无线电演示文稿

1、无线电演示文稿第一页，共三十二页。优选无线电第二页，共三十二页。一次变频的调幅无线电接收机的组成框图 本机振荡器 高频放大器混频器 中频放大器 振幅检波器 低频放大器超外差式无线电接收机的框图第三页，共三十二页。二次变频的调频无线电接收机框图 前面已经学习了无线电发射机的制作，发射机主要是将有用信号加载在载波上传输出去，而接收机主要是将传输出去的信号进行有效接收，并将调制信号解调出来。BPF高频放大器模块二次混频模块解调模块一次混频模块中频放大模块天线振荡模块 振荡模块语言放大设备第四页，共三十二页。 上述两图原理类似，我们所需介绍的模块有高频、中频放大器模块、混频器模块和解调器模块。振荡器模

2、块发射机中已经讨论过了，这里我们只是改变一下频率便可使用。另外我们还将介绍一下AGC自动增益控制模块的相关知识，虽然我们的电路中没有使用AGC，但是现在很多无线接收机都是用了AGC，这里将简单进行介绍。第五页，共三十二页。 高频放大器与低频（音频）放大器的主要区别： 二者的工作频率范围和所需通过的频带宽度都有所不同，所以采用的负载也不相同。低频放大器的工作频率低，但整个工作频带宽度很宽，例如2020,000 Hz，高低频率的极限相差达1,000倍，所以它们都是采用无调谐负载，例如电阻、有铁心的变压器等。高频放大器的中心频率一般在几百千赫至几百兆赫，但所需通过的频率范围（频带）和中心频率相比往往

3、较小，或者只工作于某一频率，因此一般都是采用选频网络组成谐振放大器或非谐振放大器（宽频带放大器）。一、放大器模块第六页，共三十二页。谐振放大器：采用谐振回路（串、并联及耦合回路）作负载的放大器。根据谐振回路的特性，谐振放大器对于接近谐振频率的信号，有较大的增益；对于远离谐振频率的信号，增益迅速下降。所以，谐振放大器不仅有放大作用，而且也起着滤波或选频的作用。谐振放大器可分为调谐放大器和中频放大器（频带放大器），前者通过调谐回路对信号进行调谐，后者调谐回路的谐振频率是固定不变的，是不可调的，这是它们的主要区别。第七页，共三十二页。传输媒质接收设备 终端装置噪声和干扰1、调谐低噪声放大器模块 在无

4、线电接收机天线端所感应的信号中，包含有众多且复杂的有用电台信号、无用电台信号及各种干扰信号，另外放大器本身还存在内部噪声。由于接收信号很弱，在放大的同时需要对干扰（无用电台信号也是一种干扰信号）和噪声进行抑制，否则将严重影响接收质量和接收灵敏度，甚至无法正常接收信号。第八页，共三十二页。接收机的灵敏度是接收微弱信号的能力。接收机的理论灵敏度可以非常高(提高增益)但是考虑了噪声以后，实际灵敏度就不可能做得很高。打开接收机，当没有信号进来时，通常都可以听到细小的沙沙声，这就是噪声。当有信号进来时，强度够的话，这种沙沙声就几乎听不到。可是如果信号微弱的话，我们会把接收机的音量开大，想更清楚地听到信号

5、，这一来，沙沙声也就相对变大。如果信号更微弱的话，纵然将接收机的音量开到最大，也只是徒然提高沙沙声而已，信号还是听不清楚。第九页，共三十二页。从接收机声频输出端（如扬声器）所听到的噪音可以区分为两类。背景干扰噪声：是伴随着信号从天线端接收进来的外部干扰噪声。内部噪音：接收机本身所产生的，与外部环境完全无关的内部噪声，由元器件本身产生的，即使将输入端的信号降低到零，仍可听到的噪音。 调谐低噪声放大器用于无线电接收机前端作为高频小信号放大器，其作用一是波段预选，即将工作波段外的干扰信号尽量滤除，而让有用信号顺利通过；二是进行低噪声放大，最大限度地减小放大器内部噪声，提高信号质量。解决方案：调谐调谐

