高频小信号放大器的设计

明国东

摘 要：高频小信号放大器是在无线广播使用的一种相关设备。信息化不断发展的当代，对于此类器具的需求也在不断提高，本文从高频小信号放大器入手对于此类高频小信号发达器进行相关方面的研究与设计，从工作原理和运作特点等方面入手，分析当下此类产品的一般工作原理，以供他人参考。

关键词：高频小信号放大器；工作原理；仿真调试

中图分类号：TN72 文献标识码：A

一、高频小信号放大器的工作原理及分类

1.高频小信号放大器的工作原理

在人们开发对于信息的远距离传送时，电波作为一种能够实现信息远距离传输的通信方式，被人们广泛运用到现实生活中的各种信息传输上去。而在电波长距离的传递过程中，由于中途可能发生的各种信号干扰，会导致在相关设备接收到的信号发生一定的变化，影响了电波信号传输过程中的信息准确性和及时性。在这种情况下，人们就会选择使用高频信号，来抵抗信号在传递的过程中遇到的影响信号传递的种种因素。

高频信号是电子传输信号的一种，高频是对于此类电波的一种描述，通常情况下指的是3MHz～30MHz的信号频率，但是其实高频信号的频率范围则是包含了3MHz～X00GHz的频率范围中所有频率的电波。在具体的应用上，是将一般信号提高到一定频率范围，对所通过的信号进行限制，然后增益设备，高频接收器接收信号，并获取和分析出信号中所携带的信息，完成信息的传递。由于传递信息时所使用的是高频信号进行传输，因此对于传输途中各种因素对于信号的影响也能够降至最低。整体改善了通信传输中对于无线传输技术层面的困境。

根据高频小信号放大器的输入信号进行分析，得出它的输入信号一般为小信号，这是由设备的基本构造决定的。接收器所接收到的信号一般比较微弱，工作也就被认为是在线性晶体管范围中的。当线性元件中有晶体管的存在时，能够将其当作有源线性网络分析。高频小信号放大器的工作部位是发射机，目的是为了将信号的衰弱减小，并增加信号的输出功率。

2.高频小信号放大器的特点

由于高频小信号放大器的信号应用范围一般在几百到几千千赫之间，而需要传输的信号的宽带则有几千赫兹到几十兆赫这样大的范围，如何对于目标的信号进行传递处理，在方法的选择上主要依靠对于网络的运用来选择信号的频率问题。

3.高频小信号放大器的设计理念

作为能够直接影响接收信号质量的通信系统重要组成部分，高频小信号放大器在设计上有着以下要求：第一，是要能满足当前主体通信设备的频率，根据当前我国国内所使用的设备的硬性条件来决定设计的高頻小信号放大器所适应的波段要求；第二，功率增益上，要能够对发射和接收信号的装置进行足够程度的增幅，即对信号方面的放大倍数必须足够；第三，固定通频宽带，也就带宽的标准；第四，对于信号能够进行精确选择，对于信号的筛选和处理的能力一定要强，这也是高频小信号放大器的工作要点；第五，信号与噪音之间的信噪比要高，对于信息传递与接收过程中出现的噪音，要能合理消除或抵消，对于正确信息传递量要确保，提高信噪比，是实现一个高频小信号放大器工作的基础；第六，对于稳定性的保障，在仪器本身的正常运行中，要保持一个良好的工作状态不受外界因素的影响也很重要，只有当高频小信号放大其本身工作状态得到保证，才能稳定地进行型号的输出与传递的相关工作。此外，对于不同工作环境的适应性也应该是在进行高频小信号放大器设计时应该重点考虑的工作重点，对于不同环境中进行相对具有适应性和针对性的设计，能够确保在具体操作中高频小信号放大器工作的稳定性，进一步确保仪器发挥出相应的工作水准。

二、高频小信号放大器的相关设计

对于高频小信号放大器的设计，通常的思路都是选择形成电阻电容谐振回路的原理来进行的，必要的情况下，还可以应用计算机技术，模拟信号传递过程中频率、振幅等实际情况与受影响结果。采用的设备有，高频信号发生器、直流稳定电源、数字万用表、无电感螺丝刀和数字存储示波器等。

