高頻電路第2章

1、2.6 2.6 調(diào)諧放大器的級(jí)聯(lián)調(diào)諧放大器的級(jí)聯(lián)一、多級(jí)單調(diào)諧放大器一、多級(jí)單調(diào)諧放大器二、參差調(diào)諧放大器二、參差調(diào)諧放大器 三、松耦合雙調(diào)諧回路放大器三、松耦合雙調(diào)諧回路放大器一一 、多級(jí)單調(diào)諧放大器、多級(jí)單調(diào)諧放大器 若多級(jí)調(diào)諧放大器中的每一級(jí)都調(diào)諧在若多級(jí)調(diào)諧放大器中的每一級(jí)都調(diào)諧在同一頻率上，則稱為多級(jí)單調(diào)諧放大器。同一頻率上，則稱為多級(jí)單調(diào)諧放大器。 1 1電壓放大倍數(shù)電壓放大倍數(shù) 是各級(jí)電壓放大倍數(shù)的乘積是各級(jí)電壓放大倍數(shù)的乘積.21KKK總12dBdBdB .KKK總（）（）（）或：或：包括包括：1 1） .02010KKK總01020dBdBdB .KKK總（）（）（）2 2）

2、.0220110KKKKKK總總1201020dBdBdB .KKKKKK總總（）（）（）圖圖2-32 2-32 兩級(jí)調(diào)諧放大器兩級(jí)調(diào)諧放大器圖圖2-33 2-33 單級(jí)和兩級(jí)調(diào)諧回路的頻率特性單級(jí)和兩級(jí)調(diào)諧回路的頻率特性2.2.通頻帶通頻帶 多級(jí)單調(diào)諧放大器總的通頻帶比單級(jí)放大器多級(jí)單調(diào)諧放大器總的通頻帶比單級(jí)放大器的通頻帶要小，級(jí)數(shù)越多，總通頻帶越小。的通頻帶要小，級(jí)數(shù)越多，總通頻帶越小。 經(jīng)推算：經(jīng)推算：n 級(jí)級(jí)Q 相同的調(diào)諧回路，總的通頻帶為相同的調(diào)諧回路，總的通頻帶為00.7()0.7()L221221nnfffQ 總單112 n縮小系數(shù)縮小系數(shù) 結(jié)論：結(jié)論：多級(jí)調(diào)諧放大器的選擇性提

3、高，但總的多級(jí)調(diào)諧放大器的選擇性提高，但總的通頻帶變窄。通頻帶變窄。 2.2.通頻帶通頻帶 多級(jí)單調(diào)諧放大器總的通頻帶比單級(jí)放多級(jí)單調(diào)諧放大器總的通頻帶比單級(jí)放大器的通頻帶要小，級(jí)數(shù)越多，總通頻帶越大器的通頻帶要小，級(jí)數(shù)越多，總通頻帶越小。小。經(jīng)推算：經(jīng)推算：n 級(jí)級(jí)Q 相同的調(diào)諧回路，總的相同的調(diào)諧回路，總的通頻帶為通頻帶為 結(jié)論：結(jié)論：多級(jí)調(diào)諧放大器的選擇性提高，但總的多級(jí)調(diào)諧放大器的選擇性提高，但總的通頻帶變窄。通頻帶變窄。 00.7()0.7()L221221nnfffQ 總單縮小系數(shù)縮小系數(shù) 12 n求：（求：（1 1）四級(jí)總電壓放大倍數(shù)）四級(jí)總電壓放大倍數(shù) （2 2）四級(jí)總通頻帶解