6、低噪声放大器第十页，共三十二页。放大器输出电压（或功率）与输入电压（或功率）之比，称为放大器的增益或放大倍数，用Au（或AP。）表示（常以dB为单位计算）。 一般单级增益20-30dB, 实际Auo 100。希望每级放大器的增益尽量大，使满足总增益时级数尽量少。放大器增益的大小，决定于所用的晶体管、要求的通频带宽度、是否良好的匹配和稳定的工作。谐振电压增益（1）谐振增益调谐低噪声放大器技术指标 调谐低噪声放大器的主要技术指标有：谐振增益、通频带、选择性、噪声系数等。第十一页，共三十二页。 放大器的谐振增益是指放大器在谐振频率上的电压增益，记为Auo，是放大器增益的最大值，图为调谐低噪声放大器的

7、幅频特性曲线，fo为谐振频率，Au/Auo为相对电压增益，当输入信号的频率等于fo时，Au/Auo=1，放大器的增益最大。调谐低噪声放大器幅频特性第十二页，共三十二页。（2）通频带 通频带是指信号频率偏离谐振频率fo，使Au/Auo=0.707时（见图），即下降3dB所对应的频率范围，记为fbw ，也可用BW0.7表示。图中，fH为上限截止频率，fL为下限截止频率，则通频带可写成 fbw=fHfL调谐低噪声放大器幅频特性第十三页，共三十二页。 抑制比抑制比通常是说明某些特定频率，选择性的好坏。抑制比记为d(dB)，可用下式表示式中Auo为谐振增益；Aun为某一特定频率上干扰信号的增益。显然，d

8、愈大，放大器的选择性愈好，抑制能力越强。（3）选择性 调谐低噪声放大器从含有各种不同频率的信号中选取有用信号，滤除干扰信号的能力，叫做选择性。为了准确地衡量调谐低噪声放大器的选择性，通常采用“抑制比”和“矩形系数”两个技术指标。 矩形系数将图的实际特性曲线理想为矩形，如图中所示，在理想的情况下，通频带内电压增益保持不变，而在通频带外增益为0，则通频带外的干扰信号将被全部抑制。为了评价实际特性曲线与理想矩形的接近程度，引入矩形系数，记为K0.1，用下式表示矩形系数越接近1，说明实际特性曲线愈接近理想矩形，放大器的选择性就愈好。第十四页，共三十二页。描述噪声物理量：#信噪比、#噪声系数、噪声温度、

9、等效噪声频带宽度等来表示噪声。（4）放大器的噪声系数信噪比: 在电路某一指定点处的信号功率Ps与噪声功率Pn之比，称为信号噪声比，简称信噪比（signal-noise ratio），以Ps/Pn（或S/N）表示。在放大器中，噪声与有用信号的大小是相对的，如果脱离信号的大小来讲噪声的大小，那是没有意义的。如对于1mV的心电信号，若噪声也为1mV，则心电信号将被噪声所淹没而无法分辨，若噪声仅为10V，则可以忽略。第十五页，共三十二页。放大器噪声系数Fn （noise factor）放大器输入端信噪比Psi/Pni与输出端信噪比Pso/Pno的比值，即用分贝数表示：Fn=1Fn 1放大器无噪声越大放

10、大器噪声越大第十六页，共三十二页。 如果放大器是理想无噪声的线性网络，那么，其输入端的信号与噪声得到同样的放大，亦即输出端的信噪比与输入端的信噪比相同，于是Fn=1或Fn（dB）=0 dB。理想无噪声的线性网络Psi/PniPso/Pno=APsi/APni=Psi/Pni第十七页，共三十二页。线性网络含噪声Psi/PniAPsi/(APni+Pno2)Pno1Pso 调谐低噪声放大器需要采用多种措施降低内部噪声，可进一步提高功率增益，使噪声系数接近于1，使放大器成为接近理想的无噪声线性网络。第十八页，共三十二页。（5）工作稳定性工作稳定性是指放大器的工作状态（直流偏置）、晶体管参数、电路元件

