第2章通信信号的接收

第 2 章通信信号的接收 2.1 概述 2.2 小信号谐振放大器 2.3 集中选频放大器 2.4 放大器的噪声 2.5 实训:高频小信号谐振放大器的仿真与性能分析

[object Object],[object Object]

图 2.1 谐振放大器的幅频特性曲线

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[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]

[object Object],[object Object],[object Object],或

2.2 小信号谐振放大器 ,[object Object]

图 2.2 共射单调谐放大器

[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]

(2─1) (2─2) (2─3) (2─4)

[object Object],[object Object],[object Object],(2─5)

图 2.5 并联谐振回路的特性曲线

(2─6) (2─7) (2─8) 由此可见，在信号源电流 I s 一定的情况下，并联回路端电压 U AB 的频率特性与阻抗频率特性相似，如图 2.7 所示。

图 2.7 电压 - 频率特性曲线

[object Object],[object Object],(2─9) 并联回路准确的谐振角频率可以从式 (2─1) 求出： (2─10)

[object Object],[object Object],[object Object],(2─11) 并联谐振回路的谐振电阻可以用Ｑ 0 表示： (2─12)

[object Object],[object Object],(2─13) (2─14)

图 2.8 并联回路谐振曲线

[object Object],[object Object],在谐振频率附近，可近似地认为， ω ≈ ω 0 ， ω + ω 0 =2 ω ，则

(2─15) 式中， Δ f = f - f 0 , 得

[object Object],图 2.9 幅频特性曲线

[object Object],（２）若Ｑ 0 =50 时，

[object Object],[object Object],(2─18) (2─19) (2─20)

[object Object],[object Object],谐振回路的总电导为谐振回路的空载Ｑ 0 值，即为

谐振回路的有载Ｑ L 值为根据上两式，可以得Ｑ L 与Ｑ 0 的关系由于 G Σ ＞ g P ，所以 Q L ＜ Q 0 。

[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],(2─22)

图 2.13 变压器的耦合联接

[object Object],[object Object],(2─23) 式中， n = N 2 / N 1 为接入系数。

图 2.14 自耦变压器的耦合联接

[object Object],[object Object],(2─24) R L 和 R s 折合到谐振回路后的电阻为 R ′ L 和 R ′ s ， (2─25)

图 2.15 变压器自耦变压器的耦合联接

[object Object],[object Object],[object Object],(2─26) 令，由晶体管的Ｙ参数的网络方程得

图 2.16 晶体管共发射极电路

图 2.17 Y 参数等效电路 (a) 晶体管 Y 参数等效电路； (b) 实际应用 Y 参数等效电路

[object Object],[object Object],(2─27)

[object Object],将图 2.18(e) 中的 g′ oe 、 g′ L 、 g P 合并，得 G Σ ；将 C′ oe 、 C 、 C′ L 合并，得 C Σ 。这样可进－步将图 2.18(e) 简化成如图 2.18(f) 所示的形式。在图 2.18(f) 中， (2─28)

图 2.18 单调谐放大器的等效电路

[object Object],[object Object],[object Object],导纳输出电压

[object Object],为有载品质因数 ; (2─29) (2─30)

[object Object],当回路谐振时， f=f 0 ， Δf=0 时，放大器谐振电压增益为 (2─31) (2─32) 其模为

[object Object],[object Object],(2─33) 单调谐放大器的谐振曲线如图２ .19 所示。令，可求得单调谐放大器的通频带 BW 0.7 。 (2─34)

图 2.19 谐振放大器的幅频特性曲线

[object Object],图 2.20 不同 Q 谐振曲线

[object Object],[object Object],由式 (2─31) 可得 (2─35)

[object Object],[object Object],(2─37) 是回路无损耗又匹配时，晶体管能给出的最大功率；

图 2.21 单调谐放大电路

图 2.22 双级单调谐放大器

[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],谐振时，电压增益为 (2─38) (2─39)

[object Object],电压增益谐振曲线数学表达式为 (2─40)

图 2.23 级联放大器谐振曲线

[object Object],[object Object],(2─41) 式中 ,f 0 / Ｑ L 是单级单调谐放大器通频带；是频带缩小因子，下表列出不同 n 值时缩小因子的大小： … 0.39 0.43 0.51 0.64 1 … 5 4 3 2 1 n

