第二章谐振高频功率

1、发射机设计发射机设计RC低频振荡低频振荡LC低频振荡低频振荡模拟乘法器模拟乘法器调幅电路调幅电路高频功率发射高频功率发射功放分类：甲类：一个周期内导通（2）乙类：半个周期内导通（ ）甲乙类：大于半个周期，小于一个周期内导通（ ）丙类：小于半个周期内导通（ ）丁类：工作在开关状态戊类：工作在开关状态的基础上，采用特殊设计的集电极回路从甲类到戊类的设计思想是为了提高功放电路的效率从甲类到戊类的设计思想是为了提高功放电路的效率第二章第二章 谐振功率放大器谐振功率放大器2.1 谐振功率放大器地工作原理谐振功率放大器地工作原理2.2 谐振功率放大器地性能特点谐振功率放大器地性能特点2.3 谐振功率放大器

2、电路谐振功率放大器电路2.4 高频功率放大器高频功率放大器第二章第二章 谐振功率放大器谐振功率放大器谐振功率放大器谐振功率放大器用谐振系统作为匹配网络地功率放大器。用谐振系统作为匹配网络地功率放大器。一般为丙类功率放大。一般为丙类功率放大。主要应用在无线电发射机中，用来对载波信号或高主要应用在无线电发射机中，用来对载波信号或高频已调波信号进行功率放大。频已调波信号进行功率放大。在某些场合，例如对调幅波信号进行功率放大的发射机，在某些场合，例如对调幅波信号进行功率放大的发射机，为了保证调幅信号的包络不失真，一般都采用乙类工作，为了保证调幅信号的包络不失真，一般都采用乙类工作，这种功率放大器又被称

3、为：线性功率放大器。这种功率放大器又被称为：线性功率放大器。本章重点讨论丙类工作的谐振功率放大器。也对其它工作本章重点讨论丙类工作的谐振功率放大器。也对其它工作状态的谐振功率放大器进行介绍。状态的谐振功率放大器进行介绍。2.1 谐振功率放大器地工作原理谐振功率放大器地工作原理2.1.1 丙类谐振功率放大器丙类谐振功率放大器电路的特点 静态时，管子工作在截止区。 由Lr和Cr及负载ZL组成并联谐振电路。其中，trtrtCCCCCLrLLrLLRLRRLRQ220202)(ReQL是有载品质因数2.1 谐振功率放大器地工作原理谐振功率放大器地工作原理2.1.1 丙类谐振功率放大器丙类谐振功率放大器

4、2.电路的工作原理因为静态时，管子处于截止状态。所以当有信号输入时，只有当瞬时的电位高于0.6V时，才能有ib电流并形成ic电流。因此形成的脉冲串的宽度均小于半个周期。返回2.1 谐振功率放大器地工作原理谐振功率放大器地工作原理2.1.1 丙类谐振功率放大器丙类谐振功率放大器根据傅里叶级数展开得到利用谐振回路的选频特性，可以选取基波或者谐波。tItIIismcsmccoc2coscos21平均量基波分量谐波分量另外一个方面，电路还把含电抗分量的外接负载变换为Re，调节Lr和Cr，则Re值也变。满足电路集电极负载值的要求，起了匹配作用。 谐振回路起到了选频和匹配的双重作用。谐振回路起到了选频和匹

5、配的双重作用。2.1 谐振功率放大器地工作原理谐振功率放大器地工作原理2.1.1 丙类谐振功率放大器丙类谐振功率放大器丙类电路的缺点：丙类电路的缺点： （功率和效率的矛盾） 功放电路的效率是随导通时间的减少而增大。但是随着导通时间的减小，基波分量的幅度Ic1m将相应减小，从而导致了放大器的输出功率减小。解决的方法：提高输入激励电压幅度Vbm和让基极的直流偏置电压VBB的绝对值增大。但是同时又造成了三极管的反向偏压过高（ VBB Vbm）。2.1 谐振功率放大器的工作原理谐振功率放大器的工作原理2.1.2 丁戊类谐振功率放大器丁戊类谐振功率放大器 通过Tr的作用，把Vi变成极性相反的输入激励电压

