1、第3章 高頻諧振放大器 第第3章高頻諧振放大器章高頻諧振放大器 2 3.1 高頻小信號放大器高頻小信號放大器 3.2 高頻功率放大器的原理和特性高頻功率放大器的原理和特性 3.4 高頻功率放大器的實際線路高頻功率放大器的實際線路 第第3章高頻諧振放大器章高頻諧振放大器 33.1 高頻小信號放大器高頻小信號放大器 高頻小信號諧振放大器的功用就是高頻小信號諧振放大器的功用就是放大各種無線電設放大各種無線電設備中的高頻小信號備中的高頻小信號,以便作進一步的變換和處理。以便作進一步的變換和處理。 高頻小信號放大器按頻帶寬度可以分為高頻小信號放大器按頻帶寬度可以分為窄帶放大器窄帶放大器和和寬帶放大器寬帶

2、放大器。 按有源器件可以分為分立元件為主的按有源器件可以分為分立元件為主的高頻放大器高頻放大器和以和以集成電路為主的集成電路為主的集中選頻放大器集中選頻放大器。 對高頻小信號放大器的主要要求是：對高頻小信號放大器的主要要求是： （1）增益要高；）增益要高； （2）頻率選擇性要好；）頻率選擇性要好； （3）NF要??；要小； （4）工作穩定可靠；）工作穩定可靠；第第3章高頻諧振放大器章高頻諧振放大器 43.1.1 高頻小信號諧振放大器的工作原理高頻小信號諧振放大器的工作原理電路和交流等效電路電路和交流等效電路RL2L3C14VRb1Rb2CbReCe(a)5RL2LC5V(b)431 圖圖 3 1

3、 高頻小信號諧振放大器高頻小信號諧振放大器 (a) 實際線路實際線路; (b) 交流等效電路交流等效電路 第第3章高頻諧振放大器章高頻諧振放大器 53.1.2 放大器性能分析放大器性能分析1 晶體管的高頻等效電路晶體管的高頻等效電路rbbUbe.CgmUbe.Ycebeceb(a)C 圖 3 2 (a) 晶體三極管混等效電路 圖中圖中,bebcCCCC第第3章高頻諧振放大器章高頻諧振放大器 6Ube.YoebeceYieYreUce.YfeUbeUce.IbIcUbe.YoebeceYieYreUce.YfeUbeUce.IbIcbieberececfebeoeceIY UY UIY UY U

4、2 晶體管共射接法的高頻等效電路晶體管共射接法的高頻等效電路-Y參數等效電路參數等效電路Y參數方程：參數方程：Yie: 輸出端交流短路時，輸入導納輸出端交流短路時，輸入導納 Yoe: 輸入端交流短路時，輸出導納輸入端交流短路時，輸出導納Yfe: 輸出端交流短路時，正向傳輸導納輸出端交流短路時，正向傳輸導納Yre: 輸入端交流短路時，反向傳輸導納輸入端交流短路時，反向傳輸導納0/cebebUIU0/bececUIU0/cebecUIU0/becebUIU 圖 3 2 (b) 晶體三極管Y參數等效電路 (3 5a) (3 5b) 第第3章高頻諧振放大器章高頻諧振放大器 7 在忽略在忽略rbe及滿足

5、及滿足CC的條件下的條件下, Y參數與混參數與混參數之參數之間的關系為間的關系為bburebbmfebbmbboebbierCjCjYrCjgYrCjgrCjCjYrCjCjY111 (3 1)(3 2) (3 3) (3 4) 第第3章高頻諧振放大器章高頻諧振放大器 82 放大器的性能參數放大器的性能參數 忽略管子內部的反饋忽略管子內部的反饋, 即令即令Yre =0, 由圖由圖3 3可得可得ISYSUb.Ib.YieUc.YreUc.YfeUb.Ic.YLYoe.圖 3 3 圖3 1高頻小信號放大器的高頻等效電路 cLcbSSbUYIUYII(3 6a) (3 6b) 第第3章高頻諧振放大器

6、章高頻諧振放大器 9高頻小信號放大器的主要性能指標高頻小信號放大器的主要性能指標(1)電壓放大倍數電壓放大倍數KISYSUb.Ib.YieUc.YreUc.YfeUb.Ic.YLYoe.(3) 輸出導納輸出導納YoieSfereoeIccoYYYYYUIYS0 (3 9) fecoeLbferebiieoeLbYUKYYUY YIYYYYU (2) 輸入導納輸入導納Yi (3 7) (3 8) (4) 通頻帶通頻帶B 0.707與矩形系數與矩形系數K 0.1 通頻帶通頻帶B 0.707為為 LoQfB707. 0(3 10) 第第3章高頻諧振放大器章高頻諧振放大器 10矩形系數矩形系數K 0.

