第4章高頻諧振功率放大器2008-12-9高頻諧振功率放大器共72頁，您現在瀏覽的是第1頁!4.1概述4.2高頻諧振功率放大器的工作原理4.3高頻諧振功率放大器的實際電路高頻諧振功率放大器共72頁，您現在瀏覽的是第2頁!4.1概述

高頻諧振功率放大器用于各種無線電發送設備中，對高頻載波或高頻已調波進行功率放大。目的：能夠使電信號能夠有效地進行遠距離傳輸特點：高頻、大信號、非線性工作要求：輸出功率大、轉換效率高窄帶高頻功率放大器：以諧振回路為負載，所以又稱諧振功率放大器寬帶高頻功率放大器：采用非選頻性負載，如傳輸線變壓器或其他寬帶匹配電路分析方法：折線法近似分析高頻諧振功率放大器共72頁，您現在瀏覽的是第3頁!小信號諧振放大器波形圖高頻諧振功率放大器共72頁，您現在瀏覽的是第4頁!工作狀態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。功率放大器的主要技術指標是輸出功率與效率。高頻諧振功率放大器共72頁，您現在瀏覽的是第5頁!4.2.2工作原理及性能指標分析與計算大大簡化，但誤差也大；理論分析與計算只是為電路參數的選擇與調整提供依據與指導，實際電路工作時需要調整。uCE0ic輸出特性uBE0ibUD輸入特性轉移特性uBE0icUDgm一、特性曲線的折線化：高頻諧振功率放大器共72頁，您現在瀏覽的是第6頁!iCt-

0ic1Ic1mt0ucUc1mt0tuCE1UCC0Uc1mic余弦脈沖展開為傅立葉級數：將當iC流過LC諧振回路時，在回路兩端產生電壓uC。由于諧振回路的選頻特性，uC中只有基波分量幅度最大，其它頻率的信號電壓幅度較小可以忽略。設Re——并聯回路諧振時的等效負載電阻，包括BJT的輸出電導和等效的RL。從圖中可以看出，丙類高頻諧振功放由于選頻作用，即使iC是不連續的脈沖電流，在諧振回路兩端也會得到余弦電壓。還可以利用選頻特性得到倍頻器。

如果振蕩回路的0=n，則在回路兩端可得到頻率為n的電壓:u0=Umcosnt;相當于實現了對輸入信號的n倍頻。高頻諧振功率放大器共72頁，您現在瀏覽的是第7頁!ic余弦脈沖的分解icicmax-/2-/2tIMIMcos高頻諧振功率放大器共72頁，您現在瀏覽的是第8頁!三、高頻功放中的能量關系與效率：2）集電極電源提供功率：1）集電極輸出功率：3）集電極損耗功率：4）集電極效率：高頻諧振功率放大器共72頁，您現在瀏覽的是第9頁!6）交流電源提供的功率稱為放大器的激勵功率：7）功率放大倍數：高頻諧振功率放大器共72頁，您現在瀏覽的是第10頁!例：已知諧振功率放大器VCC＝20V，Ic0＝250mA，Po＝4W，Ucm＝0.9VCC，試求該放大器的PE、Pc、ηC和Ic1m為多少？

解：PE=VCCIc0＝20×0.25=5WPc=PE－Po=5－4=1WηC=Po/PE=4/5=80%Ucm＝0.9VCC=0.9×20=18VIc1m＝2Po/Ucm＝2×4/18≈444.4mA高頻諧振功率放大器共72頁，您現在瀏覽的是第11頁!3點法作圖：t=0，uBE=UBB+Uim；uCE=UCC-Uc1m得到C點t=/2，uBE=UBB；uCE=UCC得到B點t=，uBE=UBB-Uim<0,iC=0；uCE=UCC+Uc1m得到D點直線BC與橫軸交于A點一、動態特性分析：iC、uBE和uCE的關系曲線，稱動特性曲線——即交流負載線4.2.3工作狀態分析折線CAD即為諧振功率放大器的動態特性曲線CBD

