LC諧振放大器設(shè)計(jì)論文38877

1、 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目 lc諧振放大器設(shè)計(jì) 目 錄摘要1前言11、系統(tǒng)設(shè)計(jì)31.1設(shè)計(jì)要求31.1.1任務(wù)31.1.2要求31.1.3 說明41.2 設(shè)計(jì)的總體方案51.2.1設(shè)計(jì)思路51.2.2方案的論證與比較52、單元電路設(shè)計(jì)72.1 電源電路的設(shè)計(jì)72.2 衰減電路設(shè)計(jì)82.3 諧振放大電路設(shè)計(jì)92.3.1 高頻lc諧振放大器的原理電路圖102.3.2 高頻功率放大器的特性曲線122.3.3 lc并聯(lián)諧振回路的基本特性和主要參數(shù)162.3.4 多級單調(diào)諧回路諧振放大器182.3.5 lc諧振放大器的設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)202.3.6諧振放大器的指標(biāo)243、系統(tǒng)測試273.1 測試主要儀器273.2

2、 測試的主要方法273.3 測試結(jié)果及分析283.4 設(shè)計(jì)中遇到的困難和可以改進(jìn)的措施284、結(jié)論29致 謝30參 考 文 獻(xiàn)31附錄32lc諧振放大器設(shè)計(jì) 摘 要：該lc諧振放大器由電源電路，衰減電路以及主要的lc諧振放大電路三部分組成。其電源電路部分采用直流穩(wěn)壓的技術(shù)輸出穩(wěn)定的3.6v電壓，為諧振放大電路提供電源；再采用高精度的電阻拼接形成40db的固定衰減器在放大器的輸入端插入以便于測試；lc諧振放大器選用三級管9018進(jìn)行諧振放大，放大器分為三級，實(shí)現(xiàn)了放大器增益60db。為解決放大器自激問題及減小輸出噪聲，本系統(tǒng)采用多種形式的抗干擾措施，抑制噪聲，提高放大器的穩(wěn)定性能；使系統(tǒng)的測量精

3、度與指標(biāo)達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。關(guān)鍵詞： 電源電路；衰減；9018； lc諧振放大abstract：the lc resonant amplifier power supply circuit, the attenuation circuit and the main the lc resonance of the three parts of the amplifier circuit. part of its power supply circuit using the dc output stability of the 3.6v voltage to provide power for the

4、 resonant amplification circuit; using high-precision resistor spliced form a 40db fixed attenuator; lc resonant amplifier choice of three pipe 9018 to the resonant amplification, the amplifier is divided into three, to achieve the amplifier gain of 60db. to solve the amplifier self-excitation probl

5、em and reduce output noise, the system uses various forms of anti-jamming measures to suppress the noise, improve amplifier stability; measurement accuracy of the system and indicators to meet the design requirements. keywords：power supply circuit ；attenuation；9018；lc resonant amplification前言21世紀(jì)以來，

6、隨著通信行業(yè)的迅速發(fā)展, 高頻諧振放大器在通信系統(tǒng)以及其他電子系統(tǒng)中應(yīng)用逐漸變得廣泛，例如在無線電廣播系統(tǒng)發(fā)射機(jī)的發(fā)射端，所發(fā)送的信號需經(jīng)過長距離的傳輸，到達(dá)接收端的信號將會變得相當(dāng)微弱，為了使信號通過信道傳送到接收端更加有效，需要根據(jù)傳輸距離等因素來計(jì)算發(fā)射端的發(fā)射功率，這時(shí)就需要用放大器將其放大。在發(fā)射機(jī)的接收端，從天線上感應(yīng)的信號已經(jīng)變得相當(dāng)微弱，這時(shí)就需要用高頻lc諧振放大器來放大，才能把傳送的信號恢復(fù)出來。在過去的幾十年，諧振lc放大器的技術(shù)發(fā)展已經(jīng)算是比較迅速。在20世紀(jì)末期，諧振lc放大器的性能已經(jīng)相當(dāng)不錯(cuò)了，但是其重量體積方面都不盡人意，功耗也相對比較大。衛(wèi)星地面接收端對低功耗