7、1為為 0199 995.rK 第第3章高頻諧振放大器章高頻諧振放大器 113.1.3高頻諧振放大器的穩定性高頻諧振放大器的穩定性 1 放大器的穩定性放大器的穩定性 反向傳輸導納反向傳輸導納Yre引入的輸入導納引入的輸入導納, 記為記為Yir。 忽略忽略 r bb的影響的影響, 則由式則由式(3 3)、 (3 4)有有 uremfeCjYgY將將Yoe歸入負載中歸入負載中, 并考慮諧振頻率并考慮諧振頻率0附近情況附近情況, 有有00000(12)(12)(12)oeLLLLumumirLLLLYYCGj QjC gC gYjGj QGj Q (3 11) 則 第第3章高頻諧振放大器章高頻諧振放

8、大器 12第第3章高頻諧振放大器章高頻諧振放大器 132. 提高放大器穩定性的方法提高放大器穩定性的方法 一是從晶體管本身想辦法，一是從晶體管本身想辦法，減小其反響傳輸導減小其反響傳輸導納納Yre 。 二是從電路上設法消除晶體管的反向作用，使它二是從電路上設法消除晶體管的反向作用，使它單向化，具體方法有單向化，具體方法有中和法中和法和和失配法失配法。中和法：中和法：通過在晶體管的輸出端和輸入端之間引入一個通過在晶體管的輸出端和輸入端之間引入一個附加的外部反饋電路（中和電路）來抵消晶體管內部此附加的外部反饋電路（中和電路）來抵消晶體管內部此參數參數Yre的反饋作用。的反饋作用。第第3章高頻諧振放

9、大器章高頻諧振放大器 14N2N1CeCnCb1EcUn.Uc.(a)CbVcbcbnncbCNNCLLCLjCjLjCj212120010011則中和條件為則中和條件為 (3 12) 根據電橋平衡有根據電橋平衡有 圖 3 5 (a) 中和電路(a)第第3章高頻諧振放大器章高頻諧振放大器 15L1L2Uc.CnUo.EcV2(b)V1圖 3 5 中和電路(b)某收音機實際電路第第3章高頻諧振放大器章高頻諧振放大器 16失配法通過增大負載導納，進而增大總回路導納，使輸出失配法通過增大負載導納，進而增大總回路導納，使輸出電路失配，輸出電壓相應減小，對輸入端的影響也就減小。電路失配，輸出電壓相應減小

10、，對輸入端的影響也就減小。失配法是犧牲增益來換取電路的穩定。失配法是犧牲增益來換取電路的穩定。V1V2YSYLYi YieYo YobYfbYrbYib 圖 3 6 共發共基電路第第3章高頻諧振放大器章高頻諧振放大器 17DR3R1R4R2G2G1S EcuoCSRSV 圖 3 7 雙柵場效應管調諧放大器 第第3章高頻諧振放大器章高頻諧振放大器 18小信號單極調諧放大器的諧振電壓增益為小信號單極調諧放大器的諧振電壓增益為第第3章高頻諧振放大器章高頻諧振放大器 19第第3章高頻諧振放大器章高頻諧振放大器 20解：解：第第3章高頻諧振放大器章高頻諧振放大器 21第第3章高頻諧振放大器章高頻諧振放大

11、器 223.1.4多級諧振放大器多級諧振放大器 1多級單調諧放大器多級單調諧放大器多級單調諧放大器的諧振頻率相同多級單調諧放大器的諧振頻率相同, 均為信號的中心頻率。均為信號的中心頻率。 nKKKK002010 (3 13) 211a(3 14)2/2)1 (nna(3 15) 隨著隨著n的增加，總帶寬將減小，矩形系數有所改善的增加，總帶寬將減小，矩形系數有所改善第第3章高頻諧振放大器章高頻諧振放大器 233. 參差調諧放大器參差調諧放大器 C2C1AGCG2G1DVSEcC3 圖 3 9電視機高頻放大器的簡化電路 第第3章高頻諧振放大器章高頻諧振放大器 243.1.5 高頻集成放大器高頻集成

12、放大器 高頻集成放大器有兩類高頻集成放大器有兩類: 一種是非選頻的高頻集成一種是非選頻的高頻集成放大器放大器, 主要用于某些不需要選頻功能的設備中主要用于某些不需要選頻功能的設備中, 通常通常以電阻或寬帶高頻變壓器作負載以電阻或寬帶高頻變壓器作負載; 另一種是選頻放大器另一種是選頻放大器, 用于需要有選頻功能的場合用于需要有選頻功能的場合, 如接收機的中放就是它的如接收機的中放就是它的典型應用。典型應用。 (a)(b)前 置放大器集 中濾波器寬 帶放大器寬 帶放大器集 中濾波器圖3 10 集中選頻放大器組成框圖第第3章高頻諧振放大器章高頻諧振放大器 25A2C2L1L2A1C1MRA8ui50

13、50uoC3R1R2220 14W220 14W15MRA8C4圖 3 11 集成選頻放大器應用舉例 第第3章高頻諧振放大器章高頻諧振放大器 263.2 高頻功率放大器的原理和特性高頻功率放大器的原理和特性1、使用高頻功率放大器的目的、使用高頻功率放大器的目的放大高頻大信號使發射機末級獲得足夠大的功率。放大高頻大信號使發射機末級獲得足夠大的功率。2、高頻功率信號放大器使用中需要解決的兩個問題、高頻功率信號放大器使用中需要解決的兩個問題 （1）高效率輸出）高效率輸出 （2）高功率輸出）高功率輸出聯想對比：聯想對比： 高頻功率放大器和低頻功率放大器的共同特點都是高頻功率放大器和低頻功率放大器的共同

