通信电子线路第3章功放ppt课件

1、第3章 高频功率放大电路. 概述概述. 丙类谐振功率放大电路丙类谐振功率放大电路. 宽带高频功率放大电路与功率合成电路宽带高频功率放大电路与功率合成电路. 集成高频功率放大电路及运用简介集成高频功率放大电路及运用简介. 章末小结章末小结第第3章章 高频功率放大电路高频功率放大电路第3章 高频功率放大电路 与低频功率放大电路一样, 输出功率、效率和非线性失真同样是高频功率放大电路的三个最主要的技术目的。不言而喻, 平安任务依然是首先必需思索的问题。 在通讯系统中, 高频功率放大电路作为发射机的重要组成部分, 用于对高频已调波信号进展功率放大, 然后经天线将其辐射到空间, 所以要求输出功率很大。输

2、出功率大, 从节省能量的角度思索, 效率更加显得重要。因此, 高频功放常采用效率较高的丙类任务形状, 即晶体管集电极电流导通时间小于输入信号半个周期的任务形状。 同时, 为了滤除丙类任务时产生的众多高次谐波分量, 采用LC谐振回路作为选频网络, 故称为丙类谐振功率放大电路。 . 概述概述第3章 高频功率放大电路 显然,谐振功放属于窄带功放电路。对于任务频带要求较宽, 或要求经常迅速改换选频网络中心频率的情况, 可采用宽带功率放大电路。宽带功放任务在甲类形状, 利用传输线变压器等作为匹配网络, 并且可以采用功率合成技术来增大输出功率。 本章着重讨论丙类谐振功放的任务原理、动态特性和电路组成, 对

3、于甲类和乙类谐振功放的性能目的也作了适当引见, 接着再讨论高频宽带功率放大电路, 最后给出了集成高频功率放大电路的一些实例。 第3章 高频功率放大电路 谐振功率放大器的任务原理谐振功率放大器的任务原理1 1、运用高频功率放大器的目的、运用高频功率放大器的目的 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。2 2、高频功率信号放大器运用中需求处理的两个问题、高频功率信号放大器运用中需求处理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

4、率大和高。联想对比：联想对比：第3章 高频功率放大电路icebtooictVBZ3、谐振功率放大器与小信号谐振放大器的异同之处、谐振功率放大器与小信号谐振放大器的异同之处一样之处：它们放大的信号均为高频信号，而且放大器的负一样之处：它们放大的信号均为高频信号，而且放大器的负 载均为谐振回路。载均为谐振回路。不同之处：为鼓励信号幅度大小不同；放大器任务点不同；不同之处：为鼓励信号幅度大小不同；放大器任务点不同； 晶体管动态范围不同。晶体管动态范围不同。谐振功率放大器谐振功率放大器波形图波形图小信号谐振放大器小信号谐振放大器波形图波形图icQebtooict第3章 高频功率放大电路icQebtoo

5、ict小信号谐振放大器小信号谐振放大器波形图波形图 第3章 高频功率放大电路icebtooictVBZ谐振功率放大器谐振功率放大器波形图波形图第3章 高频功率放大电路4 4、谐振功率放大器与非谐振功率放大器的异同、谐振功率放大器与非谐振功率放大器的异同共同之处共同之处: :都要求输出功率大和效率高。都要求输出功率大和效率高。 功率放大器本质上是一个能量转换器，把电源供应的直功率放大器本质上是一个能量转换器，把电源供应的直流能量转化为交流能量，能量转换的才干即为功率放大器流能量转化为交流能量，能量转换的才干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

6、来放大窄带高频信号( (信号的通带信号的通带宽度只需其中心频率的宽度只需其中心频率的1%1%或更小或更小) )，其任务形状通常选为丙，其任务形状通常选为丙类任务形状类任务形状( (c c9090) )，为了不失真的放大信号，它的负，为了不失真的放大信号，它的负载必需是谐振回路。载必需是谐振回路。 非谐振放大器可分为低频功率放大器和宽带高频功率放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，任务在甲类大器。低频功率放大器的负载为无调谐负载，任务在甲类或乙类任务形状；宽带高频功率放大器以宽带传输线为负或乙类任务形状；宽带高频功率放大器以宽带传输线为负载。载

