【正文】 件決定了振蕩器輸出振幅的大小。 振蕩平衡的穩(wěn)定條件 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?yàn)檎袷幤髟诠ぷ鞯倪^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(dòng)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(duì) 8 振蕩器的正常工作將會(huì)產(chǎn)生影響。 振蕩器的穩(wěn)定分為振幅穩(wěn)定條件和相位穩(wěn)定條件。 若某種原因?qū)е?iU 增大，只有 AF 減小，進(jìn)而使iU 減小。 所以在平衡點(diǎn) A，振幅穩(wěn)定條件為： () 0i iAi UUAFU?? ?? （ ） 如果 F 為常量，則有： 0i iAi UUAU?? ?? （ ） (2) 相位穩(wěn)定條件 當(dāng)振蕩平衡時(shí)， 2y L F n? ? ? ? ?? ? ? ?。一般情況下，反饋網(wǎng)絡(luò)為線性網(wǎng) 絡(luò)， F?為常數(shù)，所以相位穩(wěn)定條件為： 00L??????? ???? （ ） 即要求相位 ? 隨頻率 ? 的變化特性斜率為負(fù)值。 二極管的電容效應(yīng) 二極管在低頻工作時(shí)，具有有很好的單向?qū)щ娮饔谩? ●勢(shì)壘電容 我們知道，在 P 型和 N 型半導(dǎo)體的 交界面 ((PN 結(jié) )附近，由于載流子 (空穴和電子 )的相互擴(kuò)散，將形成勢(shì)壘區(qū)，積累一定數(shù)量的空間電荷。而勢(shì)壘區(qū) (也稱空間電荷區(qū)或耗盡層 )兩側(cè)的 P 區(qū)和 N 區(qū)的導(dǎo)電率相對(duì)來說比較高，相當(dāng)于金屬極板。 當(dāng) PN 結(jié)兩端加正向電壓時(shí)，外加電場(chǎng)將使 N 區(qū)的電子和 P 區(qū)的空穴進(jìn)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(fù)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(dāng)于電子和空穴分別向勢(shì)壘電容“充電”。而當(dāng) PN 結(jié)加反向電壓時(shí)，外加電場(chǎng)使多數(shù)載流子背離空間電荷區(qū)而運(yùn)動(dòng)，使空間電荷區(qū)變寬，相當(dāng)于電子和空穴分別從勢(shì)壘電容“放電”，如圖 2 所示。 從定量上，勢(shì)壘電容可定義為 10 B dQC dU? () 式中 dQ 是外加電壓的變化 dU 所引起的空間電荷的變化 量。由以上公式可見，當(dāng)反向電壓增大時(shí)，結(jié)電容減小，反之，當(dāng)反向電壓減小時(shí) (絕對(duì)值 )，結(jié)電容增大。當(dāng)正偏壓升高時(shí)， 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 Pn 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 0X? 處電子濃度， 1V 和 2V 表示 PN 結(jié)的不同正向偏置電壓 )。也就是正向偏壓的變化，會(huì)使貯存 11 的載流子的電荷量發(fā)生變化，這里也有一個(gè)電荷的“存”和“放”的現(xiàn)象，所以也相當(dāng)于一個(gè)電容的作用。 綜上所述，二極管在高頻運(yùn)用時(shí)必須考慮兩個(gè)電容的影響，即勢(shì)壘電容 BC 和擴(kuò)散電容 DC 。在反向偏壓時(shí)，因?yàn)榛緵]有擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，所以擴(kuò)散電容很小，可以略去不計(jì)，而只考慮勢(shì)壘電容的影響 . 變?nèi)荻O管 如上所述，二極管具有勢(shì)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(shì)壘電容量的大小，變?nèi)荻O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?nèi)荻O管主要是通過結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及特殊工藝等一系列途徑突出電容與電壓的非線性關(guān)系，并提高 Q 值以適應(yīng)這方面的應(yīng)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(yīng)于各種應(yīng) 用。當(dāng) n=1/2 時(shí)，稱為突變結(jié)。當(dāng) 1/2n? 時(shí)，稱為超突變結(jié)，屬于超突變結(jié)的變?nèi)荻O管，適用于調(diào)諧電 路，其電容變化率高 . 變?nèi)荻O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(duì)于變?nèi)荻O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。對(duì)多數(shù)用途 來說，等效電路可簡(jiǎn)化成圖 5(b)，圖 5(c)是變?nèi)荻O管的代表符號(hào)。