通信基本电路第五章高频功率放大器详解演示文稿

通信基本电路第五章高频功率放大器详解演示文稿当前第1页\共有106页\编于星期日\16点（优选）通信基本电路第五章高频功率放大器当前第2页\共有106页\编于星期日\16点主要功能：放大高频信号，并以大的功率输出为目的；功率放大器是一种能量转换器件，它是将电源供给的直流能量转换为交流输出。能量转换的能力即为功率放大器的效率。主要用途：在各种无线电发射机中，高频载波信号由高频振荡器产生，一般情况下，高频振荡器所产生的高频信号的功率很小，不能满足发射机天线对发射功率的要求，所以发射之前需要进行功率放大。高频功率放大器：概述当前第3页\共有106页\编于星期日\16点谐振功率放大器高频功率放大器按工作频带的宽窄可分为窄带高频功率放大器和宽带高频功率放大器。窄带高频功率放大器通常以LC并联谐振回路作负载，因此又称为谐振功率放大器。当前第4页\共有106页\编于星期日\16点谐振功率放大器与非谐振功率放大器的异同5共同之处:都要求输出功率大和效率高。

谐振功率放大器通常用来放大窄带高频信号(信号的通带宽度只有其中心频率的1%或更小)，其工作状态通常选为丙类工作状态(c＜90)，为了不失真的放大信号，它的负载必须是谐振回路。非谐振放大器可分为低频功率放大器和宽带高频功率放大器。低频功率放大器的负载为无调谐负载，工作在甲类或乙类工作状态；宽带高频功率放大器以宽带传输线为负载。当前第5页\共有106页\编于星期日\16点当前第6页\共有106页\编于星期日\16点使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。高频功率放大器使用中需要解决的两个问题：输出效率和功率；即高输出效率和功率当前第7页\共有106页\编于星期日\16点icebtooictVBZ谐振功率放大器与小信号谐振放大器的异同之处相同之处：它们放大的信号均为高频信号，而且放大器的负载均为谐振回路。不同之处：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。谐振功率放大器波形图小信号谐振放大器波形图icQebtooict当前第8页\共有106页\编于星期日\16点icQebtooict小信号谐振放大器波形图当前第9页\共有106页\编于星期日\16点icebtooictVBZ谐振功率放大器波形图当前第10页\共有106页\编于星期日\16点ICUCEOQiCtOICUCEOQiCtOICUCEOQiCtO晶体管的工作状态甲类工作状态晶体管在输入信号的整个周期都导通静态IC较大，波形好,管耗大效率低。乙类工作状态晶体管只在输入信号的半个周期内导通，静态IC=0，波形严重失真,管耗小效率高。甲乙类工作状态晶体管导通的时间大于半个周期，静态IC0，一般功放常采用。当前第11页\共有106页\编于星期日\16点当前第12页\共有106页\编于星期日\16点功率放大器的主要技术指标是输出功率与效率。谐振功率放大器通常工作于丙类工作状态，属于非线性电路当前第13页\共有106页\编于星期日\16点分析方法由于高频功率放大器通常工作在丙类，即非线性区，对于它的分析一般采用两种方法：图解法和解析近似法（折线法）主要的技术指标:输出功率和效率，以及非线性失真当前第14页\共有106页\编于星期日\16点5.1概述

5.2高频功率放大器原理及分析方法5.3高频功率放大器的动态特性与负载特性重点内容当前第15页\共有106页\编于星期日\16点获的高效率所需要的条件工作原理：利用输入到基极的信号来控制集电极的直流电源所供给的直流功率，使之转变为交流信号功率输出去。直流电源提供功耗：一部分变为交流输出功率，一部分以热能消耗在集电极上。当前第16页\共有106页\编于星期日\16点获的高效率所需要的条件当前第17页\共有106页\编于星期日\16点获的高效率高输出功率所需要的条件当前第18页\共有106页\编于星期日\16点获的高效率高输出功率所需要的条件当前第19页\共有106页\编于星期日\16点高效率当前第20页\共有106页\编于星期日\16点获的高效率所需要的条件谐振功率放大电路原理图当前第21页\共有106页\编于星期日\16点(b)tw或电压电流0VBZVCCV－BBVbmVcmvbEmaxqiCicmaxciCvCEvBEvCEmin1.iC

