通信电子电路谐振功率放大器 (2011.9.20)

1、通信电子电路文凤书山有路勤为径学海无崖苦作舟第三章 高频谐振功率放大器v3.1 概述概述 v3.2 丙类谐振功率放大器的工作原理及其性能丙类谐振功率放大器的工作原理及其性能 分析分析 v3.3 丙类谐振功率放大器的工作状态及其特性丙类谐振功率放大器的工作状态及其特性 v3.4 丙类谐振功率的耦合与设计原则丙类谐振功率的耦合与设计原则v3.5 倍频器倍频器 足够大的高频输出功率。足够大的高频输出功率。谐波分量应尽量小，以免对其他频道产生干扰谐波分量应尽量小，以免对其他频道产生干扰 工作频率高，相对频带窄（工作频率高，相对频带窄（频宽只中心频率的频宽只中心频率的1%或更小或更小)； 采用谐振系统作

2、为负载回路；采用谐振系统作为负载回路； 放大器一般工作在放大器一般工作在C C（丙）类工作状态（丙）类工作状态，属于非线性电路；，属于非线性电路； 输入信号强，电压在几百毫伏一几伏数量级附近输入信号强，电压在几百毫伏一几伏数量级附近; 不能用线性等效电路分析，一般采用图解法和折线法分析；不能用线性等效电路分析，一般采用图解法和折线法分析；各种类型的发射机，以及许多电子设备如各种类型的发射机，以及许多电子设备如 高频换流器及微波功率源等。高频换流器及微波功率源等。便携式发射机：毫瓦级；便携式发射机：毫瓦级； 无线电广播电台：几十千瓦，无线电广播电台：几十千瓦， 甚至兆瓦级。甚至兆瓦级。讨论：讨论

3、：若要提高若要提高C ，就应减少，就应减少 PC，则要减少，则要减少 iC vCE 途径途径 1：减小管子在信号周期内的导通时间，即减小管子在信号周期内的导通时间，即 增大增大 iC 0 的时间。（由的时间。（由甲类甲类甲乙类甲乙类乙类乙类丙类丙类）途径途径 2：使管子运用在使管子运用在开关状态开关状态 (又称丁类又称丁类)；管子在；管子在半个周期内半个周期内 饱和导通饱和导通，另半个周期内截止另半个周期内截止。饱和饱和导通时，导通时，vCE vCE (sat) 很小，因此导通的半个周期内，瞬时管耗很小，因此导通的半个周期内，瞬时管耗 iC vCE 处在很处在很 小的值上。小的值上。截止时，截

4、止时，不论不论 vCE 为何值，为何值，iC 趋于趋于 0，iC vCE 也处在零值附近。结果也处在零值附近。结果 PC 很小，很小，C 显著增大。显著增大。 返回概述为提高效率，为提高效率，管子的运用状态管子的运用状态从从甲类甲类乙类乙类丙类丙类开关工作开关工作的丁类转变的丁类转变。但随效率的提高，。但随效率的提高，集电极电流波形失真严重集电极电流波形失真严重，为实现不失真放大，在电路中需采取特定措施。（乙类可采为实现不失真放大，在电路中需采取特定措施。（乙类可采用互补对称电路，用互补对称电路，丙类丙类则可则可采用采用具有具有谐振谐振性质的性质的负载负载等）等）V VCCCC vCE i i

5、C CO O常量CEvBECvfi常量BEvCECvfiBVQQBEvCi甲类：甲类：Q点在放大区，功率管在整个周期内都导通点在放大区，功率管在整个周期内都导通=1800 （如小信号放大器）（如小信号放大器）乙类：乙类：Q点在放大区和截止区交界处，点在放大区和截止区交界处，VBEQ=VBE(on)，功率管，功率管仅在半个周期内导通。仅在半个周期内导通。 =900 （如乙类互补对称功放）（如乙类互补对称功放）丙类：丙类：Q点在截止区，功率管小于半个周期内导通。点在截止区，功率管小于半个周期内导通。900 甲乙类：甲乙类：Q点在放大区和截止区之间，但靠近截止区的位置，点在放大区和截止区之间，但靠近