4、：）四級(jí)總通頻帶解：解：（解：（1 1）四級(jí)總電壓放大倍數(shù)）四級(jí)總電壓放大倍數(shù) （2 2）四級(jí)總通頻帶）四級(jí)總通頻帶 由式（由式（2-1042-104）知，當(dāng)）知，當(dāng) n= 4 ，有，有 444V0()(9.6)8500KK倍4(dB)4 19.678.4dBK4B1/404L210.66 0.430.28MHzfBQ 例例2-2 2-2 題同例題同例2-1二、參差調(diào)諧放大器二、參差調(diào)諧放大器 參差調(diào)諧放大電路在形式上和多級(jí)單調(diào)諧放參差調(diào)諧放大電路在形式上和多級(jí)單調(diào)諧放大電路沒有什么不同，但在調(diào)諧回路的調(diào)諧頻率上大電路沒有什么不同，但在調(diào)諧回路的調(diào)諧頻率上有區(qū)別。多級(jí)單調(diào)諧放大電路的調(diào)諧回路是

5、調(diào)諧于有區(qū)別。多級(jí)單調(diào)諧放大電路的調(diào)諧回路是調(diào)諧于同一頻率，而同一頻率，而在參差調(diào)諧放大電路中各級(jí)回路的諧在參差調(diào)諧放大電路中各級(jí)回路的諧振頻率是參差錯(cuò)開的。振頻率是參差錯(cuò)開的。1.1.雙參差調(diào)諧放大器雙參差調(diào)諧放大器 兩級(jí)單調(diào)諧回路放大器的諧振頻率，分別調(diào)整兩級(jí)單調(diào)諧回路放大器的諧振頻率，分別調(diào)整到略高于和略低于信號(hào)的中心頻率。到略高于和略低于信號(hào)的中心頻率。 第一級(jí)：調(diào)諧于第一級(jí)：調(diào)諧于第二級(jí)：調(diào)諧于第二級(jí)：調(diào)諧于dff0dff0注意：對(duì)于單個(gè)諧振電路而言，它是工作于失諧狀態(tài)注意：對(duì)于單個(gè)諧振電路而言，它是工作于失諧狀態(tài)。失諧量分別為：失諧量分別為： -參差失諧量參差失諧量。對(duì)應(yīng)的對(duì)應(yīng)的

6、-廣義參差失諧量廣義參差失諧量。 d0ffd0L02 fQf 0 小，曲線尖銳小，曲線尖銳 0 大，曲線平坦大，曲線平坦出現(xiàn)馬鞍形雙峰出現(xiàn)馬鞍形雙峰 大到一定程度大到一定程度 01 ，為雙峰，為雙峰， 0=1 ，為兩者的分界線，為單峰中最平坦的情況。，為兩者的分界線，為單峰中最平坦的情況。 0 愈大，雙峰距離愈遠(yuǎn)，下凹愈嚴(yán)重。愈大，雙峰距離愈遠(yuǎn)，下凹愈嚴(yán)重。2.2.三參差調(diào)諧放大器三參差調(diào)諧放大器 兩級(jí)工作于參差調(diào)諧的雙峰狀態(tài)，兩級(jí)工作于參差調(diào)諧的雙峰狀態(tài)，第第三級(jí)調(diào)諧于信號(hào)的中心頻率三級(jí)調(diào)諧于信號(hào)的中心頻率 f0 ，它們合成它們合成的諧振曲線比較平坦，加寬了通頻帶。的諧振曲線比較平坦，加寬了

7、通頻帶。 由合成諧振曲線可見：利用三參差調(diào)諧由合成諧振曲線可見：利用三參差調(diào)諧電路，并適當(dāng)?shù)剡x擇每個(gè)回路的有載品質(zhì)電路，并適當(dāng)?shù)剡x擇每個(gè)回路的有載品質(zhì)因數(shù)因數(shù) QL 和和 0 ，就可以獲得雙參差調(diào)諧所就可以獲得雙參差調(diào)諧所不能得到的通頻帶。不能得到的通頻帶。 由于雙參差調(diào)諧在由于雙參差調(diào)諧在 f0 處失諧，故其在處失諧，故其在 f0 點(diǎn)的放大倍數(shù)要比調(diào)諧于同一頻率的兩級(jí)點(diǎn)的放大倍數(shù)要比調(diào)諧于同一頻率的兩級(jí)單調(diào)諧放大倍數(shù)小。單調(diào)諧放大倍數(shù)小。 即：即：注意：注意：o201K1ofK0總 （參差失諧 ）0總 （調(diào)諧于同一 ）三、松耦合雙調(diào)諧回路放大器三、松耦合雙調(diào)諧回路放大器 松耦合雙調(diào)諧電路松耦

