[工学]高频第二章

1、.黑龙江大学剑桥学院 电气工程专业英语 教案2010 2011 学年第 二 学期第 二 章授 课 章 节第二章 高频小信号放大器2.1高频小信号放大器的功能、分类与技术指标2.2 LC串并联谐振回路2.3晶体管高频小信号等效电路2.4晶体管谐振放大器2.5小信号谐振放大器的稳定性所 需 学 时讲授学时数：10 实践环节学时数：0教 学 目 的与 要 求掌握LC串并联回路的组成、原理及特性；掌握LC阻抗变换电路的结构、分析方法；了解常用集中选频滤波器的特点和使用方法；了解电噪声的概念和来源，了解噪声温度的概念，掌握噪声系数的定义和计算；了解反馈控制电路的概念。 教 学 重 点重 点：掌握LC串并

2、联回路的组成、原理及特性；掌握LC阻抗变换电路的结构、分析方法；掌握噪声系数的定义和计算。 教 学 难 点难 点： 高频单调谐放大器的的指标分析。LC谐振回路中谐振电导（电阻）、品质因数的计算，接入系数的计算。教 学 方 法与 手 段讲授法、讨论法教 学 内 容时 间 分 配时间2.1高频小信号放大器的功能、分类与技术指标 2.2 LC串并联谐振回路 2课时2.3晶体管高频小信号等效电路 2课时2.4晶体管谐振放大器 2课时2.5小信号谐振放大器的稳定性 2课时第二章习题课 2课时作业及思考题2.2、2.3、2.52.6、2.9、2.11教学的基本内容时间安排教学方法高频小信号放大器1、基础知

3、识1.1高频小信号放大器的概念及分类1、高频小信号放大器概念放大高频小信号（中心频率在几百千赫兹到几百兆赫兹）的放大器称为高频小信号放大器。2、高频小信号放大器分类根据工作频带的宽窄不同，高频小信号放大器分为宽带型和窄带型两大类。所谓频带的宽窄指的是相对频带，而不是绝对频带，即通频带与其中心频率的比值。宽带放大器的相对频带较宽，往往在0.1以上；窄带放大器的相对频带较窄，往往小到0.01，本项目主要介绍小信号谐振放大器。1、LC串联谐振回路（1）概述信号源与电容和电感串接，就构成LC串联谐振回路。串联谐振回路的阻抗在某一特定频率上具有最小值，而偏离这个特定频率的时候阻抗将迅速增大。回路的这种特

4、性称为谐振特性，这个特定频率就叫做谐振频率。谐振回路具有选频和滤波作用。（2）谐振条件令 则达到最大值，回路发生谐振。串联谐振角频率和频率分别为 40min教学的基本内容时间安排教学方法3、集成宽带放大器1.3小信号谐振放大器1.3.1谐振放大器概念采用调谐回路作为负载的放大器，选频或滤波是其基本特点。选频网络在高频电子线路中得到广泛应用，它能选出我们需要的频率分量，滤去不需要的频率分量。20min15min教学的基本内容时间安排教学方法（3）谐振特性谐振时（），回路电抗X为0，阻抗Z=R为最小值，且为纯电阻性； 时，回路呈感性； 时，回路呈容性。谐振时，电流达到最大且与电源同相。谐振时，电感

5、及电容两端电压模值相等，且等于外加电压的倍。 品质因数： 谐振时回路感抗值（或容抗值）与回路电阻R的比值称为回路的品质因数，以表示，它表示回路损耗的大小。 广义失谐系数x，表示回路失谐大小的量，其定义为 （4）谐振曲线和通频带谐振曲线 串联谐振回路中电流幅值与外加电压频率之间的关系曲线称为谐振曲线。可用N(f)表示谐振曲线的函数。 由图可见，回路的值越高，谐振曲线越尖锐，回路的选择性好。因此，回路值的大小可说明回路选择性的好坏。通频带回路外加电压的幅值不变，改变频率，回路电流下降到的时所对应的频率范围称为谐振回路的通频带，其绝对值（用或表示）为 教学的基本内容时间安排教学方法 或 由此可见，通