UBE=UBB+UimUBE=UBBUCCuCE0icUc1mA高頻諧振功率放大器共72頁，您現在瀏覽的是第12頁!二、高頻諧振功率放大器的工作狀態工作狀態根據uBE=uBEmax，uCE=uCEmin時，動特性上瞬時工作點C的位置確定。C點在輸出特性放大區----欠壓狀態C點在輸出特性放大區和飽和區的臨界點----臨界狀態C點在輸出特性飽和區----過壓狀態高頻諧振功率放大器共72頁，您現在瀏覽的是第13頁!比較三種工作狀態：（1）臨界狀態：P1最大；較高；最佳工作狀態(對應最佳負載Recr)；主要用于發射機末級。（2）過壓狀態：

較高（弱過壓狀態最高)；負載阻抗變化時，UC1基本不變；用于發射機中間級（3）欠壓狀態：P1較??；較低；PC大；輸出電壓不夠穩定；很少采用，基極調幅電路工作于此狀態。高頻諧振功率放大器共72頁，您現在瀏覽的是第14頁!4.2.4諧振功率放大器的外部特性

當激勵源（Uim)、負載(Re)或直流電源(UBB、UCC)發生變化時，都會影響到功放的工作狀態，改變輸出功率與效率；另一方面可以通過調整這些外部參量來改變功率放大器的性能。將外部參量變化時對功率放大器工作狀態及性能指標的影響稱為外部特性，包括負載特性----Re的影響放大特性----Uim

的影響調制特性----UBB、UCC的影響高頻諧振功率放大器共72頁，您現在瀏覽的是第15頁!二、放大特性uce0icube以為例放大器的工作狀態變化:欠壓臨界過壓Uim增大：iC0t高頻諧振功率放大器共72頁，您現在瀏覽的是第16頁!三、調制特性（1）集電極調制特性：UCC的影響uce0icUCC減小UCC：欠壓臨界過壓UBBUim不變：則ubemax、不變Re不變、不變：則動特性斜率不變UCC改變：引起動特性平移UC1muce0iC0t高頻諧振功率放大器共72頁，您現在瀏覽的是第17頁!（2）基極調制特性：UBB的影響uce0ic增大UBB：放大器的工作狀態變化:欠壓臨界過壓UBB增大iC0t更傾斜高頻諧振功率放大器共72頁，您現在瀏覽的是第18頁!四、外部特性在電路調試過程中的應用例：一丙類諧振功放，設計工作在臨界狀態，若發現實際電路的P0和C均未達到要求，應如何進行調整？分析：P0未達要求，說明工作于欠壓或過壓狀態；若增大Re能使P0增大，由負載特性知----欠壓狀態；注意：減小UCC，Uc1m也減小，輸出功率減小。增大Re調整：增大UBB增大Uim另：判斷工作狀態也可以通過改變UCCUBBUim來完成。高頻諧振功率放大器共72頁，您現在瀏覽的是第19頁!

欲使諧振功率放大器正常工作，各電極必須接有相應的饋電電源。直流饋電必須遵循以下原則。1）、諧振功放的集電極饋電線路，應保證集電極電流iC中的直流分量IC0只流過集電極直流電源VCC(即：對直流而言，VCC應直接加至晶體管c、e兩端)，以便直流電源提供的直流功率全部交給晶體管；2)、應保證諧振回路兩端僅有基波電流分量IC1產生壓降(即：對基波而言，回路應直接接到晶體c,e兩端)，以便把變換后的交流功率傳送給回路負載；3）、應保證外電路對高次諧波分量Icn呈現短路，以免產生附加損耗。高頻諧振功率放大器共72頁，您現在瀏覽的是第20頁!(a)串聯饋電電路UCCLcCcLCVT直流通路UCCLcLVT分布參數影響?。坏獿C處于直流高電位上，網絡元件安裝不方便。交流通路LcCcLCVT××LC為高頻扼流圈Cc為高頻旁路電容高頻諧振功率放大器共72頁，您現在瀏覽的是第21頁!(b)并聯饋電電路UCCLcCc1Cc2LCVT直流通路UCCLcVTLC處于直流地電位上，網絡元件安裝方便；但分布參數直接影響網絡的調協?！痢两涣魍稬cCc1LCVT高頻諧振功率放大器共72頁，您現在瀏覽的是第22頁!Cc2Cc1LcRbVT自給偏壓電路丙類功放的基極偏置電壓UBB為負偏壓，實際電路中常采用自給偏壓的方法來產生UBB從而省去一個直流源。優點：能自動維持放大器的穩定性。有利于穩定輸出電壓，但對于要求具有線性放大特性的放大器來說則不利?；鶚O偏置電壓VBB可以單獨由穩壓電源供給，單獨供電不方便，因此，基極偏置常采用自給偏置電路。高頻諧振功率放大器共72頁，您現在瀏覽的是第23頁!4.3.2輸出匹配網絡一、匹配網絡概述Re輸入匹配網絡RsRLIs輸出匹配網絡匹配網絡的作用：（1）在輸入端：實現信號源輸出阻抗與放大器輸入阻抗的匹配，以獲得最大的激勵功率；（2）在輸出端：將外界的負載電阻RL變換為放大器所需的最佳負載電阻Re，以保證輸出功率最大；還應具有較好的濾波能力；（3）傳輸效率盡可能高，損耗盡可能小。實現方法：LC變換網絡實現調諧和阻抗匹配連接方式：Г型、Π型和Т型三種RoRiRs′功率放大器高頻諧振功率放大器共72頁，您現在瀏覽的是第24頁!圖（a）中求得：（只適于Re>RL的情況）圖（b）中求得:（只適于Re<RL的情況）三、三種不同形式的匹配網絡RLReCL(Xs)ReCL'(Xp)(a)RLReC(Xp)LReC'(Xs)L(b)1、L型網絡高頻諧振功率放大器共72頁，您現在瀏覽的是第25頁!C1C245pFCcC3C410pFLb280HL1L2VT505017pF16H0.01F97H16pFUCC(28V)Lc280H4.3.3高頻功率放大器的實際電路高頻諧振功率放大器共72頁，您現在瀏覽的是第26頁!UCCVT1VT2A