8、合雙調(diào)諧電路-指兩個(gè)單調(diào)回指兩個(gè)單調(diào)回路之間有耦合，兩個(gè)線圈離得很遠(yuǎn)路之間有耦合，兩個(gè)線圈離得很遠(yuǎn), ,靠互感靠互感耦合耦合。1.1. 耦合系數(shù)耦合系數(shù) k2. 2. 廣義耦合系數(shù)廣義耦合系數(shù) 或稱耦合因數(shù)或稱耦合因數(shù) 1 LkQ LkQ1 LkQ 1 LkQ 為臨界耦合為臨界耦合 為過(guò)耦合為過(guò)耦合 為弱耦合為弱耦合 LMLLMk 21（?。ㄈ=L1=L2） 圖圖2-36 2-36 雙雙調(diào)諧回路放大器調(diào)諧回路放大器圖圖2-372-37雙調(diào)諧放大器的高頻等效電路雙調(diào)諧放大器的高頻等效電路圖圖2-372-37雙調(diào)諧放大器的高頻等效電路雙調(diào)諧放大器的高頻等效電路 根據(jù)耦合回路的特性和電壓放大倍數(shù)的

9、定義，根據(jù)耦合回路的特性和電壓放大倍數(shù)的定義， 可以推得可以推得 12feoV22224i(1)2(1)n n yUKUg式中：式中： L02 fQf為廣義失諧量為廣義失諧量 當(dāng)初、次級(jí)回路都調(diào)到諧振時(shí)當(dāng)初、次級(jí)回路都調(diào)到諧振時(shí), =0 ，這時(shí)，這時(shí)， 放大倍數(shù)為放大倍數(shù)為12feV021n n yKg 在臨界耦合時(shí)，在臨界耦合時(shí)， ，放大器達(dá)到匹配狀態(tài)。，放大器達(dá)到匹配狀態(tài)。放大倍數(shù)為最大：放大倍數(shù)為最大：112feV0max2n n yKgV22224V0max22222(1)2(1)2(1)4KK雙調(diào)諧放大器的諧振曲線表達(dá)式為雙調(diào)諧放大器的諧振曲線表達(dá)式為 在臨界耦合時(shí)在臨界耦合時(shí)，1V

10、4V0max24KK 在回路有載品質(zhì)因素相同的情況下，在回路有載品質(zhì)因素相同的情況下，臨界臨界雙調(diào)諧放大器的通頻帶是單調(diào)諧放大器的雙調(diào)諧放大器的通頻帶是單調(diào)諧放大器的 倍。倍。 按照矩形系數(shù)的定義，可以求得：按照矩形系數(shù)的定義，可以求得： 可見雙調(diào)諧放大器在臨界狀態(tài)時(shí)，其可見雙調(diào)諧放大器在臨界狀態(tài)時(shí)，其矩形系數(shù)較小，矩形系數(shù)較小，諧振曲線更接近于矩形，諧振曲線更接近于矩形，這是雙調(diào)諧放大器的主要優(yōu)點(diǎn)。這是雙調(diào)諧放大器的主要優(yōu)點(diǎn)。00.7L22fBfQ 216. 31100241 . 01 . 0BfK1=1f0f圖圖2-38 2-38 雙調(diào)諧放大器不同耦合程雙調(diào)諧放大器不同耦合程 度時(shí)的諧振曲