14、特點都是輸出功率大和效率高。輸出功率大和效率高。3、諧振功率放大器與小信號諧振放大器的異同之處、諧振功率放大器與小信號諧振放大器的異同之處相同之處：它們放大的信號均為高頻信號，而且放大器的相同之處：它們放大的信號均為高頻信號，而且放大器的負載均為諧振回路。負載均為諧振回路。不同之處：激勵信號幅度大小不同；放大器工作點不同；不同之處：激勵信號幅度大小不同；放大器工作點不同；晶體管動態范圍不同。晶體管動態范圍不同。第第3章高頻諧振放大器章高頻諧振放大器 27icebtooictVBZ諧振功率放大器諧振功率放大器波形圖波形圖小信號諧振放大器小信號諧振放大器波形圖波形圖icQebtooict4 4、諧

15、振功率放大器與非諧振功率放大器的異同、諧振功率放大器與非諧振功率放大器的異同共同之處共同之處: :都要求輸出功率大和效率高。都要求輸出功率大和效率高。 功率放大器實質上是一個能量轉換器，把電源供給的直功率放大器實質上是一個能量轉換器，把電源供給的直流能量轉化為交流能量，能量轉換的能力即為功率放大器流能量轉化為交流能量，能量轉換的能力即為功率放大器的效率。的效率。 諧振功率放大器通常用來放大窄帶高頻信號諧振功率放大器通常用來放大窄帶高頻信號( (信號的通帶信號的通帶寬度只有其中心頻率的寬度只有其中心頻率的1%或更小或更小) )，其工作狀態通常選為丙，其工作狀態通常選為丙類工作狀態類工作狀態( (

16、 c c9090 ) )，為了不失真的放大信號，它的負載，為了不失真的放大信號，它的負載必須是諧振回路。必須是諧振回路。第第3章高頻諧振放大器章高頻諧振放大器 28 非諧振放大器可分為低頻功率放大器和寬帶高頻功率放非諧振放大器可分為低頻功率放大器和寬帶高頻功率放大器。低頻功率放大器的負載為無調諧負載，工作在甲類大器。低頻功率放大器的負載為無調諧負載，工作在甲類或乙類工作狀態；寬帶高頻功率放大器以寬帶傳輸線為負或乙類工作狀態；寬帶高頻功率放大器以寬帶傳輸線為負載。載。第第3章高頻諧振放大器章高頻諧振放大器 29功率放大器的主要技術指標是輸出功率與效率。功率放大器的主要技術指標是輸出功率與效率。表

17、2-1 不同工作狀態時放大器的特點 工作狀態 半導通角 理想效率 負 載 應 用 甲類 c=180 50% 電阻 低頻 乙類 c=90 78.5% 推挽，回路 低頻，高頻 甲乙類 90c180 50%h78.5% 推挽 低頻 丙類 c90 h78.5% 選頻回路 高頻 丁類 開關狀態 90%100% 選頻回路 高頻 工作狀態工作狀態 功率放大器一般分為甲類、乙類、甲乙類、丙類等工功率放大器一般分為甲類、乙類、甲乙類、丙類等工作方式，為了進一步提高工作效率還提出了丁類與戊類放作方式，為了進一步提高工作效率還提出了丁類與戊類放大器。大器。諧振功率放大器通常工作于丙類工作狀態，屬于非線性電路諧振功率

18、放大器通常工作于丙類工作狀態，屬于非線性電路第第3章高頻諧振放大器章高頻諧振放大器 303.2.1工作原理工作原理 圖圖3 12是一個采用晶體管的高頻功率放大器的原理線路是一個采用晶體管的高頻功率放大器的原理線路, 除除電源和偏置電路外電源和偏置電路外, 它是由晶體管、它是由晶體管、 諧振回路和輸入回路三部分諧振回路和輸入回路三部分組成的。組成的。 ucCRLuceubeubEbEcu ()ibicV圖 3 12 晶體管高頻功率放大器的原理線路 第第3章高頻諧振放大器章高頻諧振放大器 312.工作過程：工作過程：無輸入無輸入 T T截至；截至；u ui i+E+Eb bVVthth T T導通

19、導通i ib b( (周期性周期性) ) i ic c( (周期性周期性) ) i ic c的基波分量通過諧的基波分量通過諧振電阻產生振電阻產生u uo o輸出，回路失諧輸出，回路失諧時，電抗小，時，電抗小， i ic c的諧波分量直的諧波分量直接通過，直流分量通過電感，接通過，直流分量通過電感，均無電壓。均無電壓。結論結論：只有基波可通過，無失：只有基波可通過，無失真。真。ucLbebEbEcibicTCLuceuuEbEcibicTpR第第3章高頻諧振放大器章高頻諧振放大器 32高頻功放選用諧振回路作為負載的原因：高頻功放選用諧振回路作為負載的原因：保證輸出電壓相對于輸入電壓不失真，還具有