L0C0RLuLiC1iLuAiC2Cc兩個同型的三極管VT1、VT2相串聯，輸入變壓器為VT1、VT2提供相位相反的驅動電壓，使兩管交替飽和導通，A點處的電壓為方波，振幅為相應的電流電壓波形如圖所示。負載電阻RL與L0、C0構成高Q串聯諧振回路，當它調諧于輸入信號頻率時，在負載上得到電壓uA的基波分量，實現高頻放大的目的。高頻諧振功率放大器共72頁，您現在瀏覽的是第27頁!在電流開關型電路中，兩管推挽工作，電源通過大電感供給一個恒定電流

兩管輪流導通（飽和），因而回路電流方向也隨之輪流改變。2、電流開關型電路高頻諧振功率放大器共72頁，您現在瀏覽的是第28頁!電流開關型功率放大器的工作波形

當LC回路諧振時，在它兩端所產生的正弦波電壓與集電極方波電流中的基波電流分量同相。兩個晶體管的集電極一發射極瞬時電壓高頻諧振功率放大器共72頁，您現在瀏覽的是第29頁!一、低頻變壓器的特性為使變壓器工作于高頻并展寬頻帶需采取的措施：采取使用鐵氧體磁心，匝數少，匝間距大采用高頻鐵氧體磁心采用高導磁率磁心，加大環形磁心截面積4.5.1傳輸線變壓器

高頻諧振功率放大器共72頁，您現在瀏覽的是第30頁!傳輸線等效電路如下圖，低頻工作時，傳輸線就是兩根普通連接線。高頻工作時，由于分布電感和線間分布電容的影響，能量是通過分布電容中的電場能量和分布電感中的磁場能量不斷相互轉換而傳送到負載的。以L0、C0表示單位長度傳輸線的電感和電容，傳輸線的特性阻抗是一個與頻率無關的電阻傳輸線變壓器與普通變壓器在傳輸能量的方式上是不相同的，傳輸線變壓器負載兩端的電壓不是次級感應電壓，而是傳輸線的終端電壓。兩根導線緊靠在一起，所以導線任意長度處的線間電容很大，且在整個線上均勻分布。其次，兩根等長導線同時繞在高μ磁芯上，所以導線上均勻分布的電感量也很大，這種電路通常又叫分布參數電路。

1

2

3

4

l

ZiZCI1I1I2I2普通連接線

示意圖UsU1RsRLU21

2

3

4

U1I1I1I2I2傳輸線等效圖

RLU2UsRs理想、無耗的情況下：高頻諧振功率放大器共72頁，您現在瀏覽的是第31頁!1：1傳輸線變壓器具有最大的功率輸出。但實際上，在各種放大電路中RL正好等于信號源內阻的情況是很少的。因此，1：1傳輸線變壓器很少用作阻抗匹配元件，而更多的是用來作為倒相器，或進行不平衡-平衡以及平衡-不平衡轉換。

