w第3章_2高频功率放大器

1、高频电路高频电路五、负载特性五、负载特性1111()(1cos)()1(1cos)()bmbmbmdccccmc mpcMcpbmccbmccpccpUUUggggUIRIRUgg URR 负载特性是指在晶体管及负载特性是指在晶体管及Vcc 、 Vbb、 Ubm 一定时，改一定时，改变回路谐振电阻变回路谐振电阻Rp，高频功率放大器的工作状态、电，高频功率放大器的工作状态、电流、电压、功率和效率随流、电压、功率和效率随Rp变化的关系。变化的关系。bmbbbzcUVUcos高频电路高频电路 晶体管、晶体管、Vcc 、 Vbb、 Ubm 一一定，则定，则Vcc、IQ= - gc (Ubz - Vbb

2、)不不变，因此变，因此Q点固定不变点固定不变。 由于由于cosc= (Ubz-Vbb)/Ubm不变，不变，通角通角c为常数，则为常数，则gd的绝对值与的绝对值与Rp成反比成反比。 另外，另外，ubemax= Vbb+Ubm不变，不变，则动态特性的则动态特性的A点在点在ubemax线上线上随随Rp的增大而变化，的增大而变化， A1A2 A3。 随着随着Rp的增大，高频功率的增大，高频功率放大器的工作状态由放大器的工作状态由欠压状态欠压状态变到变到临界状态临界状态，然后进入，然后进入过压过压状态状态。讨论pccdRg)()cos1 (11高频电路高频电路00111(),(),ccMccmcMccm

3、cmpIIIIUIR分析分析1：Ic0、Ic1m、Ucm随随Rp变化的情况变化的情况欠压和临界状态：欠压和临界状态：集电极电流为尖集电极电流为尖顶脉冲，且顶脉冲，且IcM、c不变，则随着不变，则随着Rp的增大，的增大， Ic0 、Ic1m 不变，不变，Ucm= Ic1m Rp随随Rp增大而线性增大。增大而线性增大。过压状态：过压状态：由于集电极电流不是尖顶由于集电极电流不是尖顶脉冲，其分解系数不同于尖顶脉冲的脉冲，其分解系数不同于尖顶脉冲的分解系数，但总的趋势是分解系数，但总的趋势是Rp增大，增大，IcM减小减小，c不变，不变，Ic0 、 Ic1m 随随Rp的增大而减少的增大而减少， Ucm=

4、 Ic1m Rp增大较为缓慢。增大较为缓慢。(1cos)cMcbmcIg UbmbbbzcUVUcos高频电路高频电路20112cccoc mpococPVIPIRPPPPP，分析分析2：P=、PO、c随随Rp变化变化欠压和临界状态：欠压和临界状态：由于由于 Ic0 、 Ic1m不不变，随着变，随着Rp增大，增大， P=保持不变保持不变， PO线性增大，线性增大， c线性增大。线性增大。进入过压：进入过压：随随Rp增大增大，由于由于 Ic0、 Ic1m而减少而减少，则随，则随Rp增大，增大，P=减小减小，PO减小减小 。而集电极效率在弱。而集电极效率在弱过压区，由于过压区，由于PO下降较下降较

5、P=下降缓慢，下降缓慢，c略增。进入强过压区，略增。进入强过压区， Ic1m下降较下降较大，大，c就会下降就会下降 。高频电路高频电路1、在、在欠压状态欠压状态的大部分范围内，的大部分范围内，Po 、 c都较低，且当谐振电阻都较低，且当谐振电阻Rp变化时，输出信变化时，输出信号电压振幅将产生较大变化（输出不稳号电压振幅将产生较大变化（输出不稳定），因此，除了特殊场合外，很少采用定），因此，除了特殊场合外，很少采用这种工作状态。这种工作状态。注：注：Rp = 0（负载短路），（负载短路）， Pc达最大值。达最大值。2、在、在临界状态临界状态， Po最大，最大， c也高，常用也高，常用于发射机的功

6、率输出级，以便获得最大输于发射机的功率输出级，以便获得最大输出功率。出功率。3、在、在过压过压状态，当状态，当Rp变化时，输出信号变化时，输出信号电压振幅电压振幅Ucm变化较小，多用于需要维持变化较小，多用于需要维持输出电压比较平稳的场合，如发射机的中输出电压比较平稳的场合，如发射机的中间放大级。间放大级。在在弱过压区弱过压区，集电极效率最高，输出功率，集电极效率最高，输出功率Po下降下降不多。不多。结论结论高频电路高频电路六、各级电压对工作状态的影响六、各级电压对工作状态的影响（一）（一）Vcc对工作状态的影响对工作状态的影响1m ax()ccQcb zb bb mb mdcccmpcmb

