第2章高频功率放大器

1、高频电子线路高频电子线路 九江学院电子学院电信教研室 第2章 高频功率放大器 高频电子线路高频电子线路 九江学院电子学院电信教研室 第2章 高频功率放大器 教学目的： 1、掌握丙类谐振功放的特点和工作原理 2、掌握丙类谐振功放电路的性能分析 3、掌握丙类倍频器的工作原理 教学重点：丙类谐振功放的特点和工作原 理 教学难点：丙类谐振功放电路的性能分析 高频电子线路高频电子线路 九江学院电子学院电信教研室 第2章 高频功率放大器 概述概述 1 1、使用高频功率放大器的目的、使用高频功率放大器的目的 放大高频大信号放大高频大信号, ,使发射机末级获得足够大的发射功率。使发射机末级获得足够大的发射功率

2、。 2 2、高频功率放大器使用中需要解决的两个问题、高频功率放大器使用中需要解决的两个问题 高效率输出高效率输出高功率输出高功率输出 高频功率放大器和低频功率放大器的共同特点都高频功率放大器和低频功率放大器的共同特点都 是输出功率大和高。是输出功率大和高。 联想对比：联想对比： 高频电子线路高频电子线路 九江学院电子学院电信教研室 第2章 高频功率放大器 2.1 丙类谐振功放的特点 1.与低频功放相比较 工作频率和相对频带不同 负载性质不同 工作状态不同 对放大信号的要求不同 谐振网络的作用不同 工作状态不同 2.与小信号谐振放大器比较 高频电子线路高频电子线路 九江学院电子学院电信教研室 第

3、2章 高频功率放大器 三极管三极管四种工作状态四种工作状态 根据正弦信号整个周期根据正弦信号整个周期 内三极管的导通情况划分内三极管的导通情况划分 乙类：乙类：导通角等于导通角等于180 甲类：甲类：一个周期内均导通一个周期内均导通 甲乙类：甲乙类：导通角大于导通角大于180 丙类：丙类：导通角小于导通角小于180 高频电子线路高频电子线路 九江学院电子学院电信教研室 第2章 高频功率放大器 IC UCE O Q iC t O IC UCE O Q iC t O IC UCE O Q iC t O 晶体管在输入信号晶体管在输入信号 的整个周期都导通的整个周期都导通 静态静态IC较大，波形较大，

4、波形 好好, 管耗大效率低。管耗大效率低。 晶体管只在输入信号晶体管只在输入信号 的半个周期内导通，的半个周期内导通， 静态静态IC=0，波形严重，波形严重 失真失真, 管耗小效率高。管耗小效率高。 晶体管导通的时间大于晶体管导通的时间大于 半个周期，静态半个周期，静态IC 0， 一般功放常采用。一般功放常采用。 高频电子线路高频电子线路 九江学院电子学院电信教研室 第2章 高频功率放大器 功率放大器的主要技术指标是输出功率与效率。功率放大器的主要技术指标是输出功率与效率。 表2-1 不同工作状态时放大器的特点 工作状态 半导通角 理想效率 负 载 应 用 甲类 qc=180 50% 电阻 低

5、频 乙类 qc=90 78.5% 推挽，回路 低频，高频 甲乙类 90q c180 50%h78.5% 推挽 低频 丙类 qc90 h78.5% 选频回路 高频 丁类 开关状态 90%100% 选频回路 高频 工作状态工作状态 功率放大器一般分为甲类、乙类、甲乙类、丙类等工功率放大器一般分为甲类、乙类、甲乙类、丙类等工 作方式，为了进一步提高工作效率还提出了丁类与戊类放作方式，为了进一步提高工作效率还提出了丁类与戊类放 大器。大器。 谐振功率放大器通常工作于丙类工作状态，属于非线性电路谐振功率放大器通常工作于丙类工作状态，属于非线性电路 高频电子线路高频电子线路 九江学院电子学院电信教研室 第