6、频带与回路的品质因数成反比， 越高，谐振曲线越尖锐，回路的选择性越好，但通频带越窄。2、LC并联谐振回路（1）概述对于信号源内阻和负载比较大的情况，宜采用并联谐振回路。电感线圈L、电容C、外加信号源相互并联，就构成LC并联谐振回路。 LC并联谐振回路 LC并联谐振回路的等效电路（2）谐振条件 一般回路的损耗很小，满足 当时，回路发生谐振。并联谐振角频率和频率分别为 （3）谐振特性谐振时（），回路电抗X为0，阻抗Z为纯电阻性，并达到最大值； 时，回路呈容性； 时，回路呈感性。谐振时，电压达到最大且与电源同相。20min15min2min教学的基本内容时间安排教学方法谐振时，电感及电容中的电流幅值

7、相等，且等于外加电流源的倍。 品质因数： 广义失谐系数x （4）谐振曲线和通频带谐振曲线 通频带 或 并联谐振回路的通频带、选择性与回路品质因数与串联谐振回路是一样的。1.3.2谐振放大器分类1.3.3主要性能指标 谐振电压增益Au0放大器在谐振频率上的增益，衡量对有用信号的放大能力。 通频带BW0.7放大器电压增益下降到谐振电压增益的0.707倍时所对应的频率范围。 选择性 §抑制比： d=20lgAu0/Au(dB) §矩形系数： K0.1=BW0.1/BW0.72、模块介绍本项目涉及的模块主要包括单调谐放大。20min15min2min教学的基本内容时间安排教学方法器

8、、双单调谐放大器、集中选频放大器。2.1单调谐放大器1、单级单调谐放大器电路结构 集电极负载为LC并联谐振回路 采用了部分接入方式2、单级单调谐放大器的性能分析：Ø 谐振频率： 其中：为等效的回路总电容。Ø 通频带：其中：为回路的有载品质因数。有：Ø 矩形系数：其中：可见其矩形系数远大于1，选择性较差。3、多级单调谐放大器的性能指标 电压增益：如果有n级且各级增益相同则：Au=AU1.AU2.AU3.AU4.AUN =(Au1)n 通频带： 选择性：N级的矩形系数为教学的基本内容时间安排教学方法2.2双调谐放大器1、双调谐放大器电路结构1) 集电极负载为双调谐耦合

9、回路2) 初、次级均采用了部分接入方式2、双调谐放大器性能特点：§ 双调谐放大器在临界耦合的条件下谐振电压增益是单调谐的1/2倍。§ 双调谐的通频带和单调谐通频带的关系：§ 矩形系数小于单调谐，选择性好，即§ 缺点是调谐不方便。2.3集中选频放大器1、集中选频放大器的组成Ø 第一种形式Ø 第二种形式2、集中选频滤波器(1) 晶体滤波器1)石英晶体的物理特性20min15min2min教学的基本内容时间安排教学方法石英晶体是一种各向异性的结晶体，化学成分是SiO2，具有稳定的物理化学特性。 2)石英晶体的压电效应石英晶体的具有正、反两种

10、压电效应。当石英晶体沿某一电轴受到交变电场作用时，就能沿机械轴产生机械振动，反过来，当机械轴受力时，就能在电轴方向产生电场,且换能性能具有谐振特性，在谐振频率，换能效率最高。3)石英晶体符号及等效电路石英晶体的等效电路如右图所示，电容称为石英谐振器的静电容，。其容量主要决定于石英片尺寸和电极面积；、等效它的串联谐振特性，为晶体的质量（惯性），为等效弹性模数，为机械振动中的摩擦损耗。 3)石英晶体的电抗特性由等效电路可知，石英晶体有两个谐振频率： 一个是由、组成的串联谐振频率 另一个是包含在内的整个电路的并联谐振频率 晶体滤波器的等效电抗为 电抗特性曲线如右图所示，由图可知：当时，均有，晶体呈现