7、eb bb mQVIgUVUUgggURIuVU 对点 ：( 变 ) ，不 变不 变不 变当当gc、Ubz、Vbb、Ubm、Rp不变时不变时,在欠压区：在欠压区：VccVcccos(1cos)bzbbcbmcMcbmcUVUIg U不变不变11()c mcMcII不变高频电路高频电路（一）（一）Vcc对工作状态的影响对工作状态的影响1、当当Vcc由由Vcc 变大到变大到Vcc 时，时， IQ 、 ubemax不变，不变， ic依然是尖脉冲，依然是尖脉冲， Ic1m不变，不变，gd 不变，动态特性向右平移，由临界进入欠压。不变，动态特性向右平移，由临界进入欠压。2、当当Vcc由由Vcc 变变小小

8、到到Vcc 时，时， IQ 、 ubemax不变，不变， ic变为凹顶脉冲，变为凹顶脉冲，进入过压区，进入过压区， Ic1m下降，下降， |gd|略为增加略为增加，原动态特性向左移，由临，原动态特性向左移，由临界进入过压。界进入过压。VccVcc1bmbmdcccmpc mUUgggUR I 过压区（模）（）高频电路高频电路Vcc对电流和功率的影响对电流和功率的影响可用于可用于集电极集电极调幅调幅0011()()ccMcc mcMcIIII 欠压区：，20112cccoc mpococPV IPIRPPPPP，高频电路高频电路（二）（二）Ubm（变）对工作状态的影响（变）对工作状态的影响max

9、1-()1-(1 cos) ( )cos()/ccQcbzbbbebbbmbmdccmccpcbzbbbmQVIg UVAuVUUggURUVU ：，不变：，变1、当、当Ubm由由Ubm增大到增大到Ubm时，时，Q不变，不变，ubemax增大增大(A上移上移)， cosc减少，减少，c增大，增大，1增大，增大，|gd |减小减小(AB绕绕Q左旋左旋)，由欠压进，由欠压进入临界。入临界。2、当、当Ubm 由由Ubm增大到增大到Ubm时，时， Q 不变，不变，ubemax增大增大(A上移上移)，Ucm基本不变，基本不变，|gd | 变大变大(AB绕绕Q右旋右旋)，由临界进入过压。，由临界进入过压。

10、当当gc、Ubz、Vbb、 Vcc、Rp不变不变UbmUbm高频电路高频电路（二）（二）Ubm变化对工作状态的影响变化对工作状态的影响m ax1()1(1 cos ) ( )cos()/ccQcbzbbbebbbmbmdccmccpcbzbbbmQVIg UVAuVUUggURUVU ： ， 不 变 ：， 变1、当、当Ubm由由Ubm增大到增大到Ubm时，时， Q不变，不变， ubemax增大（增大（A上移），上移）， cosc减少，减少，(1-cosc) ，c增大，增大，1增大增大 ，|gd |减小（减小（AB绕绕Q左左旋），由旋），由欠压（欠压（A1)进入进入临界临界(A2)。2、当、当U

11、bm 由由Ubm增大到增大到Ubm时，时， Q 不变，不变， ubemax增大（增大（A上移），上移），Ucm基本不变，基本不变， |gd | 变大（变大（AB绕绕Q右旋），由右旋），由临界临界(A2)进入进入过压过压(A3) 。当当gc、Ubz、Vbb、 Vcc 、Rp不变不变UbmUbm高频电路高频电路g1110( )cg120,66%0,100%6080ccc输出功率最大：甲乙类，效率功效最高：效率，输出功率为0，无用之间，功率可以，效率可以100%78.5%66%50%1.571.32高频电路高频电路Ubm对电流和功率的影响对电流和功率的影响1011020cos(1cos)()1()(

12、)2bzbbcbmccbzbbcMccMcccbmcMbmcccccc mmopUIUIUVg UgUVIIV IIIRPP ，高频电路高频电路（三）（三）Vbb对工作状态的影响对工作状态的影响max1:():Qbbbebcccbzbmbmcpbdcmc mcmQ Vg UAUUgIVuVgUIRU ，变，变，1、当当Vbb由由Vbb增大到增大到Vbb时，时， Vcc不变，不变， IQ增大（绝对值减少，增大（绝对值减少，Q上移），上移），ubemax增大（增大（A上移），上移）， Ucm增大增大， |gd |减小减小（AB左旋），由左旋），由欠压欠压(A1)进入进入临界临界(A2) 。2、当当

13、Vbb 由由Vbb增大到增大到Vbb时，时， Vcc 不变，不变， IQ增大（绝对值减少，增大（绝对值减少，Q上移），上移），ubemax增大（增大（A上移），上移）， Ucm略增大略增大 ， |gd | 略减小略减小（AB基本向上平移），由基本向上平移），由临界临界(A2)进入进入过压过压(A3) 。gc、Ubz、Vbm、 Vcc 、Rp不变不变VbbVbb高频电路高频电路（三）（三）Vbb对工作状态的影响对工作状态的影响VbbVbbI0Vbb0Vbb P可用于可用于基极调基极调幅幅高频电路高频电路第四节第四节 谐振功率放大电路谐振功率放大电路组成组成: 输入回路、晶体管输入回路、晶体管、输