6、2章 高频功率放大器 2.2 丙类谐振功放的工作原理 1.电路原理电路原理 三极管V在工作时应处于丙类工作状态，只有小部分 时间导通。LC谐振回路起到滤波和匹配作用。基极电源VBB应小 于死区电压以保证晶体管工作于丙类状态，一般VBB略小于0。 集电极电压VCC是功率放大器的能量来源。 高频电子线路高频电子线路 九江学院电子学院电信教研室 第2章 高频功率放大器 2.工作原理工作原理 2.2 丙类谐振功放的工作原理 i u BE u C i c u CE u 因而： 设输入ui为一余弦信号: 则三极管的发射结电压： 因为管子只在小半周期内导通，因而iB为脉冲电流。 放大后的iC也为脉冲电流。根

7、据傅氏级数展开得： 考虑LC谐振回路对各次谐波的作用不同得： tUcos im tUVcos imBB iBB uV tnItItIIcos2coscos cnmc2mc1mc0 tUcos cm tRIcos Pc1m tUVcos cmCC cCC uV 高频电子线路高频电子线路 九江学院电子学院电信教研室 第2章 高频功率放大器波形分析： a. 三极管输入特 性 b. 基极脉冲电流 及谐波分量 c. 集电极脉冲电 流及谐波分量 d. LC谐振回路两 端电压波形 e. 晶体管集电极 和发射极之间 的瞬时电压波 形 高频电子线路高频电子线路 九江学院电子学院电信教研室 第2章 高频功率放大器

8、 3.功率与效率功率与效率 2.2 丙类谐振功放的工作原理 DC P O P C P C h CC cm V U C0 c1m 1 )( I I gq 电源提供功率： 输出功率： 集电极功耗： 效率： 其中： 为集电极电压利用系数。 为集电极电流利用系数（波形系数）。 C0CCI V P 2 cm 2 1 R U c1mcm 2 1 IU P 2 c1m 2 1 RI ODC PP DC O P P )( 2 1 1 qg c0 c1m CC cm 2 1 I I V U 高频电子线路高频电子线路 九江学院电子学院电信教研室 第2章 高频功率放大器 ，功放管的集电极损耗功率 。试计算：直流电源

9、提供的功率 例例1 某高频谐振功率放大器工作于临界状态，输出功率 , 集电极电源 WP O 6 EcmAIC300 0 95. 0 D P P c h RLcr =24V，集电极电流直流分量，电压利用系数 及效率 ，临界负载电阻 ，可以求出集电极电源供给的直流功率 以及输出 题意分析题意分析：本题直接采用功放的电流、电压、能量关系即可。已知 电源电压Ec 0c I D P Pch 0c I 1c IO P Lcr R 电流的直流分量，从而得到集电极损耗功率及效率 ，通过电压利用系数 ，可以计算出波形系数 ，进而利用输出电流的直流分量求出输出 ，再利用输出功率可以得到临界负载阻抗电流里的基波分量

10、 高频电子线路高频电子线路 九江学院电子学院电信教研室 第2章 高频功率放大器 WIEP CCO 2 . 73 . 024 0 WPPP ODC 2 . 162 . 7 %3 .83 2 . 7 6 D O P P h h 75. 1 95. 0 833. 022 )( 1 h h q qCg mAgII CCC 52575. 1300)( 101 q q 5 .43 525. 0 622 22 1C O Lcr I P R 解解： 0 P P c 以及集电极损耗功率 Ec c U 1 P RLcr 1c I 0c I h 讨论讨论：本题考察的是如何灵活应用功放的电流、电压、能量关系。本题 的

11、解题方法还有多种，如由电源电压 以及电压利用系数，可以得到 ，再由输出功率 可以得到临界负载阻抗以及输出电流 。通过输出电流的直流分量 ，可以计算出波形系数 利用电压利用系数 计算出效率 ，从而得到集电极电源供给的直流功率 输出电压 中的基波分量 高频电子线路高频电子线路 九江学院电子学院电信教研室 第2章 高频功率放大器 80 高频电子线路高频电子线路 九江学院电子学院电信教研室 第2章 高频功率放大器 2.3 丙类谐振功放的性能分析 1.动态线 tUVucos imBBBE 可见，动态线和VCC， VBB，Uim，Ucm相关。 在以UBE作为参变量的三极管输出特性曲线上 作出的交流负载线（