6、截止区的位置，管子管子在大于半个周期小于一个周期内导通。在大于半个周期小于一个周期内导通。 900 1800 返回概述一、丙类谐振功率放大器的原理电路一、丙类谐振功率放大器的原理电路 VB为为基极偏置电压基极偏置电压，其值应，其值应小于小于VBE(on)即静态工作点应设置在截止即静态工作点应设置在截止区，以实现丙类工作。区，以实现丙类工作。原理分析原理分析性能分析性能分析tVtvsmscos)(tVVvVvsmBsBEQBEcosoCCCEvVvRFC为高频扼流圈（通直流阻交流）为高频扼流圈（通直流阻交流）;Co为耦合电容（通交流阻直流）为耦合电容（通交流阻直流） iL中无直流分量中无直流分量

7、（即（即Ico = Idc）常数CEvBECcvigvBEiCVBVBE(on)vBEiCVsmsmBonBEsmBEQonBEVVVVVV)()(costtnItItIIiCcos2coscoscmncm2cm1cosmBEQonBEVVV)(arccostVVvVvsmBsBEQBEcos若将该三极管的输出直接接在一个纯阻负载上可以吗？若将该三极管的输出直接接在一个纯阻负载上可以吗？Icmaxcos1coscoscmaxctIi改变导通角的途径改变导通角的途径返回返回smBonBEVVV)(arccos可通过改变可通过改变 输入信号幅度输入信号幅度Vsm和偏置电和偏置电压压VB来调整导通角

8、的大小来调整导通角的大小当当 Vsm一定一定,可改变可改变VBVB2vBEicvBEmax1vBEmax2VB3vBEVB1vBEmax3VBE(on)ict饱和区饱和区放大区放大区截止区截止区123左移左移, ,导通角减小导通角减小右移右移, ,导通角增大导通角增大当当VB 一定一定,可改变可改变VsmvBEicvBEmax1vBEmax2vBEVBvBEmax3VBE(on)ic饱和区饱和区放大区放大区截止区截止区123Vsm减小减小,导通角变小导通角变小;Vsm增大增大,导通角变大导通角变大关于集电极电流关于集电极电流ic平均分量平均分量 tItIIiCcosncoscmncm10C基波

9、分量基波分量n n次谐波分量次谐波分量icttic1ic2ic3IcoIcmax 0cmaxcmaxc)cos1 (cossin)(21IItdiIco 1cmaxcmax1)cos1 (cossin)(cos21IIttdiIccm ncccmnInnnnIttdniIcmax2maxcos11)sincoscos(sin2)(cos21.)(有关只与导通角为电流分解系数,)2(21nIIIcmncmcm返回返回原理分析续原理分析续tVtvsmscos)(与输入信号的频率相与输入信号的频率相同同输入电压、集电极电输入电压、集电极电流、输出电压的波形相同吗？流、输出电压的波形相同吗？工作原理分

10、析续：输出电压表达式工作原理分析续：输出电压表达式 因为因为LC谐振回路谐振回路，因而电路谐振电阻因而电路谐振电阻R上流的是上流的是电流，电流，即输出电压为：即输出电压为：tVtRIRivcmcmcocoscos11RIRIVccmcm)(1max1：其中vCEvctVCCvBEtvsVsmVcmictibtIcmaxVB丙类功放各级电压、电流的波形图丙类功放各级电压、电流的波形图VBE(on)tVVvcmCCCEcos性能分析性能分析1、输出功率、输出功率:cmcmcmcmoVIRVRIP1221212212、转换效率、转换效率:)(0max0CCCcCCDIVIVP DocPP:集电极效率

11、)()(21210max1max01CCCCcmcCCcmcmIIVVIVIV)()(21013、管子消耗的功率、管子消耗的功率:oDcPPP:电源提供的功率008060 一般为了兼顾两者的要求，是一对矛盾，和越大，即越小但cOcP为电压利用系数为电压利用系数=Vcm/Vcc最大。时最大。即时，大，当大，就要求要)(120)(32)(101nOnP)(211g：求 )(108 .62cos3)(6Vttvs各为多少？及问若电压利用系数的基波分量振幅集电极电流occmcPIi，、12;11详细解答详细解答例题例题1：谐振功放的电路及晶体管转移特性曲线如图，已知：谐振功放的电路及晶体管转移特性曲线

