高頻信號放大器所應(yīng)具備的特征

放大電路可以說是模擬信號處理電路的基本單元，尤其對高頻接收機(jī)與發(fā)射機(jī)而言。在接收機(jī)里，放大電路要將從天線所輸入的µV單位的小信號加以放大，在發(fā)射機(jī)方面，功率放大電路也要將信號放大至以W為單位的信號級別。在本章中，將依次分析小信號高頻放大器，寬頻帶放大器，功率放大器等3種不同類型的放大電路。2-1 在高頻放大電路所要求的特性 對於所使用的頻帶的功率增益要高在直流放大和低頻放大電路中，增益(Gain)一般是指電壓增益;而在高頻率電路中，增益一般常用功率增益來表示。例如，在圖2-1所示的電路中，由天線所輸入的信號為-30dBm(0.00lmW)，當(dāng)高頻放大器的功率增益為25dB時，輸出信號變成為-5dBm。

圖2-1 高頻電路的增益為功率增益(在高頻放大器中，一般是以每級功率增益限制在20~30dB的程度來設(shè)計(jì)。如圖若輸入信號為-30dBm，增益為25dB時，放大後的信號成為-5dBm。)

產(chǎn)生的雜訊要很小S/N稱為信噪比，常用于表示信號的品質(zhì)，反映具體信號中有用信號和雜訊的比率。

如圖2-2所示，由於放大器在放大信號的同時，內(nèi)部本身也會產(chǎn)生雜訊，故信號在輸出端較之輸入端的S/N值要小，品質(zhì)會變差。對於由於放大而造成信號S/N變化，可以用雜訊指數(shù)NF表示。理想放大器的NF為0dB。

圖2-3所示的為改善NF的例子，在雜訊指數(shù)為8dB的接收機(jī)，連接前置放大器(pre-amplifier)的高頻放大器。此時的前置放大器的NF為2dB，功率增益為25dB。因此，連接前置放大器後的NF可以用以下公式表示。

將數(shù)值代人此公式，可以得到連接前置放大器後的NF成為NF=10log[1.58+(6.3-1)/316]=2.03dB由此可以看出，加入前置放大器，可以改善全體的NF，而得到高增益，低雜訊的放大器。

圖2-2放大器的雜訊指數(shù)NF(S/N為表示信號品質(zhì)的值。在高頻放大器中，由於放大器內(nèi)部會產(chǎn)生雜訊，導(dǎo)致S/N惡化。利用雜訊指數(shù)NF，可以分析由於內(nèi)部雜訊而使S/N降低的情況。內(nèi)部沒有雜訊的放大器稱為理想放大器，其NF為0dB。)

圖2-3 改善雜訊指數(shù)NF

截取點(diǎn)(IPterceptpoint)要高高頻放大電路的輸入信號有很多復(fù)雜成分，尤其是在高頻放大電路的選擇性在不很高時，更有可能輸入多種成分的輸入信號。因此，在高頻放大電路中，由於多種成分的信號間會互相干擾而產(chǎn)生多余的信號。另外，由於放大電路的非直線部分也會產(chǎn)生高諧波，這些信號互調(diào)，也會產(chǎn)生多余的信號。由于以上情況的存在，所產(chǎn)生的信號成為對於接收機(jī)造成干擾的假像(SpuriOtIS)成分、高諧波成分等雜訊。在這里，把影響最嚴(yán)重的3次互調(diào)失真成分與信號進(jìn)行比較，這以比較可以用截取點(diǎn)(Intercept Point)表示。圖2-4所示的為截取點(diǎn)的方法。在圖上的信號電平與3次相互調(diào)變失真的電平相等的點(diǎn)，稱為截取點(diǎn)。由於實(shí)際的放大器電平已達(dá)飽和，因此用虛線所示的假想延長線來求出截取點(diǎn)。

圖2-4 截取點(diǎn)(在高頻放大電路中，目的信號以外的干擾信號成分稱為假像成分，假像成分中，最構(gòu)成問題的是第3次互調(diào)失真?；拘盘柵c第3次互調(diào)失真泣準(zhǔn)為相同的點(diǎn)，稱的為截取點(diǎn)。)

小結(jié)：在實(shí)際的高頻放大電路設(shè)計(jì)中，最重要的是要針對以上三點(diǎn)來展開設(shè)計(jì)，這很重要。