高频电子线路高频功率放大器教学ppt课件

1、 放大高频大信号使发射机末级获得足够大的发射功率。放大高频大信号使发射机末级获得足够大的发射功率。icebtooictVBZ谐振功率放大器谐振功率放大器波形图波形图icQebtooict小信号谐振放大器小信号谐振放大器波形图波形图 功率放大器实质上是一个能量转换器，把电源供给的直功率放大器实质上是一个能量转换器，把电源供给的直流能量转化为交流能量，能量转换的能力即为功率放大器流能量转化为交流能量，能量转换的能力即为功率放大器的效率。的效率。 谐振功率放大器：通常用来放大窄带高频信号谐振功率放大器：通常用来放大窄带高频信号( (信号的通信号的通带宽度只有其中心频率的带宽度只有其中心频率的1%1%

2、或更小或更小) )，其工作状态通常选为，其工作状态通常选为丙类工作状态丙类工作状态( (c c9090) )，为了不失真的放大信号，它的，为了不失真的放大信号，它的负载必须是谐振回路。负载必须是谐振回路。 非谐振放大器：可分为低频功率放大器和宽带高频功率非谐振放大器：可分为低频功率放大器和宽带高频功率放大器。低频功率放大器的负载为无调谐负载，工作在甲放大器。低频功率放大器的负载为无调谐负载，工作在甲类或乙类工作状态；宽带高频功率放大器以宽带传输线为类或乙类工作状态；宽带高频功率放大器以宽带传输线为负载。负载。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

3、类 qc=180 50% 电阻 低频 乙类 qc=90 78.5% 推挽，回路 低频，高频 甲乙类 90qc180 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 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，属于非线性谐振功率放大器通常工作于丙类工作状态，属于非线性tVVetVVecmCCcbmBBbcoscos)(BZ

4、bccVegi+vbiB+VBB+VCC+ecC+vcL输出iEicebVbmcosqc=BBV +VBZbmBZBBcVVVcosq谐振功率放大器转移特性曲线谐振功率放大器转移特性曲线转移特性icVBZo理想化ic maxicto+qcqco+qcqcVbmVbmebvcVBBt VBZ VBB t VCC t t t eb ib ic ec Vcm Vcm vb 高频功率放大器中各分电高频功率放大器中各分电压与电流的关系压与电流的关系cCCcvVe（a a）0000t或电压电流VBZoic maxec minicqcecVcmVCCicvceb max2ppVBZvBVbmvb23p2p2

5、5p(b)高频功率放大器中各部分电压与电流的关系高频功率放大器中各部分电压与电流的关系 功率放大器的作用原理是利用输入到基极的信号来控制集电极的直流电源所供给的直流功率，使之转变为交流信号功率输出去。由前述所知：由前述所知： 有一部分功率以热能的形式消耗在集电极上，成为集有一部分功率以热能的形式消耗在集电极上，成为集电极耗散功率。电极耗散功率。PDC=PDC=直流电源供给的直流功率；直流电源供给的直流功率；Po=Po=交流输出信号功率；交流输出信号功率；Pc=Pc=集电极耗散功率；集电极耗散功率；PDC= Po+ PccooDCocPPPPPh2 2由式由式可知可知 如果维持晶体管的集电极耗散

6、功率如果维持晶体管的集电极耗散功率PcPc不超过规定值，那不超过规定值，那么提高集电极效率么提高集电极效率c c，将使交流输出功率，将使交流输出功率PoPo大为增加。谐大为增加。谐振功率放大器就是从这方面入手，来提高输出功率与效率的。振功率放大器就是从这方面入手，来提高输出功率与效率的。1coCcPP 可见使可见使icic在在ecec最低的时候才能通过，那么，集电极耗最低的时候才能通过，那么，集电极耗散功率自然会大为减小。散功率自然会大为减小。dteTTcc01i 要想获得高的集电极效率，谐振功率放大器的集电极要想获得高的集电极效率，谐振功率放大器的集电极电流应该是脉冲状。导通角小于电流应该是