7、，重量輕以及性能可靠性高同時(shí)提出了要求，當(dāng)時(shí)的諧振lc放大器還難以達(dá)到上述的要求。進(jìn)入21世紀(jì)以來，微細(xì)加工技術(shù)以及晶體技術(shù)得到迅速發(fā)展，諧振放大器的體積和重量已經(jīng)明顯下降。而采用多級放大的方法，使得放大增益有了一個(gè)質(zhì)的提高。諧振放大器在商用產(chǎn)品中已經(jīng)有了廣泛的市場。主要是商用無線通信市場，如低軌道衛(wèi)星通信系統(tǒng)、gps定位衛(wèi)星統(tǒng)等。目前，lc諧振放大器已經(jīng)在衛(wèi)星接收系統(tǒng)、雷達(dá)系統(tǒng)以及其他電子系統(tǒng)得到了廣泛運(yùn)用，世界各地的高頻lc諧振放大器等設(shè)備都在急劇增加。同時(shí)，高性能lc諧振開始應(yīng)用于3d的領(lǐng)域。但隨著通信系統(tǒng)功能越來越完善，對lc諧振放大器的性能要求也越來越高。從諧振lc放大器的發(fā)展趨勢來

8、看，主要的發(fā)展方向是提高增益改進(jìn)性能以及降低成本，因?yàn)橥ㄐ畔到y(tǒng)更多地地采用無人管理的工作模式，尤其是在電視地面接收站中。因此，有很多科學(xué)家正在對lc諧振放大器的性能進(jìn)行更加深入的研究，這對通信行業(yè)的發(fā)展具有重大的意義。調(diào)諧放大器分為小信號調(diào)諧放大器和調(diào)諧功率放大器。其中小信號調(diào)諧放大器：輸入信號很小 ，要求增益足夠大，滿足通頻帶要求，選擇性好，工作在甲類，多用于接收機(jī)。小信號諧振放大器的主要應(yīng)用于廣播、電視、通信、測量等。利用它選出有用頻率信號并加以放大，而對無用頻率信號予以抑制。調(diào)諧功率放大器：輸入信號 mv 以上，要求大的功率和效率，工作在丙類，多用于發(fā)射機(jī)。發(fā)射機(jī)中的振蕩器產(chǎn)生的信號功率

9、很小，需要經(jīng)過多級功率放大器才能獲得足夠的功率，送到天線輻射出去。調(diào)諧功率放大器輸出功率范圍，可以小到便攜式發(fā)射機(jī)的毫瓦級，大到無線電廣播電臺的幾十千瓦，甚至兆瓦級。目前，功率為幾百瓦以上的調(diào)諧功率放大器，其有源器件大多為電子管，幾百瓦以下的調(diào)諧功率放大器則主要采用雙極晶體管和大功率場效應(yīng)管。小信號諧振放大器按諧振回路分類，有單調(diào)諧回路放大器、雙調(diào)諧回路放大器和參差調(diào)諧回路放大器。按所用器件分類，有晶體管放大器、場效應(yīng)管放大器和集成電路放大器。按器件連接方式分類，有共基、共射與共集電極放大器或共源、共漏與共柵極放大器。在實(shí)際應(yīng)用中還會出現(xiàn)多級單調(diào)諧回路的級聯(lián)。高頻小信號諧振放大電路的基本電路結(jié)

10、構(gòu)是選頻放大電路，它主要由放大器與選頻回路兩部分構(gòu)成。主要特點(diǎn)是放大器的負(fù)載不是純電阻，而是由 l、c 組成的并聯(lián)諧振回路。由于 l、c 并聯(lián)諧振回路的阻抗是隨頻率變化的，在諧振頻率點(diǎn) 處，其阻抗呈現(xiàn)純電阻性，且達(dá)到最大值，因此放大器具有最大的放大倍數(shù)，稍離開諧振頻率，放大倍數(shù)就會迅速減小。因此，用這種放大器可以有選擇性地放大所需要的某一頻率信號，而抑制不需要的信號或外界干擾噪聲。所以，調(diào)諧放大器在無線電通訊等方面被廣泛用作高頻和中頻的選頻放大器。 諧振放大器是高頻放大電路中一種最基本的常見單元電路，調(diào)諧放大器是由調(diào)諧回路和半導(dǎo)體三極管放大器相結(jié)合而構(gòu)成，這種放大器的主要特點(diǎn)是具有選頻功能。用

