高頻小信號(hào)諧振放大器(編輯修改稿)
2025-06-13 13:56 本頁面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 性狀態(tài)時(shí)，輸出信號(hào)將包含輸入信號(hào)的各次諧波，以及輸入信號(hào)各次諧波之間的交叉混頻項(xiàng)。其中對(duì)輸出信號(hào)影響較大的主要是三階交調(diào)。 下面簡(jiǎn)單的推導(dǎo)一下三階交調(diào)產(chǎn)生的原因。 假設(shè)輸入信號(hào)包含兩個(gè)幅度相同，頻率相近的信號(hào)， (1_11） 將(1_11）代入(1_9）中進(jìn)行整理， (1_12）可以看到，輸出信號(hào)包含，兩個(gè)頻率分量。如下圖所示：假設(shè)小信號(hào)放大器輸入兩個(gè)頻率相近的信號(hào)，當(dāng)輸入信號(hào)功率較高時(shí)，輸出信號(hào)在頻率的兩側(cè)會(huì)出現(xiàn)頻率為，的兩個(gè)頻率分量，由于這兩個(gè)頻率分量與相隔很近，很難用濾波器濾除，因此三階交調(diào)分量對(duì)小信號(hào)放大器的輸出信號(hào)頻譜純度影響很大，應(yīng)當(dāng)盡量避免。 圖2 三階交調(diào)失真示意圖 下面以一個(gè)商用的寬帶射頻放大器為例，輸出端接頻譜儀來觀察輸出信號(hào)的非線性失真和三階交調(diào)失真，放大器的小信號(hào)增益大約為20dB。輸入射頻信號(hào)的頻率為3GHz，輸入功率分別為40dBm，30dBm，20dBm，10dBm，輸出信號(hào)頻譜如圖3，4，5，6所示?？梢钥吹捷斎胄盘?hào)功率較小時(shí)（40dBm），放大器工作在線性狀態(tài)，輸出信號(hào)幾乎沒有諧波分量。隨著輸入信號(hào)功率的增加，輸出信號(hào)的諧波分量逐漸增多，諧波分量的功率也逐漸增加，總諧波失真增減增大，%（輸入功率30dBm），%（輸入功率20dBm），%（輸入功率10dBm）。 圖3 輸入功率為40dBm時(shí)輸出頻譜 圖4 輸入功率為30dBm時(shí)輸出頻譜 圖5 輸入功率為20dBm時(shí)輸出頻譜 圖6 輸入功率為10dBm時(shí)輸出頻譜 輸入兩個(gè)頻率相近的信號(hào)，頻率分別是3GHz，輸入信號(hào)功率分別是45dBm，18dBm，12dBm，6dBm，用頻譜儀測(cè)量放大器輸出信號(hào)的頻譜。 圖7 輸入功率45dBm，輸出信號(hào)頻譜 圖8 輸入功率18dBm，輸出信號(hào)頻譜 圖9 輸入功率12dBm，輸出信號(hào)頻譜 圖10 輸入功率為6dBm，輸出信號(hào)頻譜 可以看到，當(dāng)輸入雙頻信號(hào)的功率較小時(shí)，射頻放大器工作在線性狀態(tài)，輸出信號(hào)頻率分量和輸入信號(hào)頻率分量一致。隨著輸入雙頻信號(hào)的功率增加，射頻放大器出現(xiàn)非線性工作狀態(tài)，輸出信號(hào)中出現(xiàn)了三階交調(diào)分量。輸入雙頻信號(hào)的功率進(jìn)一步增加，輸出信號(hào)中三階交調(diào)分量的功率也進(jìn)一步增加。當(dāng)輸入雙頻信號(hào)的功率較大時(shí)，射頻放大器出現(xiàn)比較嚴(yán)重的非線性狀態(tài)，輸出信號(hào)中三階交調(diào)分量的功率很大，并且在三階交調(diào)分量的兩側(cè)還出現(xiàn)了五階交調(diào)分量。 小信號(hào)調(diào)諧放大器實(shí)驗(yàn)電路如圖111。在實(shí)驗(yàn)開始時(shí)先使用萬用表的電阻檔，測(cè)量一下電阻R1,R2,R3,R4的阻值。注意測(cè)量電阻時(shí)，必須將電路的電源斷開后才能測(cè)量。 圖11
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