11、参数等发生可能的变化时，放大器的主要特性的稳定程度。一般的不稳定现象是增益变化、中心频率偏移、通频带变窄、谐振曲线变形等。极端的不稳定状态是放大器自激，致使放大器完全不能正常工作。特别是在多级放大器中，如果级数多，增益高，则自激的可能性最大。为了使放大器稳定工作，需要采取相应的措施，如限制每级的增益、选择内部反馈小的晶体管、加中和电路或稳定电阻、使级间失匹配等，此外，在工艺结构方面如元件排列、屏蔽、接地等方面均应良好，以使放大器不自激或远离自激。第十九页，共三十二页。（1）选用低噪声元、器件在放大或其他电路中，电子器件的内部噪声起着重要作用。因此，改进电子器件的噪声性能和选用低噪声的电子器件，

12、就能大大降低电路的噪声系数。电阻元件。宜选用结构精细的金属膜电阻。对BJT而言，应选用rbb 和噪声系数Fn小的管子。FET做放大器和混频器，因为场效应管的噪声电平低，尤其是最近发展起来的砷化镓金属半导体场效应管（MESFET），它的噪声系数可低到0.51 dB。.减小噪声系数的措施第二十页，共三十二页。.减小噪声系数的措施（2）正确选择晶体管放大级的直流工作点对于一定的信号源内阻RS，存在着一个使Fn最小的最佳电流IE值。因为，IE改变时，直接影响晶体管的参数。当参数为某一值，满足最佳条件时，可使Fn达到最小值。另外，如IE太小，晶体管功率增益太低，使Fn上升；如IE太大，又由于晶体管的散粒

13、和分配噪声增加，也使Fn上升。所以IE为某一值时，Fn可以达到最小。第二十一页，共三十二页。（3）选择合适的信号源内阻RS信号源内阻RS变化时，也影响Fn的大小。当RS为某一最佳值时，Fn可达到最小。晶体管共发和共基电路在高频工作时，这个最佳内阻为几十到三四百欧（当频率更高时，此值更小）。在较低频率范围内，这个最佳内阻为500到2,000，此时最佳内阻和共发射极放大器的输入电阻相近。因此，可以用共发射极放大器使获得最小噪声系数的同时，亦能获得最大功率增益。在较高频工作时，最佳内阻和共基极放大器的输人电阻相近，因此，可用共基极放大器，使最佳内阻值与输入电阻相等，这样就同时获得最小噪声系数和最大功

14、率增益。第二十二页，共三十二页。 选择合适的工作带宽噪声电压都与通带宽度有关。接收机或放大器的带宽增大时，接收机或放大器的各种内部噪声也增大。因此，必须严格选择接收机或放大器的带宽，使之既不过窄，以能满足信号通过时对失真的要求，又不致过宽，以免信噪比下降。 选用合适的放大电路共发-共基级联放大器、共源-共栅级联放大器都是优良的高稳定和低噪声电路。降低放大器、特别是接收机前端主要器件的工作温度由于热噪声是内部噪声的主要来源之一，所以，对减小噪声系数是有意义的。对灵敏度要求特别高的设备来说，降低噪声温度是一个重要措施。例如，卫星地面站接收机中常用的高频放大器就采用“冷参放”（致冷至2080 K的参

15、量放大器）。其他器件组成的放大器制冷后，噪声系数也有明显的降低。第二十三页，共三十二页。图为调谐低噪声放大器的组成框图，图中ui为输入信号，uo为输出信号。 LC滤波器低噪声放大器LC滤波器uiu0图调谐低噪声放大器模块组成框图调谐低噪声放大器电路第二十四页，共三十二页。 下面电路采用双栅场效应管3sk122，由于该管具有双栅输入功能，可以将交流信号和直流偏置分别加至两个栅极，两个栅极之间相互没有影响，有效地降低了电源噪声对放大器的影响，保证了高频放大电路的低噪声系数。第二十五页，共三十二页。2、调谐低噪声放大器的测试做一做第二十六页，共三十二页。图. 低噪声放大器电路第二十七页，共三十二页。1、调节静态工作点至45V(a)低噪声放大器静态工作点的调试第二十八页，共三十二页。(b)低噪声放大器匹配的调试2、函数信号发生器输入-30M, UIM=20mV信号4、调节匹配电容，使输出最大3、频谱仪测试输出30M 的频谱，应有大于20dB的增益5、调节匹配电容，使输出最大第二十九页，共三十二页。测试程序： 按图接好电路。 保持步骤，不