調諧放大器

以電容器和電感器組成的迴路為負載，增益和負載阻抗隨頻率而變的放大電路。這種迴路通常被調諧到待放大信號的中心頻率上。由於調諧迴路的並聯諧振阻抗在諧振頻率附近的數值很大，放大器可得到很大的電壓增益。而在偏離諧振點較遠的頻率上，迴路阻抗下降很快，使放大器增益迅速減小；因而調諧放大器通常是一種增益高和頻率選擇性好的窄帶放大器。

R為並聯電路損耗電阻。

1、阻抗頻率特性

表示了LC並聯電路的阻抗Z與信號頻率f之間的變化關係。當時，LC並聯電路發生諧振，阻抗最大。當時，電路失諧，阻抗很小。因此，稱為諧振頻率，又稱固有頻率，即

可見，元件L、C取定值時，諧振頻率是一個常數。

2、相位頻率特性

表示了LC並聯電路兩端電壓v和流進並聯電路電流i之間的相位角之差與信號頻率ƒ之間的變化關係。

當時，，電路呈純阻性；

當，電路呈感性；

當時，，電路呈容性；

可見，LC並聯電路隨信號頻率的變化呈現不同的性質。

3、選頻特性

阻頻特性和相頻特性統稱為LC並聯電路的頻率特性。它說明了LC並聯電路具有區別不同頻率信號的能力，即具有選頻特性。

品質因數Q，

它表徵了LC並聯電路選頻特性的好壞。

實驗和理論證明：R越小，Q值越大，曲線越尖銳，電路選頻能力越強；

R越大，Q值越小，曲線越平坦，電路選頻能力越差。

LC並聯電路的Q值，一般在幾十到一二百之間。

4、選頻放大器

電路特點是利用LC並聯電路作為負載，因此，放大電路具有選頻放大能力。

工作原理：當信號頻率等於諧振頻率時，即，放大器輸出電壓最大；放大倍數A最大。這種表示選頻放大器的放大倍數與信號頻率關係的曲線，稱為調諧放大器的諧振曲線。

衡量調諧放大器的主要質量主要包括以下幾個方面：

放大器調諧迴路諧振時所對應的頻率稱為放大器的諧振頻率，理論上，對於 LC 組成的並聯諧振電路，諧振頻率 的表達式為：

式中，L 為調諧迴路電感線圈的電感量；C 為調諧迴路的總電容。

放大器的諧振電壓增益放大倍數指：放大器處在在諧振頻率下，輸出電壓與輸入電壓之比。

Av的測量方法：當諧振迴路處於諧振狀態時，用高頻毫伏表測量輸入信號和輸出信號大小，利用下式計算：

另外，也可以利用功率增益係數進行估算：

由於諧振迴路的選頻作用，當工作頻率偏離諧振頻率時，放大器的電壓放大倍數下降，習慣上稱電壓放大倍數下降到諧振電壓放大倍數的 倍時所對應的頻率偏移稱為放大器的通頻帶帶寬BW，通常用表示，有時也稱為 3dB 帶寬。通頻帶帶寬：

式中，Q為諧振迴路的有載品質因數。

當晶體管選定后，迴路總電容為定值時，諧振電壓放大倍數與通頻帶BW的乘積為一常數。

頻帶BW 的測量方法：根據概念，可以通過測量放大器的諧振曲線來求通頻帶。測量方法主要採用掃頻法，也可以是逐點法。

掃頻法：即用掃頻儀直接測試。測試時，掃頻儀的輸出接放大器的輸入，放大器的輸出接掃頻儀檢波頭的輸入，檢波頭的輸出接掃頻儀的輸入。在掃頻儀上觀察並記錄放大器的頻率特性曲線，從曲線上讀取並記錄放大器的通頻帶。