12、如图，已知L=7.68H，VB=-1V，VCC=12V， 设输入信号为：设输入信号为：例例2例例3详细解答：详细解答：tV1BEv根据题意得：根据题意得：msvigBEC2005 . 020300)(300)5 . 013(200)()(maxmAVVVgIonBEBsmc曲线的斜率为曲线的斜率为: :管子的导通电压为管子的导通电压为: :)(5 . 0)(VVonBE又因为基极偏置电压又因为基极偏置电压: :1BBEQVV所以有所以有: :0)(603) 1(5 . 0arccosarccossmBonBEVVV)(120)60(01max1mAIIccm)(66)60(00max0mAII

13、cc)(72. 02121111WIVIVPcmCCcmcmO%90)()(2101返回例返回例1例题例题2:已知谐振功率放大器的输出功率已知谐振功率放大器的输出功率PO=5W,集电极集电极电源电压电源电压VCC=+24V,如果要求攻放的集电极效率如果要求攻放的集电极效率=80%,电源供给的功率电源供给的功率PD及耗散功率及耗散功率PC各为多少各为多少?返回返回解解: :56.250.86.2551.25OODCOODCDOPPPPPPPWPPPW初步设计一个丙类功放，它采用初步设计一个丙类功放，它采用N沟道增强型管子，沟道增强型管子，电路向负载提供电路向负载提供25W的功率，放大器效率为的功

14、率，放大器效率为85，工作频率，工作频率50MHz，电源电压为，电源电压为12V。解：电路基本结构跟三极管构成的丙类功放类似，电路初步设计为：解：电路基本结构跟三极管构成的丙类功放类似，电路初步设计为：忽略饱和压降忽略饱和压降VDS(S)，则认为，则认为1，即，即Vom=VCC要工作于要工作于状态，要求状态，要求VGS VGS(th) 25 根据eomORVP22)(88. 225212222OomPVR 8 又因为0105 .73521）（）（：)(884. 7)(max1max1AiiRIRVDDmDom：又因为选选fT 、 f尽量大的管子；设尽量大的管子；设RLC并联谐振回路的品质因素并

15、联谐振回路的品质因素Qe为为10，则有：，则有：L=R/O Qe =9 10-4 (H) ；C=1/O2 L=12(PF) 返回例返回例1)()(onBEcmCECCsmBcCVVvVVVgi3.3.1、谐振功率放大器的动态分析方法谐振功率放大器的动态分析方法( (用静态特性曲线表示，其高频效应用静态特性曲线表示，其高频效应 可忽略。且谐振回路具有理想滤波特性）可忽略。且谐振回路具有理想滤波特性）若设输入电压：若设输入电压： 当放大器工作在谐振状态时，其当放大器工作在谐振状态时，其外部电路输入端电压方程为外部电路输入端电压方程为:又利用晶体管的内部特性关系式（折线方程）：又利用晶体管的内部特性

16、关系式（折线方程）：动态特性曲线在动态特性曲线在vCE轴上的截距轴上的截距 vBEiCgCVBE(on)tVVvsmBBEcoscmCECCsmBBEVvVVVv)()()(oCEdsmBonBEcmCCCEcmsmcVvgVVVVVvVVg动态特性曲动态特性曲线的斜率线的斜率 tVVvcmCCCEcostVvsmscos)()(onBEBEcCVvgiV0gdcmsmcdVVgg当当R增大增大Vcm=Icm1R增大增大|gd|减小，曲线向左移动。减小，曲线向左移动。tVVvsmBBEcostVVvcmCCCEcosIQ= gc(VB-VBE(on) A (vcemin，vbemax)Q (V

17、CC，IQ)vcemin= VCC-Vcm BAB (VO，0)QVO= VCC-VcmcosB、Q的确定B、Q点的确定点的确定B点的确定：点的确定： (VCC -Vcm cos ，0)，时当tcoscos1cmCCcmCCCEVVRIVv0CiQ点的确定：点的确定：( (VCC，gc(VB-VBE(on)，时2即当snttv20)(CCcmCCCEVtVVvcos）为负值)()(onBEBcCVVgi返回 在放大技术中，人们根在放大技术中，人们根据器件是否进入截止和进入据器件是否进入截止和进入截止区的时间长短，将放大截止区的时间长短，将放大器分为甲类、乙类和丙类等，器分为甲类、乙类和丙类等，