7、。第3章 高频功率放大电路电路。功率放大器的主要技术目的是输出功率与效率。电路。功率放大器的主要技术目的是输出功率与效率。表2-1 不同任务形状时放大器的特点 任务形状 半导通角 理想效率 负 载 应 用 甲类 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 开关形状 90%100% 选频回路 高频 任务形状任务形状 功率放大器普通分为甲类、乙类、甲乙类、丙类等任功率放大器普通分为甲类、乙类、甲乙类、丙类等任务方式，为了进一步提高任务效率还提出了丁

8、类与戊类放务方式，为了进一步提高任务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任务于丙类任务形状，属于非线性谐振功率放大器通常任务于丙类任务形状，属于非线性第3章 高频功率放大电路3.2.1 任务原理任务原理 图图3.2.1是谐振功率放大电路原理图。是谐振功率放大电路原理图。 假定输入信号是角频率正弦波假定输入信号是角频率正弦波, 输出选频回路调谐输出选频回路调谐在输入信号的一样频率上。在输入信号的一样频率上。 根据基尔霍夫电压定律根据基尔霍夫电压定律, 可可得到以下表达式得到以下表达式:uBE=UBB+ub=UBB+Ubmcos0t (3.2.1) uCE=UCC+uc=UCC

9、-Ic1mRcos0t =UCC-Ucmcos0t 3.2丙类谐振功率放大电路丙类谐振功率放大电路(3.2.2)第3章 高频功率放大电路图 3.2.1 谐振功率放大电路原理图 ubuBEuCECRLucUBBUCC第3章 高频功率放大电路 其中uBE和uCE分别是晶体管b、e极电压和c、e极电压，ub和uc分别是输入交流信号和输出交流信号, R是回路等效总电阻, IC0和Ic1m分别是集电极电流iC中的直流分量和基波振幅。UBB和UCC是直流电源。 由此可以得到集电极电源提供的直流功率PD、谐振功放输出交流功率Po、集电极效率c和集电极功耗PC如下: 第3章 高频功率放大电路022011101

10、1122212DCCCcmc mcmc moc mcmcDCCCCDoPUIUPIUIRRPIUPI UPPPh(3.2.3)(3.2.4)(3.2.5) 从公式(3.2.5)可知, 假设要提高效率, 需增大Ic1m或减小IC0(减小IC0即减小集电极平均电流, 经过降低静态任务点可以实现)。 第3章 高频功率放大电路 图3.2.2是三种不同静态任务点情况时晶体管转移特性分析。 其中QA、QB和QC分别是甲类、乙类和丙类任务时的静态任务点。 工程上通常用dBm作为功率的单位，转换式为10lgPdBm其中P的单位是mW。例如，1mW=0 dBm, 100mW=20 dBm。 第3章 高频功率放大

11、电路 在甲类任务形状时, 为保证不失真, 必需满足Ic1mIC0, 又UcmUCC(忽略晶体管饱和压降), 所以由公式(3.2.5)可知, 最高效率为50%。 在乙类任务形状时, 集电极电流是在半个周期内导通的尖顶余弦脉冲, 可以用傅氏级数展开为: .2cos32cos211coscos0002010tItIItItIiiCmCmCmmcmcCC其中ICm是尖顶余弦脉冲的高度, 即集电极电流最大值。第3章 高频功率放大电路 由此 可求得在Ucm=UCC时的最高效率%5 .78412121hCmCmcII 在图3.2.2中, 随着基极偏置电压UBB逐渐左移, 静态任务点逐渐降低, 晶体管的任务形