7、脉冲状。导通角小于9090，处于丙类工作状态。，处于丙类工作状态。 谐振功率放大器工作在丙类工作状态时谐振功率放大器工作在丙类工作状态时c c9090，集电极余弦电流脉冲可分解为傅里叶级数：集电极余弦电流脉冲可分解为傅里叶级数：ic=Ico+ Icm1cost+Icm2cos2t+Icm3cos3t+ p21cmp2cm1cmcmoRI21R2VIV21PVcm 回路两端的基频电压回路两端的基频电压 Icm1 基频电流基频电流Rp 回路的谐振阻抗回路的谐振阻抗 )(2121101ccCCcmcmDCocgIVIVPPqh0DCcc cPV ICCcmVV0c1cmc1II)(gqCCcmVV0

8、c1cmc1II)(gq 基极偏置为负值；半通角基极偏置为负值；半通角c c9090，即丙类工作状态；，即丙类工作状态；负负载为载为LCLC谐振回路。谐振回路。 对谐振功率放大器进行分析计算，关键在于求出电流对谐振功率放大器进行分析计算，关键在于求出电流的直流分量的直流分量Ic0Ic0和基频分量和基频分量Icm1Icm1。 工程上都采用近似估算和实验调整相结合的方法对高工程上都采用近似估算和实验调整相结合的方法对高频功率放大器进行分析和计算。折线法就是常用的一种频功率放大器进行分析和计算。折线法就是常用的一种分析法。分析法。 所谓折线法是将电子器件的特性曲线理想化，用一组所谓折线法是将电子器件

9、的特性曲线理想化，用一组折线代替晶体管静态特性曲线后进行分析和计算的方法。折线代替晶体管静态特性曲线后进行分析和计算的方法。 根据理想化原理晶体管的静态转移特性可用交横轴于根据理想化原理晶体管的静态转移特性可用交横轴于VBZVBZ的一条直线来表示的一条直线来表示(VBZ(VBZ为截止偏压为截止偏压) )。晶体管实际特性和理想折线晶体管实际特性和理想折线理想化折线（虚线）icgceb0VBZic过压区临界线欠压区ebec0(a)(b)gcr 在非线性谐振功率放大器中，常常根据集电极是否进入在非线性谐振功率放大器中，常常根据集电极是否进入饱和区，将放大器的工作状态分为三种：饱和区，将放大器的工作状

10、态分为三种： 由上图可见，在饱和区，根据理想化原理，集电极电流由上图可见，在饱和区，根据理想化原理，集电极电流只受集电极电压的控制，而与基极电压无关。只受集电极电压的控制，而与基极电压无关。那么那么 ic =gc(ebVBZ) ic =gc(ebVBZ) (eb(ebVBZ) VBZ) 常数cbcceegi 当晶体管特性曲线理想化后，丙类工作状态的集电极电当晶体管特性曲线理想化后，丙类工作状态的集电极电流脉冲是尖顶余弦脉冲。这适用于欠压或临界状态。流脉冲是尖顶余弦脉冲。这适用于欠压或临界状态。晶体管的内部特性为：晶体管的内部特性为：ic=gc(ebVBZ)eb= VBB+Vbmcostec=

11、VCCVcmcost因而，因而，ic max= gcVbm(1cos ic max= gcVbm(1cos c)c)尖顶余弦脉冲尖顶余弦脉冲ic maxto2qccccctiiqqcos1coscosmaxic =Ic0+Icm1cost+Icm2cos2t+Icmncosnt+)cos1)(1(sincoscossin2)()cos1 (sincos)()cos1 (cossin)(210ccccccnccccccccccnnnnnqqqqqpqqpqqqqqpqqqq)()(maxmax10max0CnCcmnCCcmCCCiIiIiIqqq尖顶脉冲的分解系数尖顶脉冲的分解系数n2.01.