11、線度時(shí)的諧振曲線2.7 2.7 高頻調(diào)諧放大器的穩(wěn)定性高頻調(diào)諧放大器的穩(wěn)定性 晶體管內(nèi)部存在著反向輸入導(dǎo)納，考慮晶體管內(nèi)部存在著反向輸入導(dǎo)納，考慮 yre 后，放大后，放大器輸入導(dǎo)納和輸出導(dǎo)納的數(shù)值會(huì)對(duì)放大器的調(diào)試及對(duì)器輸入導(dǎo)納和輸出導(dǎo)納的數(shù)值會(huì)對(duì)放大器的調(diào)試及對(duì)放大器的工作穩(wěn)定性有很大的影響。放大器的工作穩(wěn)定性有很大的影響。 一、晶體管內(nèi)部反饋的有害影響一、晶體管內(nèi)部反饋的有害影響 1 1放大器調(diào)試?yán)щy放大器調(diào)試?yán)щy 放大器的輸入導(dǎo)納放大器的輸入導(dǎo)納 (2-111)(2-111) 放大器的輸出導(dǎo)納放大器的輸出導(dǎo)納 (2-112)(2-112) 由于由于 yre 的存在，放大器的輸入和輸出導(dǎo)納

12、，分別與的存在，放大器的輸入和輸出導(dǎo)納，分別與負(fù)載及信號(hào)源有關(guān)。負(fù)載及信號(hào)源有關(guān)。 bfereiieboeLIy yYyUyYfereooeiesy yYyyY 圖圖2-39 2-39 計(jì)算放大器輸入導(dǎo)納的等效電路計(jì)算放大器輸入導(dǎo)納的等效電路圖圖2-40 2-40 放大器的輸入等效電路放大器的輸入等效電路(a) (a) 計(jì)算放大器輸出導(dǎo)納的等效電路計(jì)算放大器輸出導(dǎo)納的等效電路 (b) (b) 放大器的輸出等效電路放大器的輸出等效電路圖圖2-412-41放大器的輸出電路放大器的輸出電路圖圖2-412-41圖圖2-412-412.2. 放大器工作不穩(wěn)定放大器工作不穩(wěn)定 因?yàn)榉糯蠛蟮妮敵鲭妷阂驗(yàn)榉糯?/p>

13、后的輸出電壓Uo 通過(guò)反向傳通過(guò)反向傳輸導(dǎo)納輸導(dǎo)納 yre ，把一部分信號(hào)反饋到輸入端，把一部分信號(hào)反饋到輸入端，由晶體管加以放大，再通過(guò)由晶體管加以放大，再通過(guò) yre 反饋到輸反饋到輸入端，如此循環(huán)不止。入端，如此循環(huán)不止。在條件合適時(shí)，放在條件合適時(shí)，放大器甚至不需要外加信號(hào)，也能夠產(chǎn)生正大器甚至不需要外加信號(hào)，也能夠產(chǎn)生正弦或其它波形的振蕩，使放大器工作不穩(wěn)弦或其它波形的振蕩，使放大器工作不穩(wěn)定。定。內(nèi)部反饋對(duì)放大器頻率特性的影響內(nèi)部反饋對(duì)放大器頻率特性的影響 由于內(nèi)部反饋隨頻率而不同，由于內(nèi)部反饋隨頻率而不同，它對(duì)它對(duì)于某些頻率可能是正反饋，而對(duì)另一些于某些頻率可能是正反饋，而對(duì)另一

14、些頻率則是負(fù)反饋，頻率則是負(fù)反饋，反饋的強(qiáng)弱也不完全反饋的強(qiáng)弱也不完全相等，這樣，某一頻率的信號(hào)將得到加相等，這樣，某一頻率的信號(hào)將得到加強(qiáng)，輸出增大，而某些頻率的信號(hào)分量強(qiáng)，輸出增大，而某些頻率的信號(hào)分量可能受到削弱，輸出減小，可能受到削弱，輸出減小，其結(jié)果是使其結(jié)果是使放大器的頻率特性受到影響，通頻帶和放大器的頻率特性受到影響，通頻帶和選擇性有所改變，選擇性有所改變，如圖如圖2-422-42所示，這是所示，這是我們不都希望的。我們不都希望的。二、解決晶體管內(nèi)部反饋的方法二、解決晶體管內(nèi)部反饋的方法 1 1中和法中和法 在放大器的線路中插入一個(gè)外加的反饋在放大器的線路中插入一個(gè)外加的反饋電路