与vBE同相，与vCE反相；2.iC脉冲最大时，vCE最小；3.导通角和vCEmin越小，Pc越小；当前第22页\共有106页\编于星期日\16点ωlowhigh3ωnω2ω0当前第23页\共有106页\编于星期日\16点注意点：集电极电流虽然是脉冲状，包含很多谐波，失真很大，但由于在集电极电流内采用的是并联谐振回路（或其他形式的选频网络），如使此并联回路谐振于基频，那么它对基频呈现很大的纯电阻性阻抗，而对谐波的阻抗则很小，可以看作短路，因此，并联谐振电路由于通过所产生的电位降也几乎只包含基频，这样，的失真虽然很大，但由于谐振回路的这种滤波作用，仍然能得到正弦波形输出。当前第24页\共有106页\编于星期日\16点例：求各次谐波与基波的阻抗之比当前第25页\共有106页\编于星期日\16点如果Q=10则可以得：可得，谐波的阻抗只有基波阻抗的百分之几。当前第26页\共有106页\编于星期日\16点回路的这种滤波作用也可从能量的观点来解释。当晶体管由截止转入导电时，由于回路中电感L的电流不能突变，因此，输出脉冲电流的大部分流过电容C，即使C充电。充电电压的方向是下正上负。这时直流电源VCC给出的能量储存在电容C之中。过了一段时间，当电容两端的电压增大到一定程度(接近电源电压)，晶体管截止，电容通过电感放电，下一周期到来重复以上过程。由于这种周期性的能量补充，所以振荡回路能维持振荡。当补充的能量与消耗的能量相等时，电路中就建立起动态平衡，因而维持了等幅的正弦波振荡。当前第27页\共有106页\编于星期日\16点功率关系VbmvbewtwtiC0-qc+qcVBB0-qc+qcvbe转移特性iCVBZo理想化当前第28页\共有106页\编于星期日\16点功率关系当前第29页\共有106页\编于星期日\16点直流功率：输出交流功率：集电极效率：集电极电压利用系数波形系数当前第30页\共有106页\编于星期日\16点越大(即Vcm越大或ecmin越小)c越小效率c越高。因此，丙类谐振功率放大器提高效率c的途径为：1、减小c角；2、使LC回路谐振在信号的基频上，即ic的最大值应对应ec的最小值。·放大高频大信号,属于非线性工作状态；·基极偏置为负值,半通角c＜90，即丙类工作状态；·电流脉冲是尖顶余弦脉冲；·负载为LC谐振回路。故谐振功率放大器的工作特点：当前第31页\共有106页\编于星期日\16点(b)tw或电压电流0VBZVCCV－BBVbmVcmvbEmaxqiCicmaxciCvCEvBEvCEmin当前第32页\共有106页\编于星期日\16点5.1概述

5.2高频功率放大器原理及分析方法5.3高频功率放大器的动态特性与负载特性重点内容当前第33页\共有106页\编于星期日\16点折线法所谓折线法是将电子器件的特性曲线理想化，用一组折线代替晶体管静态特性曲线后进行分析和计算的方法。工程上都采用近似估算和实验调整相结合的方法对高频功率放大器进行分析和计算。折线法就是常用的一种分析法。对谐振功率放大器进行分析计算，关键在于求出电流的直流分量Ic0和基频分量Icm1。5.3谐振功率放大器的折线近似分析法当前第34页\共有106页\编于星期日\16点折线分析法的主要步骤：

1、测出晶体管的转移特性曲线ic-eb及输出特性曲线ic-ec，并将这两组曲线作理想折线化处理。2、作出动态特性曲线。3、根据激励电压vb的大小在已知理想特性曲线上画出对应电流脉冲ic和输出电压vc的波形。4、求出ic的各次谐波分量Ic0、Ic1、Ic2……由给定的负载谐振阻抗的大小，即可求得放大器的输出电压、输出功率、直流供给功率、效率等指标。当前第35页\共有106页\编于星期日\16点晶体管实际特性和理想折线根据理想化原理晶体管的静态转移特性可用交横轴于VBZ的一条直线来表示(VBZ为截止偏压)。由上图可见，根据理想化原理，在放大区,集电极电流只受基极电压的控制,与集电极电压无关;在饱和区，集电极电流只受集电极电压的控制，而与基极电压无关。晶体管特性曲线的理想化及其特性曲线当前第36页\共有106页\编于星期日\16点则临界线方程可写为