11、于放大的有源器件可以是半導(dǎo)體三極管，也可以是場效應(yīng)管，電子管或者是集成運(yùn)算放大器。用于調(diào)諧的選頻器件可以是 lc諧振回路，也可以是晶體濾波器，陶瓷濾波器，lc 集中濾波器，聲表面波濾波器等。根據(jù)小信號調(diào)諧回路采用的是單調(diào)諧回路還是雙調(diào)諧回路，可分為小信號單調(diào)諧放大器和雙調(diào)諧放大器。實(shí)際工程中對高頻小信號調(diào)諧放大器的基本要求是：電壓增益高，工作穩(wěn)定性好，頻率特性應(yīng)滿足通頻帶的要求，噪聲低。高頻諧振放大器廣泛應(yīng)用于通信系統(tǒng)和其他電子系統(tǒng)中，如在發(fā)射設(shè)備中，為了有效地使信號通過信道傳送到接收端，需要根據(jù)傳送距離等因素來確定發(fā)射設(shè)備的發(fā)射功率，這就要用高頻諧振放大器將信號放大到所需的發(fā)射功率；在接受設(shè)

12、備中，從天線上感應(yīng)到的信號是非常微弱的，一般在級，要將傳送的信號恢復(fù)出來，需要將信號放大，這就需要用高頻小信號諧振放大器來完成。高頻小信號諧振放大器是通信設(shè)備中常用的功能電路，它所放大的信號頻率很高。高頻小信號諧振放大器的功能是實(shí)現(xiàn)對微弱的高頻信號進(jìn)行不失真的放大，從信號所含頻譜來看，輸入信號頻譜與放大后輸出信號的頻譜是相同的。通過課題的研究與實(shí)踐，進(jìn)一步掌握高頻小信號調(diào)諧放大器的工作原理。學(xué)會小信號調(diào)諧放大器的設(shè)計(jì)方法。1、系統(tǒng)設(shè)計(jì)1.1設(shè)計(jì)要求1.1.1任務(wù) 設(shè)計(jì)并制作一個(gè)lc 諧振放大器1.1.2要求 設(shè)計(jì)并制作一個(gè)低壓、低功耗lc 諧振放大器；為便于測試，在放大器的輸入插入一個(gè)40db

13、 固定衰減器。電路框圖見圖1 圖1 電路框圖基本要求（1）衰減器指標(biāo)：衰減量402db，特性阻抗50，頻帶與放大器相適應(yīng)。（2）放大器指標(biāo)：a） 諧振頻率：f0 =15mhz；允許偏差100khz；b） 增益：不小于60db；c）3db 帶寬：2f0.7 =300khz；帶內(nèi)波動不大于2db；d） 輸入電阻：=50；e） 失真：負(fù)載電阻為200，輸出電壓1v 時(shí)，波形無明顯失真。（3）放大器使用3.6v 穩(wěn)壓電源供電（電源自備）。最大不允許超過360mw，盡可能減小功耗。1.1.3 說明（1） 圖2是lc 諧振放大器的典型特性曲線，矩形系數(shù)kr0.1= 。 圖2 諧振放大器幅頻特性示意圖 （2

14、）放大器幅頻特性應(yīng)在衰減器輸入端信號小于5mv 時(shí)測試（這時(shí)諧振放大器的輸入virl,1/wcrc?；芈穬啥说目傋杩篂椋荷鲜街衦 = rc+rl，x=wl 1/wc 當(dāng)x = wl 1/wc =0時(shí)，即當(dāng) w =w0=1/時(shí)，回路達(dá)到諧振，此時(shí)，信號的角頻率w=w0稱為回路的固有諧振角頻率，其值由回路的l，c決定?；芈分C振是，器阻抗為最大且是純電阻。這個(gè)阻抗稱為“諧振阻抗”。符號表示為roe：roe = l / rc 從上式不難看出，當(dāng)wl1/wc,即x0，這說明回路阻抗呈容性；當(dāng)wl1/wc,即x0，這說明回路阻抗呈感性；它們的阻值都小于諧振的阻抗。回路諧振時(shí)，電感和電容的電抗相等，這個(gè)阻抗

