《高頻電子技術(shù)》課件第2章

第二章簡(jiǎn)單高放式接收機(jī)：高放電路2.1簡(jiǎn)單直接高放式接收機(jī)電路2.2高頻小功率放大電路2.3直接高放式接收機(jī)的原理2.1簡(jiǎn)單直接高放式接收機(jī)電路

從前面的分析知道，要使包絡(luò)檢波器從載波信號(hào)中解調(diào)出調(diào)制信號(hào)，需為檢波二極管提供0.5Ｖ以上的信號(hào)電壓。對(duì)于本地電臺(tái)，雖可通過架設(shè)長(zhǎng)天線來滿足要求，但畢竟十分不便。對(duì)遠(yuǎn)地電臺(tái)來說因信號(hào)太弱，長(zhǎng)天線將信號(hào)感應(yīng)出來的同時(shí)也感應(yīng)了噪聲，因此接收機(jī)的信噪比很低，根本無法正常接收。為了改善直接檢波接收機(jī)靈敏度太低的缺陷，人們自然想到在檢波之前，把天線接收到的信號(hào)預(yù)先放大。放大電路的方式可以是多種多樣的，圖2－1為一種簡(jiǎn)單的直接高放式接收機(jī)電路。從電路中可以看到，在天線線圈與檢波二極管VD之間，增加了一個(gè)由三極管VT組成的放大電路，由于放大電路放大的是直接來自信道的高頻信號(hào)并直接送檢波電路檢波，所以稱為直接高放式接收機(jī)。我們通過實(shí)驗(yàn)與分析來認(rèn)識(shí)這種接收機(jī)的性能、特點(diǎn)與工作原理。圖2－1直接高放式接收機(jī)電路實(shí)驗(yàn)四（1）簡(jiǎn)單高放式收音機(jī)的安裝與調(diào)試步驟3：收音試聽

調(diào)節(jié)可變電容，收聽本地中波電臺(tái)的廣播。如收不到電臺(tái)，給收音機(jī)加一根幾米長(zhǎng)的天線，如仍然收不到電臺(tái)，實(shí)驗(yàn)從步驟4繼續(xù)進(jìn)行。

步驟4：接收高頻信號(hào)發(fā)生器的信號(hào)

將高頻信號(hào)發(fā)生器信號(hào)頻率置于1MHz，調(diào)制頻率為1kHz，調(diào)制度為30％。輸出端中心頭通過一0.01μF電容接收音機(jī)天線，高頻信號(hào)發(fā)生器的“地”與收音機(jī)的“地”相接。改變高頻信號(hào)發(fā)生器輸出信號(hào)的大小并仔細(xì)調(diào)節(jié)收音機(jī)可變電容旋鈕，使收音機(jī)接收到高頻信號(hào)發(fā)生器輸出的信號(hào)。步驟5：調(diào)整頻率接收范圍

掃頻儀的輸出端接至收音機(jī)的天線，輸入端接檢波二極管的負(fù)極。改變掃頻儀的輸出大小、調(diào)節(jié)靈敏度旋鈕到適當(dāng)位置，再調(diào)節(jié)掃頻儀的中心頻率，可在掃頻儀屏幕上觀測(cè)到接收機(jī)的頻率特性曲線。將可變電容VC旋至最大容量處。調(diào)整集電極回路線圈的磁芯使諧振頻率為520kHz,然后將可變電容旋至容量最小處，調(diào)整集電極諧振回路的微調(diào)電容使諧振頻率為1610kHz。步驟6：統(tǒng)調(diào)

改變可變電容VC大小，使諧振頻率為600kHz，調(diào)節(jié)天線回路線圈在磁棒上的位置，使曲線幅度最高；改變可變電容VC的大小，使諧振頻率為1400kHz，調(diào)節(jié)天線回路的微調(diào)電容，使曲線幅度最高。二、實(shí)驗(yàn)分析

（1）與直接檢波接收機(jī)相比，圖2－1電路多了由晶體管VT組成的放大環(huán)節(jié)及構(gòu)成晶體管集電極負(fù)載的選頻電路。因此，其接收微弱電臺(tái)的能力及對(duì)有用信號(hào)的選擇能力都要高出直接檢波接收機(jī)。