ic=gcrecgcr为临界线的斜率则转移特性方程可写为：

ic=gc(eb–VBZ)(eb＞VBZ)(1)gc-转移特性方程的斜率式(1)和(2)是折线近似法的基础当前第37页\共有106页\编于星期日\16点在非线性谐振功率放大器中，常常根据集电极电流是否进入饱和区，将放大区的工作状态分为三种：1)欠压工作状态：集电极最大点电流在临界线的右方，交流输出电压较低。2)过压工作状态：集电极最大点电流进入临界线之左的饱和区，交流输出电压较高。3)临界工作状态：是欠压和过压状态的分界点，集电极最大点电流正好落在临界线上。当前第38页\共有106页\编于星期日\16点当晶体管特性曲线理想化后，丙类工作状态的集电极电流脉冲是尖顶余弦脉冲。这适用于欠压或临界状态。尖顶余弦脉冲晶体管的内部特性为：它的外部电路关系式ic=gc(eb–VBZ)(1)eb=–VBB+Vbmcost(2)ec=VCC–Vcmcost(3)将式(2)代入式(1)，得

ic=gc(–VBB+Vbmcost–VBZ) (4)当t=c时，ic=0，代入上式得0=gc(–VBB+Vbmcosc–VBZ) (5)

集电极余弦电流脉冲的分解当前第39页\共有106页\编于星期日\16点因此，知道了Vbm、VBB与VBZ各值，c的值便完全确定。将式(4)与式(5)相减，即得

ic=gcVbm(cost–cosc）(7)

当t=0时，ic=icmax，因此

icmax=gcVbm(1–cosc)(8)

将式(7)与式(8)相除，即得或

即为尖顶余弦脉冲的解析式，它完全取决于脉冲高度icmax与通角c。当前第40页\共有106页\编于星期日\16点若将尖顶脉冲分解为傅里叶级数由傅里叶级数的求系数法得其中：尖顶脉冲的分解系数当前第41页\共有106页\编于星期日\16点尖顶脉冲的分解系数当c≈120时，Icm1/icmax达到最大值。在Icmax与负载阻抗Rp为某定值的情况下，输出功率将达到最大值。这样看来，取c=120应该是最佳通角了。但此时放大器处于甲级工作状态效率太低。右图可见：当前第42页\共有106页\编于星期日\16点尖顶脉冲的分解系数：－波形系数由曲线可知：极端情况c=0时，此时=1，c可达100%因此，为了兼顾功率与效率，最佳通角取70左右。由于当前第43页\共有106页\编于星期日\16点1.谐振功率放大器的动态特性晶体管的静态特性是在集电极电路内没有负载阻抗的条件下获得的。如，维持基极电压eb不变，改变集电极电压ec，就可求出ic–ec静态特性曲线族。如果集电极电路有负载阻抗，则当改变eb使ic变化时，由于负载上有电压降，就必然同时引起ec的变化。在考虑了负载的反作用后，所获得的vCE、vBE与ic的关系曲线就叫做动态特性。

谐振功率放大器的动态特性与负载特性当前第44页\共有106页\编于星期日\16点

高频放大器的工作状态是由负载阻抗Rp、激励电压vb、供电电压VCC、VBB等4个参量决定的。如果VCC、VBB、vb3个参变量不变，则放大器的工作状态就由负载电阻Rp决定。此时，放大器的电流、输出电压、功率、效率等随Rp而变化的特性，就叫做放大器的负载特性。

当前第45页\共有106页\编于星期日\16点当放大器工作于谐振状态时，它的外部电路关系式为eb=–VBB+Vbmcost

ec=VCC–Vcmcost消去cost可得，eb=–VBB+Vbm另一方面，晶体管的折线化方程为ic=gc(eb–VBZ)得出在ic–ec坐标平面上的动态特性曲线(负载线或工作路)方程：=gd(ec–V0)当前第46页\共有106页\编于星期日\16点动态线作法：AB为动态特性曲线，也称为工作路。⑴取B点，作斜率为gd的直线；⑵取Q、A两点，连成直线。特殊点说明⑴A点：＝0，eb达到最大，eC达到最小，iC达到最大；⑵Q点：＝90，eC＝VCC，虚拟电流IQ＝gc（－VBB－VBZ）ic–vCE坐标平面上的动态特性曲线的作法与相应的ic波形

ic=gd(ec–V0)当前第47页\共有106页\编于星期日\16点动态特性曲线的画法vceic•A•BOVcc•Qgd集电极调幅作用是通过改变VCC来改变当前第48页\共有106页\编于星期日\16点功率放大器的负载特性在VCC、VBB、vb为一定，只变化放大器的负载电阻而引起的放大器输出电压、输出功率、效率的变化特性称为负载特性。电压、电流随负载变化波形1)