11、容性；当时，均有，晶体呈现感性。由于时，时，因此，石英晶体滤波器可用作高频窄带滤波器。石英晶体滤波器工作时，石英晶体两个谐振频率之间感性区的宽度决定了滤波器的通带宽度。(2) 陶瓷滤波器20min15min2min教学的基本内容时间安排教学方法1) 陶瓷片的“压电效应”与“反压电效应”陶瓷片的“压电效应”与“反压电效应”与石英晶体相似，因此工作原理、等效电路与石英晶体滤波器相同，其电路符号与石英晶体滤波器也相同。2) 两端陶瓷滤波器（外形及符号）两个谐振频率：3)三端陶瓷滤波器 陶瓷滤波器：工作频率为几百kHz 几十MHz，使用时，其输入阻抗须与信号源阻抗匹配其输出阻抗须与负载阻抗匹配。优点：

12、体积小、成本低、受外界影响小。缺点：频率特性较难控制，生产一致性较差，BW不够宽。(3)声表面波滤波器声表面波滤波器是声表面波（用SAW 表示）器件的一种。 SAW 器件是一种利用弹性固体表面传播机械振动波的器件。声表面波滤波器优点：体积小、重量轻、性能稳定、特性一致性好、工作频率高（几MHz几GHz）、通频带宽、抗辐射能力强、动态范围大等。 实用的声表面波滤波器的矩形系数可小于1.2，相对带宽可达50%。20min15min2min教学的基本内容时间安排教学方法本学习项目小结：1、高频小信号放大器分为宽带和窄带两类。2、扩展频带的方法有负反馈法、组合电路法和补偿法。3、小信号谐振放大器是一种

13、窄带放大器，由放大器和谐振负载组成 ，具有选频或滤波功能。按谐振负载的不同，可分为单调谐放大器、双调谐放大器等。4、集中选频放大器是由集中选频滤波器和宽带放大器组成。常用的集中选频滤波器有陶瓷滤波器、声表面波滤波器等。3.习题训练20min15min2min第 三 章授 课 章 节 所 需 学 时讲授学时数：2 实践环节学时数：0教 学 目 的与 要 求了解： 1.控制基础的基本内容。 2.数字控制系统。理解： 1. 控制基础的原理。 2数字控制系统的应用。掌握： 1.科技说明文中被动句的翻译方法。教 学 重 点1. 掌握教材中出现过的专业英语词汇；2. 掌握专业英语的阅读技巧；3. 掌握专业

14、英语的翻译技巧；4. 掌握专业英语的语法特点；5. 掌握专业英语和科技英语中的常见文体，尤其是学术论文的写作知识。教 学 难 点1.专业英语词汇的积累；2.专业英语的正确应用。教 学 方 法与 手 段讲授法、讨论法教 学 内 容时 间 分 配时间一、New words 10min二、The Basic of control 40min 1.The principle of closed-loop control 10min 2. The principle of open-loop control 10min 3.Classification of closed-loop systems 20

15、min 三、Digital Control System 15min 四、Exercise 1, 2 ,4, 6 20min作业及思考题Ex.3教学的基本内容时间安排教学方法高频功率放大器主要内容：Ø 基础知识Ø 模块介绍Ø 项目训练1 基础知识1.1 高频功率放大器概述顾名思义,高频功率放大器用于放大器高频信号并获得足够大的输出功率,常又称为射频功率放大器(Radio Frequency Power Amplifier)。它广泛用于发射机、高频加热装置和微波功率源等电子设备中。1.2 高频功率放大器的分类根据相对工作频带的宽窄不同，高频功率放大器可分为窄带型和宽

16、带型两大类。1. 窄带型高频功率放大器通常采用谐振网络作负载，又称为谐振功率放大器。为了提高效率，谐振功率放大器一般工作于丙类状态或乙类状态，近年来出现了工作在开关状态的丁类状态的谐振功率放大器。2. 宽带型高频功率放大器采用传输线变压器作负载。传输线变压器的工作频带很宽，可以实现功率合成。本项目主要研究谐振功率放大器。1.3 谐振功率放大器的特点1.采用谐振网络作负载。2.一般工作在丙类或乙类状态。3.工作频率和相对通频带相差很大。4.技术指标要求输出功率大、效率高。1.4 谐振功率放大器与小信号谐振放大器的异同之处1、相同之处：它们放大的信号均为高频信号，而且放大器的负载均为谐10min4