15、來(lái)抵消內(nèi)部反饋的影響，稱為中和。電路來(lái)抵消內(nèi)部反饋的影響，稱為中和。這相當(dāng)減小了晶體管的這相當(dāng)減小了晶體管的 yre ，放大器可以穩(wěn)，放大器可以穩(wěn)定地工作。定地工作。 中和法對(duì)增益沒有影響，中和法對(duì)增益沒有影響，該方法的主要優(yōu)點(diǎn)是該方法的主要優(yōu)點(diǎn)是增益高，增益高，因?yàn)樗皇强繝奚鲆鎭?lái)獲取穩(wěn)定性的。因?yàn)樗皇强繝奚鲆鎭?lái)獲取穩(wěn)定性的。但中和法的缺點(diǎn)也是突出的，它不能在一個(gè)頻段滿但中和法的缺點(diǎn)也是突出的，它不能在一個(gè)頻段滿足實(shí)際需要，實(shí)際電路中足實(shí)際需要，實(shí)際電路中只能在一個(gè)頻率點(diǎn)起到中只能在一個(gè)頻率點(diǎn)起到中和作用。和作用。此外，此外，由于晶體管集電極至基極的內(nèi)部反由于晶體管集電極至基極的內(nèi)部反

16、饋電路并不是一個(gè)純電容，饋電路并不是一個(gè)純電容，而是具有一定的電阻分而是具有一定的電阻分量，所以中和電路也應(yīng)是電阻和電容構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)，量，所以中和電路也應(yīng)是電阻和電容構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)，這使設(shè)計(jì)和調(diào)整都比較麻煩。這使設(shè)計(jì)和調(diào)整都比較麻煩。目前，僅在收音機(jī)中目前，僅在收音機(jī)中采用這種辦法，采用這種辦法，而一些要求較高的通信設(shè)備大多不而一些要求較高的通信設(shè)備大多不再用中和電路。再用中和電路。圖圖2-43 2-43 中和原理中和原理 圖圖2-44 2-44 放大器的中和放大器的中和2 2失配法失配法 失配是指信號(hào)源內(nèi)阻不與晶體管輸入阻抗失配是指信號(hào)源內(nèi)阻不與晶體管輸入阻抗匹配；晶體管輸出端的負(fù)載阻抗不與本級(jí)匹

17、配；晶體管輸出端的負(fù)載阻抗不與本級(jí)晶體管的輸出阻抗匹配。晶體管的輸出阻抗匹配。 失配法從物理概念上講，當(dāng)負(fù)載導(dǎo)納失配法從物理概念上講，當(dāng)負(fù)載導(dǎo)納 很大時(shí)，輸出電路嚴(yán)重失配，輸出電壓相很大時(shí)，輸出電路嚴(yán)重失配，輸出電壓相應(yīng)減小，反饋到輸入端的信號(hào)就大大減弱，應(yīng)減小，反饋到輸入端的信號(hào)就大大減弱，對(duì)輸入電路的影響也隨之減小。失真越嚴(yán)對(duì)輸入電路的影響也隨之減小。失真越嚴(yán)重，輸出電路對(duì)輸入電路的反作用就越小，重，輸出電路對(duì)輸入電路的反作用就越小，放大器基本上可以看作單向化。所以放大器基本上可以看作單向化。所以失配失配法對(duì)增益有影響。法對(duì)增益有影響。LY 用失配法實(shí)現(xiàn)晶體管單向化常用的辦法是采用失配法實(shí)

