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1、前 言当我们接收远距离的电视节目时，电视信号一般都比较微弱，这时需要使用方向性强、增益高的多单元电视天线，还需将天线架设在尽可能高的地方。如感到接收情况还不够理想，则需在天线与电视机之间再加装天线放大器，以提高接收灵敏度，使电视机的图像稳定，伴音良好。使用天线放大器后，就好比给电视机加上了望远镜，它能够对天线接收到的微弱的电视信号进入放大。通常天线放大器下能把电视信号放大到十几倍甚至更大些。 天线放大器实际上是一种超大高频带放大器，各种型号的天线放大器的接收频道、频率范围以及整机增益都有所不同。天线放大器在无线电视接收过程中起着非常重要的作用，弱信号通过它能显著提高输出电平，从而改善信噪比，使
2、收到的电视图像更为理想。天线放大器对接收信号的处理方式有：放大后再混合与混合后再放大两种电路。从字眼上看好像没有什么区别，只不过这几个字的位置调换了一下，实际上这两种电路的天线放大器使用效果截然不同。在电视信号较多和有强信号的地方，放大后再混合的天线放大器明显优于混合后再放大的天线放大器。理由是混合后再放大的天线放大器其放大集成电路因工作频带过宽和强弱信号差别过大，易使其进入非线性状态，而造成强信号干扰弱信号。所给出的两种放大器，可根据所在地区电视信号情况择优选用其中的一种电路。有线电视行业同仁数年的不断追求的探索,中国有线电视事业经历共用无线光纤网、IP热到今天的数字电视化的进程后，终于技术
3、和市场两方面都找到了可支撑的清晰的成功的发展方向。从技术上，终于实现了在同一根电缆上以比较低的成本为广大家庭及企事业单位送去丰富的模拟广播电视、数字广播电视、大量专业的数字频道，交互式视频业务、宽频带因特网接入、电缆电话和Voice over IP等综合业务。第1章 直流稳压电源1.1 概述1.1.1演示电路如图1.1所示，T为电源变压器，V为桥式整流，C1、C2、C3为滤波电容，CW7812为三端稳压器。图1.1 1.1.2 稳压电源 一般直流稳压电源的组成如图1.2所示。其中包括四个组成部分，现将它们的作用分别说明。 一、电源变压器电网提供的交流电一般为220V（或380V），而各种电子设
4、备所需要直流电压的幅值却各不相同。因此，常常需要将电网电压先经过电源变压器，然后将变换以后的副边电压再去整流、滤波和稳压，最后得到所需要的直流电压幅值。二、整流电路整流电路的作用是利用具有单向导电性能的整流元件，将正负交替的正弦交流电压整流成为单向的脉动电压。但是，这种单向脉动电压往往包含着很大的脉动成分，距离理想的直流电压还差得很远。三、滤波器滤波器由电容、电感等储能元件组成。它的作用是尽可能地将单向脉动电压中的脉动成分滤掉，使输出电压成为比较平滑的直流电压。但是，当电网电压或负载电流发生变化时，滤波器输出直流电压的幅值也将随之而变化，在要求比较高的电子设备中，这种情况不符合要求的。四、稳压
5、电路稳压电路的作用是采取某些措施，使输出的直流电压在电网电压或负载电流发生变化时保持稳定。1.2半导体二极管1.2.1半导体二极管的伏安特性二极管的伏安特性与PN结的伏安特性基本相同，仍具有单相导电性，但由于在正向导通时电极接触和引线电阻的存在，使正向电流有所减小；在反向导通时由PN结表面漏电流的存在，使反向电流稍有增大，且随着反向电压的增大反向电流也有所增加，如图1.3所示，下面分段分析。 图1.3 二极管伏安特性曲线1.正向特性当U0时，即处于正向特性区域。正向区有分为两段：当0UUth时，正向电压较小，外电场还不足以克服PN内结的电场，正向电流仍然很小，几乎为零。当UUth时,外电场增强