17、0min教学的基本内容时间安排教学方法振回路。2、不同之处：为激励信号幅度大小不同，放大器工作点不同，晶体管动态范围不同。图2-1 小信号谐振放大器波形图 图2-2 谐振功率放大器波形图1.5 高频功率放大器的技术指标1.输出功率:PO2.效率:3.功率增益:Ap2 模块介绍本项目主要介绍谐振功率放大器的工作原理，涉及的模块包括丙类谐振功率放大器、丁类谐振功率放大器、倍频器和宽带功率放大器。2.1 丙类谐振功率放大器2.1.1丙类谐振功率放大器原理电路原理电路图如2-1所示图2-3 丙类谐振功率放大器教学的基本内容时间安排教学方法LC谐振网络为放大器的并联谐振网络。谐振网络的谐振频率为信号的中

18、心频率。作用：滤波、匹配。:基极直流电压作用:保证三极管工作在丙类状态。的值应小于放大管的导通电压，通常取。：集电极直流电压作用：给放大管合理的静态偏置，提供直流能量。2.1.2 丙类谐振功率放大器的工作原理为余弦电压， 可表示为则：根据三极管的转移特性可得到集电极电流，为余弦脉冲波，如图2-4所示： 图2-4 波形根据傅立叶级数的理论，可分解为：式中：为直流电流分量 为基波分量，为二次谐波分量，为n次谐波分量，其中，它们的大小分别为： 20min15min2min教学的基本内容时间安排教学方法是波形的脉冲幅度，、和分别为直流分解系数、基波分量分解系数和n次谐波分量分解系数，的大小可根据余弦脉

19、冲分解系数表查。信号的导电角可以用下面的公式进行计算当信号通过谐振网络时，由于谐振网络的作用，可得其谐振网络压降为：各信号的波形如图2-5所示：图2-5 波形图教学的基本内容时间安排教学方法功率关系：直流功率：PV=VCCICO输出功率：PO= Icm1Ucm放大管功耗：PT=PV-PO效率：= PO/PV2.1.3丙类谐振功率放大器的性能分析一、丙类谐振功率放大器的工作状态欠压状态：管子导通时均处于放大区；临界状态：管子导通时从放大区进入临界饱和；过压状态：管子导通时将从放大区进入饱和区；在实际工作中，丙类放大器的工作状态不但与有关，还与、和R有关。在丙类谐振功放中，工作状态不同，放大器的输

20、出功率和管耗就大不相同，因此必须分析各种工作状态的特点，以及、和R的变化对工作状态的影响，即对丙类谐振功放的特性进行分析。二、丙类谐振功率放大器的动态线1.基本概念：大信号的功率放大器一般采用图解法进行分析，为此就要在输出特性曲线上作出交流负载线。由于谐振功放的集电极负载是谐振回路，且共集电极电压与集电极电流的波形截然不同，因此其交流负载线已不是直线了，是一条曲线，又称为动态线。2.动态线的作法：三极管的输出特性曲线转上的参变量换成，在、和保持不变的情况下，假设取不同的值，根据式和可得以相对应的和值，从而确定输出特性曲线上的各个“动态点”，然后依次连接各个“动态点”就可以得到动态线。其图形如2

21、-6所示。20min15min2min教学的基本内容时间安排教学方法图2-6 动态线3.不同工作状态的动态线如图2-7所示图2-7 不同状态的动态线4.根据动态线分析放大器的特性（1）放大器工作在过压状态时，波形会出现下凹。（2）动态线、放大器的工作状态与、和的大小有关系。三、丙类谐振功率放大器的特性负载特性 基极调制特性调制特性集电极调制特性放大特性1.负载特性负载特性是指、和保持不变时，放大器的性能随R变化的特性。(1)工作状态的变化随着R从小变大，放大器将由欠压状态临界状态过压状态变化(2)波形的变化20min15min2min教学的基本内容时间安排教学方法随着R增大，的变化如图2-8所

