1、高頻電子線路陽昌漢版第3章1、第3章高頻功率放大器概述丙類高頻功率放大器的工作原理丙類高頻功率放大器的折線分析法丙類高頻功率放大器電路丙類倍頻器13.1概述一、高頻功率放大器的功能用小功率的高頻信號去把握高頻功率放大器，將直流電源供應的能量轉換為大功率的高頻能量輸出，并保證輸出與輸入的頻譜相同。高頻功率放大器2二、高頻功率放大器的分類(諧振功率放大器)寬帶高頻功率放大器分類：窄帶高頻功率放大器其放大信號的相對帶寬一般不超過10，通常接受LC諧振回路作負載.其放大信號的相對帶寬一般可達30，通常接受寬頻帶的傳輸線變壓器作負載。3三、高頻功率放大器的主要技術指標1、輸出功率2、效率放大器的負載RL

2、上得到的最大不失真功率高頻輸出功率與直流電源供應輸入功率的比值3、功率增益高頻輸出功率與 2、信號輸入功率的比值4、諧波抑制度是對非線性高頻功率放大器而提出的，諧振重量相對于基波重量越小越好4一、高頻功率放大器工作狀態的選擇3.2丙類高頻功率放大器的工作原理5222甲類180乙類90丙類(90諧振功率放大器通常工作于丙類。6二、丙類高頻功率放大器的電路組成特點：1輸入信號大，一般在幾百毫伏幾伏數量級2一般VBBUBZ，放射結反偏，保證放大器工作于丙類狀態。3負載為LC回路，調諧于輸入信號的中心頻率，選頻濾波和阻抗變換作用。4接受近似的分析方法折線法來分析其工作原理和工作狀態。中間級輸出級7iC

3、+uCE+uBE iB-uc+三、丙類高頻功率放大器的工作原理為尖頂余弦脈沖,可用傅立葉 3、級數開放uBEiCVBBUBZubiCUbmICMgc8各級電流、電壓波形 c ciBmaxVBB tuBE0UBZiB t0 tiC0IC0 cICMVCCuc tuCE0由LC回路的選頻(選基波)作用：基波9iC+uCE+uBE iB-uc+丙類高頻功放工作原理小結：設置VBBUBZ，使晶體管工作于丙類。(2)當輸入信號較大時，可得集電極余弦電流脈沖。(3)將LC回路調諧在信號頻率上，就可將余弦電流脈沖變換為不失真的余弦電壓輸出。諧振功放電路與小信號諧振放大器電路有何區分？10調諧功放與小信號調諧

4、放大器的比較類型實質任務輸入信號幅度工作狀態性能指標小信號調諧放大器能量轉換器將直流能量轉換為溝通能量輸出不失真地提高信號幅度小數量級甲 4、類線性工作狀態電壓放大倍數，選頻特性等高頻調諧功率放大器在信號不失真或輕度失真的條件下提高輸出功率大幾百V數量級丙類非線性工作狀態輸出功率效率信號失真度等11折線分析法：將晶體管的特性曲線抱負化為折線再分析。一、晶體管特性曲線的抱負化及其解析式1.轉移特性曲線正向傳輸特性曲線)實際抱負稱為跨導集電極電壓恒定時，集電極電流與基極電壓的關系曲線3.3丙類高頻功率放大器的折線分析法122.輸出特性曲線是以基極電壓或基極電流為參量的集電極電流與集電極電壓的關系曲

5、線。臨界飽和線放大區飽和區臨界線方程：為臨界線的斜率13二、集電極余弦電流脈沖的分解當 t= c時，iC=0，則當 t=0時，iC=ICM，則14利用傅里葉級數，可將iC的脈沖序列開放為直 5、流重量分解系數基波重量分解系數n次諧波重量分解系數15波形系數16三、功率與效率1直流功率：2輸出功率：3集電極損耗功率：4集電極效率：集電極電壓利用系數17甲類：乙類：丙類：在條件下，導通角越小，效率越高，但導通角不能取得太小，由于為了兼顧輸出功率和效率，通常導通角取600800，5導通角的選擇：18例1某諧振功率放大器，VCC=24V，Po=5W， c=70， =0.9,求該功放的 c、P=、Pc、