20、阻保證輸出電壓相對于輸入電壓不失真，還具有阻抗變換作用。抗變換作用。這是因為集電極電流是周期性的高頻脈沖，其頻這是因為集電極電流是周期性的高頻脈沖，其頻率分量除了有用分量（基波分量）外，還有諧率分量除了有用分量（基波分量）外，還有諧波分量和其它頻率成份，用諧振回路選出有用波分量和其它頻率成份，用諧振回路選出有用分量，將其它無用分量濾除；通過諧振回路阻分量，將其它無用分量濾除；通過諧振回路阻抗的調節，從而使諧振回路呈現高頻功放所需抗的調節，從而使諧振回路呈現高頻功放所需求的最佳負載阻抗值，即匹配，使高頻功放高求的最佳負載阻抗值，即匹配，使高頻功放高效輸出大功率。效輸出大功率。第第3章高頻諧振放大

21、器章高頻諧振放大器 33 1電流、電流、 電壓波形電壓波形 設輸入信號為設輸入信號為 tUEutUubbbebbcoscos則由圖則由圖3 12得基極回路電壓為得基極回路電壓為(3 17)第第3章高頻諧振放大器章高頻諧振放大器 34畫出畫出 的波形，再由晶體三極管的轉移特性曲線即可得到集的波形，再由晶體三極管的轉移特性曲線即可得到集電極電流的波形，如圖所示。電極電流的波形，如圖所示。 otcimaxcibE o bmUmaxcimaxbeubeuciothVtbuo cbi it2345 beu第第3章高頻諧振放大器章高頻諧振放大器 35 周期性脈沖可以分解成直流、周期性脈沖可以分解成直流、

22、基波基波(信號頻率分量信號頻率分量)和各次諧波分量和各次諧波分量, 即即 tnItIIicnccoccoscos1(3 18) ) 1()()coscos1)(1(cossin2cossin2)()cos1 (cossin)()cos1 (cossinmax2max1maxmax10maxmaxnainnnnniIaiiIaiiIncccncccccco (3 19b) (3 19a) (3 19c) 22 為導通角，為導通角， =180=1800 0，甲類，甲類, , 90900 0，甲乙類，甲乙類, , =90=900 0，乙，乙類類, , 90900 0，丙類。，丙類。i i（ ）: :

23、各次波的分解系數。各次波的分解系數。第第3章高頻諧振放大器章高頻諧振放大器 361coscosoccLcuuI RtUtcosceccccuEuEUt按圖規定的電壓方向，集電極電壓為：按圖規定的電壓方向，集電極電壓為：(3 20) (3 21) 輸出回路輸出回路：放大器的負載為并聯諧放大器的負載為并聯諧振回路，其諧振頻率振回路，其諧振頻率0 0等于激勵信號頻等于激勵信號頻率率時，回路對時，回路對頻率呈現一大的諧振頻率呈現一大的諧振阻抗阻抗，因此集電極電流基波分量在，因此集電極電流基波分量在回路上產生電壓；對遠離回路上產生電壓；對遠離的直流和諧的直流和諧波分量波分量2 2、3 3等呈現很小的阻抗

24、，因等呈現很小的阻抗，因而輸出很小，幾乎為零。而輸出很小，幾乎為零。因此有：因此有：LR第第3章高頻諧振放大器章高頻諧振放大器 37cosbebbbuEUtE丙類可提高集電極效率的原因丙類可提高集電極效率的原因因為晶體管僅在部分時間內有電流流通，大部分時間內是無集因為晶體管僅在部分時間內有電流流通，大部分時間內是無集電極電流的，集電極耗散功率等于集電極電壓與集電極電流之電極電流的，集電極耗散功率等于集電極電壓與集電極電流之乘積，因而大部分時間是無集電極耗散功率的。乘積，因而大部分時間是無集電極耗散功率的。導通角：一個周期內導通角度的導通角：一個周期內導通角度的1/2.第第3章高頻諧振放大器章高

25、頻諧振放大器 38結論：結論：1 1、i icmaxcmax、u ubemaxbemax 、u ucemincemin 出現在同一時刻；出現在同一時刻； 2 2、集電極功耗、集電極功耗= = i ic c u ucece， 很低，效率高；很低，效率高； 2otbeububE thVmaxci1cI2ocit2otcmUcu cEminceu ceu丙類諧振功率放大器的電壓、電流波形丙類諧振功率放大器的電壓、電流波形第第3章高頻諧振放大器章高頻諧振放大器 39 功率放大器的作用原理是利用輸入到基極的信號來控功率放大器的作用原理是利用輸入到基極的信號來控制集電極的直流電源所供給的直流功率，使之轉變

26、為交流制集電極的直流電源所供給的直流功率，使之轉變為交流信號功率輸出去。信號功率輸出去。由前述所知由前述所知： 有一部分功率以熱能的形式消耗在集電極上，成為集有一部分功率以熱能的形式消耗在集電極上，成為集電極耗散功率。電極耗散功率。2 高頻功放的能量關系高頻功放的能量關系電源功率（直流功率）電源功率（直流功率）=輸出功率（基波功率）輸出功率（基波功率）+集電集電極耗散功率極耗散功率第第3章高頻諧振放大器章高頻諧振放大器 40在集電極電路中在集電極電路中, 諧振回路得到的高頻功率諧振回路得到的高頻功率(高頻一周的高頻一周的平均功率平均功率)即輸出功率即輸出功率P1為為LcLccRURIUIPc2