22、示图2-8 随R变化的特性(3)、的变化特性如图2-9所示图2-9 、随R的变化(4)、的变化特性如图2-10所示图2-10 、的变化特性20min15min2min教学的基本内容时间安排教学方法2.基极调制特性基极调制特性是指放大器在R、VCC和Ubm不变时，随VBB变化的特性(1)工作状态的变化随着VBB从小变大，放大器将由欠压状态临界状态过压状态变化(2)ic波形的变化如图2-11所示图2-11 ic随VBB的变化特性(3)Ucm、Ico、Icm1的变化特性如图2-12所示图2-12 Ucm、Ico、Icm1的变化特性3.集电极调制特性集电极调制特性是指放大器在VBB、R和Ubm不变时，

23、随VCC变化的特性(1)工作状态的变化随着VCC从小变大，放大器将由过压状态临界状态欠压状态变化(2)ic波形的变化如图2-13所示20min15min2min教学的基本内容时间安排教学方法(3)Ucm、Ico、Icm1的变化特性如图2-14所示图2-14 Ucm、Ico、Icm1的变化特性4.放大特性放大特性是指放大器在VBB、VCC和R不变时，随Ubm变化的特性(1)工作状态的变化随着Ubm从小变大，放大器将由欠压状态临界状态过压状态变化(2)ic波形的变化如图2-15所示图2-15 ic随Ubm的变化特性(3)Ucm、Ico、Icm1的变化特性教学的基本内容时间安排教学方法如图2-16所

24、示图2-16 Ucm、Ico、Icm1的变化特性2.1.4丙类谐振功率放大器的电路一、丙类谐振功率放大器电路的构成原则谐振功放的集电极馈电电路，应保证集电极电流ic中的直流分量Ic0只流过集电极直流电源VCC(即：对直流而言，VCC应直接加至晶体管c、e两端)，以便直流电源提供的直流功率全部交给晶体管；还应保证谐振回路两端仅有基波分量压降(即：对基波而言，回路应直接接到晶体c ,e两端)，以便把变换后的交流功率传送给回路负载；另外也应保证外电路对高次谐波分量icn呈现短路，以免产生附加损耗。 以图2-17示意说明图2-17 集电极馈电电路的构成原则a 直流通路 b 基波通路 c 高次谐波通路

25、教学的基本内容时间安排教学方法谐振功放的基极馈电电路的组成原则与集电极馈电电路相仿。第一，基极电流中的直流分量IB0只流过基极偏置电源(即VBB直接加到晶体管b ,e两端)。第二，基极电流中的基波分量ib1只流过输入端的激励信号源，以便使输入信号控制晶体管的工作，实现放大。以图2-18示意说明图2-18 基极馈电电路的构成原则a 直流通路 b 基波通路二、丙类谐振功率放大器电路的类型：输入端的直流馈电电路和匹配网络丙类谐振功率放大器的电路包含 输出端的直流馈电电路和匹配网络三、丙类谐振功率放大器的直流馈电电路直流馈电电路是指把直流电源馈送到晶体管各极的电路。它包括： 串联馈电电路集电极馈电电路

26、 并联馈电电路串联馈电电路基极馈电电路并联馈电电路教学的基本内容时间安排教学方法1.集电极馈电电路图2-19 集电极馈电电路a 串馈电路 b 并馈电路3.基极自给偏置电路图2-21 基极自给偏置电路四、丙类谐振功率放大器的匹配网络在谐振功率放大器中，为满足结它的输出功率和效率的要求，并有较高的功率增益，除正选择放大器的工作状态外，还必须正确设计输入和输出匹配网络。输入和输出匹配网络在谐振功率放大器中的连接情况如图2-22所示。无论是输入匹配网络还是输出匹配网络，它们都具有传输有用信号的作用，故又称为耦合电路。对于输出匹配网络，在求它具有滤波和阻抗变换功能，即滤除各次分量，使负载上只有基波电压；