（2）步驟5是為了使接收機(jī)能接收到MW波段的所有信號(hào)。通過調(diào)節(jié)第二個(gè)諧振回路的電感與微調(diào)電容，使可變電容的容量從最大變至最小時(shí)，其諧振頻率恰在535～1605kHz的中波范圍內(nèi)。（3）天線回路與集電極兩個(gè)回路的可變電容是同軸的，它們的容量同時(shí)變大與變小，這種可變電容稱為雙聯(lián)。由于兩個(gè)ＬＣ回路都有選頻作用，它們共同決定了電路的頻率特性。步驟6統(tǒng)調(diào)的目的是使兩個(gè)回路在整個(gè)中波范圍內(nèi)的諧振頻率趨于一致，這樣可以提高電路的靈敏度與選擇性。 2.2高頻小功率放大電路

從圖2－1中可以看到，由晶體三極管與選頻器組成的放大電路插在檢波電路與輸入電路之間，其作用是將天線接收到的信道信號(hào)放大后再送往檢波電路。這種電路的輸入信號(hào)比較小，基本工作在線性區(qū)，稱為高頻小功率放大電路。我們通過下面的實(shí)驗(yàn)來認(rèn)識(shí)高頻小功率放大電路的特點(diǎn)與基本原理。

實(shí)驗(yàn)四（2）高頻小功率放大電路的認(rèn)識(shí)

一、實(shí)驗(yàn)步驟

步驟1：用掃頻儀觀測(cè)電路的放大作用

將掃頻儀的輸出信號(hào)從天線線圈加入，掃頻儀的輸入探頭接至檢波二極管正極，調(diào)節(jié)相關(guān)旋鈕，使屏幕上展現(xiàn)頻率特性曲線。調(diào)節(jié)可變電容，使諧振曲線的峰值為1000kHz，記下曲線的高度同時(shí)讀出掃頻儀輸出的大小；保持狀態(tài)不變，將掃頻儀的輸入探頭移至晶體管基極處，可以看出，曲線的高度明顯下降，增加掃頻儀的輸出量，使曲線高度與上一次測(cè)量的高度基本一致，再一次讀出掃頻儀輸出的大小。

我們可以看到，兩次測(cè)量中，掃頻儀的輸出量第一次明顯低于第二次，由此可以體會(huì)電路的放大作用。

步驟2：信號(hào)尋跡

使收音機(jī)正常接收高頻信號(hào)發(fā)生器發(fā)出的1000kHz、調(diào)幅度為30%的高頻信號(hào)，用示波器依次觀測(cè)TP1～TP5各測(cè)試點(diǎn)的信號(hào)波形。讀出TP2與TP4兩點(diǎn)波形的幅值。

可以看到：TP1～TP4的波形均為調(diào)幅波；天線線圈初級(jí)（TP1）與晶體管基極（TP2）的信號(hào)幅度差不多，集電極（TP3）的信號(hào)幅度明顯高于基極；二極管正極（TP4）信號(hào)的幅度低于集電極但高于基極；從二極管負(fù)極檢測(cè)的信號(hào)已被解調(diào)為音頻信號(hào)。

通過檢測(cè)我們可以體會(huì)到信號(hào)的流向與變化：高頻調(diào)幅信號(hào)從天線經(jīng)輸入線圈耦合到晶體管的基極；從基極輸入的信號(hào)經(jīng)晶體管放大后從集電極輸出；從集電極輸出的信號(hào)經(jīng)高頻變壓器耦合到檢波二極管的正極；加至二極管正極的調(diào)幅信號(hào)經(jīng)二極管檢波后變?yōu)橐纛l信號(hào)。步驟3：試驗(yàn)靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)接收效果的影響