6、,削弱内电场作用,开始出现正向电流并按指数规律迅速增长。电压Uth是正向电流开始增长的电压值,所以称为二极管的门坎电压或开启电压、死区电压等。常温下硅二极管的开启电压为0.50.6V,锗二极管的开启电压为0.10.15V。2.反向特性当U0时即处于反向特性区域.反向区也分为两段：当UBRUUE），UCC 通过Rc 给集电结提供反向偏置电压（UCUB），即UCUBUE,实现了发射结的正向偏置，集电结的反向偏置。图2.2为PNP 管的偏置电路，和NPN 管的偏置电路相比，电源极性正好相反，同理，为保证三极管实现放大作用，则必须满足UCUBUE。图2.1 NPN型三极管的外部电路图2.2 PNP型三
7、极管的外部电路2.1.2三极管的特性曲线 现在用三极管的输入、输出特性曲线，来全面地描述三极管各级电流和电压之间的关系。一、输入特性当UCE不变时，输入回路中的电流IB与电压UBE之间的关系曲线称为输入特性，可用以下表达式来表示：IB=f（UBE）UCE=常数先来研究UCE=0时的输入特性曲线。由下图2.3可见，当UCE=0时，从三极管的输入回路看，基极和发射极之间相当于两个PN结（发射极和集电结）并联，如下图2.4所示。所以，当b、e之间加上正向电压时，三极管的输入特性应为两个二极管并联后的正向伏安特性，见图2.5中左边一条特性。图2.3图2.4 UCE=0时三极管的输入回路当UCE0时，这
8、个电压的极性将有利于将发射区扩散到基区的电子收集到集电极。如果UCEUBE，则三极管的发射结正向偏置，集电结反向偏置，三极管处于入大状态。此时发射区发射的电子只有一小部分在基区与空穴复合，成为IB，大部分将被集电极收集，成为IC。所以，与UCE=0时相比，在同样的UBE之下，基极电流IB将大大减小，结果输入特性将右移，见图2.5右边一条特性。当UCE继续增大时，严格地说，输入特性应继续右移。但是，当UCE大于某一数值（例如1V）以后，在一定的UBE之下，集电结的反向偏置电压已足以将注入基区的电子基本上都收集到集电极，即使UCE再增大，IB也不会减小很多。因此，UCE大于某一数值以后，不同UCE
9、的各条输入特性十分密集，几乎重又叠在一起，所以，常常用UCE大于V时的一条输入特性（例如UCE2V）来代表UCE更高的情况。在实际的放大电路中，三极管的UCE一般都大于零，因而UCE大于1V时的输入特性更有实用意义。图2.5 三极管的输入特性二、输出特性当IB不变时，输出回路中的电流IC与电压UCE之间的关系曲线称为输出特性，其表达式为ICf（UCE ）IB=常数NPN三极管的输出特性曲线见下图。在输出特性曲线上可以划分为三个区域：截止区、放大区和饱和区。下面分别进行介绍。图2.6 三极管的输出特性1.截止区一般将IB0的区域称为截止区，在图2.6中为IB0的一条曲线以下的部分，此时IC也近似
10、为零。由于管子的各级电流都基本上等于零，所以三极管处于截止状态，没有放大作用。其实当IB0时，集电极回路的电流并不真正为零，而是有上个较小的穿透电流ICEO。一般硅三极管的穿透电流较小，通常小于A，所以在输出特性曲线上无法表示出来。锗三极管的穿透电流较大，约为几十几百微安。可以认为当发射结反向偏置时，发射区不再向基区注入电子，则三极管处于截止状态。所以，在截止区，三极管的发射结和集电结都处于反向偏置状态。对于NPN三极管来说，此时UBE0，UBC0。2.放大区在放大区内，各条输出特性曲线比较平坦，近似为水平的直线，表示当IB一定时, IC的值基本上不随UCE而变化。而当基极电流有一个微小的变化
11、量IB时，相应的集电极电流将产生较大的变化量IC，比IB放大倍，即ICIB这个表达式体现了三极管的电流放大作用。在放大区，三极管的发射结正向偏置，集电结反向偏置。对于NPN三极管来说，UBE0，UBC0。3.饱和区由上图2.6中靠近纵坐标的附近，各条输出特性曲线的上升部分属于三极管的饱和区，见图中纵坐标附近虚线以左的部分。在这个区域，不同IB值的各条特性曲线几乎重叠在一起，十分密集。也就是说，当UCE较小时，管子的集电极电流IC基本上不随基极电流IB变化，这种现象称为饱和。在饱和区，三极管失去了放大作用，此时不能用放大区中的来描述IC和IB的关系。一般认为，当UCEUBE，即UCB0时，三极管