12、如图）。 AB为动态线，且有： tUVucos cmCCCE 高频电子线路高频电子线路 九江学院电子学院电信教研室 第2章 高频功率放大器 2.三种工作状态三种工作状态 改变UBE、UCE 将使动态点移 动，使谐振功 放工作于不同 的三种状态： 欠压状态： 临界状态： 过压状态： 2.3 丙类谐振功放的性能分析 高频电子线路高频电子线路 九江学院电子学院电信教研室 第2章 高频功率放大器 3.负载特性负载特性 指VCC、VBB、Uim不变时，谐振负载RP变化 对放大器性能的影响。 2.3 丙类谐振功放的性能分析 观察集电极余弦脉冲变化 高频电子线路高频电子线路 九江学院电子学院电信教研室 第2

13、章 高频功率放大器 RP变化对集电极余弦脉冲的影响 高频电子线路高频电子线路 九江学院电子学院电信教研室 第2章 高频功率放大器 4.调制特性调制特性集电极调制特性 2.3 丙类谐振功放的性能分析 特点：特点：随着VCC增 大，先后经历： 过压临界欠压 且不变。 指VBB、Uim、 RP固 定，VCC变化对放 大器性能的影响。 作为集电极调制 时应工作于过压区 高频电子线路高频电子线路 九江学院电子学院电信教研室 第2章 高频功率放大器 4.调制特性调制特性基极调制特性 2.3 丙类谐振功放的性能分析 指 VCC 、Uim、 RP固 定， VBB 变化对放 大器性能的影响。 特点：特点：随着V

14、BB 增 大，先后经历： 欠压临界过压 且 增大。 作为基极调制时 应工作于欠压区。 高频电子线路高频电子线路 九江学院电子学院电信教研室 第2章 高频功率放大器 5.放大特性放大特性 特点：特点：随着Uim的增 大，先后经历： 欠压临界过压 且增大。 指VCC 、 VBB 、 RP固 定， Uim变化对放 大器性能的影响。 欠压时用于放大，过 压时用于限幅。 高频电子线路高频电子线路 九江学院电子学院电信教研室 第2章 高频功率放大器 2.4 高频功率放大器的实用电路高频功率放大器的实用电路 一一 直直流流馈馈电电线线路路 根根据据直直流流电电源源连连接接方方式式的的不不同同，可可分分为为：

15、 串串联联馈馈电电线线路路：直直流流电电源源、匹匹配配网网络络和和晶晶体体管管三三者者形形成成串串 联联连连接接的的方方式式。 并并联联馈馈电电线线路路：直直流流电电源源、匹匹配配网网络络和和晶晶体体管管三三者者形形成成并并 联联连连接接的的方方式式。 两两种种馈馈电电方方式式虽虽然然电电路路结结构构不不同同，但但对对电电路路来来说说，总总应应有有： tUEu cmCce cos 1 要使高频谐振功率放大器正常工作，在其输入和输出端还需接有：要使高频谐振功率放大器正常工作，在其输入和输出端还需接有： 直流馈电线路：为晶体管各级提供合适的偏置；直流馈电线路：为晶体管各级提供合适的偏置； 交流匹配

16、网络：将交流功率信号有效地传输。交流匹配网络：将交流功率信号有效地传输。 高频电子线路高频电子线路 九江学院电子学院电信教研室 第2章 高频功率放大器 1 集集电电极极馈馈电电电电路路： （1） 集集电电极极馈馈电电电电路路的的组组成成原原则则： Ico EC ic1 C L icn 高频电子线路高频电子线路 九江学院电子学院电信教研室 第2章 高频功率放大器 LC CC CC1 EC L C uc1 VT LC CC EC L C uc1 VT （2） 常常用用的的集集电电极极串串馈馈和和并并馈馈电电路路如如下下图图所所示示： cL高高频频扼扼流流圈圈：通通直直流流阻阻交交流流 cC：高高频

17、频旁旁路路电电容容：通通交交流流隔隔直直流流 c1C：隔隔直直电电容容：通通交交流流隔隔直直流流 以以上上两两个个电电路路匀匀满满足足： tUEu cCce cos 1 ICO直流通路直流通路 ICO EC LC CC CC1 EC L C uc1 VT LC CC EC L C uc1 VT IC1交流通路交流通路 Ic1 LC CC CC1 EC L C uc1 VT LC CC EC L C uc1 VT ICn交流通路交流通路 ICn iC频谱频谱 2 30 LC回路阻抗特性回路阻抗特性 LC CC CC1 EC L C uc1 VT LC CC EC L C uc1 VT 高频电子线