15、成為回路特性阻抗，用符號表示：= w0l = 1/ w0c = 品質(zhì)因數(shù) q= /(rl+rc) 圖13q稱為回路的“品質(zhì)因數(shù)”，它標(biāo)志著諧振回路質(zhì)量的優(yōu)劣。所謂質(zhì)量的優(yōu)劣，包含兩層意義：其一是說回路諧振時(shí)阻抗的大小，當(dāng)回路特性阻抗給定后，諧振阻抗就完全由回路的品質(zhì)因數(shù)q決定。q值越大（即回路的等效損耗電阻r越小），則諧振阻抗也越大，回路質(zhì)量就越好。反之，質(zhì)量就差；其二是說回路阻抗z隨訊號角頻率衰減的速度。q值越大，則回路阻抗z隨訊號角頻率衰減就越快，回路質(zhì)量就越好。反之，質(zhì)量就差。如圖所示，特性阻抗和諧振頻率相同（=1k，f0=465khz），但品質(zhì)因數(shù)不同（分別為q1=100，q2=50）

16、的兩個(gè)諧振回路的回路阻抗的模數(shù)|z|隨角頻率而變化的曲線（此曲線亦稱回路的諧振曲線）。由圖可知，對于q1=100的回路，其諧振阻抗roe1=q1=100k，而對于q2=50的回路，其諧振阻抗只有roe2=q2=50k；此外，從曲線形狀顯而易見，品質(zhì)因數(shù)大的回路，其阻抗|z|隨角頻率衰減的速度比品質(zhì)因數(shù)小的回路要快得多，亦即諧振曲線越尖銳。除了用品質(zhì)因數(shù)來描述諧振回路的特性外，還常用到通頻帶的概念。所謂振諧回路的通頻帶，是指回路阻抗的模| z|和其最大值roe之比d(|z|/roe)下降到某一給定值時(shí)所對應(yīng)的那段頻帶寬度，一般用符號b表示。如無特別指明，通頻帶b指的是回路阻抗| z|下降到roe

17、/時(shí)（即d=1/）的那段頻帶寬度。對圖q1=100的回路，其通頻帶b1=2f1=4.6khz；而q2=50的回路，器通頻帶b2=2f2=9.3khz。這說明了，回路的品質(zhì)因數(shù)越高，諧振曲線越尖銳，通頻帶越窄。反之，品質(zhì)因數(shù)越低，則諧振曲線越平坦，通頻帶越寬。lc諧振電路是調(diào)諧放大器(又稱選頻器)和lc自激振蕩放大器的主要組成部分。諧振電路在選頻器中的作用是在眾多接收來的不同頻率的正弦信號中,把f0(f0=1/2)信號的幅值提高q (q 為品質(zhì)因數(shù))并經(jīng)變壓器耦合到下一級;而lc自激振蕩器中的作用是在本身產(chǎn)生的多個(gè)不同頻率的正弦信號中,把f0 信號的幅值提高q且經(jīng)變壓器反饋到三極管的輸入端繼續(xù)放

18、大; 并最終把幅值足夠大的f0 信號耦合到下一級。可見欲提高選頻器的選頻能力和增加lc自激振蕩器的起振能力,就必須增大q值。由式q=1/r*和l=n2/l*s知,提高磁導(dǎo)率和降低lc回路的電阻r 是提高q值最有效的辦法( l、s 和c均受結(jié)構(gòu)等因素限制難以得到大幅改變,而提高匝數(shù)n 的同時(shí)會使r 增加) ,前者靠緊密耦合的鐵芯變壓器可得以解決, 而后者則受外界因素影響較大,可采用變壓器中間抽頭的辦法加以解決。 2.3.4 多級單調(diào)諧回路諧振放大器 當(dāng)單級放大器不能滿足性能要求時(shí)(主要是增益要求)，常采用多級放大器級聯(lián)的方式。級聯(lián)之后的增益、通頻帶和選頻性等指標(biāo)都會發(fā)生相應(yīng)的變化。 設(shè)放大器有n