在仪器的组成上，整体的思路是对于整体的电路提前进行规划，确保对指标进行测定的阶段可以合理地进行。在电子元件的使用上，分立元件与集成元件都能够成为高频小信号放大器的元件应用模式，分立元件的优点在于对于晶体管的应用效率较高，线路要求相对简单，加工、关联原件的方式也不复杂；而集成的方式则有着体积轻便，设计简单等提点，具体的使用方法要根据工作环境的具体要求来进行选择。

在组成上高频小信号放大器的设计上大体分为三个部分，即对信号的收集，在电路的输入部分，包括了筛选有用信号功能、过滤和低效噪音干扰功能、根据噪音自动匹配阻抗的功能；第二部分是将电路进行放大的功能在直线的领域内，尽可能地进行扩大，对于噪音的处理也要能够最大程度的保证；第三部分是输出电路的部分，此部分的主要内容是对于频率选择功能的确立，和对于阻抗正确匹配。完成此三方面的设计后可根据情况对于高频小信号放大器进行合理的设计分析。

1.电路方面的设计

首先要明确的是，我国的广播带的调频频率是在88MHz～108MHz之间，所以广播FM频带的小信号放大器的频率也是在88MHz～108MHz之间，规定频带的宽度就是20MHz，中心的频率是98MHz，电缆同轴的阻抗特性应当和输出输入的阻抗相同是50Ω。那么，在放大电路的设计上，对于众多形式的电路进行选择，尽可能选取较为稳定，适应能力较好。抗辐射能力强的场效应管。以满足使用环境对于高频小信号放大器电路上的要求。而输入电路上采取电感分压式LC并联的谐振回路，来满足对于场相应管输入阻抗与匹配阻抗的变换；针对目前50Ω的负载的电阻，在输出电路上，根据阻抗以及选频匹配的结果得出设计过程中设计指标的品质因数。并根据场效应管得出负载交流和电压的相关数值，最后选出系统中的最优电阻进行相关的设计。

2.关键指标的测算工作

对于所使用的关键指标进行系统的测算，用以评估设计整体的合理性。对于在整个系统中存在的谐振增益、通频带等要进行仔细的测算。此外，在电路的设计上还要确定出静态的工作点和电压的增益数值，方便在进行方案设计时对于电子元件的选择上进行参考。对于电路结构的选择也是基于关键指标测算结果得出的数据，综合实际工作环境所得出的结论。对于电阻，电容等原件的选择，基于电路中对于先前指标测算工作得出的结论进行合理选择，构建出相对较为完善的LC谐振回路，完善在整个高频小信号放大器的设计。

三、高频小信号放大器的仿真调试及应用分析

1.仿真调试

根据设计的电路，就可以进行仿真试验，将仿真结果输出，根据仿真结果进行分析，可以得出仿真数据和真实数据的误差相差比较小。将仿真实验的电路制作出来时，由于处于高频区，分布参数的影响存在，放大器的各项技术指标满足设计要求后的文件参数值与设计计算值有一定的偏差，所以在调试时要反复仔细调整才能使谐振回路处于谐振状态。在测试要保证接地良好，调试静态工作点很重要。

2.应用分析

高频小信号放大器在通信体系和无线电体系中被广泛地运用，尤其是在接收发射机的一端，在天线上只能感应到微弱的信号，这时候就要有放大器。高频小信号放大器具有简单的理论和困难的实际操作。发生最多问题就是振荡自激，难以实现阻抗各级之间的匹配。文中使用了软件对广播频带小信号进行了仿真分析，研究了电路中的功率增益、通频带等。同时还通过和高频功率放大器作比较，充分说明了高频小信号放大器的特点。

参考文献

[1]陈斐.高频小信号放大器的设计[J].It时代周刊，2014（32）：55.

[2]徐徐.高频小信号放大器设计探析[J].华章，2013（34）：36.