18、路高频电子线路 九江学院电子学院电信教研室 第2章 高频功率放大器 CB LB LB LB CE RB Re VT VT VT CBCB CB1 LB L L C C VT VT EB EB 2 基极馈电线路基极馈电线路 对对基基级级馈馈电电线线路路来来说说，也也有有串串联联和和并并联联两两种种形形式式。 在在实实际际应应用用中中，由由于于基基极极馈馈电电电电路路中中采采用用单单独独电电源源BB U 不不方方便便， 通通常常采采用用自自给给偏偏压压的的方方式式提提供供基基极极偏偏置置。 (1) 利利用用基基极极回回路路直直流流 BO I 产产生生偏偏压压 bBOBB RIU IBO UBB (

19、2) 利利用用 BO I 在在 bb r 上上产产生生偏偏压压bbBOBB rIU ，注注意意：一一般般bb r 很很小小，所所以以 BB U 很很小小且且不不稳稳定定。 IBO (3) 利利用用射射极极电电流流 eo I 在在e R 上上产产生生偏偏压压eeoBB RIU ，而而且且 这这种种电电路路能能自自动动维维持持放放大大器器的的工工作作稳稳定定。 Ieo + UBB - 以以上上基基极极自自给给偏偏压压电电路路中中，前前两两个个为为并并馈馈线线路路，后后一一种种为为串串馈馈 线线路路。 高频电子线路高频电子线路 九江学院电子学院电信教研室 第2章 高频功率放大器 二 高频功放的耦合回

20、路高频功放的耦合回路 高高频频功功放放都都要要采采用用一一定定的的耦耦合合回回路路，以以使使输输出出功功率率能能有有效效地地传传 输输到到负负载载（下下级级输输入入回回路路或或天天线线回回路路） ，一一般般说说来来，放放大大器器与与负负载载 之之间间的的耦耦合合可可采采用用下下图图所所示示的的四四端端网网络络来来表表示示。这这个个四四端端网网络络应应完完 成成的的任任务务是是： RiRoRLRS 功功 率率 放大器放大器 输入输入 匹配匹配 网络网络 输出输出 匹配匹配 网络网络 RL RS uS (1) 使负载阻抗与放大器所需要的最佳阻抗相匹配，以保证放大器传输到负使负载阻抗与放大器所需要的

21、最佳阻抗相匹配，以保证放大器传输到负 载的功率最大，即它起着载的功率最大，即它起着匹配网络的作用匹配网络的作用。 (2) 抑制工作频率范围以外的不需要频率，即它抑制工作频率范围以外的不需要频率，即它有良好的滤波作用。有良好的滤波作用。 (3) 在有几个电子器件同时输出功率的情况下，保证它们都在有几个电子器件同时输出功率的情况下，保证它们都能有效地传送功率能有效地传送功率 到公共负载到公共负载，同时又尽可能地使这几个电子器件，同时又尽可能地使这几个电子器件彼此隔离，互不影响彼此隔离，互不影响。 输入匹配网络或级间耦合网络输入匹配网络或级间耦合网络: :是用以与下级放大器的输入端相连接是用以与下级

22、放大器的输入端相连接 输出匹配网络输出匹配网络: :是用以输出功率至天线或其他负载是用以输出功率至天线或其他负载 高频电子线路高频电子线路 九江学院电子学院电信教研室 第2章 高频功率放大器 输出匹配网络输出匹配网络 输出匹配网络常常是指设备中末级功放与天线或其他负输出匹配网络常常是指设备中末级功放与天线或其他负 载间的网络载间的网络. . 这种匹配网络有这种匹配网络有L型、型、 型、型、T型网络及耦合回路。型网络及耦合回路。 输出匹配网络的主要功能与要求是输出匹配网络的主要功能与要求是匹配、滤波和高效率匹配、滤波和高效率。 通过改变匹配回路的可调元件，将负载阻抗通过改变匹配回路的可调元件，将

