王雄 王家富 孙宇博 刘桓志

摘要：我国经济高速发展，在信息化的时代背景下人们生活水平不断提高，在这个大时代的背景下，人们对电子产品的需求越来越多，要求也越来越高。本文说明了无线电通信中高频小信号放大器的基本工作原理，然后设计出了统用的高频小信号放大器。

关键词：高频小信号放大器;晶体管;通信原理;无线通信

引言：

信号经过较长的距离传输会受到损失和干扰，接收设备接收到的是非常微弱的高频窄带小信号，在信号作进一步处理之前，应当经过信号放大和减弱干扰的处理，即为高频小信号放大器。其功能是对微弱的高频小信号进行不失真线性放大，从其信号频域来看，要求有相同输入信号频谱函数和放大输出信号的频谱函数。在因为高频小信号放大器容易产生自激振荡和容易受到外界干扰，阻抗匹配难以实现，所以该文利用晶体管设计高频小信号放大器并对其改进。

一、高频小信号放大器的工作原理

信号在远距离传输过程中，收到外界不可抗元素干扰，信号会受到损失，传输的信号将会减弱，最终可能无法被接收设备接收成功。信号进行处理之前，要进行放大调制和抗干扰处理，这时就需要高频小信号放大器来处理。最终将信号放大让其被信号接收器所接收。高频小信号放大器通过负载阻抗调节设置，使其谐振频率为工作频率，并将干扰进行阻抗匹配。通过分析可以知道高频小号放大器的谐振的线性图形。根据线路图可以得出，高频小信号处理器应用带有抽头谐振的回路，对输入信号特定的谐振频率，做出相应的滤波选频网络和阻抗。根据上述小信号的输入状态，可以得出放大器工作在甲类状态。

二、高频小信号放大器的特点

高频小信号放大器工作频率一般是几千赫兹到几兆赫兹，对其处理信号的频宽是兆数量级的，所以运用选频网络进行选频，而高频小信号放大器一般工作在线性区域。无线电接收器接收到的信号有两类，分别是输入信号和外界产生的干扰信号，输入电路的的功能是将输入信号筛选出来，并将其他无用的信号过滤掉。而放大线路的功能是对信号进行放大，保证其传输不被其他信号所干扰。

三、高频小信号的设计要求

高频小信号是无线通信处理器的核心部分，它的位置是接收器的前端，信号传输质量的好坏会直接影响其接收功能，所以高频小信号放大大体下有如下几个要求：

1.足够的功率增益

2.有较好的选择性

3.一定的抗干扰能力

4.稳定的工作状态

通电电路元件可以组成高频小信号放大器，集成电路也可以组成高频小信号放大器，当使用简单电路元件时，提升的效率比较高且电路设计比较简单，目前来说，是应用最广泛的高频小信号放大器。根据要求设计放大技术指标，只有整体电路设计出来才能做出要求，设计电路的可靠性在整体电路上市难以得到保证的，所以要根据实际电路做出相应调制。

四、高频小信号放大器的设计

按照上面的设计要求，高频小信号放大器不仅要有放大功能，还要有选频功能。这就使得需要将噪声控制在一定范围内，降低噪音，这种要求使得放大器所使用的元件必须具备良好的稳定性，同时能够拥有较强的抗干扰能力。

为使高频小信号放大器能够持续稳定的放大，可以采用同栅同源级联电路对电容进行有效控制，在扩大电流输入范围要求可使电流同步进行增加，分析即可得出稳定电流值。设计输入电流必须要对阻抗进行匹配，对阻抗变换则需将输入电路谐振回路设置为电感并联式。在高频小信号放大器中，为获得最佳的噪声匹配，应设置谐振电阻比输入端电阻小。

根据上述，将其连接起来可制成高频小信号放大器的总电路，需要直流稳定电压VCC=12V，而负载电阻为RL=1KΩ选用的晶体管型号为3DG6。然后再进行仿真测试。

设计的关键技术指标有谐振增益、通频带，谐振增益指的是电路谐振时，输出端电压值与输入端电压值的比值，记为Auo=Uo/Ut，其中Uo和Ut分别指输出电压与输入电压。若用分贝表示则Auo=20log10Uo/Ut，当电路谐振时，谐振频率等于输入信号频率fo时，增益最大。通频带值当工作频率远离谐振频率时，放大器的电压放大倍数下降，我们称其下降到时，所对应的频率范围称为高频小信号放大器的通频带BW。其中BW=2△f0.7=foQL，QL为负载电路的品质因数。

五、高频小信号放大器的应用

据上面设计的电路，再proteus中搭接出电路图，然后进行仿真测试，根据仿真测试图，可以得出仿真数据，其放怎数据和真实数据相差较小，由于晶体管放大处于高频区，晶体管的参数有一定影响，在放大器的各种参数满足技术指标后，要调节各参数的具体值，使电路在谐振状态，在测试前，我们应当调整晶体管处于甲类工作区域，如果怎么调整波形都不对，那么就应当检查晶体管的工作状态是否正确。

我们通常所说的放大器有信号放大器和功率放大器，他们之间有相同点也有不同点，同属于高频放大器。相同点是他们都可用于信号放大，二者回路均使用谐振回路放大器负载，其可做滤波和匹配阻抗的作用。不同点是高频小信号放大器属于接收机器的位置，晶体管工作在线性区域，可以把晶体管当作4口进行网路分析。而高频功率放大器在无线通信中一般处于前端部分，功能就是将高频信号尽可能的放大输出一个高功率的额信号。振荡器在前端产生的信号较微弱，要获得大功率信号就必须采用高频功率放大器来实现。

高频小信号放大器和高频功率放大器在无线通信中运用频繁。综上比较二者，我们能更加清晰的认识高频小信号放大器的工作特点。这一点在接收器中尤为突出，天线感受到的信号很小，数量级为微伏级别，为了确保信号传输，就要通道高频小信号放大器来进行放大。

结束语：

虽然高频小信号放大器其理论较为简单，但其在实际的运用中较为复杂，会受到各种外来因素的影响。我们根据实际要求设计出不同的高频小信号放大器运用于无线通信中，发生最多的问题就是自激振荡和难以实现阻抗匹配。本文提出了运用软件进行仿真测试后在做出相应的放大器，能较大的减少成本输出。同时还把高频小信号放大与高频功率放大器作比较，突出了高频小信号放大器的特点。

参考文献：

[1]任青莲.高频小信号放大器的设计与仿真[J].计算机仿真，2009（12）：315-319.

[2]任青莲.高频小信号放大器的设计与仿真田.计算机仿真，2009，（22）.

[3]王海梅.基于proteus的高频小信号谐振放大器仿真研究口.新技术新工艺，2025，（2）.

作者簡介：

王雄（1998-），男，汉，重庆合川，本科，研究方向：信息工程。

王家富（1998-），男，汉，四川泸州，本科，研究方向：电气工程及其自动化。

孙宇博（1998-），男，汉，四川成都，本科，研究方向：电气工程及其自动化。

刘桓志（1999-），男，汉，四川成都，本科，研究方向：信息工程。