12、达到临界饱和状态。当UCEUBE时称为过饱和。三极管饱和时的压降用UCES表示，一般小功率硅三极管的管压降UCES0.4V。三极管工作在饱和区时，发射结和集电结都处于正向偏置状态。对于NPN三极管来说，UBE0，UBC0。以上介绍了三极管的输入特性和输出特性。管子的特性曲线和参数是根据需要选用三极管的主要依据。各种型号三极管的特性曲线可从半导体器件手册查得。如欲测试某个管子的特性曲线，除了逐点测试以外，还可以利用专用的晶体管特性图示仪，它能够在荧光屏上完整地显示三极管的特性曲线族。2.1.3 三极管的主要参数（1）电流放大系数从前面分析可知，从发射区发射到基区的电子（Ie）只有少部分（IBN）
13、在基区复合，大部分到集电区。当一个三极管制造出来时，其内部的电流分配关系已被确定。这个比值称为共射极直流电流放大系数X，其表达式为=ICN/IBN可化解为ICIB把集电极电流的变化量与基极电流的变化量之比为三极管的共射极角流电流放大系数,其表达式为=IC/IB其中=在选择三极管时， 的值一般选20100,而高频管的值只要大于10即可。（2）反向饱和电流ICBOICBO是指发射极开路，集电结在反向电压作用下，形成的反向饱和电流。常温下，小功率硅管的ICBO1微安，锗管的ICBO在10微安左右。ICBO的大小反映了三极管的热稳定性，ICBO越小，说明稳定性越好。因此在温度变化范围大的工作环境中，尽
14、可能选硅管。（3）穿透电流ICEOICEO是指基极开路，集电极发射极间加上一定数值的正向电压时，流过集电极和发射极之间的电流。它与ICBO的关系为 ICEO =（ 1 + ）ICBOICEO也受温度影响很大，温度升高，ICBO增大，ICEO增大。穿透电流ICEO大小是衡量三极管质量的重要参数，硅管ICEO的比锗管小。（4）集电极最大允许电流ICM当集电极电流太大时，三极管的电流放大系数值下降。我们把ic增大到正常值下降到正常值的2/3时所对应的集电极电流，称为集电极最大允许电流ICM。在实际使用中，流过集电极的电流icICM。（5） 集电极发射极的击穿电压U（BR）CEOU（BR）CEO是当基
15、极开路时，集电极和发射极之间的反向击穿电压。当温度上升时，击穿电压U（BR）CEO要下降，所以必须满足UCE U（BR）CEO。2.2基本共发射极放大电路2.2.1基本共发射极放大电路的组成及个元件的作用1.电路的组成如下图所示。图2.7 基本共(发)射(极)放大电路Rb：基极偏置电阻，为三极管基极提供合适的正向偏流。 Rc：集电极电阻，将集电极电流转换成集电极电压，并影响放大器的电压放大倍数。Ucc：直流电源，向RL提供电能并给V提供适当的偏置。 C1 ，C2：耦合电容，有效的构成交流信号的通路，并避免信号源与放大器之间直流电位的相互影响。V：三极管，根据输入信号的变化规律，控制直流电源所给
16、出的电流，使在RL上获得较大的电压或功率。2. 直流通路和交流通路1)直流通路所谓直流通路，是指当输入信号Ui=0时，在直流电源Ucc的作用下，直流电流所流过的路径。在画直流通路时，电路中的电容开路，电感短路，如下图2.8（a）所示。2)交流通路所谓交流通路.，是指在信号Ui的作用下，只有交流电流所流过的路径。画交流通路时，放大电路中的耦合电容短路；由于直流电源Ucc的内阻很小，对交流变化量几乎不起作用，故看成短路。如下图2.8（b）所示.(a) 直流通路图2.8 (b) 交流通路2.2.2 基本共发射极放大电路的工作原理假设电路中的参数及三极管的特性能够保证三极管工作在放大区。此时，如果在放