12、状由甲类、乙类而进入丙类。由刚刚的分析可知, 乙类的效率确实高于甲类。 第3章 高频功率放大电路图 3.2.2 甲、 乙、 丙类三种任务形状下的转移特性分析 iCQAQB0QCUonuBEICm180180t第3章 高频功率放大电路 功率放大电路是大信号任务, 而在大信号任务时必需思索晶体管的非线性特性, 这样将使分析比较复杂。为简化分析, 可以将晶体管特性曲线理想化, 即用一条或几条直线组成折线来替代, 称为折线近似分析法。 图3.2.3是将晶体管转移特性折线化, 由此来分析丙类任务形状的有关参数。 第3章 高频功率放大电路 图 3.2.3 丙类形状转移特性分析iC斜率 gUBB00quBE

13、UonuBEUbmiCICm0qqtt第3章 高频功率放大电路 由图3.2.3可以得到集电极电流iC的分段表达式： iC=g(uBE-Uon) uBEUon 0 uBEUon (3.2.6)假设将输入信号在一个周期内的导通情况用对应的导通角度2来表示, 那么称为导通角。可见, 0180。 在放大区, 将式(3.2.1)代入式(3.2.6), 可以得到: iC=g(UBB+Ubmcost-Uon) iC(3.2.7)第3章 高频功率放大电路qqcos1coscoscostIUUUtgUiCmbmBBonbmC当t=时, iC=0, 由式(3.2.7)可求得: (3.2.8)当t=0时, iC=I

14、Cm, 由式(3.2.7)和(3.2.8)可求得:所以, 式(3.2.7)可写成:arccosonBBimUUUqmax1 cosCimIgUq(3.2.9)(3.2.10)第3章 高频功率放大电路 从集电极电流iC的表达式可以看出, 这是一个周期性的尖顶余弦脉冲函数, 因此可以用傅里叶级数展开, 即 iC=IC0+Ic1mcost+Ic2mcos2t+Icnmcosnt+(3.2.11)其中各个系数可用积分方法求得，例如，,cos1,2110tdtiItdiICmcCCqqqq式中iC式3.2.10代入。由于iC是ICm和的函数, 所以它的各次谐波的振幅也是ICm和的函数, 假设ICm固定,

15、 那么只是的函数, 通常表示为：IC0=ICm0(), Ic1m=ICm1(), Ic2m=ICm2(), (3.2.11)第3章 高频功率放大电路其中0(), 1(), 2(), 被称为尖顶余弦脉冲的分解系数。 110( )( )( )g qq q图3.2.4给出了在0180范围内的分解系数曲线和波形系数曲线。 )cos1 (cossin)(0qqqqq)cos1 (cossin)(1qqqqq第3章 高频功率放大电路 假设定义集电极电压利用系数=Ucm/UCC, 可以得到集电极效率和输出功率的另一种表达式: )(2121101qhgUIUICCCcmmccRIPCm)(212120q第3章

16、 高频功率放大电路图 3.2.4 尖顶余弦脉冲的分解系数()与波形系数g1() (q)0.550.500.450.400.350.300.250.200.150.100.0500.050.10020 40 60 80 100120140 160180q/g1(q)2.01.91.81.71.61.51.41.31.21.11.0020406080 100 120 140 160 180q/1023第3章 高频功率放大电路 由图3.2.4可以看出, 1(90)=1(180)=0.5, 这两种情况分别对应于乙类和甲类任务形状, 均比丙类(90)的数值高, 而1的最大值是1(120)=0.536,

17、处于甲乙类形状。这意味着当回路等效总电阻R和脉冲高度ICm一样时, 丙类的输出功率比甲类、甲乙类和乙类都要小一些, 但是丙类的集电极效率比它们都要高。 第3章 高频功率放大电路 分析式(3.2.12)、 (3.2.13)可知, 增大和g1的值是提高效率的两个措施, 增大1是增大输出功率的措施。然而图3.2.4通知我们, 增大g1与增大1是相互矛盾的。导通角越小, g1越大, 效率越高, 但1却越小, 输出功率也就越小。所以要兼顾效率和输出功率两个方面, 选取适宜的导通角。假设取=70, 此时的集电极效率可到达85.9%, 而=120时的集电极效率仅为64%左右。因此, 普通以70作为最正确导通