18、現(xiàn)晶體管單向化常用的辦法是采用用共射共基級(jí)聯(lián)電路組成的調(diào)諧放大器，共射共基級(jí)聯(lián)電路組成的調(diào)諧放大器，其穩(wěn)定性較高，實(shí)現(xiàn)起來(lái)比較簡(jiǎn)單，得到了其穩(wěn)定性較高，實(shí)現(xiàn)起來(lái)比較簡(jiǎn)單，得到了廣泛的應(yīng)用。廣泛的應(yīng)用。用兩只晶體管按共發(fā)射極共用兩只晶體管按共發(fā)射極共基極的方式級(jí)聯(lián)，把它們做成一個(gè)復(fù)合管?；鶚O的方式級(jí)聯(lián)，把它們做成一個(gè)復(fù)合管。我們知道，在級(jí)聯(lián)放大器中，我們知道，在級(jí)聯(lián)放大器中，后一級(jí)放大器后一級(jí)放大器的輸入導(dǎo)納是前一級(jí)放大器的負(fù)載，而前一的輸入導(dǎo)納是前一級(jí)放大器的負(fù)載，而前一級(jí)放大器則是后一級(jí)的信號(hào)源，它的輸出導(dǎo)級(jí)放大器則是后一級(jí)的信號(hào)源，它的輸出導(dǎo)納就是信號(hào)源的內(nèi)導(dǎo)納。晶體管按共基極方納就是信號(hào)

19、源的內(nèi)導(dǎo)納。晶體管按共基極方式聯(lián)接時(shí)，輸入導(dǎo)納較大，這就等于第一級(jí)式聯(lián)接時(shí)，輸入導(dǎo)納較大，這就等于第一級(jí)晶體管的晶體管的負(fù)載導(dǎo)納負(fù)載導(dǎo)納 YL 很大，很大， 因此，因此，復(fù)合管的輸入導(dǎo)納復(fù)合管的輸入導(dǎo)納 ，這使這使共射管共射管V1 工作在失配狀態(tài)。工作在失配狀態(tài)。同理，按共發(fā)同理，按共發(fā)射聯(lián)接的第一級(jí)晶體管射聯(lián)接的第一級(jí)晶體管V1 的輸出導(dǎo)納的輸出導(dǎo)納 yoe 較較小，對(duì)于小，對(duì)于 V2 來(lái)說(shuō)來(lái)說(shuō)，V1 的輸出導(dǎo)納就是它的輸出導(dǎo)納就是它的信源內(nèi)電導(dǎo)的信源內(nèi)電導(dǎo)YS ，YS 小，小，V2 這一級(jí)的輸出這一級(jí)的輸出導(dǎo)納導(dǎo)納 Yo 就只和共基極晶體管就只和共基極晶體管 V2 本身參量本身參量有關(guān)，而

20、不受它的輸入電路的影響有關(guān)，而不受它的輸入電路的影響 。 iieYy圖圖2-45 2-45 共發(fā)射極共基極級(jí)聯(lián)的復(fù)合管共發(fā)射極共基極級(jí)聯(lián)的復(fù)合管2.8 2.8 集中選頻小信號(hào)調(diào)諧放大器集中選頻小信號(hào)調(diào)諧放大器 隨著電子技術(shù)的發(fā)展，窄帶信號(hào)的放隨著電子技術(shù)的發(fā)展，窄帶信號(hào)的放大越來(lái)越多地大越來(lái)越多地采用集中選頻（濾波）與集采用集中選頻（濾波）與集中放大相結(jié)合的高頻放大器。中放大相結(jié)合的高頻放大器。在集中選頻在集中選頻放大器中，放大作用是由寬帶高增益放大放大器中，放大作用是由寬帶高增益放大器來(lái)完成，多采用高頻線性集成放大電路，器來(lái)完成，多采用高頻線性集成放大電路，而選頻作用則由專門的選頻濾波器來(lái)完

