高頻小信號(hào)放大器概述

高頻小信號(hào)放大器通常是指接收機(jī)中混頻前的射頻放大器和混頻后的中頻放大器。由于來自接收天線的信號(hào)既有中心頻率很高（幾百kHz到幾百M(fèi)Hz）而頻譜寬度相對(duì)較窄（幾kHz到數(shù)十MHz）的已調(diào)有用信號(hào)，又有不同中心頻率的已調(diào)無用信號(hào)和干擾信號(hào)，因此要求高頻放大器應(yīng)具有一定形狀的頻率選擇特性。射頻放大器和中頻放大器選頻特性的區(qū)別在于前者的選頻電路需對(duì)不同接收信號(hào)的中心頻率進(jìn)行調(diào)諧（故又稱為高頻調(diào)諧放大器），而后者選頻電路的中心頻率是固定不變的（故又稱為高頻頻帶放大器）。無論是調(diào)諧放大器還是頻帶放大器，都應(yīng)對(duì)位于中心頻率處的帶內(nèi)有用信號(hào)進(jìn)行均勻放大，而濾除帶外的無用信號(hào)。

實(shí)現(xiàn)選擇性放大的基本方法是采用諧振回路（LC串、并聯(lián)及其耦合回路）做放大器的負(fù)載，通過調(diào)諧回路的諧振頻率并利用回路的濾波特性來達(dá)到選頻放大的目的。所以這種選頻放大器也通常稱為諧振放大器。此外，對(duì)于中心頻率固定的頻帶放大器，還可用配有集中濾波器的帶寬放大器來實(shí)現(xiàn)，從而構(gòu)成各種非調(diào)諧的選頻放大器。其中，常用的集中濾波器有聲表面波濾波器、石英晶體濾波器和陶瓷濾波器等。由于這種電路結(jié)構(gòu)簡單，性能優(yōu)良，有便于集成，所以目前得到了廣泛應(yīng)用。

通常，對(duì)高頻小信號(hào)放大器提出以下幾方面要求。

·增益

為了提高接收微弱信號(hào)的能力，要求高頻放大器有足夠的電壓增益或功率增益。比如對(duì)于遠(yuǎn)程接收機(jī)，從天線上收到的信號(hào)強(qiáng)度一般為微伏量級(jí)，而解調(diào)器所需的信號(hào)電壓要求在1V以上，所以放大器的電壓增益必須高于120dB。高增益需要靠高放和中放多級(jí)放大器來實(shí)現(xiàn)，我們希望每級(jí)放大器的增益盡量大，使?jié)M足總增益時(shí)級(jí)數(shù)盡可能少。但由于噪聲、頻帶寬度和自激問題的約束，使每級(jí)放大器的增益有一定的限制。

在通信接收機(jī)中，由于對(duì)遠(yuǎn)地臺(tái)和近地臺(tái)的接收距離不同，因此天線上收到的信號(hào)強(qiáng)度有很大差異。這就要求高放和中放的增益能自動(dòng)可調(diào)，即在接收遠(yuǎn)臺(tái)弱信號(hào)時(shí)有較大的增益，以保證有高的接收靈敏度；在接收近臺(tái)強(qiáng)信號(hào)時(shí)其增益能自動(dòng)減小，以防止放大器過載。

·通頻帶和選擇性

由于高頻放大器的輸入信號(hào)一般都為已調(diào)信號(hào)，有用信號(hào)的頻率分量對(duì)稱地或不對(duì)稱地分布于中心頻率的兩側(cè)，因此放大器必須具有一定寬度的通頻帶，以便讓信號(hào)中的各頻率分量得到均勻的放大。通常規(guī)定放大器的電壓增益下降到最大值的0.707倍（即1/）時(shí)，所對(duì)應(yīng)的頻率范圍為高頻放大器的通頻帶，用表示。

在均勻放大有用信號(hào)的同時(shí)又能有效地抑制頻帶以外的無用信號(hào)，這是對(duì)高頻放大器提出的選擇性要求。具有理想選擇性的放大器，其幅頻特性曲線應(yīng)呈矩形。但實(shí)際的曲線往往偏離矩形，如下圖所示。為了衡量實(shí)際選擇性接近理想矩形的程度，通常引用參數(shù)，它定義為

式中，為相對(duì)放大倍數(shù)下降到0.1的帶寬，顯然，矩形系數(shù)越小，選擇性越好，其抑制鄰近無用信號(hào)的能力就越強(qiáng)。

·穩(wěn)定性

電路穩(wěn)定是放大器正常工作的首要條件。不穩(wěn)定的高頻放大器，當(dāng)電路參數(shù)隨溫度等因素發(fā)生變化時(shí)，會(huì)出現(xiàn)明顯的增益變化、中心頻率偏移和頻率特性畸變，甚至發(fā)生自激振蕩。由于高頻工作時(shí)，晶體管內(nèi)反饋和寄生反饋較強(qiáng)，因此放大器很容易自激。所以，必須采取多種措施來保證電路的穩(wěn)定性，如合理的設(shè)計(jì)電路、限制每級(jí)的增益和采取必要的工藝措施等。

·噪聲系數(shù)

為了提高接收機(jī)的靈敏度，必須設(shè)法降低放大器的噪聲系數(shù)。高頻放大器由多級(jí)組成，降低噪聲系數(shù)的關(guān)鍵在于減小前級(jí)電路的內(nèi)部噪聲。因此，在設(shè)計(jì)前級(jí)放大器時(shí)，要求使用低噪聲器件，合理的設(shè)置工作電流等，使放大器在盡可能高的功率增益下噪聲系數(shù)最小。

以上這些要求，相互間既有聯(lián)系又有矛盾，比如提高增益會(huì)使通頻帶變窄、穩(wěn)定性較低。因此，實(shí)際中應(yīng)根據(jù)具體情況分清主次綜合考慮，使放大器總體性能指標(biāo)滿足系統(tǒng)要求。