無線電演示文稿

1、無線電演示文稿第一頁，共三十二頁。優(yōu)選無線電第二頁，共三十二頁。一次變頻的調(diào)幅無線電接收機的組成框圖 本機振蕩器 高頻放大器混頻器 中頻放大器 振幅檢波器 低頻放大器超外差式無線電接收機的框圖第三頁，共三十二頁。二次變頻的調(diào)頻無線電接收機框圖 前面已經(jīng)學(xué)習(xí)了無線電發(fā)射機的制作，發(fā)射機主要是將有用信號加載在載波上傳輸出去，而接收機主要是將傳輸出去的信號進行有效接收，并將調(diào)制信號解調(diào)出來。BPF高頻放大器模塊二次混頻模塊解調(diào)模塊一次混頻模塊中頻放大模塊天線振蕩模塊 振蕩模塊語言放大設(shè)備第四頁，共三十二頁。 上述兩圖原理類似，我們所需介紹的模塊有高頻、中頻放大器模塊、混頻器模塊和解調(diào)器模塊。振蕩器模

2、塊發(fā)射機中已經(jīng)討論過了，這里我們只是改變一下頻率便可使用。另外我們還將介紹一下AGC自動增益控制模塊的相關(guān)知識，雖然我們的電路中沒有使用AGC，但是現(xiàn)在很多無線接收機都是用了AGC，這里將簡單進行介紹。第五頁，共三十二頁。 高頻放大器與低頻（音頻）放大器的主要區(qū)別： 二者的工作頻率范圍和所需通過的頻帶寬度都有所不同，所以采用的負載也不相同。低頻放大器的工作頻率低，但整個工作頻帶寬度很寬，例如2020,000 Hz，高低頻率的極限相差達1,000倍，所以它們都是采用無調(diào)諧負載，例如電阻、有鐵心的變壓器等。高頻放大器的中心頻率一般在幾百千赫至幾百兆赫，但所需通過的頻率范圍（頻帶）和中心頻率相比往往

3、較小，或者只工作于某一頻率，因此一般都是采用選頻網(wǎng)絡(luò)組成諧振放大器或非諧振放大器（寬頻帶放大器）。一、放大器模塊第六頁，共三十二頁。諧振放大器：采用諧振回路（串、并聯(lián)及耦合回路）作負載的放大器。根據(jù)諧振回路的特性，諧振放大器對于接近諧振頻率的信號，有較大的增益；對于遠離諧振頻率的信號，增益迅速下降。所以，諧振放大器不僅有放大作用，而且也起著濾波或選頻的作用。諧振放大器可分為調(diào)諧放大器和中頻放大器（頻帶放大器），前者通過調(diào)諧回路對信號進行調(diào)諧，后者調(diào)諧回路的諧振頻率是固定不變的，是不可調(diào)的，這是它們的主要區(qū)別。第七頁，共三十二頁。傳輸媒質(zhì)接收設(shè)備 終端裝置噪聲和干擾1、調(diào)諧低噪聲放大器模塊 在無

4、線電接收機天線端所感應(yīng)的信號中，包含有眾多且復(fù)雜的有用電臺信號、無用電臺信號及各種干擾信號，另外放大器本身還存在內(nèi)部噪聲。由于接收信號很弱，在放大的同時需要對干擾（無用電臺信號也是一種干擾信號）和噪聲進行抑制，否則將嚴重影響接收質(zhì)量和接收靈敏度，甚至無法正常接收信號。第八頁，共三十二頁。接收機的靈敏度是接收微弱信號的能力。接收機的理論靈敏度可以非常高(提高增益)但是考慮了噪聲以后，實際靈敏度就不可能做得很高。打開接收機，當(dāng)沒有信號進來時，通常都可以聽到細小的沙沙聲，這就是噪聲。當(dāng)有信號進來時，強度夠的話，這種沙沙聲就幾乎聽不到?？墒侨绻盘栁⑷醯脑挘覀儠呀邮諜C的音量開大，想更清楚地聽到信號

