通信电子线路 第二章 第6～8节

2.8集中选频小信号调谐放大器随着电子技术的发展，窄带信号的放大越来越多地采用集中滤波与集中放大相结合的高频放大器。在集中选频放大器中，放大作用是由宽带高增益放大器来完成，多采用高频线性集成放大电路，而选频作用则由专门的选频滤波器来完成。其主要优点为：（1）电路简单，调整方便。（2）性能稳定。（3）易于大规模生产、成本低。图2-46集中选频放大器的组成框图图中，集中滤波器放在宽带集成放大器的前面，且增加一个前置放大器。这种方案的特点是：当所需放大信号的频带以外有强的干扰信号时，不会直接进入集中放大器，避免此干扰信号因放大器的非线性而产生新的干扰。集中宽带放大器一般由多级差动集成放大器构成集中选频器的任务是选频，要求在满足通频带指标的同时，矩形系数要好。其主要类型有集中LC滤波器、石英晶体滤波器、陶瓷滤波器和声表面波滤波器等。声表面波滤波器目前应用最广泛的集中选频器是声表面波滤波器。（SurfaceAcousticWaveFilter——SAWF）它是一种对频率具有选择作用的无源器件。它是利用某些晶体的压电效应和表面波传播的物理特性制成的新型电—声换能器件。所谓声表面波，就是沿固体介质表面传播且振幅随深入介质的距离增加而迅速减弱的弹性波。声表面波滤波器自20世纪60年代中期问世以来发展非常迅速，它具有体积小、重量轻、不需要调整、中心频率可做得很高、相对带宽较宽和矩形系数较理想等特点。SAWF是以压电材料（如铌酸锂和石英）做基片(衬底)，由输入、输出叉指换能器、传输介质和吸声材料四个部分组成。图2-49（a）为SAWF的基本结构示意图。在经过表面抛光的压电材料衬底上，蒸发一层金属（如铝）导电膜，然后利用一般的光刻工艺则可以制作两个叉指换能器，其中一个用作发射，另一个用作接收。叉指换能器电极具有换能作用，输入(发射)换能器将电信号转换成声波，而输出(接收)换能器在是将声波转换成电信号。换能器边缘的吸声材料，主要是为了吸收反射信号。图2-49(a)声表面波滤波器的结构示意图高频电信号加至输入叉指换能器电极，压电基板材料表面就会产生振动并同时激发出声表面波。声表面波沿基片表面即垂直于换能器电极轴向的两个方向传播，向左传播的声表面波被涂于基片左端的吸收材料所吸收，向右传播的声表面波被接收叉指换能器检测，通过压电效应的作用转换成电信号，并传给负载。当加入输入叉指换能器的电信号与其对应的声表面波的频率相同或相近时，由输入叉指换能器激起较大幅度的声表面波，同样，当传播到输出叉指换能器声表面波的频率与输出叉指的固有频率相同或相近时，则在输出叉指上激起幅度较大的电振荡，由此可以实现选频的作用。在谐振时，叉指换能器的等效电路可用电容C和电阻R并联组成的等效电路来表示。如图2-49（b）所示。电阻R为辐射电阻，其中的功率消耗相当于转换为声能的功率。(b)等效电路(c)电路符号图2-49声表面波滤波器的等效电路及电路符号图2-50叉指换能器频率特性概括起来，叉指换能器有以下主要特性：（1）频率特性遵循规律变化，主峰宽度为2/N，3dB相对带宽约为1/N。（2）叉指换能器激励强度与叉指（周期段）数（N）的平方成正比；（3）叉指换能器的指条宽度决定工作频率。指条愈窄，频率愈高；（4）叉指换能器的特性与叉指条的结构与尺寸密切相关。因此，设计自由度大，灵活性与适应性强；（5）叉指换能器在小信号下是线性器件，其发射与接收特性是相同的，满足互易定理。基于以上特点，声表面波滤波器在通信、电视、卫星和宇航领域得到广泛的应用。电视接收机的图像中频滤波器，便应用了声表面波滤波器。图2-51(a)给出了用于电视机中放电路的声表面波滤波器实用电路，图2-51(b)是该电路的中频放大器的幅频特性，它是由SAWF来实现的。晶体管V是中频前置放大器，以补偿声表面波中频滤波器的插入损耗。经过SAWF中频滤波以后的图像中频（PIF）信号输入到集成中放电路中，经过三级具有AGC特性的中频放大级放大后，送到视频同步检波器。图2-51(a)实用电路从图可看到，采用声表面波滤波器后，中放电路能够获得比LC中频滤波器更优良的幅频特性，矩形系数接近理想情况。图2-51(b)中放电路的幅频特性作业2.1，2.4，2.5，2.6