23、负载阻抗ZL (或或RL)转换转换 成放大管所要求的最佳负载阻抗成放大管所要求的最佳负载阻抗RLCR，使管子送出的功率，使管子送出的功率P1 能尽可能多的馈至负载。能尽可能多的馈至负载。 当调谐功率放大器工作于最佳负载值时的功放的效率较当调谐功率放大器工作于最佳负载值时的功放的效率较 高，输出功率较大。高，输出功率较大。 在实际电路中，放大器所要求的最佳电阻需要通过匹在实际电路中，放大器所要求的最佳电阻需要通过匹 配网络和终端负载配网络和终端负载( (如天线等如天线等) )相匹配。相匹配。 需要匹配的原因需要匹配的原因: 匹配的原理匹配的原理: 高频电子线路高频电子线路 九江学院电子学院电信教

24、研室 第2章 高频功率放大器 下图所示的匹配网络具有电路简单、容易实现的优点，下图所示的匹配网络具有电路简单、容易实现的优点， 不足之处是电路的品质因数不足之处是电路的品质因数Q值很低值很低( (通常通常Q10) )，因此电路，因此电路 的滤波特性很差，所以在实际的发射机中，常常选用的滤波特性很差，所以在实际的发射机中，常常选用T型或型或 型网络作匹配之用。型网络作匹配之用。 RpRp LL CRL (小) CRL (大) (b) R LRp匹配网络 (a) RLRp匹配网络 高频电子线路高频电子线路 九江学院电子学院电信教研室 第2章 高频功率放大器 3.滤波匹配网络（输入与输出） 实 例

25、分 析 L型： 型： T型： 高频电子线路高频电子线路 九江学院电子学院电信教研室 第2章 高频功率放大器 丙类谐振功放电路实例分析： 高频电子线路高频电子线路 九江学院电子学院电信教研室 第2章 高频功率放大器 例例1 某高频谐振功率放大器工作于临界状态，输出功率为 15W,且Ec=24V，导通角 。功放管参数: 试问： （1）直流电源提供的功率，功放管的集电极损耗功率及效率， 临界负载电阻为多少？ （2）若输入信号振幅增加一倍，功放的工作状态如何改变？ 此时的输出功率大约为多少？ （3）若负载电阻增加一倍，功放的工作状态如何改变？ （4）若回路失谐，会有何危险？如何指示调谐？ q 70 9

26、1. 0 题意分析题意分析：在已知输出功率P1、电源电压EC、电压利用系数， 其它参数就很容易求出；输入信号振幅变化、负载电阻变化， 将影响功放的工作状态，利用功放的振幅特性及负载特性判 断即可；由于谐振时功放工作在临界状态，此时利用输出电 压指示调谐最合适。 253. 0)70(,436. 0)70( 10 高频电子线路高频电子线路 九江学院电子学院电信教研室 第2章 高频功率放大器 解：解：（1）根据临界状态电压利用系数计算公式有 VEU crcc 84.2191. 024 A U P I c c 37. 1 84.21 1522 0 1 A I I c c 79. 0253. 0 436

27、. 0 37. 1 )( )( 0 1 1 0 q q q q WIEP ccD 96.1879. 024 0 WPPP Dc 96. 31596.18 0 %79 96.18 15 0 D P P h h 94.15 37. 1 84.21 1c c Lcr I U R 高频电子线路高频电子线路 九江学院电子学院电信教研室 第2章 高频功率放大器 （2）若输入信号振幅增加一倍，根据功放的振幅特性，放大 器将工作到过压状态，此时输出功率基本不变。 （3）若负载电阻增加一倍，根据功放的负载特性，放大器 将工作到过压状态，此时输出功率约为原来一半。 c U c U （4）若回路失谐，功率放大器将工

28、作到欠压状态，此时 集电极损耗将增加，有可能烧坏晶体三极管。用 指示调 谐最明显， 最大即谐振。 高频电子线路高频电子线路 九江学院电子学院电信教研室 第2章 高频功率放大器 例例 2 一谐振功放，原来工作在临界状态，后来发现该功放的 输出功率下降，效率反而提高，但电源电压EC、输出电压振 幅Uc及Ubemax不变，问这是什么原因造成的，此时功放工作在 什么状态？ 题意分析题意分析：本题是考察灵活运用功放的外部特性的能力。 由电源电压EC、输出电压振幅Uc及Ubemax不变，可知icmax还 是在临界饱和线上，工作状态不变。又由于电源电压EC、 输出电压振幅Uc不变，即电压利用系数不变，根据影