18、而在丙类放大器中，有时需而在丙类放大器中，有时需要晶体管进入饱和区，以获要晶体管进入饱和区，以获得人们期望的某种结果，根得人们期望的某种结果，根据晶体管的输出动态点是否据晶体管的输出动态点是否进入饱和区将放大器的进入饱和区将放大器的工工作状态作状态分为分为欠压欠压、临界临界、过压过压三种状三种状态。态。 A1： vCEmin 对应的动态点处于放大区，对应的动态点处于放大区，Vcm VCC VCES -过压状态，过压状态， iC 迅速减小，电流迅速减小，电流脉冲出现凹陷脉冲出现凹陷，随，随 Vcm 增大增大, 凹陷加深凹陷加深cmCCCEVVvminCESV三、丙类谐振功率放大器的三种工作状态：

19、三、丙类谐振功率放大器的三种工作状态：欠压、临界和过压状态欠压、临界和过压状态 一、负载特性一、负载特性：VB、Vsm 、VCC 一定，改变一定，改变 Re 对应特性。对应特性。 vBEiCVBVBE(on)vBEiCCCgCVsmvBEmaxIcmaxvCEiCVCCQvCEminVCESgdvBEmax过过压压区区临界区临界区欠压区欠压区A1A5A3A4A2V0当当Re增大增大Vcm=Icm1Re增大增大|gd|减小，曲线向左移动。减小，曲线向左移动。ReRe 的增加势必将引起的增加势必将引起 Vcm 增大增大( )cm1ecmIRVReVcmvCEmin；工作状态由；工作状态由欠压欠压临

20、界临界过压，过压， iC 由由接近余弦变化的电流脉冲接近余弦变化的电流脉冲转变为转变为中间有凹陷的脉冲波中间有凹陷的脉冲波。继续icvCEPoRe欠压区欠压区过压区过压区临界区临界区Re欠压区欠压区过压区过压区临界区临界区Ic1Icoc PDPcvbemaxUcm Vcm = ReIcm1 Po =VcmIcm1/2 PD = VCCIC0 PC = PDPo C = Po/ PD（1 1）临界临界: :Po最大最大，效率效率也也较高较高，可以说是最，可以说是最佳工作状态，常选此状态为末级佳工作状态，常选此状态为末级功放功放输出状态。输出状态。（2）过压过压:Rp变化时，输出电压比较平稳；在弱

21、过压时，效率可达最高，变化时，输出电压比较平稳；在弱过压时，效率可达最高，Po有所下降。常用于需要维持输出电压比较平稳的场合，如发射机的中间放大级。有所下降。常用于需要维持输出电压比较平稳的场合，如发射机的中间放大级。集电极调幅集电极调幅也工作于这种状态。也工作于这种状态。Reopt _最佳负载阻抗（匹配阻抗）最佳负载阻抗（匹配阻抗） o2CESCCo2cmeopt)(2121PVVPVR（3）欠压欠压:Po与与都都比较比较低低且且PC大大，输出电压又不够稳定，因此一般较少，输出电压又不够稳定，因此一般较少采用。但在某些场合，例如采用。但在某些场合，例如基极调幅基极调幅，则需采用这种工作状态。

22、，则需采用这种工作状态。调制特性1. 集电极调制特性集电极调制特性 (1)含义含义：指指VB、Vsm 和和 Re一定，放大器性能随一定，放大器性能随 VCC变化的特性。变化的特性。 (2) 调制特性调制特性：VCCVcmvCEmin，工作状态由：，工作状态由：过压过压 临界临界欠压欠压，iC 由由中间有凹中间有凹陷的脉冲波陷的脉冲波。转变为。转变为接近余弦变化的接近余弦变化的电流脉冲波且脉冲高度增加。电流脉冲波且脉冲高度增加。（包括（包括集电极调制集电极调制和和基极调制基极调制两种特性）两种特性）vCEicvBEmaxQVCCQVCCQVCCt iC结论结论:若要若要VCC能有效控制能有效控制

23、Vcm实实现集电极调制现集电极调制，则放大器，则放大器应应工作在过压状态工作在过压状态； 集电极调制特性集电极调制特性是实现是实现集电极调幅集电极调幅的原理依据。的原理依据。调制特性调制特性是晶体三极管调幅电路的基本特性。是晶体三极管调幅电路的基本特性。 图中：图中： tVtvcbmbcos)( 载波载波tVv cosm 调制信号调制信号ttVtvccmo)cos()( 为为谐振回路上的输出电压谐振回路上的输出电压。与谐振功放区别：与谐振功放区别：集电极回路接入调制信号电压集电极回路接入调制信号电压。返回令令 VCC(t) = VCC0 + v (t) 作为放大器的作为放大器的等效集电极电源电