12、00.50.40.30.20.102040 60 80100qc10180120 160100123140当当c120c120时，时，Icm1/IcmaxIcm1/Icmax达到最大值。在达到最大值。在Ic maxIc max与与负载阻抗负载阻抗RpRp为某定值的为某定值的情况下，输出功率将达情况下，输出功率将达到最大值。这样看来，到最大值。这样看来，取取c=120c=120应该是最佳通应该是最佳通角了。但此时放大器处角了。但此时放大器处于甲级工作状态效率太于甲级工作状态效率太低。低。尖顶脉冲的分解系数尖顶脉冲的分解系数n2.01.00.50.40.30.20.1020406080100qc1

13、0180120160100123140尖顶脉冲的分解系数尖顶脉冲的分解系数)(21)()(212110101ccccCCcmcmocgIVIVPPqqqh)()()(gc0c1c1qqq2)()()(gc0c1c1qqqn2.01.00.50.40.30.20.1020406080100qc10180120160100123140输出功率为输出功率为0 0 高频放大器的工作状态是由负载阻抗高频放大器的工作状态是由负载阻抗RpRp、激励电压、激励电压vbvb、供电电压供电电压VCCVCC、VBBVBB等等4 4个参量决定的。个参量决定的。 为了阐明各种工作状态的特点和正确调节放大器，就为了阐明各

14、种工作状态的特点和正确调节放大器，就应该了解这几个参量的变化会使放大器的工作状态发生怎应该了解这几个参量的变化会使放大器的工作状态发生怎样的变化。样的变化。 +vbiB+VBB+VCC+ecC+vcL输出iEicebeb= VBB+Vbmcost ec= VCCVcmcostcmcCCVeVeb= VBB+Vbmic = gc(ebVBZ)BZcmcCCbmBBccVVeVVVg)(ibmcmBBcmBZCCbmccmbmcVVVVVVVeVVg= gd(ec V0)+vbiB+VBB+VCC+ecC+vcL输出iEicebicic321Im018090半导通角tBACD321负载增大eb=e

15、b maxVCCQec minVcm1.欠压状态2.临界状态3.过压状态RpVcmVcm 从负载方面看来，从负载方面看来，放大器相当于一个负电放大器相当于一个负电阻，亦即它相当于交流阻，亦即它相当于交流电能发生器，可以输出电能发生器，可以输出电能至负载。电能至负载。 用类似的方法，可用类似的方法，可得出在得出在ic ebic eb坐标平坐标平面的动态特性曲线。面的动态特性曲线。电压、电流随负载变化波形电压、电流随负载变化波形BZcmcCCbmBBccVVeVVVg)(ibmcmBBcmBZCCbmccmbmcVVVVVVVeVVg= gd(ec V0)icic321Im0180 90 半导通角

16、tBACD321负载增大eb=eb maxVCCQec minVcm1.欠压状态2.临界状态3.过压状态RpVcmVcm电压、电流随负载变化波形电压、电流随负载变化波形icic321Im0180 90 半导通角tBACD321负载增大eb=eb maxVCCQec minVcm1.欠压状态2.临界状态3.过压状态RpVcmVcm负载特性曲线负载特性曲线 欠压状态的功率和效率都比较低，集电极耗散功率也较欠压状态的功率和效率都比较低，集电极耗散功率也较大，输出电压随负载阻抗变化而变化，因此较少采用。但大，输出电压随负载阻抗变化而变化，因此较少采用。但晶体管基极调幅，需采用这种工作状态。晶体管基极调

17、幅，需采用这种工作状态。欠压过压0临界Ic 1Ic0VCRp0hcP=PoPc欠压过压临界Rp 掌握负载特性，对分析集电极调幅电路、基极调幅电路的掌握负载特性，对分析集电极调幅电路、基极调幅电路的工作原理，对实际调整谐振功率放大器的工作状态和指标是很工作原理，对实际调整谐振功率放大器的工作状态和指标是很有帮助的。有帮助的。bBBBZ1cVVVcosq 但是采取上述三种方法中的任一个方法，当但是采取上述三种方法中的任一个方法，当c c增大增大时，时，icic脉冲电流的振幅脉冲电流的振幅ImIm会加大，输出功率会加大，输出功率PoPo当然也会加当然也会加大，而当大，而当c c减小时，减小时，ImI