21、成。而選頻作用則由專門的選頻濾波器來(lái)完成。 其其主要優(yōu)點(diǎn)主要優(yōu)點(diǎn)為：為：（1 1）電路簡(jiǎn)單，調(diào)整方便。）電路簡(jiǎn)單，調(diào)整方便。（2 2）性能穩(wěn)定。）性能穩(wěn)定。（3 3）易于大規(guī)模生產(chǎn)、成本低。）易于大規(guī)模生產(chǎn)、成本低。圖圖2-46 2-46 集中選頻放大器的組成框圖集中選頻放大器的組成框圖 圖中，圖中，集中濾波器集中濾波器放在寬帶集成放大器的前面，放在寬帶集成放大器的前面，且增加一個(gè)前置放大器。且增加一個(gè)前置放大器。這種方案的特點(diǎn)是：當(dāng)這種方案的特點(diǎn)是：當(dāng)所需放大信號(hào)的頻帶以外有強(qiáng)的干擾信號(hào)時(shí)，不所需放大信號(hào)的頻帶以外有強(qiáng)的干擾信號(hào)時(shí)，不會(huì)直接進(jìn)入集中放大器，避免此干擾信號(hào)因放大會(huì)直接進(jìn)入集中放

22、大器，避免此干擾信號(hào)因放大器的非線性而產(chǎn)生新的干擾。器的非線性而產(chǎn)生新的干擾。 集中寬帶放大器一般由多級(jí)差動(dòng)集成放大器構(gòu)成集中寬帶放大器一般由多級(jí)差動(dòng)集成放大器構(gòu)成集中選頻器集中選頻器的任務(wù)是選頻，要求在滿足通頻帶指的任務(wù)是選頻，要求在滿足通頻帶指標(biāo)的同時(shí)，矩形系數(shù)要好。標(biāo)的同時(shí)，矩形系數(shù)要好。其主要類型有集中其主要類型有集中LC濾波器、石英晶體濾波器、陶瓷濾波器和聲濾波器、石英晶體濾波器、陶瓷濾波器和聲表面波濾波器表面波濾波器等。等。 聲表面波濾波器聲表面波濾波器 目前應(yīng)用最廣泛的集中選頻器是聲表面波目前應(yīng)用最廣泛的集中選頻器是聲表面波濾波器。濾波器。 （Surface Acoustic W

23、ave FilterSAWF）它是一種對(duì)頻率具有選擇作用的它是一種對(duì)頻率具有選擇作用的無(wú)源器件。無(wú)源器件。它是利用某些晶體的壓電效應(yīng)它是利用某些晶體的壓電效應(yīng)和表面波傳播的物理特性制成的新型電和表面波傳播的物理特性制成的新型電聲換能器件。聲換能器件。所謂聲表面波，就是沿固體所謂聲表面波，就是沿固體介質(zhì)表面?zhèn)鞑デ艺穹S深入介質(zhì)的距離增介質(zhì)表面?zhèn)鞑デ艺穹S深入介質(zhì)的距離增加而迅速減弱的彈性波。加而迅速減弱的彈性波。 聲表面波濾波器自聲表面波濾波器自2020世紀(jì)世紀(jì)6060年代中期年代中期問世以來(lái)發(fā)展非常迅速，它具有問世以來(lái)發(fā)展非常迅速，它具有體積小、體積小、重量輕、不需要調(diào)整、中心頻率可做得很重量

24、輕、不需要調(diào)整、中心頻率可做得很高、相對(duì)帶寬較寬和矩形系數(shù)較理想等特高、相對(duì)帶寬較寬和矩形系數(shù)較理想等特點(diǎn)。點(diǎn)。 SAWF是以壓電材料（如鈮酸鋰和石英）是以壓電材料（如鈮酸鋰和石英）做基片做基片( (襯底襯底) )，由輸入、輸出叉指換能器、，由輸入、輸出叉指換能器、傳輸介質(zhì)和吸聲材料四個(gè)部分組成。傳輸介質(zhì)和吸聲材料四個(gè)部分組成。 圖圖2-492-49（a a）為）為SAWF的基本結(jié)構(gòu)示意的基本結(jié)構(gòu)示意圖。在經(jīng)過(guò)表面拋光的壓電材料襯底上，圖。在經(jīng)過(guò)表面拋光的壓電材料襯底上，蒸發(fā)一層金屬（如鋁）導(dǎo)電膜，然后利用蒸發(fā)一層金屬（如鋁）導(dǎo)電膜，然后利用一般的光刻工藝則可以一般的光刻工藝則可以制作兩個(gè)叉指