14、出回路输出回路。输入、输出回路的作用是输入、输出回路的作用是:提供放大器所需的正常偏置；提供放大器所需的正常偏置；实现滤波（调谐于基波频率）；实现滤波（调谐于基波频率）；保证阻抗匹配保证阻抗匹配。认为谐振功放电路由认为谐振功放电路由直流馈电电路直流馈电电路和和匹配网络匹配网络两两部分组成部分组成。高频电路高频电路一、直流馈电电路一、直流馈电电路L是高频扼流圈，对直流短路，是高频扼流圈，对直流短路，对交流开路对交流开路C是电源滤波电容是电源滤波电容(去藕电容去藕电容),对对直流开路，对交流短路直流开路，对交流短路tUVutnItItIIicmcccecnmmcmccccoscos2coscos2

15、10 （一）集电极直流馈电电路（一）集电极直流馈电电路（a）串联直流馈电）串联直流馈电高频电路高频电路（b）并联直流馈电）并联直流馈电L是高频扼流圈，对直是高频扼流圈，对直流短路，对交流开路流短路，对交流开路C是电源滤波电容是电源滤波电容(去藕去藕电容电容)，对直流开路，对，对直流开路，对交流短路交流短路C是隔直电容是隔直电容(耦合电耦合电容容)，对直流开路，对交，对直流开路，对交流短路流短路tUVutnItItIIicmcccecnmmcmccccoscos2coscos210 高频电路高频电路（二）基极直流馈电电路（二）基极直流馈电电路tUVutnItItIIibmbbbebnmmbmbb

16、bcoscos2coscos210 串联馈电串联馈电并联馈电并联馈电高频电路高频电路基极自给反向偏置电路基极自给反向偏置电路tnItItIIibnmmbmbbbcos2coscos210 高频电路高频电路二、匹配网络二、匹配网络根据谐振功率放大器在发射机中所处位置的不同，常根据谐振功率放大器在发射机中所处位置的不同，常将谐振功率放大器所采用的匹配网络分为将谐振功率放大器所采用的匹配网络分为输入输入、输出输出和和级间耦合级间耦合三种电路。三种电路。输入匹配网络输入匹配网络用于信号源与谐振功率放大器之间；用于信号源与谐振功率放大器之间；输出匹配网络输出匹配网络用于输出级与天线负载之间；用于输出级与

17、天线负载之间；级间耦合匹配网络级间耦合匹配网络用于高频功率放大器的推动级与输用于高频功率放大器的推动级与输出级之间。出级之间。匹配网络在电路中的匹配网络在电路中的作用作用:实现滤波实现滤波阻抗匹配阻抗匹配。高频电路高频电路（一）输入匹配网络（一）输入匹配网络对于一个给定的信号源，当负载电阻跟信号源内阻相等时，负对于一个给定的信号源，当负载电阻跟信号源内阻相等时，负载可获得最大输出功率，这就是我们常说的载可获得最大输出功率，这就是我们常说的阻抗匹配之一阻抗匹配之一。这就是进行输入阻抗匹配的依据。这就是进行输入阻抗匹配的依据。surLR2222222222max()()2()444ssssoLLL

18、LLLLLLLssLoUUUUPRRRRrRrRR rrRrR rrRUUrRrPr在， 一定，当，最大高频电路高频电路高频功率晶体管的输入阻抗实数部分的数值通常只有几高频功率晶体管的输入阻抗实数部分的数值通常只有几，而信而信号源的内阻比晶体管的输入电阻要高。为了使信号源的功率有效号源的内阻比晶体管的输入电阻要高。为了使信号源的功率有效地加到高频功率晶体管的发射结上，可采用输入匹配网络来实现地加到高频功率晶体管的发射结上，可采用输入匹配网络来实现高频功率晶体管的输入电阻与信号源内阻的匹配。高频功率晶体管的输入电阻与信号源内阻的匹配。其中电感其中电感L1的品质因数在大功率电路中取的品质因数在大功

19、率电路中取QL=210，R2是是T的输入的输入电阻。电阻。11222122112111)1(1)1(RQXQQRXRQRRXRQXLCLLCLCLL仅几仅几高频电路高频电路)1 (11/) 1(/222111222211CLLLLLCLCXQRQRQXRRQRXQRX1/) 1(/) 1(1/122211221211RRQRXXRQRQXQRXLLLLLCLC高频电路高频电路（二）级间耦合匹配网络（二）级间耦合匹配网络对级间耦合匹配网络，其负载是下一级功率放大器的输入阻抗。对级间耦合匹配网络，其负载是下一级功率放大器的输入阻抗。为保证级间功率放大器在其负载变化时，仍能向下一级提供平为保证级间功率放大器在其负载变化时，仍能向下一级提供平稳的输出电压，应选取稳的输出电压，应选取级间功率放大器级间功率放大器工作在工作在过压状态过压状态。R1是保证是保证T1工作在过压状态所需的最佳电阻，工作在过压状态所需的最佳电阻，Co=2Cob（T1的输的