参差调谐

✍ dations ◷ 2025-04-04 11:16:12 #放大器,过滤器,信号处理,电子学

参差调谐(staggered tuning)是用于多级调谐放大器的一种技术,其中每一级调谐到的频率有微小的差异。相比同步调谐(每一级都以相同频率进行调谐),参差调谐可以产生更宽的频带,但是其代价是增益的降低。参差调谐也能让通频带(英语:passband)到阻带(英语:stopband)间的过渡(英语:transition band)更加锋利。相对于其他类型的滤波器来说,参差调谐和同步调谐电路更容易调谐和制造。

参差调谐电路的功能可以用有理函数表示,因此它们设计出任何主流滤波器响应来,如巴特沃斯响应和切比雪夫响应。可以很容易控制使电路的极点,得到想要的响应,因为有级间放大缓冲。

实际应用包括电视中频放大器(大多是20世纪的接收机)以及WLAN。

参差调谐扩大了多级调谐放大器的带宽,但代价是整体增益减小。参差调谐也增加了通带边缘(英语:skirt (filtering))的陡度,因而提高了选择性(英语:Selectivity (electronic))。

调谐放大器(如在条目开头展示的那个)可以更一般地被描述为一个跨导放大器链,每个放大器的负载都为一个调谐电路。

该放大器的一级的增益 () 为:

这可以用一种更一般的形式来书写,即不要假设谐振器是LC类型的,运用下面的代换,

得到,

可以通过 = 代换(其中 为虚数单位, 为角频率),用(角)频率的函数来给出增益表达式

频带边缘的频率 c 可以通过令频带边缘的增益值等于此表达式的模来求得该表达式,

解出 c 并求两个正值解的差,得到带宽 Δ,

以及相对带宽 ,

放大器的总响应是各级的乘积,

理想的是能够依据所需规格的标准低通原型滤波器(英语:prototype filter)来设计滤波器。通常会选择光滑的巴特沃斯响应, 但也可以用允许响应中存在涟波的其他多项式函数(英语:network synthesis filters)。 对于陡的边缘,带有纹波的多项式的一个普遍选择是切比雪夫响应。 为了方便变换,级增益表达式可以重新写成下面形式,

使用此变换可以变换为低通原型滤波器(英语:prototype filter)

参差调谐在宽带应用中的效果最好。以往曾用在电视中频放大器中。不过现代多半已由SAW滤波器取代。参差调谐在无线应用(例如无线局域网)的超大规模集成电路中相当适用。因为其元件数值的分布范围不大,比传统的梯形网络容易用集成电路来实现。

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