25、換能制作兩個(gè)叉指換能器，其中一個(gè)用作發(fā)射，另一個(gè)用作接收。器，其中一個(gè)用作發(fā)射，另一個(gè)用作接收。 叉指換能器電極具有換能作用，輸入叉指換能器電極具有換能作用，輸入( (發(fā)射發(fā)射) ) 換能器將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成聲波，而輸換能器將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成聲波，而輸出出( (接收接收) )換能器在是將聲波轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。換能器在是將聲波轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。換能器邊緣的吸聲材料，主要是換能器邊緣的吸聲材料，主要是為了吸收為了吸收反射信號(hào)。反射信號(hào)。圖圖2-492-49 (a) (a) 聲表面波濾波器的結(jié)構(gòu)示意圖聲表面波濾波器的結(jié)構(gòu)示意圖 高頻電信號(hào)加至輸入叉指換能器電極，壓高頻電信號(hào)加至輸入叉指換能器電極，壓電基板材料表面就

26、會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)并同時(shí)激發(fā)出聲電基板材料表面就會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)并同時(shí)激發(fā)出聲表面波。表面波。聲表面波沿基片表面即垂直于換能器聲表面波沿基片表面即垂直于換能器電極軸向的兩個(gè)方向傳播，電極軸向的兩個(gè)方向傳播，向左傳播的聲表面向左傳播的聲表面波被涂于基片左端的吸收材料所吸收，波被涂于基片左端的吸收材料所吸收，向右傳向右傳播的聲表面波被接收叉指換能器檢測(cè)，播的聲表面波被接收叉指換能器檢測(cè)，通過(guò)壓通過(guò)壓電效應(yīng)的作用轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，并傳給負(fù)載。電效應(yīng)的作用轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，并傳給負(fù)載。 當(dāng)加入輸入叉指換能器的電信號(hào)與其對(duì)應(yīng)當(dāng)加入輸入叉指換能器的電信號(hào)與其對(duì)應(yīng)的聲表面波的頻率相同或相近時(shí)，由輸入叉指的聲表面波的頻率相同或相近

27、時(shí)，由輸入叉指換能器換能器 激起較大幅度的聲表面波，同樣，激起較大幅度的聲表面波，同樣，當(dāng)傳播到當(dāng)傳播到輸出叉指換能器聲表面波的頻率與輸出叉輸出叉指換能器聲表面波的頻率與輸出叉指的固有頻率相同或相近時(shí)，則在輸出叉指的固有頻率相同或相近時(shí)，則在輸出叉指上激起幅度較大的電振蕩，由此可以實(shí)指上激起幅度較大的電振蕩，由此可以實(shí)現(xiàn)選頻的作用?，F(xiàn)選頻的作用。 在諧振時(shí)，在諧振時(shí)， 叉指換能器的等效電路可叉指換能器的等效電路可用電容用電容C C和電阻和電阻R R并聯(lián)組成的等效電路來(lái)表并聯(lián)組成的等效電路來(lái)表示。如圖示。如圖2-492-49（b b）所示。）所示。電阻電阻R R為輻射電為輻射電阻，其中的功率消耗相當(dāng)于轉(zhuǎn)換為聲能的阻，其中的功率消耗相當(dāng)于轉(zhuǎn)換為聲能的功率。功率。 (b) (b) 等效電路等效電路(c) (c) 電路符號(hào)電路符號(hào)圖圖2-49 2-49 聲表面波濾波器的等效電路及電路符號(hào)聲表面波濾波器的等效電路及電路符號(hào)圖圖2-50 2-50 叉指換能器頻率特性叉指換能器頻率特性 概括起來(lái)，叉指換能器有以下主要特性：概括起來(lái)，叉指換能器有以下主要特性：（1 1）頻率特性遵循規(guī)律變化，主峰寬度為）頻率特性遵循規(guī)律變化，主峰寬度為2/N2/N，3dB3dB相對(duì)帶寬約為相對(duì)帶寬約為1/