2、不平衡-平衡變換器1

2

3

4

UsRsRL/2

RL/2

平衡-不平衡變換器U1U2/2

U2/2

U2信號源一端接地，稱為“不平衡”，轉換后的負載上兩電壓大小相等、方向相反，稱為平衡輸出。平衡-不平衡變換器不平衡-平衡變換器高頻諧振功率放大器共72頁，您現在瀏覽的是第32頁!+28VLbT3T2T12747047272.7k0.010.010.010.011800120027180120.0150.011000p0.015330Lb0.01輸入輸出VT1VT2四、寬帶功率放大電路實例寬頻帶變壓器耦合放大電路，工作頻率在150kHz~30MHz。圖中T1、T2、T3都是寬帶傳輸線變壓器，T1與T2串接是為了實現阻抗變換，將VT1的低輸入阻抗變換為VT2所需要的高負載阻抗。為改善放大器性能，每級都加了電壓負反饋支路；為避免寄生耦合，每級的集電極電源都加有電容濾波。未采用調諧回路，放大器應工作于甲類狀態。高頻諧振功率放大器共72頁，您現在瀏覽的是第33頁!A

DCBRARBRCRD(a)

A

DCBRARBRDRC(b)

利用1：4傳輸線變壓器組成的魔T混合網絡，可以實現功率合成與分配的功能，其基本電路如圖（a）所示。混合網絡有A、B、C、D四個端點，為了滿足網絡匹配的條件，取RA=RB=ZC=R，RC=ZC/2=R/2，RD=2ZC=2R，其中ZC是傳輸線變壓器的特性阻抗。在此基礎上，利用A、B、C、D四個端點適當連接，可以實現功率合成與功率分配，圖（b）為變壓器形式的等效電路。二、功率合成與分配單元如下圖所示，將A、B兩端點分別接入兩個功率放大器的輸出端，若兩個輸出電壓為：高頻諧振功率放大器共72頁，您現在瀏覽的是第34頁!RARBRCIaIdIbIdIcADDBCUd/2

IIId(a)

Ud/2

UdIaIdADIIIcRARBBDCIbIdRD(b)

將功率合成器輸入輸出位置交換，即可得到功率分配器。如下圖所示：高頻諧振功率放大器共72頁，您現在瀏覽的是第35頁!100T2T3T4T5T6T1CDABDABC501.11.122222002000.0330.0331001002525400200UCCVT1VT2下圖是一個典型的同相功率合成器電路。圖中，T1為同相功率分配網絡，T6為同相功率合成網絡，T2、T3與T4、T5分別是4：1與1：4阻抗變換器，各處的特性阻抗均已在圖中注明。晶體管發射極接入的電阻以產生負反饋，提高輸入阻抗。各基極串聯的電阻，可提高輸入電阻，并防止寄生振蕩。D端所接的、電阻是T1與T6的假負載電阻。高頻諧振功率放大器共72頁，您現在瀏覽的是第36頁!（3）臨界狀態，動特性線達到臨界飽和線，輸出電壓幅度大，輸出功率和效率高，集電極功耗小，是諧振功率放大器理想的工作狀態。

2、丙類諧振功放的外部特性：指外部參數對諧振功率放大器的工作狀態和性能所造成的影響：（1）負載特性：僅負載Re變化對功放工作狀態和性能的影響，Re增大，工作狀態由欠壓經臨界向過壓變化。（2）放大特性：僅激勵電壓幅度Uim變化對功放工作狀態和性能的影響，Uim增大，工作狀態由欠壓經臨界向過壓變化。工作在欠壓區，對輸入信號可實現線性放大。（3）基極調制特性：僅基極偏置電壓UBB變化對功放工作狀態和性能的影響，UBB增大，工作狀態由欠壓經臨界向過壓變化。工作在欠壓區，可實現基極調幅。（4）集電極調制特性：僅集電極偏置電壓UCC變化對功放工作狀態和性能的影響，UCC減小，工作狀態由欠壓經臨界向過壓變化。工作在過壓區，可實現集電極調幅。高頻諧振功率放大器共72頁，您現在瀏覽的是第37頁!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；晶體管動態范圍不同。高頻功率放大器和低頻功率放大器的共同特點都是輸出功率大和效率高。聯想對比：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的效率。高頻諧振功率放大器共72頁，您現在瀏覽的是第38頁!諧振功率放大器波形圖高頻諧振功率放大器共72頁，您現在瀏覽的是第39頁!4.2高頻諧振功率放大器的工作原理特點：1、NPN高頻大功率晶體管，高fT；改變UBB可以改變放大器的工作類型；2、大信號激勵：1—2V；3、發射結在一個周期內只有部分時間導通，iB、iC均為一系列高頻脈沖；4、諧振回路作負載可以濾除高頻脈沖電流iC中的諧波分量，同時實現阻抗匹配。