24、等效集电极电源电压压。若要求若要求 Vcm(t) 按按 VCC(t) 的规律变换，根据集电极调制特的规律变换，根据集电极调制特性，放大器必须在性，放大器必须在 VCC(t) 的变化范围内工作在的变化范围内工作在过压状态过压状态。 (1) 含义：含义：Vsm、VCC、Re一定，放大器性能随一定，放大器性能随 VB 变化的特性。变化的特性。 VcmIcoIcml临界临界VB过压过压欠压欠压OVB2vBEiCvBEmax1vBEmax2VB3vBEVB1vBEmax3VBE(on)iCt饱和区饱和区放大区放大区截止区截止区123 (2) 调制特性：调制特性：当当 Vsm 一定，一定，VB 时，时，i

25、C宽度、高度宽度、高度，IC0 Icm1Vcm ，使，使 vCEmin ，工作状态：，工作状态：欠压欠压临界临界过压过压状态。状态。过压状态：随过压状态：随VB 正值方向增大，集电极电流的宽度和高度均增加，使凹陷加深，正值方向增大，集电极电流的宽度和高度均增加，使凹陷加深，结果使结果使 IC0 和和 Ic1m、Vcm 均将增大，但增大得十分缓慢，可认为近似不变。均将增大，但增大得十分缓慢，可认为近似不变。 若要若要VB 有效控制有效控制VCC 实现实现基极调制基极调制，应工作在应工作在欠压欠压状态；状态；基极调制特性是实现基极调制特性是实现基极调幅基极调幅的原理依据。（因基极调幅非线性的原理依

26、据。（因基极调幅非线性失真大；需激励信号功率大；所以一般不采用）失真大；需激励信号功率大；所以一般不采用）)()(BB0BBtvVtV 基极偏置电压基极偏置电压 使使 Vcm 按按 VBB(t) 的规律变化，放大器工作在的规律变化，放大器工作在欠压状态欠压状态。 返回1. 含义含义：当当 VB、VCC 和和 Re一定一定，放大器性能随，放大器性能随Vsm 变化的特性。变化的特性。：固定固定 VB，增大，增大 Vsm 与上述固定与上述固定 Vsm 增大增大 VB 的情况类似的情况类似.vBEiCvBEmax1uBEmax2vBEVBvBEmax3VBE(on)iCt饱和区饱和区放大区放大区截止区

27、截止区123 即即 VB 一定，一定，Vsm 时，时，iC宽度、高度宽度、高度，IC0 Icm1Vcm ，使，使 vCEmin ，工作状态：，工作状态：欠压欠压临界临界过压过压状态。状态。放大特性的应用放大特性的应用放大特性的应用(1)(1) 谐振功放作为线性功放时谐振功放作为线性功放时 为了使输出信号振幅为了使输出信号振幅 Vcm 反映输入信号反映输入信号 Vsm 的变化，放大器必须在的变化，放大器必须在 Vsm 变化范围变化范围内工作在内工作在欠压状态。欠压状态。(2) 谐振功放作为振幅限幅器谐振功放作为振幅限幅器(Amplitude Limiter) 作用：作用：将将 Vsm 在较大范围

28、内的变化转换为在较大范围内的变化转换为振幅恒定的输出信号振幅恒定的输出信号。 特点：特点：根据放大特性，放大器必须在根据放大特性，放大器必须在 Vsm 的变化范围内工的变化范围内工作在作在过压状态过压状态，或，或 Vsm 的最小值应大于临界状态对应的的最小值应大于临界状态对应的 Vsm 限限幅门限电压。幅门限电压。 四、四个特性在调试中的应用四、四个特性在调试中的应用 在调试谐振功放时，上述在调试谐振功放时，上述四个特性四个特性十分有用。十分有用。 例如，例如，一丙类谐振功放，设计在临界状态，若制作出一丙类谐振功放，设计在临界状态，若制作出后，后，P Po o 和和 C C 均不能达到要求，则

