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電暈檢測系統(tǒng)中低噪放大器的設計

作者:陳彥利 蘇寒松 李昌祿 段綠茵 時間:2014-08-26 來源:電子產品世界 收藏
編者按:  摘要:遠距離檢測電暈放電現(xiàn)象,對于減少放電損耗和避免電氣故障,具有重要的指導意義。在由螺旋天線、無源濾波器、低噪放大器等組成的遠距離電暈檢測系統(tǒng)中,信號經無源濾波后受到較大程度的衰減,為提高信噪比需進行放大處理。根據(jù)電暈檢測系統(tǒng)指標,采用晶體管構成深度負反饋放大電路,將其三級級聯(lián),設計出能與濾波器接口和后端的同軸電纜的接口較好的匹配的低噪放大器。利用ADS軟件進行仿真并進行實際現(xiàn)場測試,結果表明放大器符合設計標準,具有良好的輸人/輸出匹配性能,帶寬和增益的取舍需要根據(jù)實際要求來平衡,為電暈檢測系統(tǒng)的成

  如圖4所示,由L1、 C3 、L2 、C5和L3 、C7、 L4、 C9分別構成四個調諧回路,其調諧點應該按如圖5所示的分布才能組成225MHz至280MHz的帶寬。因此可將四個調諧回路的諧振點分別設為:235MHz,247MHz,259MHz和271MHz,每個回路的帶寬在20MHz至12MHz即可。

本文引用地址:http://m.ptau.cn/article/262224.htm

  以上只是理論上的計算,但這些參數(shù)具體的大小是在實際電路制作時才能決定的。這是因為實際電路制作情況較為復雜,從其組成上看,本電路是由兩個雙調諧回路組成,不可避免的會有互感因素存在,當然還有PCB板布局布線時產生的分布電容和分布電感等方面的影響。此種方案,由于電路板的制作調試需要很長的時間,并且制作出的實際電路在實驗時發(fā)現(xiàn)存在有一定的不穩(wěn)定的因素,因此,此方案最終未能被采用。

  2.3.2 第二種實現(xiàn)方案:集中濾波加多級寬帶方案

  該方案中利用2SC3356晶體管構成的深度負反饋電路[7]具有工作穩(wěn)定的特點,將其三級級聯(lián),構成多級寬帶。其輸入端連接前述的輸入回路,即構成了集中濾波加寬帶的電路,如圖6所示。

  由圖6可知,由晶體管Q1、Q2、Q3為有源器件組成的寬帶放大器是三個完全相同的基本單元,這里就只以Q1的單元為例進行闡述,其他都是相同的原理。

  此電路是采用負反饋保持放大電路穩(wěn)定性的,反饋網絡由R1、R2和C2構成。其中,R2是用來設置晶體管的靜態(tài)工作點,C2跨接在其兩端,對高頻交流信號可視為短路,因而在做交流分析時,可視R2和C2均處于短路狀態(tài),此時電阻R1即是跨接在晶體管Q1的基極和集電極間的反饋電阻,構成電壓并聯(lián)負反饋。電阻R3串聯(lián)在晶體管的發(fā)射極,通過瞬時極性法可以判斷R3在此形成的是電流串聯(lián)負反饋。這樣采用雙管齊下的方式來構成閉環(huán)電路,從而可有效地防止放大電路的自激的產生,進一步增強了電路的穩(wěn)定性。

  由于本電路工作在220MHz至280MHz,故采用混合π形等效電路模型[10]來分析此電路的工作性能。其等效電路圖如圖7所示。

  此簡化等效電路的h混合參數(shù)表示為


  (式12)中, Z0為輸人、輸出端的匹配阻抗, 本設計取50Ω。

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