29、响效 率的因素，可知是波形系数提高了，即是减小，本题就归 结为影响的因素了。 高频电子线路高频电子线路 九江学院电子学院电信教研室 第2章 高频功率放大器 解解：由于EC、Uc及ubemax不变，即ucemin 、ubemax不变，因此功 放的工作状态不变。 由于 ，所以 不变，而 ，故效率的提高 是由于 的增加，这是通过减小实现的。要减小，有 两个途径，一是减小输入信号振幅Ubm，一是减小UBB，但 要求ubemax不变，故只能减小UBB，同时增大输入信号振幅 Ubm。输出功率下降，但Uc不变，只能是增加负载阻抗。 c c E U )(g C qh 1 2 1 )(g C q 1 讨论讨论：

30、如何应用功放的外部特性来调整功放的工作 状态，这是一个难点，需要考虑到每一个外部因素 影响。 高频电子线路高频电子线路 九江学院电子学院电信教研室 第2章 高频功率放大器 例例 对高频功放电路，已知功放管的输出特性曲线如所示，EB0.8 V， EC12 V，ub0.3 costV，u010 cos t V。 (1)画出动特性曲线，并说明电路的工作状态及其特点； (2)画出ic和UCE的波形；(3)计算输出功率和效率(wt=90时)。 题意分析：题意分析：这是一道常规题，根据电路参数画动特性曲线， 并确定性能指标。画动特性曲线的关键是确定3个特殊点， 即 的A、B、D三点。 0 C 00 180

31、 )(90 0qt 高频电子线路高频电子线路 九江学院电子学院电信教研室 第2章 高频功率放大器 解（1） VUEuu V.UEu ut cmCminCECE bmBmaxBEBE 21012 113080 0A 1 0 点： A B VEu VE u t CCE BBE 12 8 . 0 90B 0 点：点： VUEu i t cmCCE C 22 0 180D 1 0 点： 连接ABD，即 为动态特性线 （2）由动特性 曲线画出的ic和 UCE波形 高频电子线路高频电子线路 九江学院电子学院电信教研室 第2章 高频功率放大器 2190 190 90 0 1 0 0 0 C )()( q （

32、3）计算输出功率和效率 高频电子线路高频电子线路 九江学院电子学院电信教研室 第2章 高频功率放大器 例 题意分析题意分析：本题考查简单抽头并联谐振回路的阻抗变换。 根据输出电压和已知阻抗可确定输出功率和基波电流，且阻 抗变化时，该电流在欠压和临界状态下都将保持不变。 高频电子线路高频电子线路 九江学院电子学院电信教研室 第2章 高频功率放大器 高频电子线路高频电子线路 九江学院电子学院电信教研室 第2章 高频功率放大器 （3） 高频电子线路高频电子线路 九江学院电子学院电信教研室 第2章 高频功率放大器 例例3：有一谐振功率放大器，已知VCC12V，回路谐振阻抗 Re130，集电极效率74.

33、5，输出功率P0500mW。 现在为了提高，在保持VCC、Re、P0不变的条件下，将通角 减小到60，并使放大器工作到临界状态。 （1）试分析放大器原来的工作状态。 （2）计算提高的百分比和60时的效率。 （3）试求集电极损耗功率PC减少了多少？ 解：解：（1）确定放大器原来的工作状态。 当通角减小时，由于VCC、Re、P0(Vcm1)不变, 因此集电极 电压利用系数不变，VCEmin=VCC(1) 也不变。同时由于 IC1m=VCm/Re不变，因而减小时，要求ICmax增加。根据题意， 既然这时放大器工作在临界状态，那么，原来必定工作在欠 压状态。 高频电子线路高频电子线路 九江学院电子学院

34、电信教研室 第2章 高频功率放大器 （2）计算提高的百分比和60时的效率。 首先计算欠压状态的集电极电流通角。由题意可知 PC 500mw，Re130，VCC12V，74.5，则 查表可知上述 g1(C)时的通角C90，还可查得C60 时g1(60)1.80。现在计算提高的百分比 即效率提高了15。 高频电子线路高频电子线路 九江学院电子学院电信教研室 第2章 高频功率放大器 最后计算c60时的效率 （3）计算集电极损耗功率PC减小的数值。 PD=VCCICO=1255.86mW=670.32mW PC=PD-P0=(670.32-500)mW=170.32mW PD=VCCICO=1248.