使收音機(jī)正常接收高頻信號(hào)發(fā)生器的信號(hào)，示波器觀測(cè)檢波后的輸出信號(hào)。如果有雙蹤示波器，將示波器第二個(gè)輸入置直流（DC）位置，觀測(cè)三極管發(fā)射極的直流電壓（如果沒有雙蹤示波器，則用萬用表測(cè)量）。調(diào)節(jié)可變電阻VRb，觀測(cè)在可變電阻VRb由大到小、由小到大的調(diào)節(jié)過程中三極管發(fā)射極直流電壓、輸出波形及聲音如何變化，體會(huì)晶體管靜態(tài)工作點(diǎn)的變化對(duì)輸出波形及收聽效果的影響。從實(shí)驗(yàn)中我們可以看到，隨著VRb的變化，發(fā)射極的直流電壓即三極管的直流工作點(diǎn)在變化，示波器展示的輸出波形的幅度與波形的形狀也都在變化，與之對(duì)應(yīng)的是音量的大小與音質(zhì)的變化。靜態(tài)工作點(diǎn)ICQ（ICQ≈Ue/Re）在一個(gè)小范圍內(nèi)變化時(shí)，輸出波形為正弦波，超出這一范圍，波形出現(xiàn)失真甚至完全沒有輸出。二、實(shí)驗(yàn)分析

(1)圖2－1中由三極管VT與ＬＣ回路組成的放大電路如圖2－2（a）所示。在實(shí)驗(yàn)步驟1與2中，我們觀測(cè)到電路對(duì)高頻信號(hào)的放大作用。步驟1中掃頻儀兩次輸出旋鈕讀數(shù)的差值，可看做電路增益的dB數(shù)。步驟2中兩次幅度讀數(shù)的比值，可看做電路的電壓放大倍數(shù)。圖2－2選頻放大電路

(a)實(shí)際電路；(b)直流等效電路；(c)交流等效電路（2）電路中，VRb與Rb串聯(lián)作為晶體管VT的基極偏置電阻，為晶體管建立起靜態(tài)直流工作點(diǎn)?；鶚O直流電流與集電極直流電流的路徑如圖2－2（a）中虛線所示，直流等效電路如圖（b）所示。靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)放大器的影響與低頻電路基本相同。

(3)C2與Ce的作用是為高頻信號(hào)提供一個(gè)交流通道，天線線圈次級(jí)感應(yīng)到的信號(hào)通過三極管be結(jié)、電容Ce、C2構(gòu)成回路。其交流等效電路如2.2（c）所示。圖2－3晶體管的高頻等效電路（2.1）圖2-4晶體管電流放大倍數(shù)與頻率的關(guān)系（2）當(dāng)晶體管的工作頻率滿足f/fβ>>1的條件時(shí)，有（2.2）根據(jù)此式，管型選定后，便可由手冊(cè)上提供的頻率參數(shù)估算工作頻率上的電流放大倍數(shù)。當(dāng)放大器接上信號(hào)源與負(fù)載以后，便對(duì)輸入信號(hào)有放大作用，放大電路的電壓放大倍數(shù)與負(fù)載的阻抗有關(guān)。在一定范圍內(nèi)，負(fù)載阻抗越高，其電壓放大倍數(shù)越高。對(duì)選頻器來說，ＬＣ選頻回路作為晶體管的交流負(fù)載。其阻抗的頻率特性如圖1－7所示。ＬＣ回路的頻率特性決定了放大電路的幅頻特性，這正是電路既能放大，又能選頻的原因。一般來說，放大高頻小信號(hào)，都由放大器加選頻器組成，放大器可以是本實(shí)驗(yàn)中涉及到的三極管，也可以是其他有源放大器件。對(duì)三極管放大器件來說，可以采用共射電路，也可以采用其它組態(tài)。選頻器可以是實(shí)驗(yàn)中的ＬＣ回路，也可以是對(duì)頻率有選擇的其它器件。2.3直接高放式接收機(jī)的原理

通過上述兩個(gè)實(shí)驗(yàn)，我們對(duì)直接高放式接收機(jī)有了一個(gè)初步的認(rèn)識(shí)?？梢杂脠D2－5所示的方框圖來定性地闡述其工作原理。圖2－5直接高放式接收機(jī)方框圖輸入回路對(duì)天線感應(yīng)到的信號(hào)進(jìn)行選頻，為提高回路的選頻特性，通過降壓變壓器盡量減少放大器輸入阻抗對(duì)輸入回路的影響。

與直接檢波接收機(jī)比較，直接高放式接收機(jī)增加了放大器與選頻器構(gòu)成的選頻放大電路。被調(diào)制的信道信號(hào)從三極管放大器的基極輸入，經(jīng)三極管放大后從集電極輸出。