18、m和和PoPo均将减小。有时希望增大均将减小。有时希望增大c c，但要保持但要保持ImIm不变，则应在增加不变，则应在增加VBBVBB的同时，适当减小激励的同时，适当减小激励VbVb。谐振功率放大器转移特性曲线谐振功率放大器转移特性曲线转移特性icVBZo理想化ic maxicto+qcqco+qcqcVbmVbmebvcVBBt 调整欠压、临界、过压三种工作状态，大致有以下几种调整欠压、临界、过压三种工作状态，大致有以下几种方法：方法： 改变集电极负载改变集电极负载RpRp；改变供电电压；改变供电电压VCCVCC；改变偏压；改变偏压VBBVBB；改；改变激励变激励VbVb。icic321Im

19、0180 90 半导通角 tBACD321负载增大eb=eb maxVCCQec minVcm1.欠压状态2.临界状态3.过压状态RpVcmVcm欠压过压临界ic1ic2ic3ic4ic5icebecVCC5VCC3VCC1VC1VC2VC3VC4VC5欠压临界过压VCCVCC变化时对工作状态的影响变化时对工作状态的影响 在欠压区内，输出在欠压区内，输出电流的振幅基本上不随电流的振幅基本上不随VCCVCC变化而变化，故输变化而变化，故输出功率基本不变；而在出功率基本不变；而在过压区，输出电流的振过压区，输出电流的振幅将随幅将随VCCVCC的减小而下的减小而下降，故输出功率也随之降，故输出功率也

20、随之下降。下降。00( a)( b)欠压状态过压状态VCC欠压状态过压状态VCCIc 0Icm1PoP=Pc 当当VBBVBB由小到大变化时，由小到大变化时，Icm1Icm1、Ic0Ic0和响应的和响应的VcmVcm在欠压在欠压区迅速增大，而在过压区则缓区迅速增大，而在过压区则缓慢增大。放大器的工作状态由慢增大。放大器的工作状态由欠压经临界转入过压状态。欠压经临界转入过压状态。 基极调幅就是调制信号使基极调幅就是调制信号使VBBVBB改变的调制方式。因而，改变的调制方式。因而，基极调幅要工作在欠压区。基极调幅要工作在欠压区。谐振功率放大器转移特性曲线谐振功率放大器转移特性曲线转移特性icVBZ

21、o理想化ic maxicto+qcqco+qcqcVbmVbmebvcVBBtVbm变化时电流、功率的变化变化时电流、功率的变化(a)过压状态欠压状态VbmIC0OIcm1(b)过压状态欠压状态VbmPoOP=Pcip谐振功率放大器转移特性曲线谐振功率放大器转移特性曲线转移特性icVBZo理想化ic maxicto+qcqco+qcqcVbmVbmebvcVBBtbBZBB1cVVVcosq导通角导通角cic max=gcVb(1cosqc)PDC=Ic0 VCCmaxcc1CC1cmcmo)(V21IV21Piq)(21ccDCocgPPqhp2CCp2cmoR)V(21RV21Po2CCp

22、P2)V(R 可以证明，放大器所要求的最佳负载是随导通角可以证明，放大器所要求的最佳负载是随导通角c c改变改变而变化的。而变化的。c c小，小，RpRp大。要提高放大器的效率，就要求放大。要提高放大器的效率，就要求放大器具有大的最佳负载电阻值。大器具有大的最佳负载电阻值。 在实际电路中，放大器所要求的最佳电阻需要通过匹配在实际电路中，放大器所要求的最佳电阻需要通过匹配网络和终端负载网络和终端负载( (如天线等如天线等) )相匹配。相匹配。 用折线法分析高频功率放大器时要引入相当的误差，低频时误差还是允许的。但随着工作频率的提高，由于晶体管的高频特性及大信号的注入效应而引入的误差将更大，严重时

23、，使放大器无法工作。 一方面应该考虑晶体管基区少数载流子的渡越时间、晶体管的体电阻(特别是rbb的影响)、饱和压降及引线电感等因素的影响；另一方面，功率放大管基本工作在大信号，即大注入条件下，必须考虑大注入所引起的基极电流和饱和压降增加的影响。上述的这些影响都会使放大器的功率增益、最大输出功率及效率的急骤下降。 在高频小信号工作时，渡越角是以扩散电容的形式来表示基区渡越时间的影响的，由于信号的幅度小结电容可等效成线性的。而在大信号高频工作时，必须考虑其非线性特性。 通过实验，可以用示波器观察功率放大器放大管各极电流波形随工作频率变化而变化的情况。高频情况下功放管高频情况下功放管 各电极电流波形