27、将外接负载RL 变换成谐振功放所要求的负载电阻R，以保证放大器输出所需的功率。因此，匹配网络也称滤波匹配网络。对于输入匹配网络，要求它把放大器的输入阻抗变换为前级信号源所需的负载阻抗，使电路能从前级信号源获得尽可能大的激励功率。教学的基本内容时间安排教学方法图2-22 匹配网络2.2 丁类谐振功率放大器高频功率放大器的主要问题是如何尽可能地提高它的输出功率与效率。丙类谐振放大器就是依靠减小管子的导通时间（或半导通）来提高放大器效率。但是的减小是有一定限度的，因为太小时，效率虽然很高，但因下降太多，导致输出功率反而下降。要想维持不变，就必须加大激励电压，这又可能因激励电压过大，而引起管子的反向击

28、穿。解决上述矛盾的方法就是采用丁类谐振功率放大器。在丁类谐振功放中，功率管工作于开关状态，由于饱和导通时管子的管压降很小(虽然其电流很大)，而截止时管子的电流接近于0(虽然其管压降很大)，因此管耗很小，效率大大提高(理想状态下为100%,一般可达到90%)。显然，丁类谐振功放的。丁类放大器有两种类型的电路：一种是电流开关型，另一种是电压开关型。下面仅对电压开关型丁类谐振功放做一个简单介绍。电压开关型丁类谐振功放的原理电路如图2-23 (a)所示。图中，高频变压器使加到两管发射结的激烈电压与大小相等、极性相反；与是特性相同的同类型高频功率管。若输入电压是频率为的余弦波，且其振幅足够大，则当为正半

29、周期时，饱和导通而截止；为负正半周期时，饱和导通而截止。显然，图中的A点对地电压在正半周时为，在正半周时为，则为幅度等于的方波电压，如图2-23(b)所示。该电压加到由、组成的串联谐振回路上，若谐振回路谐振在上，且其Q值足够高(即选频作用好)，则回路对基波分量呈现很小的纯电阻性阻抗(约等于)，而对其它频率分量呈现的阻抗很大，可近似看成开路。因此，中只有基波分量才能顺利通过、，称为输出电压，即是频率教学的基本内容时间安排教学方法为的不失真的余弦波。显然，通过回路的电流也是频率为的余弦波。 图2-23 丁类谐振功率放大器（电压开关型）教学的基本内容时间安排教学方法由图2-23(a)知，。当为正半周

30、期时，；当为负半周期时，。根据上述分析，可画出有关电压和电流的波形，如图2-23(b)所示。2.3 倍频器倍频器是一种输出频率等于输入频率整数倍的电路，用以提高频率。在发射系统中常采用晶体管倍频器来获得所需要的发射信号频率。一、采用倍频器的原因： (1)降低主振器的频率，对频率稳定指标是有利的。 (2) 为了提高发射信号频率的稳定程度，主振器常采用石英晶体振荡器，但限于工艺，石英谐振器的频率目前只能达到几十MHz，为了获得频率更高的信号，主振后需要倍频。 (3) 加大调频发射机信号的频移或相移，即加深调制度。 (4) 倍频器的输入信号与输出信号的频率是不相同的，因而可削弱前后级寄生耦合，对发射

31、机的稳定工作是有利的。 (5)展宽通频带二、倍频器常见形式：晶体管倍频器有两种主要形式：一种是利用丙类放大器电流脉冲中的谐波来获得倍频，叫做丙类倍频器；另一种是参量倍频器，它利用晶体管的结电容与外加电压的非线性关系对输入信号进行非线性变换，再由谐振回路从中选取所需要的n次谐波分量，从而实现n倍频，其工作频率可达100MHz以上。本项目只介绍丙类倍频器。三、丙类倍频器的原理框图某系统发射信号频率为49MHz，该频率由16.333MHz三倍频而来。16.333MHz振荡器输出接激励级，若将输出负载回路调谐在三次谐波频率上即可得到49MHz的发射频率。其如图2-24所示。 图2-24 丙类倍频器的原

32、理框图教学的基本内容时间安排教学方法四、丙类倍频电路与工作原理 图2-25 丙类倍频器的基本电路丙类倍频器的基本电路如图2-25所示。 Rb为自偏电阻，也可用高频扼流圈代之，C2导通角L、C是调谐回路，调谐在输入信号的某次谐波频率上。丙类倍频器工作在丙类，因为丙类放大器的集电极电流ic是一脉冲波形，电流含有输入信号的基频和高次谐频。输出回路调谐于某次谐波即可实现某次谐波的放大。 导通角大小的选取根据倍频器的倍频次数来决定，由余弦脉冲分解系数可见，二次谐波系数的最大值对应在导通角c =60°附近，三次谐波系数的最大值所对应的导通角约为40°，谐波次数更高时，导通角更小。倍频器