35、72mW =584.67mW PC=PD-P0=(584.67-500)mW =84.67mW 则通角由90减小到60时，集电极损耗减小值为 PC=PC-PC=170.32-84.67mW =85.65mW 高频电子线路高频电子线路 九江学院电子学院电信教研室 第2章 高频功率放大器 （4）减小通角的措施。 设三极管导通电压为VBZ，偏置电压为VBB，基极激励 电压的振幅为Vbm，根据关系式 bm BBBZ C V VV cos q 当c 90,VBB=VBE；当减小c又 要求Icmax增大时， 则VBB必须向反向偏置方向增加， 同时，Vbm也必须增加。 CbmcmaxC cosUgIq1 高

36、频电子线路高频电子线路 九江学院电子学院电信教研室 第2章 高频功率放大器 2.5 丙类倍频器的工作原理 原理：利用器件的非线性对输入信号进行非线性变 换，再利用谐振系统从各次谐波中取出所需的n次谐 波分量，从而实现n倍频。 CCC0 cnmcnm DC on Cn 2 1 VI UI p P h 当n2时，一般设 陷波电路，从而有效 滤除低次谐波。如图： 丙类倍频器一般工作于弱欠压和临界状态，可以 临界状态分析，如： cnmcnmon 2 1 UIP n越大，Pon和cn越小且n的谐波难滤除，所以一 般n取23级。 高频电子线路高频电子线路 九江学院电子学院电信教研室 第2章 高频功率放大器

37、 2.6 丁类高频功率放大电路简介 丁类放大电路中，三极管处于开关状态 ; 在理想情况下，丁类高频功率放大电路的效率可达100%， 实际情况下也可达90%左右。 丁类功率放大电路如图所示: V1、V2各饱和导通半 周，尽管导通电流很大， 但相应的管压降很小， 这样每管的管耗就很小， 放大器的效率也很高。 高频电子线路高频电子线路 九江学院电子学院电信教研室 第2章 高频功率放大器 1 宽带高频功率放大器宽带高频功率放大器 以以LC谐振回路为输出电路的功率放大器，由于其相对通频带谐振回路为输出电路的功率放大器，由于其相对通频带B/ fo只只 有百分之几甚至千分之几，所以又称为有百分之几甚至千分之

38、几，所以又称为窄带高频功率放大器。由于调谐窄带高频功率放大器。由于调谐 系统复杂，窄带功率放大器的运用就受到了很大的限制系统复杂，窄带功率放大器的运用就受到了很大的限制 。 2.7宽带高频功率放大器 近年来一种新颖的，近年来一种新颖的，能够在很宽的波段内实现不调谐工作的宽频能够在很宽的波段内实现不调谐工作的宽频 带功率放大器带功率放大器得到了迅速的推广。得到了迅速的推广。 宽带功率放大器，实际上就是一种以非调谐单元作为输出匹配电路宽带功率放大器，实际上就是一种以非调谐单元作为输出匹配电路 的功率放大器。它是以频率特性很宽的传输线变压器，代替了电阻、电的功率放大器。它是以频率特性很宽的传输线变压

39、器，代替了电阻、电 容或电感线圈作为其输出电路容或电感线圈作为其输出电路 。 宽频带功率放大器没有选频作用。因此谐波的抑制成了一个重要宽频带功率放大器没有选频作用。因此谐波的抑制成了一个重要 的问题。为此，放大管的工作状态就只能选在非线性畸变比较小的甲的问题。为此，放大管的工作状态就只能选在非线性畸变比较小的甲 类或甲乙类状态，效率较低，也就是说类或甲乙类状态，效率较低，也就是说宽频带放大器是以牺牲效率作宽频带放大器是以牺牲效率作 为代价来换取宽频带输出的为代价来换取宽频带输出的 。 高频电子线路高频电子线路 九江学院电子学院电信教研室 第2章 高频功率放大器 普通变压器不能在较宽频内工作的原