6、ICM和回路諧振阻抗Rp。解：191.什么是靜態特性？沒有帶負載阻抗的條件下得到的的關系，是晶體管本身固有的。四、丙類高頻功率放大器的動態特性2.什么是動態特性？是指在電源電壓(VCC和VBB)、晶體管(gc、UBZ)、輸入信號Ub 6、m和輸出電壓Ucm或諧振電阻Rp確定的條件下，集電極電流iC=f(uBE,uCE)的關系稱為放大器的動態特性。20uBEiCgcUBZ3.動態特性的表示形式21表示動態特性曲線的斜率故動態特性的表示形式：可見動態特性為折線，而不是一條直線。22U0ABVCCUcmuCEmingd4.動態特性的畫法(一截距法1在輸出特性的軸上取截距為2通過B點作斜率為gd的直線

7、交線于A點，則BA直線即為段的動態特性在uCE軸上找出相應的VCC點，A點在uCE軸上投影為:C(4)在uCE軸上選取得C點，BC直線即為段的動態特性，則AB-BC為總動態特性0uCEiCubemaxube4ube3ube2ube123(二虛擬電流法(3)連接AQ交橫軸于B點管 7、子導通點(4)在UCE軸上選取得C點，則AB-BC為總動態特性Q0uCEU0ABVCCUcmuCEmingdCiCubemaxube4ube3ube2ube1ABCQ(VCC,IQ)245高功放的三種工作狀態uCEtQUcm1Ucm2Ucm3A1A2A3A3MiC欠壓狀態：A點在線上，但是在放大區，輸出電壓幅度較小

8、，iC為尖頂脈沖。臨界狀態：A點在線和臨界飽和線的交點上，輸出電壓幅度較大，iC為尖頂脈沖。過壓狀態：A點在的延長線上事實上是不存在，進入晶體管飽和區，輸出電壓幅度大，iC為凹頂脈沖B2B1B3VCCuCE臨界線0iCubemaxube4ube3ube2ube125隨Rp增大，減小五、丙類高頻功率放大器的負載特性負載特性是指g 8、c、UBZ、VCC、VBB、Ubm不變時，轉變諧振回路的諧振電阻Rp，放大器的輸出電流、電壓、功率和效率等RP隨轉變的關系。1什么是負載特性？2負載特性的分析Q點，不隨Rp轉變而轉變的，以Q點為參考點Q不變不變AVCCuCE臨界線0iCubemaxube4ube3u

9、be2ube126QAgdVCCiCuCEubemaxube3ube2ube1ube4臨界線OiCRp欠壓過壓Ic1mIc0UcmPcPoP= c臨界狀態:輸出功率最大,效率也較高，是功率放大器的最正確工作狀態，一般用于放射機的輸出級。欠壓狀態：輸出功率和效率都較低，Pc較大，Rp0，Pc最大，可能燒壞管子，應避開。但輸出電流幾乎不隨Rp轉變，放大器可視為恒流源。過壓狀態：在弱過壓區效率最高， 9、而輸出功率下降不多，且Rp轉變時，輸出電壓相對較平穩，常用于放射機的中間級。臨界Rp欠壓過壓臨界27六、各級電壓轉變對工作狀態的影響1VCC的影響Q點，icuceubemaxube3ube2ube1

10、ube4臨界線OA集電極調制特性gc、UBZ、Rp、VBB、Ubm不變不變轉變QVCCVCC欠壓過壓臨界IcoIc1mVcmP=VCC欠壓過壓臨界P0PCQVCCVCCQ留意：只有工作在過壓區才能有效地實現VCC對Ucm的把握作用，故集電極調幅電路應工作在過壓區。282VBB的影響gc、UBZ、Rp、Ubm、VCC不變Q點向上移動ube2maxube3maxube1maxVccicuCE臨界線OQ1A1B1Q2A2B2A3B3Q3ict基極調制特性 10、29進入過壓狀態后，隨著VBB向正值方向增大，集電極脈沖電流的寬度和幅度也增大，但凹陷加深，結果使Ico、Icml增大得格外緩慢。UcmIc

11、oIcml臨界過壓欠壓UBBO在欠壓狀態：Vbb自負值向正值方向增大時，集電極脈沖電流的幅度ICM和導通角c增大，故Ico、Icml隨VBB的增大而增大。留意：只有工作在欠壓區才能有效地實現VBB對Vcm的把握作用，故基極調幅電路應工作在欠壓區。30UcmIcmlIcoUbm過壓臨界欠壓O3Ubm的影響gc、VBZ、RP、VBB、Vcc不變(1)當諧振功率放大器作為線性功率放大器，放大器必需工作在欠壓狀態。(2)當諧振功率放大器用作振幅限幅器時，放大器必需工作在過壓狀態。31七、諧振功放在臨界狀態的計算VCCV 11、cm32例1已知晶體管諧振功率放大器工作于臨界狀態，晶體管的飽和臨界線斜率解