27、2112121211(3 22) 集電極電源供給的直流輸入功率集電極電源供給的直流輸入功率P0為為ccEIP00(3 23)直流輸入功率與集電極輸出高頻功率之差就是集電極直流輸入功率與集電極輸出高頻功率之差就是集電極損耗功率損耗功率Pc, 即即10PPPc(3 24)Pc變為耗散在晶體管集電結中的熱能。變為耗散在晶體管集電結中的熱能。 定義集電極效率定義集電極效率為為 11001122ccccIUPPIEh(3 25) 第第3章高頻諧振放大器章高頻諧振放大器 41由式由式(3 24)、 (3 25)可以得到輸出功率可以得到輸出功率P1和集電極和集電極損耗功率損耗功率Pc之間的關系為之間的關系為

28、111cPPh(3 26) 波形系數波形系數 1101ccII 集電極電壓利用系數集電極電壓利用系數1ccUE018011h0901.7578.5h甲類放大器甲類放大器乙類放大器乙類放大器丙類放大器丙類放大器1.75h可以更高提高集電極效率的主要目的在于提高晶體管的輸出。提高集電極效率的主要目的在于提高晶體管的輸出。第第3章高頻諧振放大器章高頻諧振放大器 42 設其基波電流振幅為設其基波電流振幅為Ib1, 且與且與ub同相同相(忽略實際存在的容性電忽略實際存在的容性電流流), 則激勵功率為則激勵功率為bbdUIP121 (3 27) 高頻功放的功率放大倍數為高頻功放的功率放大倍數為 dpPPK

29、1(3 28)用用dB表示為表示為)(101dBPPLgKdp (3 29) 結論：提高效率的兩種途徑：結論：提高效率的兩種途徑：提高電壓利用系數提高電壓利用系數，即提高，即提高 ，通過提高諧振電阻實現；，通過提高諧振電阻實現；提高波形系數提高波形系數 ，降低導通角，一般取，降低導通角，一般取65-75度，使放大器度，使放大器工作在工作在丙類工作狀態丙類工作狀態。cU第第3章高頻諧振放大器章高頻諧振放大器 43n2.01.00.20.1020406080100c10180120160100123140尖頂余弦脈沖電流分解系數尖頂余弦脈沖電流分解系數第第3章高頻諧振放大器章高頻

30、諧振放大器 44第第3章高頻諧振放大器章高頻諧振放大器 45第第3章高頻諧振放大器章高頻諧振放大器 461 高頻功放的動特性高頻功放的動特性 動特性是指當加上激動特性是指當加上激勵信號及接上負載阻抗時勵信號及接上負載阻抗時, 晶體管集電極電流晶體管集電極電流 Ic與電與電極電壓極電壓( 或或 )的關系曲的關系曲線線, 它在它在 或或 坐標系統中是一條曲線。坐標系統中是一條曲線。 3.2.2 高頻諧振功率放大器的工作狀態高頻諧振功率放大器的工作狀態beuceuceubeuciIc第第3章高頻諧振放大器章高頻諧振放大器 47一、一、 晶體管靜態特性曲線的折線化晶體管靜態特性曲線的折線化 折線化分析

31、：用幾條直線近似晶體管的實際特性曲線，然折線化分析：用幾條直線近似晶體管的實際特性曲線，然后用數學解析式寫出表達式并進行分析的方法。后用數學解析式寫出表達式并進行分析的方法。 特點特點:物理概念清晰物理概念清晰,方法簡單方法簡單;準確度差。準確度差。 應用應用:工程實際工程實際第第3章高頻諧振放大器章高頻諧振放大器 48負載線的斜率為負載線的斜率為max21 cos2sin2ccLiUR LR動特性曲線不僅與動特性曲線不僅與 有關，有關，而且與而且與 有關。有關。000A90180C0bebbceCCbebceCcceCCtuEUuEUtQuEuEtiuEU點點點第第3章高頻諧振放大器章高頻諧

32、振放大器 492 高頻功放的工作狀態高頻功放的工作狀態 高頻諧振功率放大器根據集電極電流是否進入飽和高頻諧振功率放大器根據集電極電流是否進入飽和區可以分為區可以分為欠壓欠壓、 臨界臨界和和過壓過壓三種狀態三種狀態 。第第3章高頻諧振放大器章高頻諧振放大器 50看為恒流源看為恒流源最佳工作狀態最佳工作狀態第第3章高頻諧振放大器章高頻諧振放大器 51看為恒壓源看為恒壓源第第3章高頻諧振放大器章高頻諧振放大器 523.2.3 高頻功放的外部特性高頻功放的外部特性 外部特性：性能隨放大器外部特性：性能隨放大器外部參數外部參數變化的規律。變化的規律。 負載電阻負載電阻 激勵電壓激勵電壓Ub 偏置電壓偏置