29、应如何进行调整。均不能达到要求，则应如何进行调整。 Po 达不到要求，表明放大器达不到要求，表明放大器没在临界没在临界。若增大若增大 Re 能使能使 Po 增大，则根据负载特性，断定增大，则根据负载特性，断定放大器工作在放大器工作在欠压状态欠压状态，此时，此时分别增大分别增大 Re、Vsm 和和 VB 或同或同时或两两增大均可使放大器时或两两增大均可使放大器由由欠压欠压进入进入临界临界。 VB、Vsm 、Re由由小小到到大大增加时，功放的工作状态都由增加时，功放的工作状态都由欠压欠压过压过压。VCC由由小小到到大大增加时，功放的工作状态都由增加时，功放的工作状态都由过压过压欠压欠压VB、Vsm

30、 和和 VCC 、 Re变化对电路性能及工作状态的影响变化对电路性能及工作状态的影响:要实现要实现集电极调制集电极调制，应该调整，应该调整VCC让电路工作于让电路工作于过压过压状态状态要实现要实现基极调制基极调制，应该调整，应该调整VB让电路工作于让电路工作于欠压欠压状态状态要作为功率放大器用，应该调整要作为功率放大器用，应该调整Re Reopt让电路工作于让电路工作于临界临界状态。状态。要作要作限幅器限幅器用，应该调整用，应该调整Vsm让电路工作于让电路工作于过压过压状态状态例题3.2.4例题 ：某谐振功率放大器中的功放管的输出特性曲线：某谐振功率放大器中的功放管的输出特性曲线如图示，电路处

31、于临界状态，已知如图示，电路处于临界状态，已知gcr=0.41S，0.9， VCC=30V ，导通角，导通角900，求：，求： Vom 、 R 、 Po 、 PD返回)(279 . 0309 . 0VVVCCom解)(32730VVVVomCCCES)(23. 1341. 0maxAVgiCEScrC21)90(900101)90(00)(615. 0)(1max1AiICmc)(23. 1)(0max0AiICC)(9 .431mcomIVR)( 1 . 821WIVPmcomO)(23. 1300WIVPcCCD 已知某一由场效应管组成的丙类功放，其输入回路已知某一由场效应管组成的丙类功放

32、，其输入回路如图如图3-2-9（a）所示。其中场效应管的转移特性如图）所示。其中场效应管的转移特性如图3-2-11所示。所示。当当VGG= VGSQ = 2V，Vim=2V时放大器处于临界工作状态，其效时放大器处于临界工作状态，其效率为率为70%。试问：在其它条件不变情况下，。试问：在其它条件不变情况下，Vim由由2伏变成伏变成1伏后，伏后，功放效率如何？功放效率如何？v解：由于解：由于VGG=2V，所以无论，所以无论Vim为何为何值，管子的导通角均为值，管子的导通角均为90 o。又由已。又由已知的转移特性可知：知的转移特性可知：Vim减半后，减半后， iD的的最大值也应减半。由式（最大值也应

33、减半。由式（3-2-3）和式）和式（3-2-5），）， Id1m和和Id0也会减半。这样，也会减半。这样，利用式（利用式（3-2-9）可得到）可得到Vim减半后，减半后， 值也应减半。值也应减半。返回2.4.12.4.1 电路的组成及其要求电路的组成及其要求 功放管的集电极经外电路到发射极功放管的集电极经外电路到发射极这条路叫这条路叫集电极电路；集电极电路； 功放管的基极经外电路到发射极功放管的基极经外电路到发射极这条路叫这条路叫基极电路基极电路； 丙类谐振功放由丙类谐振功放由5部分构部分构成：信号源、有源器件成：信号源、有源器件T、负载负载RL、匹配网络、直流、匹配网络、直流馈电电路（馈电电

34、路（VCC、VB) 集电极电流、基极电流中都含有集电极电流、基极电流中都含有平均分量、基波分量及高次谐波分量，平均分量、基波分量及高次谐波分量，外电路必须对这些分量有正确的通路，外电路必须对这些分量有正确的通路，放大器才能正常工作。放大器才能正常工作。集电极电路各集电极电路各电流分量的通电流分量的通路应满足下面路应满足下面三点要求：三点要求：对对：EC应全应全部加到部加到C、E两端两端对对：应全部通过负：应全部通过负载，外电路对基波电流载，外电路对基波电流呈一等效谐振电阻呈一等效谐振电阻Re对对：外：外电路应近似短路电路应近似短路基极电路各电流基极电路各电流分量的通路应满分量的通路应满足下面两