19、級，各級電壓增益分別為av1，av2，avn，則總的電壓增益an是各級增益的乘積，即 如果各級放大器是由完全相同的單級放大器所組成，則 1. 增益2. 通頻帶可求得n級放大器的通頻帶3. 選擇性（矩形系數(shù)）通頻帶 當(dāng)級數(shù)n增加時(shí)，放大器的通頻帶減小，放大器的矩形系數(shù)有所改善，但這種改善是有限度的。級數(shù)越多，的變化越緩慢；即使級數(shù)無線加大，也只有2.56，離理想的矩形還有很多距離。2.3.5 lc諧振放大器的設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)采用高頻管組成多級級聯(lián)的單調(diào)諧回路諧振放大器，極間耦合采用大小電容并聯(lián)的方式耦合,此方案簡單易行，可使各級的靜態(tài)工作點(diǎn)相互獨(dú)立，但前后級不能很好的隔離，放大倍數(shù)較高時(shí)，電路易發(fā)生自

20、激振蕩。1） .lc諧振放大器的電路圖 圖14 lc諧振放大器的電路圖2）.理論計(jì)算： 系統(tǒng)采用的三極管為9018，主要參數(shù)指標(biāo)如下： 9018是超高頻三極管，在本系統(tǒng)工作頻率高達(dá)幾十mhz，不能隨意代換。市面上2sc3355可以替代，但2sc3355管子多用貼片封裝，不方便手工焊接。故選擇穩(wěn)定性較高，性價(jià)比很高，容易購買到的9018。根據(jù)題目所給的指標(biāo)， =15mhz確定諧振頻率的l、c的值。 式中，l為調(diào)諧回路電感線圈的電感量；為調(diào)諧回路的總電容，的表達(dá)式為 系統(tǒng)選用電容 c= 39pf 再加20pf可調(diào)，配合中周變壓器。 靜態(tài)工作點(diǎn)：放大器工作電流一般在0.82ma之間選取為宜，設(shè)計(jì)電路

21、中取 ，設(shè)。因?yàn)椋?而 所以：=0.01v； 因?yàn)?硅管的發(fā)射結(jié)電壓為0.7v所以： =+0.7v 因?yàn)椋?所以： 因?yàn)椋?而 取則： 考慮到系統(tǒng)的穩(wěn)定性，方便靜態(tài)工作的調(diào)節(jié)，rb1以及re用電位器。 增益： 帶寬與矩形系數(shù)： 放大器的諧振電壓放大倍數(shù)av0與通頻帶bw的關(guān)系為： 矩形系數(shù)，bw= 這里的m等于3 3）.諧振頻率的確定 高頻放大器制作中最關(guān)鍵也是最難的就是選取恰當(dāng)?shù)碾姼泻碗娙葜?，使電路諧振。諧振時(shí)有c=1/l，通過計(jì)算可以確定lc的值，但實(shí)際電路與理論計(jì)算往往相差很大，甚至能相差十幾倍到幾十倍，這就需要一定的操作技巧。以33mhz放大器為例，經(jīng)計(jì)算得電感為4.7uh時(shí)選用525

22、pf的可調(diào)電容完全可以達(dá)到諧振頻率，但接好電路后很少能夠調(diào)到30mhz。多次實(shí)驗(yàn)表明，實(shí)際振蕩頻率一般小于計(jì)算的頻率，這就要用其它辦法來確定放大器的諧振頻率。一個(gè)比較好的辦法就是借助lc振蕩電路來實(shí)現(xiàn)諧振。 圖15 共基組態(tài)的“考畢茲”振蕩器 如圖15所示，此電路為共基組態(tài)的“考畢茲”振蕩器，原理不再贅述，下面說明如何利用本電路:可調(diào)電容cx選用和放大器電路中同一規(guī)格的，電感l(wèi)x是放大器中變壓器接入諧振回路的電感值，由于本電路僅由lx和cx決定，但在實(shí)際電路中電容對電路的振蕩頻率的影響遠(yuǎn)遠(yuǎn) 沒有電感明顯，因而先選定電容（520pf可調(diào)），則頻率為33mhz時(shí)，電感需要4uh左右。用一外徑較大的