在负载电阻RP由小至大变化时，负载线的斜率由大变小，如图中123。不同的负载，放大器的工作状态是不同的,所得的ic波形、输出交流电压幅值、功率、效率也是不一样的。当前第49页\共有106页\编于星期日\16点2)欠压、过压、临界三种工作状态①欠压状态B点以右的区域。在欠压区至临界点的范围内，根据Vc=RpIc1，放大器的交流输出电压在欠压区内必随负载电阻RP的增大而增大，其输出功率、效率的变化也将如此。②临界状态负载线和ebmax正好相交于临界线的拐点。放大器工作在临界状态时，输出功率大，管子损耗小，放大器的效率也就较大。根据Rp与ebmax相交在不同区域，可分为三种工作状态:当前第50页\共有106页\编于星期日\16点③过压状态电压、电流随负载变化波形过压状态放大器的负载较大，如动态线3就是这种情况。动态线穿过临界点C后，电流沿临界线下降，因此集电极电流ic呈下凹顶状，过压愈重，则ic波顶下凹愈厉害，严重时，ic波形可分裂为两部分。根据傅里叶级数对ic波形分解可知，波形下凹的ic，其基波分量Ic1会下降，下凹愈深，则Ic0、Ic1的下降也就愈激烈因此放大器的输出功率和效率也要减小。当前第51页\共有106页\编于星期日\16点iCvcevbemax过压区临界区欠压区欠压过压0临界Rp欠压过压0临界Rp高频功率放大器的负载特性当前第52页\共有106页\编于星期日\16点根据上述分析，可以画出谐振功率放大器的负载特性曲线负载特性曲线欠压状态的功率和效率都比较低，集电极耗散功率也较大，输出电压随负载阻抗变化而变化，因此较少采用。但晶体管基极调幅，需采用这种工作状态。Vcm当前第53页\共有106页\编于星期日\16点过压状态的优点是，当负载阻抗变化时，输出电压比较平稳且幅值较大，在弱过压时，效率可达最高，但输出功率有所下降，发射机的中间级、集电极调幅级常采用这种状态。负载特性曲线Vcm当前第54页\共有106页\编于星期日\16点临界状态的特点是输出功率最大，效率也较高，比最大效率差不了许多，可以说是最佳工作状态，发射机的末级常设计成这种状态，在计算谐振功率放大器时，也常以此状态为例。负载特性曲线当前第55页\共有106页\编于星期日\16点欠压、过压、临界三种工作状态的特点：结论：欠压：恒流，Vcm变化，Po较小，ηc低，Pc较大；过压：恒压，Icm1变化，Po较小，ηc可达最高；临界：Po最大，ηc较高；最佳工作状态发射机末级中间放大级负载特性曲线欠压过压0临界Rp欠压过压0临界Rp高频功率放大器负载特性当前第56页\共有106页\编于星期日\16点1.导通角c的调整若保持Vb不变增大偏置VBB；或保持VBB不变增大激励电压振幅Vbm；或同时增大VBB和Vbm，这三种情况均可使导通角c增大，若相反，则可使c减小。但是采取上述三种方法中的任一个方法，当c增大时，ic脉冲电流的振幅Im会加大，输出功率Po当然也会加大，而当c减小时，Im和Po均将减小。有时希望增大c，但要保持Im不变，则应在增加VBB的同时，适当减小激励Vbm。放大器工作状态及导通角的调整当前第57页\共有106页\编于星期日\16点2.欠压、临界、过压工作状态的调整调整欠压、临界、过压三种工作状态，大致有以下几种方法：改变集电极负载Rp；改变供电电压VCC；改变偏压VBB；改变激励Vbm。(1)改变Rp，但Vbm、VCC、VBB不变当负载电阻Rp由小至大变化时，放大器的工作状态由欠压经临界转入过压。在临界状态时输出功率最大。(2)改变VCC，但Rp、Vbm、VBB不变当集电极供电电压VCC由小至大变化时，放大器的工作状态由过压经临界转入欠压。放大器工作状态及导通角的调整当前第58页\共有106页\编于星期日\16点VCC变化时对工作状态的影响在欠压区内，输出电流的振幅基本上不随VCC变化而变化，故输出功率基本不变；而在过压区，输出电流的振幅将随VCC的减小而下降，故输出功率也随之下降。当前第59页\共有106页\编于星期日\16点vceiCvbemax•QVCC••QVCC•QVCC••••iC1.改变ＶCC对工作状态的影响过压欠压0临界VCC过压欠压0临界VCC各极电压对工作状态的影响VCC由小大时，对应工作状态由过压临界欠压。在欠压区内，输出电流的振幅基本上不随VCC变化而变化，故输出功率基本不变；而在过压区，输出电流的振幅将随VCC的减小而下降，故输出功率也随之下降。当前第60页\共有106页\编于星期日\16点(3)Vbm变化，但VCC、VBB、Rp不变或VBB变化，但VCC、Vb、Rp不变这两种情况所引起放大器工作状态的变化是相同的。因为无论是Vbm还是VBB的变化，其结果都是引起eb的变化。由eb=VBB+Vbmcost