24、各电极电流波形t0qct0(t0=10 20 )ibicie2t0 在工作频率很高，在工作频率很高， 渡越角在渡越角在0=100=102020时，功放时，功放管各电极电流的变化情况：管各电极电流的变化情况：高频情况下功放管各电极电流波形高频情况下功放管各电极电流波形t0qct0(t0=1020)ibicie2t0 上述分析表明，上述分析表明，icic的导通角加大，将使功率管的效的导通角加大，将使功率管的效率大大降低；率大大降低；Ib1Ib1的加大将使激励功率增加，这会使放的加大将使激励功率增加，这会使放大器的功率增益降低，这种现象将随工作频率升高而加大器的功率增益降低，这种现象将随工作频率升高

25、而加剧。剧。高频情况下功放管高频情况下功放管 各电极电流波形各电极电流波形t0qct0(t0=10 20 )ibicie2t0 当频率增高时，已经证明基极电流的基波振值当频率增高时，已经证明基极电流的基波振值Ib1Ib1是迅是迅速增加的，这表明速增加的，这表明b bee间呈现的交流阻抗显著减小，因间呈现的交流阻抗显著减小，因此此rbbrbb的影响便相对增加，要求的激励功率将更大，这会的影响便相对增加，要求的激励功率将更大，这会使功率增益进一步减小。使功率增益进一步减小。 大信号注入时，功率管的饱和压降将增大，在高频工作时，大信号注入时，功率管的饱和压降将增大，在高频工作时，集电极体电阻也要提高

26、，致使饱和压降进一步增加。集电极体电阻也要提高，致使饱和压降进一步增加。 Vces的增加，会使功率放大器的输出功率、效率、功率增益均减少。 在更高频率工作时，要考虑管子各电极引线电感的影响，其中以发射极的引线电感影响最严重，因为它能使输出输入电路之间产生寄生耦合。 一般长度为10mm的引线，其电感约为103H，在工作频率为300MHz时，感抗值约为1.9，若通过1A高频电流，则会在此感抗上产生约1.9V的负反馈电压。这种负反馈当然会使输出功率及功率增益下降，并使激励增加。 根据直流电源连接方式的不同，集电极馈电电路又分根据直流电源连接方式的不同，集电极馈电电路又分为串联馈电和并联馈电两种。为串

27、联馈电和并联馈电两种。LCC1LC+VCCALCCC1+VCCLC2(a) 串馈(b) 并馈LCC1LC+VC CALCCC1+VC CLC2(a) 串馈(b) 并馈将会直接影响回路谐振频率的稳定性；串联电路的特点正好与并馈电路相反。LCC1LC+VC CALCCC1+VC CLC2(a) 串馈(b) 并馈 基极偏置电压基极偏置电压VBBVBB可以单独由稳压电源供给，也可以由可以单独由稳压电源供给，也可以由集电极电源集电极电源VCCVCC分压供给。在功放级输出功率大于分压供给。在功放级输出功率大于1W1W时，时，基极偏置常采用自给偏置电路。基极偏置常采用自给偏置电路。 多级功放中间级的一个很大

28、问题是后级放大器的输入多级功放中间级的一个很大问题是后级放大器的输入阻抗是变化的，是随激励电压的大小及管子本身的工作状阻抗是变化的，是随激励电压的大小及管子本身的工作状态变化而变化的。态变化而变化的。 这个变化反映到前级回路，会使前级放大器的工作状态这个变化反映到前级回路，会使前级放大器的工作状态发生变化。此时，若前级原来工作在欠压状态，则由于负发生变化。此时，若前级原来工作在欠压状态，则由于负载的变化，其输出电压将不稳定。载的变化，其输出电压将不稳定。 对于中间级而言，最主要的是应该保证它的电压输出稳对于中间级而言，最主要的是应该保证它的电压输出稳定，以供给下级功放稳定的激励电压，而效率则降

