【文章內容簡介】 容，用 DC 表示。 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 BC 和擴散電容 DC 。在正向偏置時，因為擴散電容遠大于勢壘電容，勢壘電容可以不予考慮，而考慮擴散電容的影響。在反向偏壓時，因為基本沒有擴散運動，所以擴散電容很小，可以略去不計，而只考慮勢壘電容的影響 . 變容二極管 如上所述，二極管具有勢壘電容，通過外加電壓可以改變空間電荷區(qū)的寬度，從而改變這種勢壘電容量的大小，變容二極管就是利用這種特性制成的非 線性電容元件，與普通二極管的不同之處就是，變容二極管主要是通過結構設計及特殊工藝等一系列途徑突出電容與電壓的非線性關系，并提高 Q 值以適應這方面的應用 .采用不同的工藝，式 ()中的 n 值可以得到不同的大小，以適應于各種應 用。當 n=1/3 時，稱為緩變結 。當 n=1/2 時，稱為突變結。適用于參量放大器的變容二極管，這種管子的 Q 值高，截止頻率高并可減沙噪聲。當 1/2n? 時，稱為超突變結，屬于超突變結的變容二極管，適用于調諧電 路，其電容變化率高 . 變容二極管的伏安特性曲線和一般二極管的伏安特性曲線沒有大的差別，對于變容二極管來說，更重要的是電壓 — 電容特性，圖 4 是變客二極管典型壓容特性曲線。 12 圖 5 (a)是變容二極管的等效電路，其中 iC 是結電容 (勢壘電容 ), iR 是勢壘電阻 , SR 是半導體材料的電阻， sL 是封裝電感， cC 是封裝電容，通常 sL 是很小的，iR 很大。對多數用途 來說，等效電路可簡化成圖 5(b)，圖 5(c)是變容二極管的代表符號。 變容二極管的三個主要參數 （ 1）電容變化指數 n。變容二極管利用它的電容變化，電容變化指數 n 的大小直接反映電容變化量的大小，其定義為 : lglgCn U? 它是 lg lgCU? 曲線的斜率。 此外，為了方便和直觀 ，也常用最大容量與最小容量的比值 K 表示電容變化率，即 : max min/iiK C C? 或 m a x m in m a x( ) /i i iK C C C?? （ 2）品質因數 Q。變容二極管的品質因數 Q 為 : 1 / ( ) ( )isQ C U R U?? 式中 ? 為角頻率， ()iCU和 ()sRU分別為結電容和半導體材料的電阻，它們都和偏置電壓有關。 （ 3）反向擊穿電壓。變容二極管在反向電壓作用下通過一定電流 (如 1A? 或10A? )時 的電壓，叫反向擊穿電壓。它給出了加在變容二極管上的反向直流偏置電壓的上限。如果變容二極管上迭加有大的交流電壓，則變容二極管的瞬時偏置電壓不能超過擊穿電壓。 使用 LC 諧振回路的振蕩器，基本形式有電容三點式振蕩器、電感三點式振蕩器和克拉潑振蕩器等。這些振蕩器的 LC 回路的振蕩頻率為 1/ 2f LC?? （ ） 另外，可變容二極管的結電容 C 與反向偏壓 u 之間的關系為 13 0(1 )vDCC uV? ? （ ） 式中 0C 為反向偏壓為零時的結電容； DV 為 PN 結勢壘電勢； v 為電容變化系數。v 與二極管 PN 結的結構和雜質分布有關。緩變結的 v 為 1/3；突變結的 v 為 1/2；抄突變結的 v 為 1～ 2。 由式（ ）可得出 1/2fC?? 由式（ ）可得出 vCu?? 所以 1 / 2 / 2()vvf u u???? 如果 2v? ，則 f 與 u成線性關系。所以單純以變容二極管作振蕩回路電容時， 2v?可以得到線性調頻。 通常，廣播用變容二極管調頻器中，由于壓控振蕩器還要由鎖相環(huán)來穩(wěn)頻，因此，振蕩回路中必須還由其它作穩(wěn)頻控制用的變容二極管。另外，在超高頻波段使用的變容二極管，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。 下圖為變容二極管直接調頻電路的電路圖： 變容二極管直接調頻電路 圖中 12H? 的電感為高頻扼流圈，對高頻相當于開路， 1000pF 電容為高頻濾波電容。振蕩回路由 10pF 、 15pF 、 33pF 電容、可調電感及變容二極管組成。 