18、角, 可以兼顾效率和输出功率两个重要目的。 第3章 高频功率放大电路 例3.1 在图3.2.3中, 假设Uon=0.6 V, g=10mAV, ICm=20mA, 又UCC=12V, 求当分别为180, 90和60时的输出功率和相应的基极偏压UBB, 以及为60时的集电极效率。(忽略集电极饱和压降) 解： 由图3.2.4可知:0(60)=0.22,1(180)=1(90)=0.5, 1(60)=0.38由于 Ucm=UCC=12V第3章 高频功率放大电路所以, 当甲类任务时(=180), 根据式(3.2.11), (3.2.4), VgIUUmWUIPmAIICmonBBcmmcoCmmc6

19、. 1210206 . 06012102121105 . 020)180(111在乙类任务时(=90)，有VUUmWPmAIIonBBoCmmc6 . 060121021105 . 020)90(11第3章 高频功率放大电路 当丙类任务时(=60),有%8686. 0124 . 4126 . 721214 . 422. 020)60(6 .45126 . 7216 . 738. 020)60(010101CCCcmmccCmCoCmmcUIUImAIImWPmAIIh第3章 高频功率放大电路由式(3.2.9)可)cos1 (qgIUcmbmVgIUUUUCmonbmonBB4 . 1)60co

20、s1 (1060cos206 . 0)cos1 (coscosqqq所以由式(3.2.8)可求得:第3章 高频功率放大电路3.2.2性能分析性能分析 假设丙类谐振功放的输入是振幅为假设丙类谐振功放的输入是振幅为Ubm的单频余的单频余弦信号弦信号, 那么输出单频余弦信号的振幅那么输出单频余弦信号的振幅Ucm与与Ubm有有什么关系什么关系?Ucm的大小受哪些参数影响的大小受哪些参数影响? 式式(3.2.1)、(3.2.2)和和(3.2.6)分别给出了谐振功放输分别给出了谐振功放输入回路、入回路、 输出回路和晶体管转移特性的表达式。由输出回路和晶体管转移特性的表达式。由这些公式可以看出这些公式可以看

21、出, 当晶体管确定以后当晶体管确定以后, Ucm的大小与的大小与VBB、VCC、R和和Ubm四个参数有关。利用图四个参数有关。利用图3.2.5所示折线化转移特性和输出特性曲线所示折线化转移特性和输出特性曲线, 借助以上三个借助以上三个表达式表达式, 我们来分析以上两个问题。在分析之前我们来分析以上两个问题。在分析之前, 让我让我们先确定动态线的情况。们先确定动态线的情况。 第3章 高频功率放大电路 在输出特性图中, 表示输出电压uCE随集电极电流iC变化的轨迹线称为动态线, 又称为交流负载线。由于谐振功放的负载是选频网络, 故输出交流电压uc必然是一个完好的余弦信号。由图3.2.5可以看到,

22、截止区和饱和区内的动态线分别和输出特性中截止线和临界饱和线重合(其中临界饱和线斜率为gcr), 而放大区内的动态线是一条其延伸线经过Q点的负斜率线段AB。 放大区内动态线AB的表达式可用以下步骤求出。 第3章 高频功率放大电路图 3.2.5 折线化转移特性和输出特性分析 iC斜率 gUBB00UbmtuBEuBEiCICm0tiCA0CBD斜率 gdUCCuCEQuCE0qtUcm第3章 高频功率放大电路 由式(3.2.1)和(3.2.2)可写出： cmCECCbmBBBEUuUUUu代入式(3.2.6), 经过整理可得到动态线表达式:iC=-gd(uCE-U0) 其中bmcmoncmBBbm