5、，這一來，沙沙聲也就相對變大。如果信號更微弱的話，縱然將接收機的音量開到最大，也只是徒然提高沙沙聲而已，信號還是聽不清楚。第九頁，共三十二頁。從接收機聲頻輸出端（如揚聲器）所聽到的噪音可以區(qū)分為兩類。背景干擾噪聲：是伴隨著信號從天線端接收進來的外部干擾噪聲。內(nèi)部噪音：接收機本身所產(chǎn)生的，與外部環(huán)境完全無關(guān)的內(nèi)部噪聲，由元器件本身產(chǎn)生的，即使將輸入端的信號降低到零，仍可聽到的噪音。 調(diào)諧低噪聲放大器用于無線電接收機前端作為高頻小信號放大器，其作用一是波段預(yù)選，即將工作波段外的干擾信號盡量濾除，而讓有用信號順利通過；二是進行低噪聲放大，最大限度地減小放大器內(nèi)部噪聲，提高信號質(zhì)量。解決方案：調(diào)諧調(diào)諧

6、低噪聲放大器第十頁，共三十二頁。放大器輸出電壓（或功率）與輸入電壓（或功率）之比，稱為放大器的增益或放大倍數(shù)，用Au（或AP。）表示（常以dB為單位計算）。 一般單級增益20-30dB, 實際Auo 100。希望每級放大器的增益盡量大，使?jié)M足總增益時級數(shù)盡量少。放大器增益的大小，決定于所用的晶體管、要求的通頻帶寬度、是否良好的匹配和穩(wěn)定的工作。諧振電壓增益（1）諧振增益調(diào)諧低噪聲放大器技術(shù)指標(biāo) 調(diào)諧低噪聲放大器的主要技術(shù)指標(biāo)有：諧振增益、通頻帶、選擇性、噪聲系數(shù)等。第十一頁，共三十二頁。 放大器的諧振增益是指放大器在諧振頻率上的電壓增益，記為Auo，是放大器增益的最大值，圖為調(diào)諧低噪聲放大器的

7、幅頻特性曲線，fo為諧振頻率，Au/Auo為相對電壓增益，當(dāng)輸入信號的頻率等于fo時，Au/Auo=1，放大器的增益最大。調(diào)諧低噪聲放大器幅頻特性第十二頁，共三十二頁。（2）通頻帶 通頻帶是指信號頻率偏離諧振頻率fo，使Au/Auo=0.707時（見圖），即下降3dB所對應(yīng)的頻率范圍，記為fbw ，也可用BW0.7表示。圖中，fH為上限截止頻率，fL為下限截止頻率，則通頻帶可寫成 fbw=fHfL調(diào)諧低噪聲放大器幅頻特性第十三頁，共三十二頁。 抑制比抑制比通常是說明某些特定頻率，選擇性的好壞。抑制比記為d(dB)，可用下式表示式中Auo為諧振增益；Aun為某一特定頻率上干擾信號的增益。顯然，d

8、愈大，放大器的選擇性愈好，抑制能力越強。（3）選擇性 調(diào)諧低噪聲放大器從含有各種不同頻率的信號中選取有用信號，濾除干擾信號的能力，叫做選擇性。為了準確地衡量調(diào)諧低噪聲放大器的選擇性，通常采用“抑制比”和“矩形系數(shù)”兩個技術(shù)指標(biāo)。 矩形系數(shù)將圖的實際特性曲線理想為矩形，如圖中所示，在理想的情況下，通頻帶內(nèi)電壓增益保持不變，而在通頻帶外增益為0，則通頻帶外的干擾信號將被全部抑制。為了評價實際特性曲線與理想矩形的接近程度，引入矩形系數(shù)，記為K0.1，用下式表示矩形系數(shù)越接近1，說明實際特性曲線愈接近理想矩形，放大器的選擇性就愈好。第十四頁，共三十二頁。描述噪聲物理量：#信噪比、#噪聲系數(shù)、噪聲溫度、