14 由此可以看出，這是一個電容反饋三點式振蕩器線路。兩個變容管為反向串聯組態(tài)；直流偏置同時加至兩管正端，調制信號經 12H? 電感（相當于短路）加至兩管負端，所以對直流及調制信號來說，兩個變容二極管是并聯的。對高頻 而言，兩個變容管是串聯的，總變容管電容 39。 /2jjCC? 。這樣，加到每個變容管的高頻電壓就降低一半，從而可以減弱高頻電壓對電容的影響；同時，采用反向串聯組態(tài)，在高頻信號的任意半周期內，一個變容管的寄生電容（即前述平均電容）增大，另一個則減小，二者相互抵消，能減弱寄生調制。這個電路與采用單變容管時相比較，在 mf? 要求相同時，由于系數 p 的加大， m 值就可以降低。另外，改變變容管偏置及調節(jié)電感 L 可使該電路的中心頻率在 50 ~100MHz 范圍內變化。 下圖為整個實驗電路： 本設計的調頻電路組成的框圖如下： ● 振蕩與調頻電路 產生頻率 0 5f MHz? 的高頻振蕩信號。變容二極管線形調頻，最大頻偏 10mf kHz?? 。發(fā)射機的頻率穩(wěn)定度有該級決定。 ● 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。因為 15 功放級輸出信號較大，工作狀態(tài)的變化（如諧振阻抗變化）會影響振蕩器的頻率穩(wěn)定度，或波形失真或輸出電壓減小。為減小級間相互影響，通常在中間插入緩沖隔離級。緩沖隔離級常采用射極跟隨電路，如圖所示。調節(jié)射極電阻 2ER ，可以改變射極跟隨器輸入阻抗。如果忽略晶體管基極體電阻39。bbr的影響，則射極輸出器的輸 入電阻 39。39。//i B LR R R?? （ ） 輸出電阻 0 1 2 0( ) //EER R R r?? （ ） 式中， 0r 很小，所以可將射極輸出器的輸出電路等效為一個恒壓源。電壓放大倍數 39。39。1 mLV mLgRA gR? ? （ ） 一般情況下， 39。 1mLgR?? ，所以下圖所示射極輸出器具有輸入阻抗高、輸出阻抗低、電壓放大倍數近似等于 1 的特點。晶體管的靜態(tài)工作點應位于交流負載的中點，一般取 12CEQ CCVV?， (3 10)CQI mA?? 。對于下圖所示電路，若取6 , 4C EQ C QV V I m A??，則 12 / 1 .5E E E Q CQR R V I K? ? ? ? 取 121 , 1EER K R K? ? ? ?電位器。 2() 101 0 1 0B Q C C C E Q B EB B Q C QV V V VRKII? ??? ? ? ? 12 7 .9C C B QBBBQVVR R KV?? ? ? 16 緩沖隔離級電路 而激勵級 的輸入阻抗為 325? ，即射隨器的負載電阻 325LR ??，由式 4 可計算射隨器的輸入電阻 39。39。// 3. 6I B LR R R K?? ? ? 輸入電壓 i iV P R V?? 為減小射隨器對前級振蕩器的影響，耦合電容 1C 不能太大，一般為十皮法；2C 為 f? 左右。 ● 功率激勵級 為末級功放提供激勵功率。如果發(fā)射功率不大，且振蕩級的輸出功率能夠滿足末級功放的輸入要求，則功率激勵級可以省去。 ● 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。如果要求整機效率較高，則應采 用丙類功率放大器；若整機要求不高，如 50%A? ? ，波形失真要小時，則可以采用甲類功率放大器。但是本題要求 50%A? ? ，故選用丙類功率放大器較好。 17 高頻功率放大器 完成調頻后，要把已調信號傳送到功率放大器加以放大，變成 RF 信號。下一步討論高頻功率放大器。 為了把信號有效的發(fā)射出去，在電路的發(fā)射端應加入高頻功率放大器，以滿足已調波能以大功率發(fā)射出去，被接受電 路清晰的收到。 高頻功率放大器的電路分為兩部分，第一部分為高頻小信號放大器，作為激勵級，使輸入信號能放大到可以驅動功率放大器工作在丙類放大的程度；第二部分為功率放大器，將輸入的小信號放大后輸出。 高頻小信號放大器 高頻小信號諧振放大器的功用就是放大各種無線電設