第2篇 射频小信号放大器电路.ppt

第2章 射频小信号放大器电路 2.1 射频小信号放大器的特点和主要技术指标 2.1.1 射频小信号放大器的特点 2.1.2 射频小信号放大器的主要技术指标 2.2 射频小信号调谐放大器电路 2.2.1 LC调谐回路 2.2.2 单级单调谐放大电路 2.2.3 调谐放大器的级联 2.2.4 调谐频率相同的多级调谐放大器 2.2.5 参差调谐放大器 2.3 宽频带放大器 2.3.1 宽频带放大器的特点 2.3.2 宽频带放大器电路 2.4 集中选频放大器 2.4.1 集中选频放大器的特点 2.4.2 集中滤波器元件 2.5 射频小信号放大器电路实例 2.5.1 DC～3.5GHz宽带放大器电路 2.5.2 DC～6GHz宽带放大器电路 2.5.3 2.2GHz RF/IF差分放大器电路 2.5.4 GPS接收机LNA电路 思考题与习题 2.1.1 射频小信号放大器的特点 在无线通信系统中，到达接收机的射频信号电平多在微伏数量级。因此，需要将微弱的射频信号进行放大。射频小信号放大器电路是无线通信接收机的重要组成部分。 在多数情况下，信号不是单一频率的，而是占有一定频谱宽度的频带信号。另外，在同一信道中，可能同时存在许多偏离有用信号频率的各种干扰信号，因此射频小信号放大电路除有放大功能外，还必须具有选频功能。 射频小信号放大器电路分为窄频带放大电路和宽频带放大电路两大类。 窄频带放大电路可对中心频率在几百千赫兹到几百兆赫兹(甚至几吉赫兹)、频带宽度在几千赫兹到几十兆赫兹内的微弱信号进行不失真的放大，故不仅需要一定的电压增益，而且需要选频能力。 窄频带放大电路由双极型晶体管、场效应管或射频集成电路等有源器件提供电压增益，由LC谐振回路、陶瓷滤波器、石英晶体滤波器或声表面波滤波器等器件实现选频功能。 宽频带放大电路对几兆赫兹至几百兆赫兹(甚至几吉赫兹)的较宽频带内的微弱信号进行不失真的放大，故要求放大电路具有很低的下限截止频率(有些要求到零频即直流)和很高的上限截止频率。 宽频带放大电路也是由晶体管、场效应管或集成电路提供电压增益。为了展宽工作频带，不但要求有源器件具有好的高频特性，而且在电路结构上也会采取一些改进措施，例如采用共射共基组合电路和负反馈。 射频小信号选频放大器的方框图如图2.1所示，由有源放大器件和无源选频网络组成。 有源放大器件可以是晶体管、场效应管或射频集成电路，无源选频网络可以是LC谐振回路，或者是声表面波滤波器、陶瓷滤波器、晶体滤波器。 不同的组合方法，构成了各种各样的电路形式。按谐振回路区分，有源放大器件有单调谐放大器、双调谐放大器和参差调谐放大器； 按晶体管连接方法区分，有源放大器件有共基极、共集电极、共发射极单调谐放大器等。 2.1.2 射频小信号放大器的主要技术指标 对于射频小信号放大器，要求具有低的噪声系数、足够的线性范围、合适的增益、输入/输出阻抗的匹配、输入/输出之间良好的隔离。 在移动通信设备中，还要求具有低的工作电源电压和低的功率消耗。 特别要强调的是，所有这些指标都是互相联系的，甚至是矛盾的，在设计中如何采用折中的原则，兼顾各项指标，是很重要的。 1增益 增益表示放大器对有用信号的放大能力，定义为放大器的输出信号与输入信号的比值。对于选频放大器电路，通常用在中心频率f0(或者ω0)上的电压增益和功率增益这两种方法来表示： 电压增益见(2.1.1) 功率增益 (2.1.2) 式中，uo、ui分别为放大器中心频率上输出、输入电压的有效值；Po、Pi分别为放大器中心频率上的输出、输入功率，单位为dB。 射频小信号放大器电路的增益要适中，过大会使下级混频器的输入太大，产生失真；太小则不利于抑制后面各级的噪声对系统的影响。 射频小信号放大器电路的增益与器件的技术特性、工作状态和负载有关，需要选择合适的工作频率、电流偏置、输入/输出匹配网络。一般要求电路的增益是可控制的，通过改变放大器的工作点、改变放大器的负反馈量、改变放大器谐振回路的Q值等参数，可以控制电路的增益，通常采用自动增益控制电路实现。 2通频带 通频带定义为放大器的增益下降3dB时的上限截止频率与下限截止频率之差，即放大器电路电压增益频率响应特性由最大值下降3dB时，所对应的频带宽度，通常以BW0.7表示，如图2.2所示。 3选择性 选择性表示放大器对通频带以外的干扰信号的滤除能力，即指对通频带之外干扰信号的衰减抑制能力。 选择性有两种描述方法：一是用矩形系数来说明邻近信道选择性的好坏；二是用抑制比(或称抗拒比)来说明对带外某一特定干扰频率fN信号的抑制能力的大小。 矩形系数用K0.1来表示，定义为 K0.1=BW0.1/BW0.7 (2.1.3) 式中，BW0.1是增益下降到最大值的0.1倍时的频带宽度；BW0.1和BW0.7之间的频