33、電壓Eb Ec高頻功放是工作于非線性狀態的放大器高頻功放是工作于非線性狀態的放大器, 同時也可以看同時也可以看成是一高頻功率發生器成是一高頻功率發生器(在外部激勵下的發生器在外部激勵下的發生器)。1高頻功放的負載特性高頻功放的負載特性 負載特性是指只改變負載電阻負載特性是指只改變負載電阻 , 高頻功放電流、高頻功放電流、 電壓、電壓、 功率及效率功率及效率變化的特性變化的特性。 LRLR第第3章高頻諧振放大器章高頻諧振放大器 531 高頻功放的負載特性高頻功放的負載特性諧振功放的負載特性諧振功放的負載特性（1）RL增大，增大，A、B動態線斜率動態線斜率（2）靜態點）靜態點Q位置不變位置不變！B

34、ARL第第3章高頻諧振放大器章高頻諧振放大器 54第第3章高頻諧振放大器章高頻諧振放大器 55第第3章高頻諧振放大器章高頻諧振放大器 56 結論：結論： 隨著負載的增大，電路的工作狀態經歷了從欠壓狀態到臨界隨著負載的增大，電路的工作狀態經歷了從欠壓狀態到臨界狀態又到過壓狀態的變化狀態又到過壓狀態的變化 ； 臨界狀態：效率與輸出功率最佳，是諧振放大器的最佳工作臨界狀態：效率與輸出功率最佳，是諧振放大器的最佳工作狀態；狀態； 欠壓狀態：效率低，恒流源；欠壓狀態：效率低，恒流源； 過壓狀態：效率高，損耗小，恒壓源。過壓狀態：效率高，損耗小，恒壓源。第第3章高頻諧振放大器章高頻諧振放大器 57欠壓時：

35、欠壓時： 增加，增加， 、增加增加， 與與 隨之增加，隨之增加， 增加增加, 增加，增加， 增加增加 過壓時：過壓時： 增加，增加， 有凹陷，但有凹陷，但 、略有增加，略有增加， 與與 略有增加略有增加 略有增加，略有增加， 略有增加略有增加bUmaxci0cI1cIcU211/ 2cLPI R00ccPI EcimaxcibU0cI1cI211/ 2cLPI R00ccPI E2高頻功放的振幅特性高頻功放的振幅特性 高頻功放的振幅特性是指只改變激勵信號振幅高頻功放的振幅特性是指只改變激勵信號振幅 時時, 放大器電放大器電流、流、 電壓、電壓、 功率及效率的變化特性。功率及效率的變化特性。 b

36、U第第3章高頻諧振放大器章高頻諧振放大器 582. 2. 高頻功放的振幅特性高頻功放的振幅特性當當 UBB、UCC 和和 RL 一定一定，放大器性能隨放大器性能隨 Ub 變化的特性。變化的特性。固定固定 UBB，增大，增大 Ub 使使 iC 的寬度和高度增大，放的寬度和高度增大，放大器由欠壓進入過壓大器由欠壓進入過壓。諧振功放的振幅特性諧振功放的振幅特性CmaxIBZBBbUUcosU iC 的寬度和高度增大的寬度和高度增大第第3章高頻諧振放大器章高頻諧振放大器 59諧振功放作為線性功放諧振功放作為線性功放為了使輸出信號振幅為了使輸出信號振幅 Uc 反映輸入信號反映輸入信號 Ub 的變化，放大

37、的變化，放大器必須在器必須在 Ub 變化范圍內變化范圍內工作在欠壓狀態工作在欠壓狀態。應用：應用：2. 2. 高頻功放的振幅特性高頻功放的振幅特性第第3章高頻諧振放大器章高頻諧振放大器 60諧振功放作為振幅限幅器諧振功放作為振幅限幅器( (Amplitude Limiter) )作用：作用：將將 Ub在較大范圍內的變化轉換為在較大范圍內的變化轉換為振幅恒定的輸出信號振幅恒定的輸出信號。 特點：特點：根據放大特性，放大器必須在根據放大特性，放大器必須在 Ub 的變化范圍內的變化范圍內工作在過壓狀工作在過壓狀態態，或，或 Ub 的最小值應大于臨界狀態對應的的最小值應大于臨界狀態對應的 Ub 限幅門

38、限電壓。限幅門限電壓。 應用：應用：第第3章高頻諧振放大器章高頻諧振放大器 61 3高頻功放的調制特性高頻功放的調制特性 調制特性調制特性:只改變某一電極直流電壓，以改變高頻信號的振幅，實只改變某一電極直流電壓，以改變高頻信號的振幅，實現幅度調制。現幅度調制。分類：分類：基極調制基極調制-改改 Eb時高頻功放電流、電壓、功率及效率時高頻功放電流、電壓、功率及效率變變化的特化的特性。性。 集電極調制集電極調制-改改 Ec時，時，原則：原則：Uc與與Eb或或Ec成線性關系。成線性關系。（a)基極調制基極調制 與與 類似；但可為負，類似；但可為負， Eb大大 小，過小，過 臨臨 欠欠（b)集電極調制