23、CCcmbmdUUUUUUUUUUgg0第3章 高频功率放大电路由图(3.2.5)可以写出斜率值gd的另一种方式:)cos1 (qcmCmdUIg由 于 I c 1 m = I C m 1 ( ) , R=Ucm/Ic1mRgRdd)cos1)(11qq(3.2.14)可见，放大区内动态线的斜率是负的，其数值gd动态电导与R、两个参数都有关系，且动态电阻Rd与回路等效总电阻R不相等第3章 高频功率放大电路 1. 负载特性 假设UBB、UCC和Ubm三个参数固定, R发生变化, 动态线、Ucm以及Po、c等性能目的会有什么变化呢?这就是谐振功放的负载特性。 由图3.2.6可知, UBB和UCC固

24、定意味着Q点固定, Ubm固定进一步意味着也固定。根据式(3.2.14), 放大区动态线斜率1/ Rd将仅随R而变化。图中给出了三种不同斜率情况下的动态线。 第3章 高频功率放大电路1coscosBEBBbmCECCc muUUtuUUt三点法作图：三点法作图： t=0，uBE=UBB+Ubm； uCE=UCC-Uc1m 得到得到C点点 t= /2，uBE=UBB； uCE=UCC 得到得到 B点点 t= ， uBE=UBB-Ubm 0-iC=0； uCE=UCC+Uc1m 得到得到D点点直线直线BC与横轴交于与横轴交于A点点动态特性分析：动态特性分析：iC、uBE和和uCE的关系曲线，称动的

25、关系曲线，称动特性曲线特性曲线 即交流负载线即交流负载线uCECBD UBE=UBB+UbmUBE=UBBUCC0icUc1mA折线折线CAD即为谐振功率放大器的动态特性曲线即为谐振功率放大器的动态特性曲线第3章 高频功率放大电路图 3.2.6 三种不同斜率情况下的动态线及波形分析iC0tiCA2A1A30B1B2B3UCCuCEQ0Ucm1Ucm2Ucm3tuCE0UBBuBEtUbm第3章 高频功率放大电路 动态线A1B1的斜率最大,即对应的负载R最小, 相应的输出电压振幅Ucm1也最小, 晶体管任务在放大区和截止区。 动态线A2B2的斜率较小，与特性曲线相交于饱和区和放大区的交点处(此点

26、称为临界点), 相应的输出电压振幅Ucm2增大, 晶体管任务在临界点、放大区和截止区。动态线A3B3的斜率最小, 即对应的负载R最大, 相应的输出电压振幅Ucm3比Ucm2略为增大, 晶体管任务在饱和区、 放大区和截止区。根据输出电压振幅大小的不同, 这三种任务形状分别称为欠压形状、临界形状和过压形状, 而放大区和饱和区又可分别称为欠压区和过压区。 留意, 在过压形状时, iC波形的顶部发生凹陷, 这是由于进入过压区后转移特性为负斜率而产生的。 第3章 高频功率放大电路 图3.2.7 给出了负载特性曲线。 参照图3.2.6和式(3.2.3)(3.2.5), 对于图3.2.7中各参数曲线随R变化

27、的规律将很容易了解。 由图3.2.7可以看到, 随着R的逐渐增大, 动态线的斜率逐渐减小, 由欠压形状进入临界形状, 再进入过压形状。在临界形状时, 输出功率Po最大, 集电极效率c接近最大, 所以是最正确任务形状。第3章 高频功率放大电路图 3.2.7 谐振功放的负载特性曲线 0IclmIC0Ucm欠压临界过压 R欠压临界过压RPDPoPCch0第3章 高频功率放大电路 2. 放大特性 假设UBB、UCC、R三个参数固定, 输入Ubm变化, 此时输出Ucm以及Po、c等性能目的随之变化的规律被称为放大特性。 图3.2.8是利用折线化转移特性分析丙类任务时iC波形随Ubm变化的关系, 并给出了