組成：BJT、LC諧振回路、饋電電源UCCUBBiBiCuCEuBELCRLuiVT4.2.1基本電路構成高頻諧振功率放大器共72頁，您現在瀏覽的是第40頁!二、各極電流、電壓波形：uBEibtUimUBBUD-uBEibt-

t-

icuBEict-

圖解可見，iB和iC的都是余弦脈沖，定義θ為半導通角，三極管只在（－θ，θ）內導通，當θ<90o時，功率放大器工作于丙類狀態。高頻諧振功率放大器共72頁，您現在瀏覽的是第41頁!高頻功率放大器中各分電壓與電流的關系42高頻諧振功率放大器共72頁，您現在瀏覽的是第42頁!其中0(θ)、1(θ)、…、n(θ)為諧波分解系數；另定義1=Ic1m/Ic0=1(θ)/0(θ)為波形系數，隨減小而增大。/1/0=101230,1,2,32.01.00.50.40.30.20.10-0.051030507090110130150170高頻諧振功率放大器共72頁，您現在瀏覽的是第43頁!5）對效率的影響電壓利用系數c=Uc1m/UCC，c≤1，1隨而變化；乙類功放：=/2，1=/2，max=/4=78.5%；丙類功放：</2，減小，1提高，c提高；但是很小時，1提高不多，輸出功率卻降低很多。故通常選在60o~90o之間。乙類理想c=1高頻諧振功率放大器共72頁，您現在瀏覽的是第44頁!丙類放大器為什么一定要用諧振回路作為集電極的負載？諧振回路為什么一定要調諧在信號頻率上？答：這是因為放大器工作在丙類狀態時，其集電極電流將是失真嚴重的脈沖波形，如果采用非調諧負載，將會得到嚴重失真的輸出電壓，因此必須采用諧振回路作為集電極的負載。調諧在信號頻率上集電極諧振回路可以將失真的集電極電流脈沖中的諧波分量濾除，取出其基波分量，從而得到不失真的輸出電壓。高頻諧振功率放大器共72頁，您現在瀏覽的是第45頁!例：已知諧振功率放大器輸出功率Po＝4W，ηC＝60％，VCC＝20V，試求Pc和Ic0。若保持Po不變，將ηC提高到80％，試問Pc和Ic0減小多少？解：Po＝4W，ηC＝60％，VCC＝20V，則PE=Po/ηC=4/0.6≈6.67WPc=PE－Po=6.67－4=3.67WIc0=PE/VCC=6.67/20（A）≈333.3mA若保持Po不變，將ηC提高到80％，則Pc′=PE′Po=Po/ηC′－Po=4/0.8－4=5－4=1W△

Pc

=Pc

－

Pc′=

3.67－1=2.67W△Ic0=

Ic0－Ic0′=

6.67/20

－5/20

=

0.083（A）=83mA高頻諧振功率放大器共72頁，您現在瀏覽的是第46頁!CBD

UBE=UBB+UimUBE=UBBUCCuCE0icUc1mA動態負載RC：動態特性曲線斜率的倒數的絕對值高頻諧振功率放大器共72頁，您現在瀏覽的是第47頁!uce0iciCuBEmax欠壓和臨界狀態：iC是相同的余弦脈沖；但臨界狀態UC1m大；過壓狀態：iC中間凹陷；UC1m較臨界略有增大。tuceUC10Re=RecrRe增大Re減小t高頻諧振功率放大器共72頁，您現在瀏覽的是第48頁!CBD