變?nèi)荻O管利用它的電容變化，電容變化指數(shù) 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。變?nèi)荻O管的品質(zhì)因數(shù) Q 為 : 1 / ( ) ( )isQ C U R U?? 式中 ? 為角頻率， ()iCU和 ()sRU分別為結(jié)電容和半導(dǎo)體材料的電阻，它們都和偏置電壓有關(guān)。變?nèi)荻O管在反向電壓作用下通過一定電流 (如 1A? 或10A? )時(shí) 的電壓，叫反向擊穿電壓。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(shí)偏置電壓不能超過擊穿電壓。這些振蕩器的 LC 回路的振蕩頻率為 1/ 2f LC?? （ ） 另外，可變?nèi)荻O管的結(jié)電容 C 與反向偏壓 u 之間的關(guān)系為 13 0(1 )vDCC uV? ? （ ） 式中 0C 為反向偏壓為零時(shí)的結(jié)電容； DV 為 PN 結(jié)勢(shì)壘電勢(shì)； v 為電容變化系數(shù)。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。所以單純以變?nèi)荻O管作振蕩回路電容時(shí)， 2v?可以得到線性調(diào)頻。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(jìn)固定電容，因此，實(shí)際的振蕩回路就要復(fù)雜一些。振蕩回路由 10pF 、 15pF 、 33pF 電容、可調(diào)電感及變?nèi)荻O管組成。兩個(gè)變?nèi)莨転榉聪虼?lián)組態(tài)；直流偏置同時(shí)加至兩管正端，調(diào)制信號(hào)經(jīng) 12H? 電感（相當(dāng)于短路）加至兩管負(fù)端，所以對(duì)直流及調(diào)制信號(hào)來說，兩個(gè)變?nèi)荻O管是并聯(lián)的。 /2jjCC? 。這個(gè)電路與采用單變?nèi)莨軙r(shí)相比較，在 mf? 要求相同時(shí)，由于系數(shù) p 的加大， m 值就可以降低。 下圖為整個(gè)實(shí)驗(yàn)電路： 本設(shè)計(jì)的調(diào)頻電路組成的框圖如下： ● 振蕩與調(diào)頻電路 產(chǎn)生頻率 0 5f MHz? 的高頻振蕩信號(hào)。發(fā)射機(jī)的頻率穩(wěn)定度有該級(jí)決定。因?yàn)?15 功放級(jí)輸出信號(hào)較大，工作狀態(tài)的變化（如諧振阻抗變化）會(huì)影響振蕩器的頻率穩(wěn)定度，或波形失真或輸出電壓減小。緩沖隔離級(jí)常采用射極跟隨電路，如圖所示。如果忽略晶體管基極體電阻39。39。電壓放大倍數(shù) 39。1 mLV mLgRA gR? ? （ ） 一般情況下， 39。晶體管的靜態(tài)工作點(diǎn)應(yīng)位于交流負(fù)載的中點(diǎn)，一般取 12CEQ CCVV?， (3 10)CQI mA?? 。 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(jí)電路 而激勵(lì)級(jí) 的輸入阻抗為 325? ，即射隨器的負(fù)載電阻 325LR ??，由式 4 可計(jì)算射隨器的輸入電阻 39。// 3. 6I B LR R R K?? ? ? 輸入電壓 i iV P R V?? 為減小射隨器對(duì)前級(jí)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。如果發(fā)射功率不大，且振蕩級(jí)的輸出功率能夠滿足末級(jí)功放的輸入要求，則功率激勵(lì)級(jí)可以省去。如果要求整機(jī)效率較高，則應(yīng)采 用丙類功率放大器；若整機(jī)要求不高，如 50%A? ? ，波形失真要小時(shí)，則可以采用甲類功率放大器。 17 高頻功率放大器 完成調(diào)頻后，要把已調(diào)信號(hào)傳送到功率放大器加以放大，變成 RF 信號(hào)。 為了把信號(hào)有效的發(fā)射出去，在電路的發(fā)射端應(yīng)加入高頻功率放大器，以滿足已調(diào)波能以大功率發(fā)射出去，被接受電 路清晰的收到。 高頻小信號(hào)放大器 高頻小信號(hào)諧振放大器的功用就是放大各種無線電設(shè)備中的高頻小信號(hào)，以便作進(jìn)一步的變換和處理。 高頻小信號(hào)放大器按頻帶寬度可以分為窄帶放大器和寬帶放大器。 對(duì)高頻小信號(hào)放大器的主要要求是： （ 1）增益要高，也就是放大量要大，通常要靠多級(jí)放大器才能實(shí)現(xiàn)。選擇性就是描述選擇所需信號(hào)和抑制無用信號(hào)的能力，這是靠選頻電路完成的，放大器的頻帶寬度和矩形系數(shù)是衡量選擇性的兩個(gè)重要的參數(shù)。這要求放大器的性能盡可能的不受溫度、電源電壓等外界因素變化的影響，不產(chǎn)生任何自激。 18 圖 1 所示電路為共發(fā)射極組態(tài)的晶體管高頻小信號(hào)調(diào)諧放大器。在高頻情況下，晶體管本身的極間電容及連接導(dǎo)線的分布參數(shù)等會(huì)影響放大器輸出信號(hào)的頻率和相位。圖中，各元?dú)饧拿Q及作用如表 1 所示。 19 圖 2 中所示的等效電路中， P1 為晶體管的集電極接入系數(shù)，即 13121 / NNP ? （ ）