28、Ucm、Ic1m和Ic0与Ubm的关系曲线。由于Ubm的变化将导致的变化, 从而使输出特性欠压区内动态线的斜率发生变化, 所以利用输出特性分析放大特性不方便第3章 高频功率放大电路 由图3.2.8可以看到, 在欠压形状时, Ucm随Ubm增大而增大, 但不成线性关系, 由于也会随之增大, 使iC脉冲的宽度和高度都随之增大。仅当处于甲类或乙类任务形状时,固定为180或90, 不会随Ubm的变化而变化, 此时Ucm与Ubm才成正比关系。在过压形状, 随着Ubm添加, Ucm几乎坚持不变。 第3章 高频功率放大电路图 3.2.8 放大特性分析 iC0uBEuBEUbmtiC0欠压 临界 过压t0欠压

29、 临界 过压UcmIclmIC0Ubm(a)(b)第3章 高频功率放大电路 3. 调制特性调制特性 (1) 基极调制特性。基极调制特性。 假设假设UCC、R和和Ubm固定固定, 输出电压振幅输出电压振幅Ucm随基极偏压随基极偏压UBB变化的规律被称为基极调制特性。变化的规律被称为基极调制特性。 由于由于UBB和和ub是以串联迭加方式处于功放的输入回路是以串联迭加方式处于功放的输入回路, 所以所以UBB的变化与的变化与ub的振幅的振幅Ubm的变化对输出电流的变化对输出电流iC和输出电压振和输出电压振幅幅Ucm的影响是类似的的影响是类似的, 可以将图可以将图3.2.9和图和图3.2.8(b)进展对

30、照分析。进展对照分析。 基极调制的目的是使基极调制的目的是使Ucm随随UBB的变化规律而变化的变化规律而变化, 所以功所以功放应任务在欠压形状放应任务在欠压形状, 才干使才干使UBB对对Ucm有控制造用。有控制造用。 第3章 高频功率放大电路图 3.2.9 基极调制特性 UcmIclmIC00欠压临界过压UBB第3章 高频功率放大电路 (2) 集电极调制特性。 假设UBB、R和Ubm固定, 输出电压振幅Ucm随集电极电压UCC变化的规律被称为集电极调制特性。 由图3.2.10(a)可以看到, UCC的变化使得静态任务点左右平移, 从而使欠压区内的动态线左右平移, 动态线的斜率不变。 由图 3.

31、2.10(b)可以看到，在欠压形状时, 当UCC改动时, Ucm几乎不变。在过压形状时, Ucm随UCC而单调变化。所以, 此时功放应任务在过压形状, 才干使UCC时对Ucm有控制造用, 即振幅调制造用。 第3章 高频功率放大电路iC过压032临界欠压tiC0UCC3UCC2UCC1Q3Q2Q1uCEmin(a)(b)0过压临界欠压UCCUcmIclmIC01uCE图 3.2.10 集电极调制特性第3章 高频功率放大电路 4. 小结 根据以上对丙类谐振功放的性能分析, 可得出以下几点结论: (1) 假设对等幅信号进展功率放大, 应使功放任务在临界形状, 此时输出功率最大, 效率也接近最大。比如

32、对第7章将引见的调频信号进展功率放大。 (2) 假设对非等幅信号进展功率放大, 应使功放任务在欠压形状, 但线性较差。假设采用甲类或乙类任务, 那么线性较好。比如对第6章将引见的调幅信号进展功率放大。 第3章 高频功率放大电路 (3) 丙类谐振功放在进展功率放大的同时, 也可进展振幅调制。假设调制信号加在基极偏压上, 功放应任务在欠压形状； 假设调制信号加在集电极电压上, 功放应任务在过压形状。 (4) 回路等效总电阻R直接影响功放在欠压区内的动态线斜率, 对功放的各项性能目的关系很大, 在分析和设计功放时应注重负载特性。第3章 高频功率放大电路比较三种任务形状：比较三种任务形状：1临界形状：

