1、大學生電子設計競賽交流報告報告人：李蘭 趙帥峰 胡景陽 2016年6月25日各位老師、同學們大家上午好！報告內容內容概述基礎知識賽題理解內容概述 近年來，在全國電子大賽賽題中，放大器是出現比較高的一種題型。 2009年寬帶直流放大器 2013射頻寬帶放大器 2015增益可控射頻放大器內容概述 題目涵蓋了電子信息各類學生必需掌握的專業基礎知識，對專業知識要求相對較低。所以，以放大器為載體構成的電子競賽題，適用的專業、年級范圍寬泛，容易構成“基本要求部分上手容易，發揮要求部分制作難度有梯度，整體工作量適當”的賽題； 放大器是指標型的題目，參數要求靈活，實現方法多樣。對學生能力要求較高。基礎知識一、

2、頻譜分析儀部分什么是頻譜分析儀? 頻譜分析儀是研究電信號頻譜結構的儀器，用于信號失真度、調制度、譜純度、頻率穩定度和交調失真等信號參數的測量，可用以測量放大器和濾波器等電路系統的某些參數，是一種多用途的電子測量儀器。我們現在所用的頻譜儀大部分是掃頻調諧超外差頻譜分析儀。 頻譜分析儀部分頻譜儀工作原理 輸入信號經衰減器以限制信號幅度，經低通輸入濾波器濾除不需的頻率，然后經混頻器與本振(LO)信號混頻將輸入信號轉換到中頻(IF)。LO的頻率掃頻發生器控制。隨著LO頻率的改變，混頻器的輸出信號(它包括兩個原始信號，它們的和、差及諧波，)由分辨力帶寬濾波器濾出本振比輸入信號高的中頻，并以對數標度放大或

3、壓縮。然后用檢波器對通過IF濾波器的信號整流，從而得到驅動顯示垂直部分的直流電壓。隨著掃頻發生器掃過某一頻率范圍屏幕上就會畫出一條跡線。該跡線示出了輸入信號在所顯示頻率范圍內的頻率成分。頻譜分析儀部分輸入衰減器 保證頻譜儀在寬頻范圍內保持良好匹配特性，以減小失配誤差;保護混頻器及其它中頻處理電路，防止部件損壞和產生過大的非線性失真。頻譜分析儀部分混頻器 完成信號的頻譜搬移，將不同頻率輸入信號變換到相應中頻。在低頻段(3GHz)利用帶通跟蹤濾波器抑制鏡像干擾。本振(LO) 它是一個壓控振蕩器，其頻率是受掃頻發生器控制的。其頻率穩定度鎖相于參考源。掃頻發生器 除了控制本振頻率外，它也能控制水平偏轉

4、顯示，鋸齒波掃描使頻譜儀屏幕上從左到右顯示信號，然后重復這個掃描不斷更新跡線。掃頻寬度(Span)是從左fstart到右fstop10格的頻率差。包絡檢波器 輸入信號幅度的信息包含在中頻信號的幅度中，通過使用模擬或者數字濾波器，在濾除高的中頻信號之后，可以得到中頻信號的包絡。 對數放大器對數放大器按照對數函數來壓縮信號電平（對于輸入電壓幅度v,輸出電壓幅度為logv），這大大減小了由檢波器所檢測的信號電平變化，而同時向用戶提供校準成用分貝讀數的對數垂直刻度，在頻譜分析儀中，由于信號電平大幅度變化，故需要采用對數刻度。中頻放大器 其增益和衰減器設置值連動工作，即當輸入衰減10dB時，則中頻增益同

5、時增加10dB,使輸入信號保持不變。屏幕頂格線參考電平間接設置中頻增益值。當參考電平(或)10dB,則增益(或)使信號移(或移)10dB,即改變信號顯示位置，但信號幅度保持不變。當輸入衰減增加10dB時，信噪比減小10dB.這是因為輸入衰減在混頻器之前，只對信號電平進行衰減，而噪聲是混頻以后產生的，為保證輸入信號電平不變，混頻后的信號要相應地放大10dB,這樣噪聲也就跟著相應地放大，即噪聲電平增加10dB.視頻濾波器 視頻濾波器是平滑噪聲顯示的。它是對檢波器輸出視頻信號進行低通濾波平均處理來平滑顯示的。減小視頻帶寬(VBW)，可對頻譜顯示中的噪聲抖動進行平滑，從而減小顯示抖動的范圍。這樣有利頻