6、，使极性相同的两个管子在vb1和vb2足够大的情况下，轮流饱和导通和截止。 L、C、RL组成串联谐振回路，选取基波成分。只要谐振回路是高Q，则RL可以得到不失真的输出功率LLRLQ0一、丁类谐振功率放大器一、丁类谐振功率放大器2.1 谐振功率放大器的工作原理谐振功率放大器的工作原理2.1.2 丁戊类谐振功率放大器丁戊类谐振功率放大器二、戊类谐振功率放大器二、戊类谐振功率放大器 因为考虑到管子的结电容和电路的分布电容的存在，导通到截止或逆过程均需要时间；管子的功耗增大。所以，丁类的效率可以达到90以上。电路的改进考虑是在一个管子处于饱和，而且其VCES是最小时才有电流。目的是为了达到降低管子的功

7、耗。2.2 谐振功率放大器地性能特点谐振功率放大器地性能特点2.2.1 近似分析方法（准静态分析法）近似分析方法（准静态分析法）1. 因为集电极的负载是调谐回路，由此形成的电压是余弦波，流过的电流为脉动电流，而且ic与vce是互为确定的；所以，要准确分析靠非线性微分方程。假设一：谐振回路是理想滤波器，只选取所需要的频率。tVVvtVVvcmCCCEbmBEBEcoscos假设二：只是从静态的输入、输出特性曲线来考虑，高频 效应忽略。2.2 谐振功率放大器地性能特点谐振功率放大器地性能特点2.2.1 近似分析方法（准静态分析法）近似分析方法（准静态分析法） 设定VBB、Vbm、VCC和Vcm四个

8、电量的数值，并根据t0、 15、 30、 45、决定vBE和vCE。并由vBE为参变量的输出特性曲线找出对应的动态点。最后确定ic的波形。2. 图解分析法2.2 谐振功率放大器地性能特点谐振功率放大器地性能特点2.2.1 近似分析方法（准静态分析法）近似分析方法（准静态分析法）ic为脉动波形，根据傅里叶级数，可以知道ic的平均分量为Ico，基波分量振幅为Ic1m和谐波分量，由此可以决定：谐振回路的谐振回路的RemccmIV1Re 直流电源的功率直流电源的功率输出的交流功率输出的交流功率集电极的功率集电极的功率功放电路的功率功放电路的功率COCCDIVP mccmOIVP121ODCPPPDOC

9、PPtItIIismcsmccoc2coscos21至负载特性2.2 谐振功率放大器地性能特点谐振功率放大器地性能特点2.2.2 欠压、临界和过压状态欠压、临界和过压状态工作状态分类分类的原则是否进入饱和区为界限。2. 工作状态不同时的对ic的影响当VBB、Vbm、和VCC为定值时，因为Re1mccmIV当负载电阻Re变化时，则Vcm也变。Re增大 Vcm增大。则电路的工作状态：A欠压状态，工作在放大区。A临界状态，A过压状态，工作进入饱和区。A状态下， ic的值却下降，而且出现下凹的波形。返回2.2 谐振功率放大器地性能特点谐振功率放大器地性能特点2.2.3 V VBBBB、V Vbmbm、

10、V VCCCC和和V Vcmcm四个电量对电路性能的影响四个电量对电路性能的影响一、负载特性图2-2-3是Re变化时， 引起ic的变化波形。因为ic是脉冲波，而且是周期变化的，根据傅立叶级数展开，可以得到直流分量ttdiItdiICmcCcocos1211基波分量还有谐波分量。2.2 谐振功率放大器地性能特点谐振功率放大器地性能特点2.2.3 V VBBBB、V Vbmbm、V VCCCC和和V Vcmcm四个电量对电路性能的影响四个电量对电路性能的影响理论证明：理论证明： 因为Re的变化，则导致Ico、Icm、Vcm、Po、PD、PC和C的变化。但是若选取合适的Re，使电路工作在临界状态，则