33、临界形状：Pin最大；最大；较高；最正确任务较高；最正确任务形状形状 (对应最正确负载对应最正确负载RLcr)；主要用于发射机；主要用于发射机末级。末级。2过压形状：过压形状： 较高弱过压形状较高弱过压形状最高最高)；负载阻抗变化时，负载阻抗变化时，UC1根本不变；用于发射机根本不变；用于发射机中间级中间级3欠压形状：欠压形状： Pin较小；较小； 较低；较低；Po大；大；输出电压不够稳定；很少采用，基极调幅电路输出电压不够稳定；很少采用，基极调幅电路任务于此形状。任务于此形状。第3章 高频功率放大电路 【例3.2】 知一谐振功放任务在欠压形状，假设要将它调整到临界形状，需求改动哪些参数？不同

34、调整方法所得到的输出功率Po能否一样？为什么？ 解： 可以有四种调整方法。设原输出功率为Po0，原放大区内动态线及其延伸线为AQ1，四种方法得到的输出功率分别为Po1、Po2、Po3、Po4。 1 增大负载R，那么放大区内动态线斜率减小，Q点不变， 仍为Q1，动态线及其延伸线为BQ1。根据图3.2.7负载特性，Ucm和Po将增大，所以Po1Po0。 第3章 高频功率放大电路 2 减小UCC，那么动态线平行左移，R不变，动态线及其延伸线为BQ2。根据图3.2.10集电极调制特性，Ucm略减小，Po略有减小，所以Po2Po0。 3 增大UBB，那么动态线平行上移， R 不变，Q点上移， 动态线及其

35、延伸线为CQ3。根据图3.2.9基极调制特性， Ucm增大， Po将增大，所以Po3Po0。 4 增大Ubm，那么动态线从A延伸到D， R不变，Q点不变， 根据图3.2.8放大特性，Ucm和Po均增大，所以Po4Po0。 第3章 高频功率放大电路 从图例3.3可见，4的Ucm略大于3的Ucm，而3和4的R一样，故Po4Po3。另外，1的Ucm 略大于3、4的Ucm ， 但1的R大于3、4的R ， 所以， Po1的功率大小取决于R增大的程度。假设采用方法1时R增大较多， 使Po1Po3，那么有Po4Po3Po1Po2。 第3章 高频功率放大电路图例3.3 iC0CDB原状态UCCuCEQ2(1)

36、(2)(4)(3)原状态UcmuBE(4)(3)(1)(2)tUBBubmAQ3Q1,Q4第3章 高频功率放大电路 3.2.3直流馈电线路与匹配网络 1. 直流馈电线路 在高频功放的输入回路和输出回路应分别加上适宜的直流偏压, 有关的直流馈电线路可分为串联馈电和并联馈电两种根本电路方式。前者是指晶体管、直流电源和回路三部分串联, 后者是指这三部分并联。但无论哪种电路方式, 直流偏压与交流电压总是串联迭加的, 假定交流电压是单频信号, 即满足uBE=UBB+Ubmcost, uCE=UCC-Ucmcost的关系式。 第3章 高频功率放大电路(1) 集电极馈电线路。图3.2.11给出了集电极馈电线

37、路的两种根本方式。 由于集电极电流是脉冲外形, 包括直流、基频及各次谐波分量, 所以集电极馈电线路除了应有效地将直流电压加在晶体管的集电极与发射极之间外, 还应使基频分量流过负载回路产生输出功率, 同时有效地滤除高次谐波分量。图中的高频扼流圈Lc和高频短路电容Cc、Cc1、Cc2的作用在于阻止高次谐波流过直流电源并为其提供短路通道, 以免高次谐波影响直流电源的稳压性能。 第3章 高频功率放大电路串联馈电方式的优点是Lc和Cc处于高频地电位, 它们对地的分布电容不会影响回路的谐振频率, 缺陷是电容器C的动片不能直接接地,安装调整不方便。而并联馈电方式的优缺陷正好相反。由于Lc和Cc1不处于高频地