[object Object],[object Object],将上式与式 (2─41) 相比，得矩形系数为 (2─42)

[object Object],[object Object],3.1 3.2 3.4 3.75 4.66 9.95 K 0.1 6 5 4 3 2 1 n

图 2.24 双调谐回路放大器

为广义失调量；为耦合因子；为 L 1 、 L 2 之间的耦合系数。

[object Object],[object Object],[object Object],(2─44) (2─45) 电压增益谐振曲线关系式为可得 |A u /A u0 |~ξ 曲线如图 2.25 所示。

[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],(2─46) 它们对应的谐振曲线如图 2.26 所示。

图 2.25 临界耦合时放大器电压增益谐振曲线

图 2.26 η ＞ 1 及 η ＜ 1 时放大器电压增益谐振曲线

[object Object],[object Object],(2─47) 3. 选择性令式 (2─45) 得将上式与 (2─47) 式相比，得临界耦合时双调谐放大器的矩形系数： (2─48)

[object Object],[object Object],[object Object],图 2.27 计算 Yi 的调谐放大器等效电路

[object Object],(2─49) 式中， Y i ′ 是输出电路通过 Y e 的反馈而引起的输入导纳，称反馈等效导纳； Y ie 是晶体管的输入导纳。

图 2.28 内部反馈对谐振曲线的影响

图 2.29 寻呼机的射频放大电路

图 2.30 共发射极 - 共基极级联放大器等效电路

2.3 集中选频放大器 ,[object Object]

图 2.31 集中选频放大器组成示意图

图 2.32 压电陶瓷片等效电路和电路符号

[object Object],(2─50) (2─51)

图 2.35 四端陶瓷滤波器的

图 2.36 声表面波滤波器结构示意图

[object Object],(2─52) 图 2.37 均匀叉指换能器声振幅——频率特性曲线

图 2.38 非均匀叉指换能器

[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]

图 2.39 寻呼机射频接收电路的一部分原理图

2.4 放大器的噪声 ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]

[object Object],[object Object],图 2.40 电阻噪声电压波形

[object Object],因此，噪声电压的有效值（噪声电压〕为 (2─54) (2─55)

图 2.41 电阻热噪声等效电路

图 2.42 晶体管共基接法噪声等效电路

[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],NF= 研究放大系统噪声系数的等效图如图２ .43 所示。其中， U s 为信号源电压； R s 为信号源内阻；为热噪声等效电压均方值； R L 为负载。

图 2.43 描述放大器噪声系数的等效图

[object Object],(2─59) 或噪声系数通常只适用于线性放大器，因为非线性电路会产生信号和噪声的频率变换，噪声系数不能反映系统的附加的噪声性能。由于线性放大器的功率增益

[object Object],所以式 (2─59) 可写成 (2─60) (2─61) 将式（ 2─61 ）代人式（ 2─60 ） , 则得 (2─62)

[object Object],[object Object],[object Object],信号源内阻噪声在 R L 上的功率在负载两端的信噪比

[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],NF= 输入端额定功率信噪比输出端额定功率信噪比

图 2.44 以额定功率表示的噪声系数＋

[object Object],(2─63) 4. 多级放大器噪声系数的计算已知各级的噪声系数和各级功率增益，求多级放大器的总噪声系数，如图 2.45 所示。

图 2.45 多级放大器噪声系数计算等效图

由噪声系数定义可得在第二级输出端，由第一级和第二级产生的总噪声由于由 R o1 产生的噪声已在 P ano1 中考虑，故这里应减掉，所以第一、二两级的噪声系数为

[object Object],[object Object],(2─66) (2─67) 可得 T e 只代表放大器本身的热噪声温度，与噪声功率大小无关。由上式可知：多级放大器的等效噪声温度为

图 2.46 共基极放大器噪声等效电路

[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],(2─69)

2.5 实训 : 高频小信号谐振放大器的仿真与性能分析 ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]

图 2.47 高频小信号谐振放大器电路

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图 2.48 高频小信号谐振放大器的输出端的波形

图 2.49 高频小信号谐振放大器的输入信号的波形

图 2.50 高频小信号谐振放大器的幅频特性曲线

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