逐點法：又叫逐點測量法，就是測試電路在不同頻率點下對應的信號大小，利用得到的數據，做出信號大小隨頻率變化的曲線，根據繪出的諧振曲線，利用定義得到通頻帶。

具體測量方法如下：

a、用外置專用信號源做掃頻源，正弦輸入信號的幅度選擇適當的大小，並保持不變；

b、示波器同時監測輸入、輸出波形，確保電路工作正常（電路無干擾、無自激、輸出

波形無失真）；

c、改變輸入信號的頻率，使用毫伏表測量不同頻率時輸出電壓的有效值；

d、描繪出放大器的頻率特性曲線，在頻率特性曲線上讀取並記錄放大器的通頻帶。測試時，可以先調諧放大器的諧振迴路使其諧振，記下此時的諧振頻率及電壓放大倍數，然後改變高頻信號發生器的頻率（保持其輸出電壓不變），並測出對應的電壓放大倍數。由於迴路失諧后電壓放大倍數下降，所以放大器的諧振曲線如圖 1-1 所示。

增益帶寬積BW·G也是通信電子電路的一個重要指標，通常，增益帶寬積可以認為是一個常數。放大器的總通頻帶寬度隨著放大級數的增加而變窄，BW越大，增益越小。二者是一對矛盾。

不同電路中，放大器的通頻帶差異可能比較大。如：在設計電視機和收音機的中頻放大器時，對帶寬的考慮是不同的，普通的調幅無線電廣播所佔帶寬是，而電視信號的帶寬需要，顯然，要獲得同樣的增益，中頻放大器的帶寬設計是完全不同的。

放大器從含有各種不同頻率的信號總和中選出有用信號，排除干擾信號的能力，稱為放大器的選擇性。選擇性的基本指標是矩形係數。其中，定義矩形係數是電壓放大倍數下降到諧振時放大倍數的所對應的頻率偏移和電壓放大倍數下降為0.707時所對應的頻率偏移之比，即：

同樣還可以定義矩形係數，即：

顯然，矩形係數越接近1，曲線就越接近矩形，濾除鄰近波道干擾信號的能力愈強。

調諧放大器廣泛應用於各類無線電發射機的高頻放大級和接收機的高頻與中頻放

大級。空間總是同時存在著各種各樣的電磁波，我們所需要接收的只是我們感興趣的有用信號，而其它不需要的電磁波對接收機來說就是干擾，如何更有效地選擇信號並抑制干擾是接收機的重要任務之一。因此，調諧放大器在接收機中被廣泛使用，這种放大器對於調諧頻率附近的信號有較大的放大倍數，對於離調諧頻率較遠的信號放大倍數較小甚至將它衰減。

在接收機中，它主要用來對小信號進行電壓放大，所以大多工作於甲類放大狀態。在發射機中它主要用來放大射頻功率，因而大多工作於丙類或乙類狀態（見功率放大器）。

調諧放大器的調諧迴路可以是單調諧迴路，也可以是由兩個迴路相耦合的雙調諧迴路。它可以通過互感與下一級耦合，也可以通過電容與下一級耦合。一般說，採用雙調諧迴路的放大器，其頻率響應在通頻帶

內可以做得較為平坦，在頻帶邊緣上有更陡峭的截止。超外差接收機中的中頻放大器常採用雙迴路的調諧放大器。單級調諧放大器的增益與帶寬的乘積受到放大器件參數的限制。在器件已選定時，放大器的增益越高，帶寬就越窄。為保證有足夠的增益和適當的帶寬，往往採用幾級調諧放大器級聯。有時將兩級（或三級）放大器的迴路分別調諧到兩個（或三個）不同的頻率上，構成參差調諧放大器。這种放大器具有較寬的頻帶，總增益較高，但放大器的調整較麻煩。雷達接收機的中頻放大級常採用這類放大器。

放大器件的雜散參量對調諧放大器的性能有影響。例如由於晶體管集電結電容CC的反饋作用，可能使放大器工作不穩定，甚至產生自激振蕩。通常可用中和的方法加以消除。圖3是帶中和電路的調諧放大器，CN是中和電容器。輸出信號由迴路電感L經CN反饋至放大器的輸入端，以抵消極間電容CC的內反饋。