35、点要求：足下面两点要求：外电路对直外电路对直流应短路流应短路外电路对信号频外电路对信号频率分量能通过，率分量能通过，其谐波应短路其谐波应短路(Power Supply Circuit)谐振功放管外电路由：谐振功放管外电路由：直流馈电电路直流馈电电路和和匹配网络匹配网络组成。组成。通过匹配网络将交流输出功通过匹配网络将交流输出功率有效地传输到负载。率有效地传输到负载。保证晶体管各电极获得相保证晶体管各电极获得相应的馈电电源应的馈电电源; ;直流馈电电路直流馈电电路包括包括集电极馈电电路集电极馈电电路和和基极馈电电路；基极馈电电路；它们分别又有它们分别又有串馈串馈和和并馈并馈两种。两种。直流馈电直

36、流馈电电路分为电路分为并馈串馈 直流电源直流电源 、滤波匹配网络滤波匹配网络和和功率管功率管在电路形在电路形式上为式上为串接串接的一种馈电方式。的一种馈电方式。直流电源直流电源 、滤波匹配网络滤波匹配网络和和功率管功率管在电路形在电路形式上为式上为并接并接的一种馈电方式。的一种馈电方式。 考虑因素：考虑因素：滤波匹配网络安装方便及对滤波匹配网络的影响。滤波匹配网络安装方便及对滤波匹配网络的影响。LCCCCC1ECLCuc1VTLCCCECLCuc1VTICO直流通路直流通路ICOECLCCCCC1ECLCuc1VTLCCCECLCuc1VTIC1交流通路交流通路Ic1LCCCCC1ECLCuc

37、1VTLCCCECLCuc1VTICn交流通路交流通路ICniC频谱频谱 2 30LC回路阻抗特性回路阻抗特性LCCCCC1ECLCuc1VTLCCCECLCuc1VT串馈串馈并馈并馈 串馈：串馈：滤波匹配网络处于直流滤波匹配网络处于直流高电位上，网络元件不能直接接地。高电位上，网络元件不能直接接地。安装不方便。安装不方便。由于由于 CC1 隔断直流，匹配隔断直流，匹配网络处于直流地电位上，网络元件可网络处于直流地电位上，网络元件可直接接地，安装比串馈方便。但直接接地，安装比串馈方便。但 LC 和和 CC1 与与匹配网络匹配网络相并联，它们的分相并联，它们的分布参数影响网络调谐。布参数影响网络

38、调谐。2 2、基极馈电电路：、基极馈电电路：CBCBCB1LBLLCCVTVTEBEBCBLBLBLBCERBReVTVTVTIBOVBIBOIeo +VB -串串馈馈并并馈馈为放大电路提供合适的偏置电压，使功率管工作在丙类。为放大电路提供合适的偏置电压，使功率管工作在丙类。 匹配网络是为解决电信号能否有效地进行传输提出来的。谐振功放电路的匹配网络是为解决电信号能否有效地进行传输提出来的。谐振功放电路的匹配电路分输入、输出和级间匹配三种。用在不同的地方其要求不一样。匹配电路分输入、输出和级间匹配三种。用在不同的地方其要求不一样。 (1) (1) 实现阻抗实现阻抗变换变换将外接负载将外接负载 R

39、L 变换为放大管所要求的最变换为放大管所要求的最佳负载佳负载Re，以保证放大器高效率地输出所需功率，以保证放大器高效率地输出所需功率。 (2) (2) 选频选频滤波滤波（用谐波抑制度（用谐波抑制度H Hn n来来衡量）衡量）充分滤除不需要的高次充分滤除不需要的高次谐波分量，以保证在外接负载上输谐波分量，以保证在外接负载上输出所需基波功率出所需基波功率( (在倍频器中为所在倍频器中为所需的倍频功率需的倍频功率) )。 ( (3 3) ) 高效高效将功率管给出的信号功率将功率管给出的信号功率 Po 高效地传送到外接高效地传送到外接负载上，即要求网络的负载上，即要求网络的传输效率传输效率oLK/ P