23、磁芯（其中磁芯的q值一定要高，否則高頻損耗太大，放大器就不能放大），然后用漆包線手工繞制電感（若要大批量生產(chǎn)，可把繞好的做樣品），繞適當(dāng)?shù)娜?shù)后再用高頻q表測量其電感值大小，不斷改變其圈數(shù)，使lx基本達(dá)到要求（4uh左右），然后把繞制好的電感作為lx接入圖2.4所示的電路中，再用示波器測量此電路的震蕩頻率，調(diào)節(jié)cx,看振蕩頻率是否為33mhz,若不是，則相應(yīng)的減少或增加變壓器（即接入的電感）的圈數(shù)，直到其頻率為所要求的為止，最后再按照要求的比例（常用3：1）來繞變壓器的次級線圈。 4）.克服自激設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn) 本實(shí)驗(yàn)在調(diào)試過程中最大的問題是出現(xiàn)了自激現(xiàn)象，經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)，本系統(tǒng)放大器放大的倍數(shù)過于大，實(shí)

24、現(xiàn)是是對微弱信號的放大，由于采用多級單調(diào)諧放大器級聯(lián)，各級晶體管分布參數(shù)影響不能忽略，而且影響較大，使得電路出現(xiàn)較為嚴(yán)重的自激現(xiàn)象。 解決方法： （1）采用中和法來減小晶體管結(jié)電容cbc，外加耦合電容cn=(n1/n2)cbc（中周初級線圈無中心抽頭n1：初級線圈匝數(shù)，n2：次級線圈匝數(shù)）。 （2）調(diào)試控制法：自激現(xiàn)象是由于正反饋的存在，也可以說是放大倍數(shù)過大很容易造成自激現(xiàn)象，因此要嚴(yán)格控制各級放大量，在調(diào)試中我們適當(dāng)減小第一級的放大倍數(shù)，第二三級引入負(fù)反饋，這樣都可以有效減小自激情況。 （3）電源濾波，電源的開始供電的交流成分很容易引起自激，所以在電源的輸入各級都要進(jìn)行濾波處理。5）.放大

25、器穩(wěn)定性 放大器要達(dá)到絕對穩(wěn)定，放大器不僅不能同時(shí)接近自激條件：=180度和20|t|=0db,而且要留有適當(dāng)?shù)母辉Ａ?。富裕量越大，放大器越不易產(chǎn)生自激振蕩，但設(shè)計(jì)也就越困難，同時(shí)對放大器所使用的元件的要求很嚴(yán)格。不良接地和不充分的供電電源濾波、大容量性負(fù)載、輸入雜散電容的影響和高頻噪聲都對放大器的穩(wěn)定性有影響。本系統(tǒng)具有較好的穩(wěn)定性。通過電源旁路電路增加電路的穩(wěn)定性，電源和地之間使用10f的電容再并聯(lián)一個(gè)0.1f的電容，來提高放大器的穩(wěn)定性。其次，在電源電壓加到元件上之前就通過連接有電容和電感做成的型二端口網(wǎng)絡(luò)對電源進(jìn)行濾波，保證電源的穩(wěn)定與純凈，使系統(tǒng)穩(wěn)定。2.3.6諧振放大器的指標(biāo)1）

26、.諧振頻率放大器的調(diào)諧回路諧振時(shí)所對應(yīng)的頻率f0稱為放大器的諧振頻率，對于圖1-1所示電路（也是以下各項(xiàng)指標(biāo)所對應(yīng)電路），f0的表達(dá)式為 式中，l為調(diào)諧回路電感線圈的電感量；為調(diào)諧回路的總電容，的表達(dá)式為 式中， coe為晶體管的輸出電容；cie為晶體管的輸入電容。 諧振頻率f0的測量方法是：用掃頻儀作為測量儀器，用掃頻儀測出電路的幅頻特性曲線，調(diào)變壓器t的磁芯，使電壓諧振曲線的峰值出現(xiàn)在規(guī)定的諧振頻率點(diǎn)f0。2）.電壓放大倍數(shù)放大器的諧振回路諧振時(shí)，所對應(yīng)的電壓放大倍數(shù)av0稱為調(diào)諧放大器的電壓放大倍數(shù)。av0的表達(dá)式為 式中，g為諧振回路諧振時(shí)的總電導(dǎo)。因?yàn)閘c并聯(lián)回路在諧振點(diǎn)時(shí)的l和c的