29、为次要定，以供给下级功放稳定的激励电压，而效率则降为次要问题。问题。 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，这种匹配网络有间的网络，这种匹配网络有L L型、型、型、型、T T型网络及由它们组型网络及由它们组成的多级网络，也有用双调谐耦合回路的。成的多级网络，也有用双调谐耦合回路的。 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。 高频调谐功率放大器的阻抗匹配就是在给定的电路条件高频调谐功率放大器的阻抗匹配就是在给定的电路条件下，改变负载回路的可调元件，将负载阻抗下

30、，改变负载回路的可调元件，将负载阻抗ZLZL转换成放大管转换成放大管所要求的最佳负载阻抗所要求的最佳负载阻抗RpRp，使管子送出的功率，使管子送出的功率P0P0能尽可能多能尽可能多的馈至负载。这就叫做达到了匹配状态，或简称匹配。的馈至负载。这就叫做达到了匹配状态，或简称匹配。 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 Q值很低值很低( (通常通常Q Q10)10)，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 T型或型或型

31、网络作匹配之用。型网络作匹配之用。RpRpLLCRL(小)CRL(大)(b) RLRp匹配网络(a) RLRp匹配网络 下图是两种下图是两种形网络是其中的形式之一形网络是其中的形式之一( (也可以用也可以用T T型网型网络络) )。图中。图中R2R2代表终端代表终端( (负载负载) )电阻，电阻，R1R1代表由代表由R2R2折合到左端折合到左端的等效电阻，故接线用虚线表示。的等效电阻，故接线用虚线表示。2211211)3(1) 12(1222)2(11) 1 (CXLQRLQRLQLXLQRRRCXLQRCXR1C1C2R2L1(a)11CLXRQ 下图是两种下图是两种形网络是其中的形式之一形

32、网络是其中的形式之一( (也可以用也可以用T T型网型网络络) )。图中。图中R2R2代表终端代表终端( (负载负载) )电阻，电阻，R1R1代表由代表由R2R2折合到左端折合到左端的等效电阻，故接线用虚线表示。的等效电阻，故接线用虚线表示。1)12LQ(1R2R2R1LX)3(12CXLQ2R12LQ1RLQ2CX)2(LQ1R1CX)1(R1C1R2C2L1(b)复合输出回路复合输出回路( (为了简化电路，省略了为了简化电路，省略了 直流电源及辅助元件直流电源及辅助元件L L、C C、C C等等) )LnC1CARACnL1r1L2 可以看到：两种输出网络，从晶体管集电极向右方看去，可以看

33、到：两种输出网络，从晶体管集电极向右方看去，都应等效为一个并联谐振回路，如下图。都应等效为一个并联谐振回路，如下图。等效电路等效电路A22RM rA22111111pRMCL)(CLRrrrC1L1rr1ik 改变改变M(M(晶体管电路由于元件小，实现可变晶体管电路由于元件小，实现可变M M是较是较困难的，这时里为了便于说明问题，因而仍采用了改困难的，这时里为了便于说明问题，因而仍采用了改变变M M的讲法的讲法) )，就可以在不影响回路调谐的情况下，调，就可以在不影响回路调谐的情况下，调整中介回路的等效阻抗，以达到阻抗匹配的目的。整中介回路的等效阻抗，以达到阻抗匹配的目的。 耦合越紧，即互感耦

34、合越紧，即互感M M越大，则反映等效电阻越大，越大，则反映等效电阻越大，回路的等效阻抗也就下降越多。回路的等效阻抗也就下降越多。为了使器件的输出功率绝大部分能送到负载为了使器件的输出功率绝大部分能送到负载RARA上就希望上就希望 反射电阻反射电阻r r回路损耗电阻回路损耗电阻r1 r1 2121122)()()( MRMIIAkkkhrrrrrrr功功率率电电子子器器件件送送至至回回路路的的总总回回路路送送至至负负载载的的功功率率 衡量回路传输能力优劣的标准，通常以输出至负载的有衡量回路传输能力优劣的标准，通常以输出至负载的有效功率与输入到回路的总交流功率之比来代表。这比值叫做效功率与输入到回