UBE=UBB+UimUBE=UBBUCCuCE0icA臨界飽和線斜率記為：SC如圖，對應于臨界狀態的動特性曲線CAD，則有根據轉移特性，又有這樣，利用三極管的特性參數SC和gm就可以求解功率放大器的相應指標。高頻諧振功率放大器共72頁，您現在瀏覽的是第49頁!一、負載特性UBB、UBB及Uim固定時，ic(IC0IC1)都確定；Re直接影響輸出電壓振幅:Re增大，UC1增大。欠壓臨界過壓狀態ReRecrIC1mUC1mIC0欠壓過壓ReRecr欠壓過壓P0PEPC高頻諧振功率放大器共72頁，您現在瀏覽的是第50頁!uC1MIC1MIC0P0P1欠壓臨界過壓欠壓臨界過壓UimUim在欠壓區，輸出電壓振幅UC1m與輸入電壓振幅Uim近似呈線性關系：可以實現對振幅變化信號的線性放大。在過壓區，輸出電壓振幅UC1m近似呈現恒壓特性，可以實現對振幅變化信號的限幅。高頻諧振功率放大器共72頁，您現在瀏覽的是第51頁!UC1mIc1mIc0過壓臨界欠壓過壓臨界欠壓UCCUCCP1P0在過壓區，輸出電壓振幅UC1m與UCC近似呈線性關系：用一輸入信號（調制信號）代替UCC，可完成振幅調制----集電極調幅。高頻諧振功率放大器共72頁，您現在瀏覽的是第52頁!uC1mIC1mIC0欠壓0臨界過壓UBBP0P1欠壓0臨界過壓UBB在欠壓區，輸出電壓振幅UC1m與UBB近似呈線性關系：用一輸入信號（調制信號）代替UBB，可完成振幅調制----基極調幅。高頻諧振功率放大器共72頁，您現在瀏覽的是第53頁!4.3高頻功率放大器的實際電路饋電電源的連接方式：集電極饋電：串連饋電并聯饋電基極饋電：串連饋電并聯饋電基本原則：使交、直流信號有各自正常的通路，相互間的影響盡可能的小，且要減小不必要的功率損耗。組成：高頻功放的實際饋電線路和各種不同用途的高頻功放的輸入、輸出端的匹配電路。高頻諧振功率放大器共72頁，您現在瀏覽的是第54頁!

根據直流電源連接方式的不同，集電極饋電電路又分為串聯饋電和并聯饋電兩種。4.3.1直流饋電電路一、集電極饋電(a)串聯饋電電路UCCLcCcLCVT(1)串饋電路指直流電源VCC、負載回路、功率管三者串聯的一種直流饋電電路。高頻諧振功率放大器共72頁，您現在瀏覽的是第55頁!(2)并饋電路指直流電源VCC、負載回路、功率管三者并聯連接的一種饋電電路。如圖LC為高頻扼流圈，C1為高頻旁路電容，C2為隔直流通高頻電容，LC、C1、C2的選取隨工作頻率范圍而定。(b)并聯饋電電路UCCLcC1C2LCVT高頻諧振功率放大器共72頁，您現在瀏覽的是第56頁!二、基極饋電uBE=UBB+Uimcosωt(a)串聯饋電電路UBBCcVT(b)并聯饋電電路UBBCc1Cc2VTLc高頻諧振功率放大器共72頁，您現在瀏覽的是第57頁!高頻諧振功率放大器共72頁，您現在瀏覽的是第58頁!二、串、并聯阻抗變換RsXsXpRp轉換前后電抗值Xs和Xp相差很小，但轉換前后并聯電阻Rp>串聯電阻Rs。高頻諧振功率放大器共72頁，您現在瀏覽的是第59頁!(a)∏型網絡XsXs1Xs2RLRLXpXp1Xp2(b)T型網絡2、Π型和Т型網絡高頻諧振功率放大器共72頁，您現在瀏覽的是第60頁!4.4丁類高頻功率放大器簡介

