高频放大器的特征及高频放大电路设计方法

高频放大器的特征及高频放大电路设计方法

    放大电路可以说是模拟信号处理电路的基本单元，尤其对高频接收机与发射机而言。在接收机里，放大电路要将从天线所输入的µV单位的小信号加以放大，在发射机方面，功率放大电路也要将信号放大至以W为单位的信号级别。在本章中，将依次分析小信号高频放大器，宽频带放大器，功率放大器等3种不同类型的放大电路。2-1 在高频放大电路所要求的特性 对於所使用的频带的功率增益要高在直流放大和低频放大电路中，增益(Gain)一般是指电压增益；而在高频率电路中，增益一般常用功率增益来表示。例如，在图2-1所示的电路中，由天线所输入的信号为-30dBm(0.00lmW)，当高频放大器的功率增益为25dB时，输出信号变成为-5dBm。

图2-1 高频电路的增益为功率增益(在高频放大器中，一般是以每级功率增益限制在20~30dB的程度来设计。如图若输入信号为-30dBm，增益为25dB时，放大後的信号成为-5dBm。)

产生的杂讯要很小S/N称为信噪比，常用于表示信号的品质，反映具体信号中有用信号和杂讯的比率。

如图2-2所示，由於放大器在放大信号的同时，内部本身也会产生杂讯，故信号在输出端较之输入端的S/N值要小，品质会变差。对於由於放大而造成信号S/N变化，可以用杂讯指数NF表示。理想放大器的NF为0dB。

图2-3所示的为改善NF的例子，在杂讯指数为8dB的接收机，连接前置放大器(pre-amplifier)的高频放大器。此时的前置放大器的NF为2dB，功率增益为25dB。因此，连接前置放大器後的NF可以用以下公式表示。

将数值代人此公式，可以得到连接前置放大器後的NF成为NF=10log[1.58+(6.3-1)/316]=2.03dB由此可以看出，加入前置放大器，可以改善全体的NF，而得到高增益，低杂讯的放大器。

图2-2放大器的杂讯指数NF(S/N为表示信号品质的值。在高频放大器中，由於放大器内部会产生杂讯，导致S/N恶化。利用杂讯指数NF，可以分析由於内部杂讯而使S/N降低的情况。内部没有杂讯的放大器称为理想放大器，其NF为0dB。)

图2-3 改善杂讯指数NF

截取点(IPterceptpoint)要高高频放大电路的输入信号有很多复杂成分，尤其是在高频放大电路的选择性在不很高时，更有可能输入多种成分的输入信号。因此，在高频放大电路中，由於多种成分的信号间会互相干扰而产生多余的信号。另外，由於放大电路的非直线部分也会产生高谐波，这些信号互调，也会产生多余的信号。由于以上情况的存在，所产生的信号成为对於接收机造成干扰的假像(SpuriOtIS)成分、高谐波成分等杂讯。在这里，把影响最严重的3次互调失真成分与信号进行比较，这以比较可以用截取点(Intercept Point)表示。图2-4所示的为截取点的方法。在图上的信号电平与3次相互调变失真的电平相等的点，称为截取点。由於实际的放大器电平已达饱和，因此用虚线所示的假想延长线来求出截取点。

图2-4 截取点(在高频放大电路中，目的信号以外的干扰信号成分称为假像成分，假像成分中，最构成问题的是第3次互调失真。基本信号与第3次互调失真泣准为相同的点，称的为截取点。)

小结：在实际的高频放大电路设计中，最重要的是要针对以上三点来展开设计，这很重要。