39、集電極調制 Ec大大 小，欠小，欠 臨臨 過過結論：基于原則，基極調制放大器工作在欠壓區結論：基于原則，基極調制放大器工作在欠壓區 集電極調制放大器工作在過壓區集電極調制放大器工作在過壓區bU第第3章高頻諧振放大器章高頻諧振放大器 62第第3章高頻諧振放大器章高頻諧振放大器 63(1) 基極調制特性基極調制特性 Ub、EC、RL 一定，放大器性能隨一定，放大器性能隨 EB 變化的特性。變化的特性。 基極調制特性與調制電路基極調制特性與調制電路當當 Ub 一定，一定，EB ，iC寬度、高寬度、高度度 ， IC0 Ic1 、Uc ，UCEmin ，放大器欠壓放大器欠壓 過壓過壓。過壓后，隨過壓后，

40、隨 EB ，iC 寬度、高度寬度、高度 ，凹陷加深，凹陷加深，IC0 和和 Ic1、Uc 均增加均增加緩慢，可認為近似不變。緩慢，可認為近似不變。第第3章高頻諧振放大器章高頻諧振放大器 64第第3章高頻諧振放大器章高頻諧振放大器 652) 集電極調制特性集電極調制特性 改改 Ec時高頻功放電流、電壓、功率及效率時高頻功放電流、電壓、功率及效率變化的特性。變化的特性。第第3章高頻諧振放大器章高頻諧振放大器 66集電極調制特性集電極調制特性（2）集電極調制特性集電極調制特性 EB、Ub 和和 RL一定，放大器性能隨一定，放大器性能隨 EC 變化的特性。變化的特性。集電極調制特性與調幅電路集電極調制

41、特性與調幅電路 欠壓狀態：欠壓狀態：隨隨 EC 減小減小，集電極電流脈，集電極電流脈沖高度略有減小，因而沖高度略有減小，因而 IC0 和和 Ic1 也將略有減小，也將略有減小，Uc( (= RLIc1) )也也略有減小略有減小。 過壓狀態：過壓狀態：隨隨 EC 減小減小，集電極電流脈，集電極電流脈沖的高度降低，凹深加深，沖的高度降低，凹深加深，因而因而 IC0、Ic1、Uc 將將迅速減迅速減小小。 第第3章高頻諧振放大器章高頻諧振放大器 67第第3章高頻諧振放大器章高頻諧振放大器 68第第3章高頻諧振放大器章高頻諧振放大器 693.3 高頻功率放大器的高頻效應高頻功率放大器的高頻效應1. 少數

42、載流子的渡越時間效應少數載流子的渡越時間效應2. 非線性電抗效應非線性電抗效應3. 發射極引線電感的影響發射極引線電感的影響4. 飽和壓降的影響飽和壓降的影響第第3章高頻諧振放大器章高頻諧振放大器 70 3.4 高頻功率放大器的實際線路高頻功率放大器的實際線路饋電原則饋電原則 高頻諧振功率放大器工作在丙類，它的饋電線路除了高頻諧振功率放大器工作在丙類，它的饋電線路除了保證集電極合適的工作電壓外，還要保證基極偏置。保證集電極合適的工作電壓外，還要保證基極偏置。a、交流等效電路還要考慮負載是諧振回路，交流分量必、交流等效電路還要考慮負載是諧振回路，交流分量必須通過諧振回路，以獲得交流信號的放大。須

43、通過諧振回路，以獲得交流信號的放大。b、諧振功放工作在大電流狀態，為減小功耗，外電路應、諧振功放工作在大電流狀態，為減小功耗，外電路應對直流近似短路，但又不能對交流短路。對直流近似短路，但又不能對交流短路。c、外電路為保證輸出波形不失真，對交流諧波應近似短、外電路為保證輸出波形不失真，對交流諧波應近似短路。路。第第3章高頻諧振放大器章高頻諧振放大器 71集電極電路對不同頻率電流的等效電路集電極電路對不同頻率電流的等效電路第第3章高頻諧振放大器章高頻諧振放大器 72線路構成線路構成:直流饋電線路直流饋電線路:提供放大器正常工作所必需的電壓偏置提供放大器正常工作所必需的電壓偏置;提供集電極電流的直

44、流和基波分量的正常通路。提供集電極電流的直流和基波分量的正常通路。 匹配網絡匹配網絡:阻抗匹配阻抗匹配,使信號高效傳送。使信號高效傳送。連接原則連接原則:直流有通路直流有通路:直流支路加共軛電感直流支路加共軛電感,并旁路電容。并旁路電容。 交流有通路交流有通路:交流支路前端加隔直電容。交流支路前端加隔直電容。 直流電源直流電源:不流過高頻電流。不流過高頻電流。 3.4.1直流饋電線路直流饋電線路 直流饋電線路直流饋電線路:集電極和基極饋電線路。集電極和基極饋電線路。1、集電極饋電線路、集電極饋電線路 集電極饋電線路的兩種形式集電極饋電線路的兩種形式: 串聯饋電線路和并聯饋電線路。串聯饋電線路和

