《調(diào)頻發(fā)射機設(shè)計》word版-預覽頁
【正文】 （）因為： （）所以起振的條件為： （） （n=0,1,2,…） ()振蕩器的起振條件分為振幅條件和相位條件。 處于平衡狀態(tài)的振蕩器應(yīng)考慮其工作的穩(wěn)定性，這是因為振蕩器在工作的過程中不可避免的要受到外界各種因素的影響，如溫度的改變、電源電壓的波動等等，這些變化將使放大器放大倍數(shù)和反饋系數(shù)改變，破壞了原來的平衡狀態(tài)，對振蕩器的正常工作將會產(chǎn)生影響。若某種原因?qū)е略龃?，只有減小，進而使減小。一般情況下，反饋網(wǎng)絡(luò)為線性網(wǎng)絡(luò)，為常數(shù)，所以相位穩(wěn)定條件為： （）即要求相位隨頻率的變化特性斜率為負值?！駝輭倦娙? 我們知道，在P型和N型半導體的交界面((PN結(jié))附近，由于載流子(空穴和電子)的相互擴散，將形成勢壘區(qū)，積累一定數(shù)量的空間電荷。 當PN結(jié)兩端加正向電壓時，外加電場將使N區(qū)的電子和P區(qū)的空穴進人空間電荷區(qū)，并中和一部分帶正電荷的施主離子和帶負電荷的受主離子，這就象有一部分電子和空穴“存人”PN結(jié)，相當于電子和空穴分別向勢壘電容“充電”。從定量上，勢壘電容可定義為 ()式中是外加電壓的變化所引起的空間電荷的變化量。當正偏壓升高時，PN結(jié)邊界上的電子濃度按指數(shù)規(guī)律增大，電子濃度將由曲線I變到同圖中的曲線H(圖3中是P區(qū)少數(shù)載流子濃度，n(0)是P區(qū)和N區(qū)交界面處，即處電子濃度，和表示PN結(jié)的不同正向偏置電壓)。 綜上所述，二極管在高頻運用時必須考慮兩個電容的影響，即勢壘電容和擴散電容。當n=1/2時，稱為突變結(jié)。對多數(shù)用途來說，等效電路可簡化成圖5(b)，圖5(c)是變?nèi)荻O管的代表符號。變?nèi)荻O管的品質(zhì)因數(shù)Q為: 式中為角頻率，和分別為結(jié)電容和半導體材料的電阻，它們都和偏置電壓有關(guān)。如果變?nèi)荻O管上迭加有大的交流電壓，則變?nèi)荻O管的瞬時偏置電壓不能超過擊穿電壓。緩變結(jié)的v為1/3；突變結(jié)的v為1/2；抄突變結(jié)的v為1～2。另外，在超高頻波段使用的變?nèi)荻O管，通常容量不很大，所以振蕩回路中還需加進固定電容，因此，實際的振蕩回路就要復雜一些。兩個變?nèi)莨転榉聪虼?lián)組態(tài)；直流偏置同時加至兩管正端，調(diào)制信號經(jīng)電感（相當于短路）加至兩管負端，所以對直流及調(diào)制信號來說，兩個變?nèi)荻O管是并聯(lián)的。另外，改變變?nèi)莨芷眉罢{(diào)節(jié)電感L可使該電路的中心頻率在范圍內(nèi)變化?！?緩沖隔離級 將振蕩級與功放級隔離，以減小功放對振蕩級的影響。調(diào)節(jié)射極電阻，可以改變射極跟隨器輸入阻抗。對于下圖所示電路，若取，則 取電位器。 ● 末級功放 將前級送來的信號進行功率放大，使負載（天線）上獲得滿足要求的發(fā)射功率。下一步討論高頻功率放大器。這里所說的“小信號”，主要是強調(diào)輸入信號電平較低，放大器工作在它的線性范圍。（2）頻率選擇性要好。此外，在放大微弱信號的接收機前級放大器中，還要求放大器內(nèi)部噪聲要小，因為放大器本身的噪聲越低，接收微弱信號的能力就越強。晶體管的靜態(tài)工作點由電阻Rb1，Rb2 及Re 決定。P2為輸出變壓器T的次級線圈與初級線圈的匝數(shù)比，即 （） 式中，N45為變壓器T2次級線圈的總匝數(shù)。諧振時L和C的并聯(lián)回路呈電阻特性，其阻值等于，并聯(lián)諧振電抗為無限大，則 與1/（）的影響可以忽略。設(shè)多級放大器各回路的帶寬及Q值相同，即相同，則有n各回路的多級放大器的歸一化頻率特性為 （） 多級單諧調(diào)放大器的帶寬和矩形系數(shù)級數(shù)n12345 高頻功率放大器 高頻功率放大器用于發(fā)射機的末級，作用是將高頻已調(diào)波信號進行功率放大， 以滿足發(fā)送功率的要求，然后經(jīng)過天線將其輻射到空間，保證在一定區(qū)域內(nèi)的接收機可以接收到滿意的信號電平，并且不干擾相鄰信道的通信。利用選頻網(wǎng)絡(luò)作為負載回路的功率放大器稱為諧振功率放大器。丙類放大器通常作為發(fā)射機的末級，以獲得較大的輸出功率和較高的效率。當放大器的輸入信號為正弦波時，集電極的輸出電流為余弦脈沖波。電流脈沖經(jīng)傅立葉級數(shù)分解，可得峰值與分解系數(shù)的關(guān)系式 （）分解系數(shù) 與的關(guān)系如圖5所示。 （） 當輸入電壓大于導通電壓時，晶體管導通，并工作在放大狀態(tài)，則基極電流脈沖與集電極電流脈沖成線性關(guān)系，即滿足 因此，基極電流脈沖的基波幅度及直流分量Ibo也可以表示為 （） 基極基波輸入功率 （） 功放的功率增益 或 （） 圖5 圖6如圖4所示，丙類功放的輸出回路采用變壓器耦合方式，其作用一是實現(xiàn)阻抗匹配，將集電極的輸出功率送至負載；二是與諧振回路配合，濾出諧波分量。功率放大器可以按照晶體管在信號激勵的下一周期內(nèi)是否進入晶體管特性曲線的飽和區(qū)來劃分諧振功率放大器的工作狀態(tài)。（2）臨界狀態(tài)在如圖（7）所示動態(tài)線下所畫得的集電極電流波形仍是余弦脈沖波形。（3）過壓狀態(tài)在圖（7）所示動態(tài)線線下所畫得集電極電流波形出現(xiàn)凹陷狀態(tài)。通常把電流沿飽和線下降的那段線稱為臨界線。）高頻功放工作在過壓狀態(tài)時，適合放大等幅信號。波長與頻率的關(guān)系為 式中，c為電磁波傳播速度，若接受機的靈敏度，則通信距離s與發(fā)射功率的關(guān)系為 表１列出了小功率發(fā)射機的功率與通信距離s的關(guān)系?！瘛‰s音電平 調(diào)頻發(fā)射機的寄生調(diào)幅應(yīng)小于載波電平的５％－１０％，雜音電平應(yīng)小于－６５dＢ。 Vo147 No 8: 1535一1543.13. Aleksander Dec,Ken Suyama. Microwave MEMS Based Voltage Controlled Oscillators[J].IEEE Trans on MTT, 2
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