40、因普通变压器不能在较宽频内工作的原因 1 宽带高频功率放大器宽带高频功率放大器 图图 (b)中中L、Ls1、r1是变压器初级绕组的电感、漏感和损耗电阻；是变压器初级绕组的电感、漏感和损耗电阻；Ls2、r2 是折合到初级后，次级绕组的漏感和损耗电阻；是折合到初级后，次级绕组的漏感和损耗电阻；C是变压器各分布电容折是变压器各分布电容折 合到初级后的总和；合到初级后的总和；RL是折合到初级后的等效负载电阻是折合到初级后的等效负载电阻。 在高频端由于初级绕组电感的感抗很强，因此在高频端等效电路中在高频端由于初级绕组电感的感抗很强，因此在高频端等效电路中 可以认为电感可以认为电感L L是开路，如图是开路

41、，如图(c)(c)。在低频端，由于频率较低，各漏感和。在低频端，由于频率较低，各漏感和 损耗电阻很小，也可略去不计，可以认为电容损耗电阻很小，也可略去不计，可以认为电容C开路，如图开路，如图 (d)； (a)原理电路原理电路(b)等效电路等效电路 (c)高频端等效电路高频端等效电路(d)低频端等效电路低频端等效电路 (e) 频率响应曲线频率响应曲线 us Rs RL uo Rs Rs Rs us us us r1Ls1 L Ls2r2 CRL rLs LCRLRL fs f uo 一般变压器的等效电路一般变压器的等效电路 可见工作频率越低，电感可见工作频率越低，电感L的旁路作用就越大，于是输出

42、电压将随着工的旁路作用就越大，于是输出电压将随着工 作频率的降低而下将。在高频端作频率的降低而下将。在高频端负载负载RL接在接在Ls和和C组成的串联谐振回路容组成的串联谐振回路容 抗元件的两端抗元件的两端，在串联谐振频率，在串联谐振频率fs的附近，负载两端的电压急剧增加，并在的附近，负载两端的电压急剧增加，并在 fs上达到最大值。但是，偏离谐振频率上达到最大值。但是，偏离谐振频率fs，电压将急剧减小，电压将急剧减小 高频电子线路高频电子线路 九江学院电子学院电信教研室 第2章 高频功率放大器 传输线变压器是将传输线变压器是将两根等长的导线紧靠在一起，并绕在两根等长的导线紧靠在一起，并绕在高导磁

43、率低损高导磁率低损 耗的磁芯上构成的。耗的磁芯上构成的。最高工作频率可扩展到几百兆赫甚至上千兆赫。最高工作频率可扩展到几百兆赫甚至上千兆赫。 传输线变压器与普通变压器在传输能量的方式上是不相同的，传输线变传输线变压器与普通变压器在传输能量的方式上是不相同的，传输线变 压器负载两端的电压不是次级感应电压，而是传输线的终端电压。压器负载两端的电压不是次级感应电压，而是传输线的终端电压。 两根导线紧靠在一起，所以导线任意长度处两根导线紧靠在一起，所以导线任意长度处 的线间电容很大，且在整个线上均匀分布。其次，的线间电容很大，且在整个线上均匀分布。其次， 两根等长导线同时绕在高两根等长导线同时绕在高磁

44、芯上，所以导线上均磁芯上，所以导线上均 匀分布的电感量也很大，这种电路通常又叫分布参匀分布的电感量也很大，这种电路通常又叫分布参 数电路。数电路。 us us us RL RL RL Rs Rs Rs (a) 结构示意图结构示意图 (c) 普通变压器的原理电路普通变压器的原理电路(b) 原理电路图原理电路图 u1 u2 u1u2 u1u2 在传输线变压器中，线间的分布电容不影响高频能量的传输，电磁波以在传输线变压器中，线间的分布电容不影响高频能量的传输，电磁波以 电磁能交换的形式在导线间介质中传播的。电磁能交换的形式在导线间介质中传播的。 高频电子线路高频电子线路 九江学院电子学院电信教研室 第2章 高频功率放大器 (1) 1：1传输线变压器传输线变压器 常用传输线变压