不能任意改动。解决这些问题的途径解决这些问题的途径是采用是采用“阻抗变换阻抗变换”的方法，使信号源或负载不直接并入回路的方法，使信号源或负载不直接并入回路的两端，而是经过一些简单的变换电路，的两端，而是经过一些简单的变换电路，把它们折算到回路两端。把它们折算到回路两端。1.1.变压器接入方式变压器接入方式图图2-12-1互感互感变压器接入电路示意图变压器接入电路示意图图图2-12-1互感互感变压器接入电路的等效电路变压器接入电路的等效电路若若则则 （1 1）（2 2）2.2.自耦变压器接入（电感抽头接入）自耦变压器接入（电感抽头接入）3.3.电容抽头接入电容抽头接入图图2-12-1电容抽头接入电路电容抽头接入电路电容的串、并联等效变换：电容的串、并联等效变换：串联串联 并联并联 等等效效变变换换关关系系 其中：其中：变换后的并联等效变换后的并联等效电路如图电路如图2-162-16所示所示图图2-162-16变换后的并联等效电路变换后的并联等效电路 4.4.接入系数接入系数 n 1 1与与2 2重合时，重合时，RL全部接到电路两端，对回全部接到电路两端，对回路影响最明显；路影响最明显；2 2从上向下滑动时，从上向下滑动时，RL与回路的连接与回路的连接，对，对回路的影响回路的影响；2 2与与3 3重合时，重合时，RL与回路脱离联系，对回路与回路脱离联系，对回路没任何影响。没任何影响。该变化过程，反映在下式中：该变化过程，反映在下式中：“部分接入部分接入”的概的概念念 图图 “部分接入部分接入”的概念的概念 图图 负载电容等效折算负载电容等效折算说明：说明：（1 1）o n 1,调节调节 n 可改变折算电阻数值。可改变折算电阻数值。n 越小，越小，RL 与回路接入部分越少，对回路影响越与回路接入部分越少，对回路影响越小，小，越大。越大。（2 2）对于电容抽头接入，接入系数为）对于电容抽头接入，接入系数为（3 3）当外接负载不是纯电阻，包含有电抗成分时，）当外接负载不是纯电阻，包含有电抗成分时，上述等效变换关系仍适用。上述等效变换关系仍适用。（4 4）谐振回路信号源的部分接入的折算方法与上）谐振回路信号源的部分接入的折算方法与上述负载的接入方式相同。述负载的接入方式相同。（5 5）为区别信号源和负载与回路的接入系数）为区别信号源和负载与回路的接入系数 ，在，在下面信号源和负载均采用部分接入的电路中，规下面信号源和负载均采用部分接入的电路中，规定定:n1 为信号源与回路的接入系数，为信号源与回路的接入系数，n2 为负载与回路的接入系数。为负载与回路的接入系数。谐振回路的信号源采用部分接入的方法谐振回路的信号源采用部分接入的方法 对谐振回路的信号源同样可采用部分接入的对谐振回路的信号源同样可采用部分接入的方法，折算方法相同。方法，折算方法相同。例如图例如图2-192-19所示电路中，所示电路中，信号源内阻从信号源内阻从2-32-3端折算到端折算到1-31-3端，电流源也要折端，电流源也要折算到算到1-31-3端，计算式为端，计算式为 （2-372-37）（2-382-38）式（式（2-382-38）可以这样理解，从）可以这样理解，从2-32-3端折算到端折算到1-31-3端端电压变比为电压变比为 1/n 倍，倍，在保持功率不变的条件下，在保持功率不变的条件下，电流变比应为电流变比应为 n 倍。倍。图图2-2-信号源部分接入回路信号源部分接入回路通过以上讨论得知：通过以上讨论得知：采用任何接入方式，采用任何接入方式，都可使回路的有载都可使回路的有载QL 值提高，而谐振频率不变值提高，而谐振频率不变。同时，。同时，只要负只要负载和信号源采用合适的接入系数，即可达载和信号源采用合适的接入系数，即可达到阻抗匹配，输出较大的功率。到阻抗匹配，输出较大的功率。