9、等效噪聲頻帶寬度等來表示噪聲。（4）放大器的噪聲系數(shù)信噪比: 在電路某一指定點處的信號功率Ps與噪聲功率Pn之比，稱為信號噪聲比，簡稱信噪比（signal-noise ratio），以Ps/Pn（或S/N）表示。在放大器中，噪聲與有用信號的大小是相對的，如果脫離信號的大小來講噪聲的大小，那是沒有意義的。如對于1mV的心電信號，若噪聲也為1mV，則心電信號將被噪聲所淹沒而無法分辨，若噪聲僅為10V，則可以忽略。第十五頁，共三十二頁。放大器噪聲系數(shù)Fn （noise factor）放大器輸入端信噪比Psi/Pni與輸出端信噪比Pso/Pno的比值，即用分貝數(shù)表示：Fn=1Fn 1放大器無噪聲越大放

10、大器噪聲越大第十六頁，共三十二頁。 如果放大器是理想無噪聲的線性網(wǎng)絡(luò)，那么，其輸入端的信號與噪聲得到同樣的放大，亦即輸出端的信噪比與輸入端的信噪比相同，于是Fn=1或Fn（dB）=0 dB。理想無噪聲的線性網(wǎng)絡(luò)Psi/PniPso/Pno=APsi/APni=Psi/Pni第十七頁，共三十二頁。線性網(wǎng)絡(luò)含噪聲Psi/PniAPsi/(APni+Pno2)Pno1Pso 調(diào)諧低噪聲放大器需要采用多種措施降低內(nèi)部噪聲，可進一步提高功率增益，使噪聲系數(shù)接近于1，使放大器成為接近理想的無噪聲線性網(wǎng)絡(luò)。第十八頁，共三十二頁。（5）工作穩(wěn)定性工作穩(wěn)定性是指放大器的工作狀態(tài)（直流偏置）、晶體管參數(shù)、電路元件

11、參數(shù)等發(fā)生可能的變化時，放大器的主要特性的穩(wěn)定程度。一般的不穩(wěn)定現(xiàn)象是增益變化、中心頻率偏移、通頻帶變窄、諧振曲線變形等。極端的不穩(wěn)定狀態(tài)是放大器自激，致使放大器完全不能正常工作。特別是在多級放大器中，如果級數(shù)多，增益高，則自激的可能性最大。為了使放大器穩(wěn)定工作，需要采取相應(yīng)的措施，如限制每級的增益、選擇內(nèi)部反饋小的晶體管、加中和電路或穩(wěn)定電阻、使級間失匹配等，此外，在工藝結(jié)構(gòu)方面如元件排列、屏蔽、接地等方面均應(yīng)良好，以使放大器不自激或遠離自激。第十九頁，共三十二頁。（1）選用低噪聲元、器件在放大或其他電路中，電子器件的內(nèi)部噪聲起著重要作用。因此，改進電子器件的噪聲性能和選用低噪聲的電子器件，

12、就能大大降低電路的噪聲系數(shù)。電阻元件。宜選用結(jié)構(gòu)精細的金屬膜電阻。對BJT而言，應(yīng)選用rbb 和噪聲系數(shù)Fn小的管子。FET做放大器和混頻器，因為場效應(yīng)管的噪聲電平低，尤其是最近發(fā)展起來的砷化鎵金屬半導(dǎo)體場效應(yīng)管（MESFET），它的噪聲系數(shù)可低到0.51 dB。.減小噪聲系數(shù)的措施第二十頁，共三十二頁。.減小噪聲系數(shù)的措施（2）正確選擇晶體管放大級的直流工作點對于一定的信號源內(nèi)阻RS，存在著一個使Fn最小的最佳電流IE值。因為，IE改變時，直接影響晶體管的參數(shù)。當(dāng)參數(shù)為某一值，滿足最佳條件時，可使Fn達到最小值。另外，如IE太小，晶體管功率增益太低，使Fn上升；如IE太大，又由于晶體管的散粒