11、Po达到最大值， C的值较高， PC较小。所以，Re值称为谐振功率放大器的匹配负载。ocesatccocmeoptPVVPVR22)(2121Vce(sat）是饱和压降至公式页2.2 谐振功率放大器地性能特点谐振功率放大器地性能特点2.2.3 V VBBBB、V Vbmbm、V VCCCC和和V Vcmcm四个电量对电路性能的影响四个电量对电路性能的影响二、调制特性（集电极调制和基极调制）（1）集电极调制特性是指当VBB、Vbm和Re一定时，放大器性能随VCC变化特性。从输入特性曲线可知，当VBB、Vbm为定值时，则vBEmax和ic的脉冲宽度也为定值。当VCC由大变小时，相对应的vCEmin

12、的动态点也必定由大变小。 ic的值也将由大变小。并且出现下凹变化。图2-2-22.2 谐振功率放大器地性能特点谐振功率放大器地性能特点2.2.3 V VBBBB、V Vbmbm、V VCCCC和和V Vcmcm四个电量对电路性能的影响四个电量对电路性能的影响（2）基极调制特性是指当VCC、Vbm和Re一定时，放大器性能随VBB变化特性。从输入特性可知（图2-1-2） VBB由负值向正值方向增大时，则bmBBBEvVvmax而且ic电流的脉冲和幅度也增加。工作状态也由欠压进入过压状态。图2-1-22.2 谐振功率放大器地性能特点谐振功率放大器地性能特点（3）集电极调制电路和基极调制电路2.2 谐

13、振功率放大器地性能特点谐振功率放大器地性能特点2.2.3 V VBBBB、V Vbmbm、V VCCCC和和V Vcmcm四个电量对电路性能的影响四个电量对电路性能的影响三、放大特性（1）当VCC、VBB和Re为定值时，放大性能会随着Vbm的大小变化而变化。2.2 谐振功率放大器地性能特点谐振功率放大器地性能特点2.2.3 V VBBBB、V Vbmbm、V VCCCC和和V Vcmcm四个电量对电路性能的影响四个电量对电路性能的影响（3）限幅器Vbm的变化范围工作在过压状态，而且其Vbmmin不能低于临界状态的对应的Vbm值（限幅门限值）。（2）线性放大作用Vbm的变化范围必须在欠压区，可作

14、为线性放大。但从放大特性可知，欠压区的特性曲线不是完全直线，会产生失真。实际电路可加负反馈或采用乙类推挽电路。2.3 谐振功率放大器电路谐振功率放大器电路2.3.1直流馈电电路直流馈电电路一、集电极直流馈电方式（1）串连馈电方式（2）并联馈电方式两种直流馈电各有特点：串联式的滤波匹配网络处于直流的高电位上，网络元件不能直接接地。并联式的滤波匹配网络不处于直流电位上，因此可直接接地。但是Lc和Cc1的串联后并接在滤波匹配网络的两端，分布参数影响大。共同特点是：Vcc都能够全部加到集电极上。2.3 谐振功率放大器电路谐振功率放大器电路2.3.1直流馈电电路直流馈电电路二、基极直流馈电方式（1）分压

15、式馈电方式（2）自给偏压馈电方式分压决定分压决定VB的值的值自给偏压方式：由自给偏压方式：由iB中的中的IB0在直流电阻上的压降，与在直流电阻上的压降，与IB0一一样，随样，随iB的大小变化的大小变化2.3 谐振功率放大器电路谐振功率放大器电路2.3.2 滤波匹配网络滤波匹配网络要求：要求：1. 把RL转变为适合放大电路所要求的Re，提高效率。2. 滤去高次谐波，选出所需的基波或者倍频信号。谐波抑制度为：mlmLLnnIIPPH1lnlg20lg103. 传输效率尽量接近1 oLKPP2.3 谐振功率放大器电路谐振功率放大器电路2.3.2 滤波匹配网络滤波匹配网络传输网络设计考虑：传输网络设计考虑：（1）因为谐波的抑制度与传输效率的要求是矛盾的。所以在网络的设计时，考虑到K要高，Hn也要高，因此在实际的匹配网络往往是采用Qe较低和，T及L型及由其组成的多级混合网络（QerL而且在高Qe的条件下（ oC）-1 RL电路近似得到：LLLoLLoeRrrQ