38、电位, 它们对地的分布电容直接影响回路的谐振频率, 但回路处于直流地电位, L、C元件可接地, 故安装调整方便。 第3章 高频功率放大电路图 3.2.11 集电极馈电线路(a) 串联馈电； (b) 并联馈电 ucLA UCCUCCCCcucLC UCCCc2Lc BCc1UCCUCC(a)(b)LcC第3章 高频功率放大电路 (2) 基极馈电线路。 基极馈电也有串馈与并馈两种方式, 但对于丙类谐振功放, 通常采用自给偏压方式。图3.2.12给出了几种基极馈电线路, 均为自给偏压方式。 在无输入信号时, 自给偏压电路的偏置为零。 随着输入信号的逐渐增大, 加在晶体管be结之间的偏置电压向负值方向

39、增大。由此可见,乙类功放不能采用自给偏压方式。第3章 高频功率放大电路图 3.2.12 谐振功放的基极偏置电路 Cb2LbRbCb1CbLbReCeCbLb(a)(b)(c)第3章 高频功率放大电路2 .匹配网络匹配网络 为了使谐振功放的输入端可以从信号源或前级功放得到有为了使谐振功放的输入端可以从信号源或前级功放得到有效的功率效的功率, 输出端可以向负载输出不失真的最大功率或满足后级输出端可以向负载输出不失真的最大功率或满足后级功放的要求功放的要求,在谐振功放的输入和输出端必需加上匹配网络。在谐振功放的输入和输出端必需加上匹配网络。 匹配网络的作用是在所要求的信号频带内进展有效的阻抗匹配网络

40、的作用是在所要求的信号频带内进展有效的阻抗变换变换(根据实践需求使功放任务在临界点、根据实践需求使功放任务在临界点、 过压区或欠压区过压区或欠压区), 并并充分滤除无用的杂散信号。充分滤除无用的杂散信号。 第第1章已引见了几种根本章已引见了几种根本LC选频匹选频匹配网络配网络, 详细运用时为了产生良好的选频匹配效果详细运用时为了产生良好的选频匹配效果, 常采用多节常采用多节匹配网络级联的方式。匹配网络级联的方式。第3章 高频功率放大电路为了衡量输出匹配网络上的功率损耗，可以定义回路效率为oLnPPh3.2.15其中，PL、Po分别是负载上得到的功率和功放的输出功率第3章 高频功率放大电路 例3

41、.4 分析图例3.4所示任务频率为175 MHz的两级谐振功率放大电路的组成及元器件参数。 图例 3.4 C1R1 RsC2R2V1R3 R1C3C4L1L2R4V2R5 R2C5L3C6Rs 50 (前级输出电阻)C7C8C9C10UCCRL 50 第3章 高频功率放大电路 解： 两级功放的输入馈电方式均为自给负偏压, 输出馈电方式均为并馈。 此电路输入功率Pi=1W, 输出功率Po=12W, 信号源阻抗Rs=50, 负载RL=50。其中第一级输出功率Po1=4W, 电源电压UCC= V。 两级功放管分别采用3DA21A和3DA22A, 均任务在临界形状, 饱和压降分别为1V和15V。各项目的满足平安任务条件。 可以计算出各级回路等效总阻抗分别应该为:2042) 15 .13(221211ocmPUR第3章 高频功率放大电路 由于3DA21A和3DA22A的输入阻抗分别为R2=7和R4=5, 故RsR2, R1 R4, R2RL, 即不满足匹配条件, 所以在信号源与第一级放大器之间、第一级放大器与第二级放大器之