35、路的总交流功率之比来代表。这比值叫做中介回路的传输效率中介回路的传输效率k k，简称中介回路效率。，简称中介回路效率。rrrrrr11111110111 )( LQQCLRLQQCLRLpp值值有有负负载载时时的的回回路路抗抗有有负负载载时时的的回回路路谐谐振振阻阻值值无无负负载载时时的的回回路路抗抗无无负负载载时时的的回回路路谐谐振振阻阻 从回路传输效率高的观点来看，应使从回路传输效率高的观点来看，应使QLQL尽可能尽可能地小。但从要求回路滤波作用良好来考虑，则地小。但从要求回路滤波作用良好来考虑，则QLQL值值又应该足够大。从兼顾这两方面出发，又应该足够大。从兼顾这两方面出发，QLQL值一

36、般不值一般不应小于应小于1010。在功率很大的放大器中，。在功率很大的放大器中，QLQL也有低到也有低到1010以下的。以下的。0111111QQRRrLppkrrrrrh 宽带高频功率放大电路采用非调谐宽带网络作为匹配网络, 能在很宽的频带范围内获得线性放大。常用的宽带匹配网络是传输线变压器, 它可使功放的最高频率扩展到几百兆赫甚至上千兆赫, 并能同时覆盖几个倍频程的频带宽度。 由于无选频滤波性能, 故宽带高频功放只能工作在非线性失真较小的甲类或乙类状态, 效率较低。所以, 宽带高频功放是以牺牲效率来换取工作频带的加宽。 5.6.1 传输线变压器 宽频带特性 普通变压器上、下限频率的扩展方法

37、是相互制约的。 为了扩展下限频率, 就需要增大初级线圈电感量, 使其在低频段也能取得较大的输入阻抗, 如采用高导磁率的高频磁芯和增加初级线圈的匝数, 但这样做将使变压器的漏感和分布电容增大, 降低了上限频率；为了扩展上限频率, 就需要减小漏感和分布电容, 减小高频功耗, 如采用低导磁率的高频磁芯和减少线圈的匝数, 但这样做又会使下限频率提高。 传输线变压器是基于传输线原理和变压器原理二者相结合而产生的一种耦合元件。它是将传输线(双绞线、带状线或同轴线等)绕在高导磁率的高频磁芯上构成的, 以传输线方式与变压器方式同时进行能量传输。 传输线变压器是将两根等长的导线紧靠在一起，并绕在高导磁率低传输线

38、变压器是将两根等长的导线紧靠在一起，并绕在高导磁率低损耗的磁芯上构成的。最高工作频率可扩展到几百兆赫甚至上千兆赫。损耗的磁芯上构成的。最高工作频率可扩展到几百兆赫甚至上千兆赫。 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。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。usususRLRLRLRsRsRs(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u1u2u1u2 两根导线紧靠在一起，所以

39、导线任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，且在整个线意长度处的线间电容很大，且在整个线上均匀分布。其次，两根等长导线同时上均匀分布。其次，两根等长导线同时绕在高绕在高磁芯上，所以导线上均匀分布磁芯上，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的电感量也很大，这种电路通常又叫分布参数电路。布参数电路。 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。波以电磁能交换的形式在导线间介质中传播的。 1 1：1 1传输线变压器，又叫倒相变传输线变压器，又叫倒相变压器。当传输线无损时，可以认为压器。当传输线无损时，可以认为u1=u2u1=u2和和i1=i2i1=i2。usRLRsu1u2i1i2如果传输线的特性阻抗：如果传输线的特性阻抗： CLZO2242iuZ421131ZiuZLRZ42SRZ31SLORRZZZ4231LSORRZ usRLRsu1u2i1i2 1：1传输线变压器具有最大的功率传输线变压器具有最大的功率输出。但实际上，在各种放大电路中输出。但实际上，在各种放大电路中RL正好等于信号源内阻的情况是很少的。正好等于信号源内阻的情况是很少的。因而，因而，1：1传输线变压器很少用作阻抗传输线变