40、P 接近接近 1 1。 在几个电子器件同时输出功率的情况下，保证它们都能有效地传送功率到在几个电子器件同时输出功率的情况下，保证它们都能有效地传送功率到公共负载，同时又尽可能地使这几个电子器件彼此隔离，互不影响。公共负载，同时又尽可能地使这几个电子器件彼此隔离，互不影响。 谐振功放的谐振功放的滤波滤波匹配网络匹配网络的基本的基本形式有两种：形式有两种：LC串联和串联和LC并并联谐振电路。联谐振电路。作作用用是是实现阻抗匹实现阻抗匹配、选频滤波配、选频滤波，满足此要求的匹满足此要求的匹配网络的形式很配网络的形式很多（常见的匹配多（常见的匹配网络）网络）不论形式不论形式有何不同，均可有何不同，均可

41、由下述由下述串串- -并联并联阻抗变换公式阻抗变换公式将将其等效为上述两其等效为上述两种基本网络的组种基本网络的组合。合。 若将一个由电抗和电阻相串接的电路与若将一个由电抗和电阻相串接的电路与相并接的电路等效转换，根据相并接的电路等效转换，根据等效原理等效原理，令两者的令两者的端导纳相等端导纳相等，即即 ssppj1j11XRXR 串串并并由此得由此得: : )1(2ess2s2spQRRXRR ssps2e2ss2s2sp)1(XRRXQRXXRX 并并串串 2eps1QRR ppssXRRX ppsseXRRXQ 电容电容： XC1 电感电感： XL L 上述各式表明上述各式表明，Qe 取

42、定后取定后，Rp 和和 Rs，Xp 和和 Xs 之间可以相之间可以相互转换。转换前后的电抗性质不变互转换。转换前后的电抗性质不变( ( Xs 和和 Xp 有相同的正负号有相同的正负号) )。 返回设计的一般步骤： 1、选择工作状态并计算效率和满足输出功率要求所需的最佳负载电阻值。2、选择功率晶体管3、选择匹配网络4、偏置电路的考虑5、调整与调谐1、选择工作状态并计算效率和满足输出功率要求所、选择工作状态并计算效率和满足输出功率要求所需的最佳负载电阻值。需的最佳负载电阻值。a、放大器所需的最佳负载电阻、放大器所需的最佳负载电阻Re:oCESCCoomePVVPVR2)(222b、电源提供的功率、

43、电源提供的功率PD:)(0max0cCCcCCDiVIVPc、集电极耗散功率、集电极耗散功率PC:oDCPPPd、集电极效率、集电极效率C:)()(2101DoCPP为了兼顾为了兼顾Po和和C的要求，谐振功放的通角的要求，谐振功放的通角为：为：oo70602 2、选择功放管、选择功放管 根据工作频率及电源电压、管耗等要求选择合适的功率晶体管根据工作频率及电源电压、管耗等要求选择合适的功率晶体管 a、为了减小工作频率的变化对管子放大倍数的影响（当为了减小工作频率的变化对管子放大倍数的影响（当ff时，时，UCES 等要等要增加）也为了使管子的引线电感，结电容等电抗分量的影响最小，应使所选增加）也为

44、了使管子的引线电感，结电容等电抗分量的影响最小，应使所选管子的管子的fT越大越好。但限于成本和实际管子的制造水平，越大越好。但限于成本和实际管子的制造水平，管子的管子的fT与工作与工作中心频率中心频率fs应满足下式：应满足下式：sffT2b、管耗为管耗为Pcmax=Po/Po 且且PCM 应满足下式：应满足下式： PCM 2.5PcmaxC、对三极管对三极管V(BR)CEO的要求。在考虑到管子的二次击穿，谐波电压，以及的要求。在考虑到管子的二次击穿，谐波电压，以及在调试中出现的失谐情况，应有右式的限制：在调试中出现的失谐情况，应有右式的限制： V(BR)CEO 3EC d、 对三极管对三极管I ICM 的要求。如考虑到输入信号的频率范围，以及电路的基的要求。如考虑到输入信号的频率范围，以及电路的基本正常工作等实际情况，本正常工作等实际情况，ICM应满足：应满足：ICM 2Idc=2(Po/ )/VCC 根据谐振功率放大器的最佳负载电阻、输入阻抗、信号源内阻抗及放大根据谐振功