33、一般工作在欠压和临界状态。 2.4 宽带高频功率放大器一、传输线变压器的工作原理传输线变压器是由绕在高导磁环上的传输线构成的，其中，传输线可以用同轴电费，也可以用双绞电线或带状线，它们都可看成两根等长的、相距很近的平行线，而且匝数很少，而磁环一般由镍锌铁氧体制成，作为举例，图2-26示出了最简单的传输线变压器1：1倒传输线变压器结构，其中1、3为始端，2、4为终端，而12端和34端分别构成了变压器的两个线圈。传输线变压器既具有传输特点，又具有变压器的特点，是二者的结合统一。传输线圈变压器确实具有极高的上限截止频率和极宽的工作频带。实现平衡和不平衡的转换传输线变压器的功能作为阻抗变换器当工作在低

34、频段时, 由于信号波长远大于传输线长度, 分布参数很小, 可以忽略, 故变压器方式起主要作用。由于磁芯的导磁率高, 所以虽传输线较短也能获得足够大的初级电感量, 保证了传输线变压器的低频特性较好。教学的基本内容时间安排教学方法图2-26 传输变压器的结构示意图及等效电路教学的基本内容时间安排教学方法当工作在高频段时, 传输线方式起主要作用, 在无耗匹配的情况下, 上限频率将不受漏感、 分布电容、 高导磁率磁芯的限制。 而在实际情况下, 虽然要做到严格无耗和匹配是很困难的, 但上限频率仍可以达到很高。由以上分析可以看到, 传输线变压器具有良好的宽频带特性。二、传输线变压器的应用极性变换 平衡和不

35、平衡的互相变换阻抗变换三、宽带功率合成与分配网络利用多个功率放大电路同时对输入信号进行放大, 然后设法将各个功放的输出信号相加, 这样得到的总输出功率可以远远大于单个功放电路的输出功率，这就是功率合成技术。 利用功率合成技术可以获得几百瓦甚至上千瓦的高频输出功率。理想的功率合成器不但应具有功率合成的功能, 还必须在其输入端使与其相接的前级各率放大器互相隔离, 即当其中某一个功率放大器损坏时, 相邻的其它功率放大器的工作状态不受影响, 仅仅是功率合成器输出总功率减小一些。利用传输线变压器组成的反相功率合成原理电路如图2-27所示。图2-27 功率合成原理电路四、宽带高频功率放大器的电路实例教学的

36、基本内容时间安排教学方法图2-28 宽带高频功率放大器的电路实例本章小结：1、 高频功率放大器有窄带型和宽带型两种，它们各自应用于不同的场合。2、 为了提高效率，谐振功放一般工作在丙类状态，其集电极电流是失真严重的脉冲波形，而调谐在信号频率的集电极谐振回路将滤波，得到不失真的输出电压。3、 丙类谐振功放有欠压、临界和过压三种状态，其性能可用负载特性、调制特性和放大特性来描述。4、 为了使丙类谐振功放正常工作，必须正确设计直流馈电电路和匹配网络。5、 由于传输线变压器具有宽带特性，所以可用它构成宽带功率合成与分配网络，从而得到宽带高频功率放大器。6、 倍频器是一种非线性电路，常用的倍频器电路有丙

37、类倍频器和参量倍频器。教学的基本内容时间安排教学方法教学的基本内容时间安排教学方法第四章 正弦波振荡器1 基础知识1.1 振荡器基本知识一、 振荡器的概述在无需外加激励信号的情况下，将直流电源的能量转换成按特定频率变化的交流信号能量的电路，称为振荡器或振荡电路。振荡器与放大器都是能量转换装置，它们都是把直流电源的能量转换为交流能量输出，但是，放大器需要外加激励，即必须有信号输入，而振荡器不需要外加激励。因此，振荡产生的信号是自激信号，常称为自激振荡器。二、 振荡器分类三、反馈振荡器的含义与用途1 . 含义：凡是从输出信号中取出一部分反馈到输入端作为输入信号，无需外部提供激励信号，能产生等幅正弦