在丙類高頻功放中，提高集電極效率是靠減小集電極電流的導通角實現的，但這樣同時會減小輸出功率。丁類功率放大器的晶體管工作于開關狀態，管子導通時進入飽和區，器件內阻接近于0，截止時電流為0，這樣可以使集電極功耗大為減小，效率大大提高。丁類功放分為電流開關型和電壓開關型兩種電路。下面以電壓開關型電路為例，簡要說明丁類功率放大器的工作原理高頻諧振功率放大器共72頁，您現在瀏覽的是第61頁!RL上基波電壓振幅：基波電流振幅：輸出功率：通過電源的平均電流分量：電源供給功率：效率：理想情況下，兩管集電極損耗均為零，效率可達100%。實際工作中，三極管在飽和、截止之間的轉換需要一定的時間，uA不是理想方波，而是存在著上升沿和下降沿，轉換期間存在一定的電壓和電流，使管耗增加，效率降低，所以應選擇開關時間短的高頻開關三極管或無電荷存儲效應的VMOS場效應管，并減小電路中的分布電容。高頻諧振功率放大器共72頁，您現在瀏覽的是第62頁!

由圖知，該電路與推挽電路非常相似，但有兩點不同之處：一個是集電極回路中點不是地電位（推挽電路此點則在交流地電位）；另一個是在電感的電流不能突變的原理，使

提供一個恒定的電電路中串接了大電感

。加入的目的是利用通過，以保證當兩管輪流導通時，通過每管的電流波流波形是矩形方波。高頻諧振功率放大器共72頁，您現在瀏覽的是第63頁!4.5寬帶功率放大器

在多通道通信系統及頻段通信系統中，需要采用寬帶高頻功率放大器，它以非調諧的寬帶網絡作輸出匹配網絡，要求在很寬的波段范圍內對信號進行盡可能一致的線性放大。

由于寬帶放大器沒有選頻作用，一般只工作于非線性失真較小的甲類或甲乙類，所以寬帶放大器的效率一般不高（20%左右）。對寬帶放大器的主要要求是：通頻帶要寬，失真要小，放大倍數要大。

常用的寬帶匹配網絡是傳輸線變壓器。

寬頻帶功率放大器沒有選頻作用。因此諧波的抑制成了一個重要的問題。為此，放大管的工作狀態就只能選在非線性畸變比較小的甲類或甲乙類狀態，效率較低，也就是說寬頻帶放大器是以犧牲效率作為代價來換取寬頻帶輸出的

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高頻諧振功率放大器共72頁，您現在瀏覽的是第64頁!(a)結構示意圖二、傳輸線變壓器簡介

解決普通變壓器不能滿足工作頻率高、頻帶寬的矛盾。1.傳輸線變壓器結構（b）電路圖傳輸線主要是指用來傳輸高頻信號的雙導線、同軸線，將兩根等長的傳輸線繞制在高磁導率、低損耗的磁環上就構成傳輸線變壓器。因此它兼有傳輸線和高頻變壓器兩者的特點，相應的有兩種工作方式，傳輸線方式和變壓器方式。最高工作頻率可擴展到幾百兆赫甚至上千兆赫。

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U2UsI1I2I4I3U1Rs傳輸線方式Us1

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U1RsRL4

U2變壓器方式高頻諧振功率放大器共72頁，您現在瀏覽的是第65頁!1

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u1高頻倒相器usRsRLu2

uL三、傳輸線變壓器的應用

1、高頻倒相器端點2、3相連并接地，1、3端加高頻電壓u1，負載上得到的電壓uL與u1反相。

1：1傳輸線變壓器，又叫倒相變壓器。當傳輸線無損時，可以認為u1=u2和i1=i2。i1i2uL傳輸線輸出端的等效阻抗為：輸入端（1、3端）的等效阻抗為：為了實現傳輸線變壓器與負載的匹配，要求：

為了實現信號源與傳輸線變壓器的匹配，要求：

1：1傳輸線變壓器，最佳匹配狀態應該滿足：高頻諧振功率放大器共72頁，您現在瀏覽的是第66頁!1

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(a)

I

RL/4RLU2U1UsRsUL2I

(b)

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2I

RLU2U1UsRsUL4RLI

3、阻抗變換器圖（a）構成的是1：4阻抗變換器，1、4端相聯，線圈兩端電壓相等U2=U1，則負載電壓UL=2U1，負載電流為I，，則輸入端阻抗若將2、3端相聯，4端接地，則可構成4：1的阻抗變換器，如圖（b）所示利用上述原理還可構成1：9、1：16、………1：（n+1）2的傳輸線變壓器。若將上述電路的輸入端、輸出端互換（即信號源與