13、和分配噪聲增加，也使Fn上升。所以IE為某一值時，F(xiàn)n可以達到最小。第二十一頁，共三十二頁。（3）選擇合適的信號源內(nèi)阻RS信號源內(nèi)阻RS變化時，也影響Fn的大小。當(dāng)RS為某一最佳值時，F(xiàn)n可達到最小。晶體管共發(fā)和共基電路在高頻工作時，這個最佳內(nèi)阻為幾十到三四百歐（當(dāng)頻率更高時，此值更?。?。在較低頻率范圍內(nèi)，這個最佳內(nèi)阻為500到2,000，此時最佳內(nèi)阻和共發(fā)射極放大器的輸入電阻相近。因此，可以用共發(fā)射極放大器使獲得最小噪聲系數(shù)的同時，亦能獲得最大功率增益。在較高頻工作時，最佳內(nèi)阻和共基極放大器的輸人電阻相近，因此，可用共基極放大器，使最佳內(nèi)阻值與輸入電阻相等，這樣就同時獲得最小噪聲系數(shù)和最大功

14、率增益。第二十二頁，共三十二頁。 選擇合適的工作帶寬噪聲電壓都與通帶寬度有關(guān)。接收機或放大器的帶寬增大時，接收機或放大器的各種內(nèi)部噪聲也增大。因此，必須嚴格選擇接收機或放大器的帶寬，使之既不過窄，以能滿足信號通過時對失真的要求，又不致過寬，以免信噪比下降。 選用合適的放大電路共發(fā)-共基級聯(lián)放大器、共源-共柵級聯(lián)放大器都是優(yōu)良的高穩(wěn)定和低噪聲電路。降低放大器、特別是接收機前端主要器件的工作溫度由于熱噪聲是內(nèi)部噪聲的主要來源之一，所以，對減小噪聲系數(shù)是有意義的。對靈敏度要求特別高的設(shè)備來說，降低噪聲溫度是一個重要措施。例如，衛(wèi)星地面站接收機中常用的高頻放大器就采用“冷參放”（致冷至2080 K的參

15、量放大器）。其他器件組成的放大器制冷后，噪聲系數(shù)也有明顯的降低。第二十三頁，共三十二頁。圖為調(diào)諧低噪聲放大器的組成框圖，圖中ui為輸入信號，uo為輸出信號。 LC濾波器低噪聲放大器LC濾波器uiu0圖調(diào)諧低噪聲放大器模塊組成框圖調(diào)諧低噪聲放大器電路第二十四頁，共三十二頁。 下面電路采用雙柵場效應(yīng)管3sk122，由于該管具有雙柵輸入功能，可以將交流信號和直流偏置分別加至兩個柵極，兩個柵極之間相互沒有影響，有效地降低了電源噪聲對放大器的影響，保證了高頻放大電路的低噪聲系數(shù)。第二十五頁，共三十二頁。2、調(diào)諧低噪聲放大器的測試做一做第二十六頁，共三十二頁。圖. 低噪聲放大器電路第二十七頁，共三十二頁。1、調(diào)節(jié)靜態(tài)工作點至45V(a)低噪聲放大器靜態(tài)工作點的調(diào)試第二十八頁，共三十二頁。(b)低噪聲放大器匹配的調(diào)試2、函數(shù)信號發(fā)生器輸入-30M, UIM=20mV信號4、調(diào)節(jié)匹配電容，使輸出最大3、頻譜儀測試輸出30M 的頻譜，應(yīng)有大于20dB的增益5、調(diào)節(jié)匹配電容，使輸出最大第二十九頁，共三十二頁。測試程序： 按圖接好電路。 保持步驟，不