17、大电路的输入端加上一个微小的输入电压变化量uI，则三极管基极与发射极之间的电压也将发生变，产生uBE。因三极管的发射结处于正向偏置状态，故当发射结电压发生变化时，将引起基极电流产生相应的变化，得到iB。由于三极管工作在放大区，具有电流放大作用，因此，基极电流的变化将引起集电极电流发生更大的变化，即ic等于ib的倍。这个集电极电流的变化量流过集电极负载Rc,使集电极电压也发生相应的变化。由图2.9可见，当ic增大时，Rc上的电压降也增大，于是Uce将降低，因为Rc上的电压与Uce之和等于Vcc，而这个集电极直流电源恒定不变的。所以Uce的变化量Uce与ic在Rc上产生的电压变化量在数值上是相等而
18、极性相反，即Uce-Rcic，在本电路中，集电极电压等于输出电压uo，故uo= -Uce。综上可知，当输入电压有一个变化量ui时，在电路中将依次产生以下各个电压或电流的变化量：uBE，iB，Uce，iC和uo。当电路参数满足一定条件时，可能使输出电压的变化量uo比输入电压变化量ui大得多，也就是说，当uo在放大电路的输入端加上一个微小的变化量ui时，在输出端将得到一个放大了的变化量，从而实现了放大作用。图2.9 基本共射放大电路的原理图2.3多级放大电路2.3.1多级放大电路的组成1.多级放大电路的组成多级放大电路的组成可用下图2.10的框图所示。其中，输入级与中间级的主要作用是实现电压放大，
19、输出级的主要作用是功率放大，以推动负载工作。图2.102.多级放大电路的耦合方式多级放大电路是由两级或两级以上的单级放大电路连接而成的。在多级放大电路中，我们把级与级之间的连接方式称为耦合方式。而级与级之间耦合时，必须满足：(1)耦合后，各级电路仍具有合适的静态工作点；(2)保证信号在级与级之间能顺利的传输过去；(3)耦合后，多级放大电路的性能指标必须满足实际的要求。为了满足以上要求，一般常用的耦合方式有：阻容耦合、直接耦合、变压器耦合。下面就介绍以一下阻容耦合：我们把级与级之间通过电容连接的方式称为阻容耦合方式。电路如下图2.11所示: 图2.11两级阻容耦合放大电路由上图可得阻容耦合放大电
20、路的特点：（1）优点：因电容具有“隔直”作用，所以各级电路的静态工作点相互独立，互不影响。这给电路的分析、设计和调试带来很大的方便。此外，还具有体积小，重量轻等（2）缺点：因电容对交流信号具有一定的容抗，在信号传输过程中，会受到一定的衰减，尤其对于变化缓慢的信号容抗很大，不便于传输。此外，在集成电路中，制造大容量的电容很困难，所以这种耦合方式下的多级放大电路不便于集成。2.3.2 多级放大电路的电压放大倍数和输入、输出电阻一、电压放大倍数在多级放在电路中，由于各级是相串联起来的，前一级的输出就是后一级的输入，所以多级放在电路总的电压放大倍数等于各级电压放大倍数的乘积，即Au= Au1 Au2
21、Aun其中n为多级放大电路的级数。但是，在分别计算每一级的电压放大倍数时，必须考虑前后级之间的相互影响。例如，可把后一级的输入电阻看作为前一级的负载电阻。二、输入电阻和输出电阻一般来说，多级放大电路的输入电阻就是输入级的输入电阻；而多级放大电路和输出电阻就是输出级的输出电阻。在具体计算输入电阻或输出电阻时，有时它们不仅仅决定于本级的参数，也与后级的参数有关。例如 ，射极输出器作为输入级时，它的输入电阻与本级的负载电阻（即后一级的输入电阻）有关。而射极输出器作为输出级时，它的输出电阻又与信号源内阻（即前一级的输出电阻）有关。在选择多级放大电路的输入级时和输出级的电路形式和参数时，常常主要考虑实际
22、工作对输入电阻和输出电阻的要求，而把放大倍数的要求放大次要地位，至于放大倍数可主要由中间各放大级来提供。第3章 天线放大器3.1 天线放大器的概述3.1.1 天线放大器的基本概念及组成（一）、天线放大器按工作频段分，有VHFL段（1-5频道）放大器、VHFH段（6-12频道）放大器、VHF段全频段放大器、UHF全频段放大器、VU型全频段放大器。以上均是宽带放大器，频道放大器是工作在电视频段内的某一频道，其宽带一般在8MHz。（二）、放大器性能与选用1、放大器的噪声系数是一项重要指标，要得到清晰图像，必须保证足够的信噪比，因此放大器的噪声系数应尽可能低。特别是远离电视台的边远地区，天线接收的信号