27、并聯(lián)電抗為無限大，因此可以忽略其電導(dǎo)。但要注意的是yfe本身也是一個(gè)復(fù)數(shù)，所以諧振時(shí)輸出電壓u0與輸入電壓ui相位差為（180o+ fe）。av0的測量方法是：在諧振回路已處于諧振狀態(tài)時(shí)，用高頻電壓表測量圖1-1中rl兩端的電壓u0及輸入信號ui的大小，則電壓放大倍數(shù)av0由下式計(jì)算： av0 = u0 / ui 或 av0 = 20 lg (u0 / ui) db 3）.通頻帶由于諧振回路的選頻作用，當(dāng)工作頻率偏離諧振頻率時(shí)，放大器的電壓放大倍數(shù)下降，習(xí)慣上稱電壓放大倍數(shù)av下降到諧振電壓放大倍數(shù)av0的0.707倍時(shí)所對應(yīng)的頻率偏移稱為放大器的通頻帶bw，其表達(dá)式為 bw = 2f0.7

28、= fo/ql 式中，ql為諧振回路的有載品質(zhì)因數(shù)。分析表明，放大器的諧振電壓放大倍數(shù)av0與通頻帶bw的關(guān)系為 上式說明，當(dāng)晶體管選定即yfe確定，且回路總電容c為定值時(shí)，諧振電壓放大倍數(shù)av0與通頻帶bw的乘積為一常數(shù)。這與低頻放大器中的增益帶寬積為一常數(shù)的概念是相同的。通頻帶bw的測量方法：是通過測量放大器的諧振曲線來求通頻帶。測量方法可以是掃頻法，也可以是逐點(diǎn)法。逐點(diǎn)法的測量步驟是：先調(diào)諧放大器的諧振回路使其諧振，記下此時(shí)的諧振頻率f0及電壓放大倍數(shù)av0然后改變高頻信號發(fā)生器的頻率（保持其輸出電壓us不變），并測出對應(yīng)的電壓放大倍數(shù)av0。由于回路失諧后電壓放大倍數(shù)下降，所以放大器的

29、諧振曲線如圖16所示。 圖16 諧振曲線 通頻帶越寬放大器的電壓放大倍數(shù)越小。要想得到一定寬度的通頻寬，同時(shí)又能提高放大器的電壓增益，由以上分析可知，除了選用yfe較大的晶體管外，還應(yīng)盡量減小調(diào)諧回路的總電容量c。如果放大器只用來放大來自接收天線的某一固定頻率的微弱信號，則可減小通頻帶，盡量提高放大器的增益。4）.選擇性矩形系數(shù)調(diào)諧放大器的選擇性可用諧振曲線的矩形系數(shù)kv0.1時(shí)來表示，如圖16所示的諧振曲線，矩形系數(shù)kv0.1為電壓放大倍數(shù)下降到0.1 av0時(shí)對應(yīng)的頻率偏移與電壓放大倍數(shù)下降到0.707 av0時(shí)對應(yīng)的頻率偏移之比，即 kv0.1 = 2f0.1/ 2f0.7 = 2f0.

30、1/bw 上式表明，矩形系數(shù)kv0.1越小，諧振曲線的形狀越接近矩形，選擇性越好，反之亦然。一般單級調(diào)諧放大器的選擇性較差（矩形系數(shù)kv0.1遠(yuǎn)大于1），為提高放大器的選擇性，通常采用多級單調(diào)諧回路的諧振放大器?？梢酝ㄟ^測量調(diào)諧放大器的諧振曲線來求矩形系數(shù)kv0.1。當(dāng)單級放大器不能滿足性能要求時(shí)(主要是增益要求)，常采用多級放大器級聯(lián)的方式。級聯(lián)之后的增益、通頻帶和選頻性等指標(biāo)都會發(fā)生相應(yīng)的變化。設(shè)放大器有m級，各級電壓增益分別為av1，av2，avm，則總的電壓增益為：通頻帶：當(dāng)m級相同的放大器級聯(lián)時(shí)，總的通頻帶為： 選擇性(矩形系數(shù))令 am/am0=0.1，得：m越大，級數(shù)越多時(shí)，矩形