45、并聯饋電線路。串聯饋電線路串聯饋電線路:晶體管、晶體管、 電源、電源、 諧振回路三者串聯下頁圖諧振回路三者串聯下頁圖(a)并聯饋電線路并聯饋電線路:晶體管、晶體管、 電源、電源、 諧振回路三者并聯下頁圖諧振回路三者并聯下頁圖(b)第第3章高頻諧振放大器章高頻諧振放大器 73VCCbEcLbL(a)VEc(b)CL1Cb1CbLb 圖 3 25 集電極饋電線路兩種形式 (a) 串聯饋電; (b) 并聯饋電第第3章高頻諧振放大器章高頻諧振放大器 74串饋的特點：串饋的特點：a、與、與“地地”間的散雜電容較大，但對回路的影響較小。間的散雜電容較大，但對回路的影響較小。 b、饋電支路分布參數對回路影響

46、小。、饋電支路分布參數對回路影響小。 c、回路處在直流高點位上，安裝不便。、回路處在直流高點位上，安裝不便。所以，這種電路適合于頻率較高的場合。所以，這種電路適合于頻率較高的場合。并饋的特點：并饋的特點： a、饋電支路分布參數直接影響信號回路的諧振頻率。、饋電支路分布參數直接影響信號回路的諧振頻率。 b、信號回路處于直流低電位上，安裝調整方便。、信號回路處于直流低電位上，安裝調整方便。 c、C、E間分布參數影響較大。間分布參數影響較大。所以，適合于頻率較低的場合。所以，適合于頻率較低的場合。 第第3章高頻諧振放大器章高頻諧振放大器 75 (3) 串并饋直流供電路的優缺點串并饋直流供電路的優缺點

47、在并饋電路中，信號回路兩端均處于直流地電位，即在并饋電路中，信號回路兩端均處于直流地電位，即零電位。對高頻而言，回路的一端又直接接地，因此回路零電位。對高頻而言，回路的一端又直接接地，因此回路安裝比較方便，調諧電容安裝比較方便，調諧電容C C上無高壓，安全可靠；缺點是在上無高壓，安全可靠；缺點是在并饋電路中，并饋電路中，L Lb b處于高頻高電位上，它對地的分布電容較處于高頻高電位上，它對地的分布電容較大，將會直接影響回路諧振頻率的穩定性；串聯電路的特大，將會直接影響回路諧振頻率的穩定性；串聯電路的特點正好與并饋電路相反。點正好與并饋電路相反。不論串饋還是并饋都滿足方程：不論串饋還是并饋都滿足

48、方程：CEccuEu第第3章高頻諧振放大器章高頻諧振放大器 762基極偏置電路基極偏置電路基極饋電線路也有串聯和并聯兩種形式?；鶚O饋電線路也有串聯和并聯兩種形式。( (1) )作用作用為放大電路提供合適的偏置電壓，使功率管工作在丙類。為放大電路提供合適的偏置電壓，使功率管工作在丙類。( (2) )常用類型常用類型發射極自給偏壓發射極自給偏壓自給偏壓自給偏壓固定偏壓：基極的負偏壓是外加的。固定偏壓：基極的負偏壓是外加的。自給偏壓：由基極直流電流或發射極直流電流流過電阻產生。自給偏壓：由基極直流電流或發射極直流電流流過電阻產生。具有穩幅作用。具有穩幅作用。零偏壓零偏壓第第3章高頻諧振放大器章高頻諧

49、振放大器 772基極偏置電路基極偏置電路( (2) )常用類型常用類型固定偏壓固定偏壓 偏壓能隨激勵大小變化，使晶體管的各極電流偏壓能隨激勵大小變化，使晶體管的各極電流受激勵變化的影響減小，電路工作較穩定。受激勵變化的影響減小，電路工作較穩定。自給偏壓的優點：自給偏壓的優點：基極組合偏壓基極組合偏壓自給偏壓自給偏壓第第3章高頻諧振放大器章高頻諧振放大器 78實際上，單獨用電池供給是不方便的，因而實際電路中可采用分實際上，單獨用電池供給是不方便的，因而實際電路中可采用分壓電路的形式，如圖（壓電路的形式，如圖（a）所示。）所示。自給偏壓自給偏壓:由串接發射極回路或基極回路的低通網絡（由串接發射極回

50、路或基極回路的低通網絡（RC并聯回并聯回路）構成，具有穩幅作用。由基極直流電流或發射極直流電流流路）構成，具有穩幅作用。由基極直流電流或發射極直流電流流過電阻產生。其優點是偏壓能隨激勵大小而變化，工作較穩定。過電阻產生。其優點是偏壓能隨激勵大小而變化，工作較穩定。電路改錯電路改錯第第3章高頻諧振放大器章高頻諧振放大器 79第第3章高頻諧振放大器章高頻諧振放大器 80第第3章高頻諧振放大器章高頻諧振放大器 813.4.2 輸出匹配網絡輸出匹配網絡輸入匹配網絡的作用輸入匹配網絡的作用：自前級放大器或信號源區獲取最大的激：自前級放大器或信號源區獲取最大的激勵功率。勵功率。輸出匹配網絡的作用輸出匹配網絡的作用：保證放大器的輸出功率有效的加到負載：保證放大器的輸出功率有效的加到負載（天線）上。（天線）上。放大器與負載之間所用的匹配網絡可用下圖所示的四端網絡來放大器與負載之間所用的匹配網絡可用下圖所示的四端網絡來表示。表示。 該雙端口網絡應具有這樣該