23、本来就弱，对放大器的噪声系数要求更苛刻，通常专用于弱信号放大的天线放大器噪声系数应低于3dB 。由于近年来新的元器件不断问世，放大器的噪声系数已能做到2dB以下，这对弱信号地区使用非常有利。2、天线放大器增益一般在10-40dB，在选择放大器时不一定增益高效果就好，其实天线放大器应根据实际情况选用。在多数地区，尤其是个体接收用的放大器选用15-25dB最好，只有在接收频带范围所有信号都较弱才选用增益在25-35dB的。实践证明，增益大于40dB的放大器效果不但不会提高，在有些情况下反而变差。如在接收频带内有强信号存在（包括干扰信号）就不能选用增益高的放大器，否则会造成交扰调制与互调。3、最大输
24、出电平是指在交扰调制限定的情况下，放大器高频道的输出电平通常将交扰调制为-40dB时的输出电平作为放大器的最大输出电平，如所放大的信号强弱差距大，应尽量选用输出电平高一些的放大器，以避免出现交扰调制。 对于放大器的抗交扰调制能力，放大器频带越宽抗交扰能力越差，单频道天线放大器最好，只要输入电平不是过高就不会有问题，但从使用角度来看，只有在共用天线系统前端才用单频道天线放大器。在个体用户接收时，很少采用单频道放大器。因为不能像共用天线系统做的那样复杂，只能装一个放大器，为了增强抗交调能力，也可将信号分几段放大后再混合，例如，V、U段分开或L、H、U段分开，这样可大大提高放大器的性能，一般天线放大
25、器最大输出电平90dBV-110dBV。4、反射损耗：表示放大器的输出阻抗匹配的程度。也可以用电压驱波比表示。放大器的驱波比通常在2以下，即反射损耗大于10dB。（三）天线放大器的作用 在有线电视系统中，当某个频道电视接收天线输出的信号电平比较低时， 会导致不能满足后续信号处理器、调制器等设备的动态工作范围；或会导致该频道的载噪比不能满足设计要求，此时需要在天线输出端设置天线放大器，对天线输出的弱信号进行放大，使其满足后续设备对电平的要求，且提高该频道的信噪比。一个性能好的天线放大器，不光要做到电路设计合理、选用优质电子元器件，还要在制作工艺上下功夫，由于天线放大器频率高、频带宽、元器件的分布
26、参数对其性能影响很大，一般在没有测试仪器的情况下，很难制作出性能理想的放大器。3.2 天线放大器的基本工作原理 3.2.1 天线放大器的基本工作原理1. 首先介绍放大部分各元器件的作用C6:信号输入端C7、R2、R3、C9:构成反馈电路，消除自激振荡C10、C11:作为旁路电容，使发射极交流接地R5、R6、R7、R8:作为限流电阻，防止电流过大，也可作为集电极的偏置电阻R1、R4:作为基极的偏置电阻C12、C13、L1、L2：起滤波作用，用来隔离来自电源的干扰信号C8:使各级电路的静态工作点相互独立，互不影响C14:信号输出Re1、Re2:发射极电阻，保证静态工作点稳定V1、V2:都采用BFG
27、93A，作为两级放大表3.1 放大部分元件参数表元件名参数值元件名参数值C61000PFR3330C71000PFR436kC81000PFR5200C91000PFR6200C1015PFR7200C1115PFR8200C1210FL1320TC1310FL2320TC51000pFRe120R136kRe220R2330C141000PF2.各参数的主要计算公式如下：IBQ=Ucc-UBEQRb+(1+)Re (公式1)=ICQIBQ (公式2)UCEQUCC-ICQ(RcRe) (公式3)ICQ=IEQ (公式4)AU(dB)=20(dB) （公式5）其中对BFG93A作一下简单介绍:其内部结构图如3.1所示: 图3.1 BFG93A内部结构图 表3.2 BFG93A元件参数表元件名参数值元件名参数值Cbe84fFLE0.04nHCcb17fFVCBO20VCce191fFVCEO12VL10.12nHVEBO2VL20.21nHIC50mAL30.06nHfc1000MHzLB0.09nHPtot