38、波输出的电路称为正反馈振荡器。2 . 用途：（1）无线发射机中的载波信号源，超外差接收机中的本振信号源，电子测量仪器中的正弦波信号源，数字系统中的时钟信号源等。 要求：振幅尤其是振荡频率的准确性和稳定性。（2）高频加热设备和医用电疗仪器中的正弦交变能源。教学的基本内容时间安排教学方法要求：高效产生足够大的正弦交变功率，对振荡频率的准确性和稳定性要求不高。3分类（按组成原理）反馈振荡器：利用正反馈原理构成，应用广泛。负阻振荡器：利用负电阻效应抵消回路中的损耗，以产生等幅自由振荡。主要工作于微波段。二者工作原理一致。1.2 反馈振荡器的工作原理主要要求： 1掌握反馈振荡器的组成和基本工作原理。2掌

39、握反馈振荡器的起振条件和平衡条件。3掌握反馈振荡器能否振荡的判断方法。一、反馈式正弦波振荡器构成框图（b）正反馈振荡电路 （a）负反馈放大电路 图3-1反馈放大器和振荡器的框图图中，为输入信号，为净输入信号，为反馈信号，为输出信号。比较(a)和(b)两图,很容易看出负反馈放大电路与正反馈振荡电路的区别：负反馈时放大器的闭环增益 正反馈时放大器的闭环增益 显然，当时，正反馈产生振荡 ，此后振荡电路的输入信号，所以。因此，产生自激振荡的条件为 应该指出： （1）为了产生正弦波，必须在放大电路里加入正反馈，因此放大电路和正反馈网络是振荡电路的最主要部分。但是，这样两部分构成的振荡器一般得不到正弦波，

40、这是由于很难控制正反馈的量。 教学的基本内容时间安排教学方法如果正反馈量大，则增幅，输出幅度越来越大，最后由三极管的非线性限幅，这必然产生非线性失真。反之，如果正反馈量不足，则减幅，可能停振，为此振荡电路要有一个稳幅电路。（2）为了获得单一频率的正弦波输出，应该有选频网络，选频网络往往和正反馈网络或放大电路合而为一。选频网络由R、C和L、C等电抗性元件组成。正弦波振荡器的名称一般由选频网络来命名。因此，一个完整的正弦波发生电路应该由放大电路、正反馈网络、选频网络、稳幅电路组成，图3-2给出了反馈式正弦波振荡器的组成框图，图中未画出选频网络和稳幅环节。图3-2 反馈式正弦波振荡器组成框图二、反馈

41、式正弦波振荡器工作原理分析：（1）刚通电时，须经历一段振荡电压从无到有逐步增长的过程；（2）进入平衡状态时，振荡电压的振幅和频率要能维持在相应的平衡值上。（3）当外界不稳时，振幅和频率仍应稳定，而不会产生突变或停止振荡。故闭合环路成为反馈式振荡器（Feedback Oscillator）需满足三个条件：（1）起振条件保证接通电源后从无到有地建立起振荡。（2）平衡条件保证进入平衡状态后能输出等幅持续振荡。（3）稳定条件保证平衡状态不因外界不稳定因素影响而受到破坏。1、平衡条件 （是指振荡已经建立，为维持等幅振荡所要满足的条件）教学的基本内容时间安排教学方法当<1时为负反馈放大器，因此 ，放大器转换为振荡器。所以，振荡器平衡条件：注意：振幅条件和相位条件必须同时满足，相位平衡条件确定振荡频率，振幅平衡条件确定振荡输出信号的幅值。2、起振条件 凡是振荡电路，均没有外加输入信号，那么，电路接通电源后是如何产生自激振荡的呢？这是由于在电路中存在着各种电的扰动（如通电时的瞬变过程、无线电干扰、工业干扰及各种噪声等），使输入端有一个扰动信号。这个不规则的扰动信号可用傅氏级数展开成一个直流和