6、譜儀發現淹沒在噪聲中的小功率連續波(CW)信號，還可提高測量的重復性。檢波器檢波器 由于從起始頻率到終止頻率掃描點的數量遠遠大于儀器能夠顯示的象素點，測量點到顯示點之間有個對應關系，稱作檢波。添加幻燈片標題 - 5相位噪聲 頻譜儀的相位噪聲指本地振蕩器短時間穩定度的度量參數。定義：偏離中心頻率多少Hz處，單位帶寬內的功率與總信號功率相比。其單位為dBc(1Hz)或dBc/Hz。dBc是某一頻點輸出功率和載頻輸出功率的比值的對數表示形式。平均顯示噪聲電平 是頻譜儀靈敏度的度量指標，決定了頻譜儀的最小可檢測電平。 如何提升頻譜儀靈敏度關閉衰減減小RBW減小VBW開啟前置放大器動態范圍動態范圍是頻譜

7、分析儀同時處理不同電平信號的能力。動態范圍的限值依賴于實際所要進行的測量，動態范圍下限是由自然噪聲或相位噪聲決定的，動態范圍的上限是由1dB壓縮點或由頻譜儀過載而造成的失真決定的。失真 信號在通過射頻通道（這里所謂的射頻通道是指射頻收發信機通道，不包括空間段衰落信道）時會有一定程度的失真，失真可以分為線性失真和非線性失真。產生線性失真的主要有一些濾波器等無源器件，產生非線性失真的主要有一些放大器、混頻器等有源器件。另外射頻通道還會有一些加性噪聲和乘性噪聲的引入。線性失真 可以分成線性幅度失真和線性相位失真，從頻域可以很方便表示這些失真，如右圖：非線性失真 非線性幅度失真常用1dB壓縮點、三階交

8、調、三階截止點等指標衡量。1dB壓縮點：例如一個射頻放大器，當輸入信號較小時，其輸出與輸入可以保證線關系，輸入電平增加1dB，輸出相應增加1dB，增益保持不變，隨著輸入信號電平的增加，輸入電平增加1dB，輸出將增加不到1dB，增益開始壓縮，增益壓縮1dB時的輸入信號電平稱為輸入1dB壓縮點，這時輸出信號電平稱為1dB壓縮點。 圖在上張ppt 三階交調&三階截至點 三階交調：用兩個相隔f，且電平相等的單音信號同時輸入一個射頻放大器，則放大器的輸出頻譜大致如下：三階交調常用dBc表示，即交調產物與主輸出信號的比。 三階截止點：任一微波單元電路，輸入雙音信號同時增加1dB，輸出三階交調產物將

9、增加3dB，而主輸出信號僅增加1dB（不考慮壓縮），這樣輸入信號電平增加到一定值時，輸出三階交調產物與主輸出信號相等，這一點稱為三階截止點，對應的輸入信號電平稱為輸入三階截止點，對應的輸出信號電平稱為輸出三階截止點。 圖在上上張 ppt 二、射頻信號傳輸部分 傳輸線 從電子學概念上來說能夠傳輸電磁能量的線路都叫傳輸線，在射頻和微波頻段由于信號波長很短，傳輸線的長度可以和波長相比擬，線上各點的電壓和電流都不再相同，整個傳輸線也不再是等效電路中的一點，這個意義上的傳輸線叫長線，如無特殊說明射頻和微波信號的傳輸線都是指長線傳輸線。特征阻抗 其是微波傳輸線的固有特性，它等于模式電壓與模式電流之比。無耗傳輸線的特征阻抗為實數，有耗傳輸線的特征阻抗為復數。在做射頻PCB板設計時，一定要考慮匹配問題，考慮信號線的特征阻抗是否等于所連接前