12、：由于工作于臨界狀態，則有3334例2：某諧振功率放大器，試求集電極電流最大值,輸出電壓振幅集電極效率,并推斷放大器工作于什么狀態。解：3536諧振功率放大器的管外電路由兩部分組成：直流饋電線路：匹配網絡耦合網絡：一、直流饋電電路集電極饋電電路基極饋電電路3.3諧振功率放大器電路給放大器供應合適的偏置；實現濾波選頻和阻抗變換。37IcoVCCIc1CLIcn38串聯饋電：并聯饋電：指直流電源VCC、負載回路(匹配網絡)、功率管三者首尾相接。指直流電源VCC、負載回路(匹配網絡)、功率管三者為并聯聯接。(a)串饋(b)并饋39(a)串饋(b)并饋高頻扼流圈：通直流阻溝通高頻旁路電容 12、：通溝

13、通隔直流(隔直電容)cece-Uc+-Uc+-Uc+串饋：(1)a點為溝通地,分布電容不影響回路的諧振頻率優點(2)LC回路處于直流高電位，諧振元件不能直接接地。則L,C的安裝和調整不便利缺點a并饋：(1)L、C并聯于回路，其分布參數直接影響諧振回路的調諧。缺點2LC回路處于直流低電位，諧振元件能直接接地，安裝和調整便利。優點40串饋：晶體管、VBB、輸入信號三者串聯聯接并饋：晶體管、VBB、輸入信號三者并聯聯接+Ub-+Ub41CBLBLBLBCERBReVTVTVT123Ib0UBBIb0Ieo+UBB-并饋并饋串饋在自給偏置電路中，當輸入信號幅度加大時，iB增大，其直流重量Ib0也增大，

14、反向偏壓隨 13、之增大。這種偏置電壓隨輸入信號幅度而轉變的現象稱為自給偏置效應。通常接受自給偏壓的方式供應基極偏置。優點：這種電路能自動維持放大器的工作穩定42功率放大器輸入匹配網絡輸出匹配網絡RLRSuSRiRp二、匹配網絡輸入匹配網絡：輸出匹配網絡：級間耦合匹配網絡：用于信號源與功率放大器之間，作用是信號源輸出阻抗與放大器輸入阻抗之間的匹配，以使信號源的功率有效的加到高功放的放射結上。用于功率放大器與負載之間，作用是將負載變換為功率放大器工作狀態所需的最正確負載電阻Rp。用于兩級功率放大器之間，實現本級功放的輸出阻抗與下級放大器的輸入阻抗之間的匹配。431.L型濾波匹配網絡電路在工作頻率

15、上到達并聯諧振，即1低阻變高阻型LCRL應用中，依據阻抗匹配要求確定Q，即這三種匹 14、配網絡都可接受L和C組成的L型、T型、或型這樣的網絡及由它們組成的混合網絡。44例1已知某諧振功放的f=50MHz，RL=10 ，所需的匹配負載為RP=200 ，試確定L型濾波匹配網絡的參數。解：=139nH=146nH應接受低阻變高阻型L型濾波匹配網絡，其參數設計如下452高阻變低阻型CRLL電路在工作頻率上到達串聯諧振，即Q依據阻抗匹配要求確定，即1.L型濾波匹配網絡在RL和RL相差不大時，Q只能很小，會使濾波性能很差這時可接受 型或T濾波匹配網絡。462.型和T濾波匹配網絡RPC2RLL1C1RLL

16、1C1L2RP型濾波匹配網絡T型濾波匹配網絡C2RLL11C1L12RPRL低阻變高阻高阻變低阻恰當選擇兩個L型網絡的Q值，就可兼顧濾波和阻抗匹 15、配的要求。47三、實際電路舉例50MHz功率放大器由C1、C2和L1組成T型輸入匹配網絡。由L2、L3、C3、C4構成型輸出匹配網絡。基極饋電接受自給偏置方式，為并饋。集電極饋電接受串饋。483.4丙類倍頻器一、功能:將輸入信號頻率成整數倍增加。倍頻器fnf1能降低主振級頻率，使其穩定工作。2擴展放射機的工作波段。3在調頻和調相放射機中，接受倍頻器可擴展調頻相波頻移相移。4提高放射機工作穩定性。由于接受倍頻器，輸入頻率與輸出頻率不同，從而較弱了寄生耦合。二、接受倍頻器的優點：49三、分類按其工作原理可分為丙類倍頻器:模擬乘法器實現倍頻:參量倍頻器:利用丙類放大器電流脈沖中的諧波經選頻回路獲得倍頻利用晶體管結電容隨電壓轉變的非線性來 16、獲得倍頻50四、丙類