31、系數(shù)越小，選擇性越好5）.噪聲系數(shù)與低頻放大器一樣，選頻放大器的輸出噪聲也來源于輸入端和放大電路本身。通常用信噪比來表示噪聲對信號的影響，電路中某處信號功率與噪聲功率之比稱信噪比。信噪比越大，信號質(zhì)量越好。噪聲系數(shù)是用來反映電路本身噪聲大小的技術(shù)指標(biāo)。其定義為輸入信號的信噪比與輸出信號的信噪比的比值。噪聲系數(shù)越接近于1，說明放大器的抗噪能力越強(qiáng)，輸出信號的質(zhì)量越好3、系統(tǒng)測試3.1 測試主要儀器 a、數(shù)字萬用表 dt9205 一塊b、數(shù)字存儲示波器 tds1002 一臺c、ee1461型合成信號發(fā)生器 一臺3.2 測試的主要方法（1）部分的測試方法對各個(gè)電路進(jìn)行測試，達(dá)到要求后拼接在一起（2）

32、整體的測試方法將各模塊電路連起來，整機(jī)調(diào)試，并測量該系統(tǒng)的各項(xiàng)性能指標(biāo)。3.3 測試結(jié)果及分析 1）衰減器測試結(jié)果：輸入信號960mv 輸出信號 8.55mv 特性阻抗50 衰減量41db 題目要求：衰減量402db，特性阻抗50 測試結(jié)果達(dá)到題目要求。2）諧振頻率fo=15.5mhz。題目要求：fo=15mhz；允許偏差100khz。測試結(jié)果在誤差范圍之內(nèi)，達(dá)到題目要求。 3) 功耗：由直流穩(wěn)壓源讀數(shù)可得，系統(tǒng)的功耗為w=3.6x20=72mw。題目要求：3.6v穩(wěn)壓電源供電，最大允許不超過360mw。測試結(jié)果達(dá)到題目要求。 4）-3db帶寬：帶寬很寬達(dá)不了要求。題目要求：-3db帶寬為30

33、0khz 5）電壓增益：將衰減器輸入端信號有效值設(shè)為80mv,利用示波器測試輸出信號幅度與頻率關(guān)系頻率fo(mhz)13141515.51617181920幅度vrms(v)1.021.141.201.231.231.181.090.970.87諧振頻率fo=15.5 增益av=63.7db 3.4 設(shè)計(jì)中遇到的困難和可以改進(jìn)的措施 首先，選擇器材方面，中周、變壓器沒有買到。限于現(xiàn)有條件，我用色環(huán)電感及三極管9018等構(gòu)成單級諧振回路，級間用電容耦合。系統(tǒng)電路焊接起來后，單級諧振電路都不能諧振放大。通過靜態(tài)工作點(diǎn)調(diào)整，各級增益分配調(diào)整，諧振網(wǎng)絡(luò)調(diào)整；電路基本上能工作。同時(shí)也出現(xiàn)了一些問題：信號

34、有些不穩(wěn)定，容易自激振蕩；當(dāng)信號輸出幅度很大時(shí)，波形有點(diǎn)失真，應(yīng)該是系統(tǒng)帶負(fù)載能力欠佳；系統(tǒng)的諧振頻率很難調(diào)準(zhǔn)，單級調(diào)好后，級聯(lián)起來都有所變化，這和級間沒有很好的隔離有關(guān)，在調(diào)試當(dāng)中，我發(fā)現(xiàn)它還和電路的靜態(tài)工作點(diǎn)有關(guān)，應(yīng)該是受三極管極間電容的影響。 總的來說本設(shè)計(jì)存在的問題主要有兩個(gè)：1.諧振頻率不是很準(zhǔn)； 2.放大器帶寬很寬。可以改進(jìn)的措施1，將級間電容耦合換成變壓器耦合方式，由于變壓器是靠磁路耦合，所以它的各級放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)相互獨(dú)立，它的低頻特性差，不能放大變化緩慢的信號，不能集成化，但可以實(shí)現(xiàn)阻抗變換，級與級之間可以很好的隔離。 2，選擇器材方面可以選擇品質(zhì)因數(shù)q值較大的電感元件、高頻磁芯、中周等另外選擇低電源電壓、特征頻率高、驅(qū)動能力強(qiáng)的三極管。 3，采用9018高頻三極管組建參差調(diào)諧lc諧振放大網(wǎng)絡(luò)，分別調(diào)諧于略大于15m，略小于15m的中心頻率的諧振網(wǎng)絡(luò)，通過射級電阻，基極分壓電阻控制直流偏置電流以減少功耗，兩級三極管諧振電路中級間采用運(yùn)放構(gòu)成正向射級跟隨器進(jìn)行隔離和緩沖，末級再