ebmax=VBB+Vbm当VBB或Vbm由小到大变化时，放大器的工作状态由欠压经临界转入过压。当前第61页\共有106页\编于星期日\16点2.改变Ｖbm对工作状态的影响vceiCvbemax1vbemax2•QVCCvbemax4••••iCvbemax3••欠压过压0临界Vbm欠压过压0临界Vbm各极电压对工作状态的影响当前第62页\共有106页\编于星期日\16点例1有一个用硅NPN外延平面型高频功率管3DA1做成的谐振功率放大器，设已知ＶCC＝24Ｖ，Ｐｏ＝２Ｗ，工作频率＝１MHz。试求它的能量关系。由晶体管手册已知其有关参数为fＴ≥70MHz，Ap（功率增益）≥13dB，ＩCmax＝750ｍＡ,ＶCE(sat)(集电极饱和压降)≥1.5Ｖ,ＰCM＝１W。解：１）由前面的讨论已知，工作状态最好选用临界状态。作为工程近似估算，可以认为此时集电极最小瞬时电压2）工作状态的计算(估算)举例当前第63页\共有106页\编于星期日\16点解：3）选c=70o，4）未超过电流安全工作范围。5）6）7）8）9）工作状态的计算(估算)举例当前第64页\共有106页\编于星期日\16点当前第65页\共有106页\编于星期日\16点当前第66页\共有106页\编于星期日\16点当前第67页\共有106页\编于星期日\16点（3）当前第68页\共有106页\编于星期日\16点谐振功率放大器的主要指标是功率和效率。以临界状态为例：1)首先要求得集电极电流脉冲的两个主要参量icmax和c导通角c集电极电流脉冲幅值Icm谐振功率放大器的计算当前第69页\共有106页\编于星期日\16点2)电流余弦脉冲的各谐波分量系数0(c)、1(c)、…、n(c)可查表求得，并求得个分量的实际值。3)谐振功率放大器的功率和效率直流功率：P==Ic0VCC交流输出功率：集电极效率：当前第70页\共有106页\编于星期日\16点

2)根据求得Vb

3)根据icmax=gcVb(1–cosc)求得icmax、Ic1、Ic0

c=70，cos70=0.342，

Ic1=icmax1(70)=20.436=0.872AIc0=icmax0(70)=20.253=0.506A

1)根据图可求得转移特性的斜率gc例5-1某谐振功率放大器的转移特性如图所示。已知该放大器采用晶体管的参数为：fT≥150MHz，功率增益Ap≥13dB，管子允许通过的最大电流IcM=3A，最大集电极功耗为Pcmax=5W。管子的VBZ=0.6V，放大器的负偏置VBB=1.4V，c=70，VCC=24V，=0.9，试计算放大器的各参数。当前第71页\共有106页\编于星期日\16点4)求交流电压振幅：Vcm=VCC=240.9=21.6V对应功率、效率。P==VCCIC0=240.506=12W

Po=Pc=P=–Po=2.6W<Pcmax

(安全工作)

则5)激励功率因为Ap=13dB，即

当前第72页\共有106页\编于星期日\16点5.5高频功率放大器的电路组成一、基本组成:

谐振功率放大器是由输入谐振回路、非线性器件（晶体管、场效应管）和输出谐振回路组成。输入、输出回路在谐振功率放大器中的作用是：1、提供放大器所需的正常偏置；2、实现滤波选取基波分量；3、实现阻抗匹配。管外电路直流馈电电路滤波匹配网络馈电电路：PowerSupplyCircuit当前第73页\共有106页\编于星期日\16点直流馈电电路直流馈电电路：把直流电源加到各电极上去的线路叫馈电电路，它为晶体管各级提供合适的偏置。包括集电极馈电电路和基极馈电电路。馈电电路根据连接方式的不同可分为：串馈和并馈。串馈：晶体管、直流电源和回路三部分串联。并馈：晶体管、直流电源和回路三部分并联。但无论哪种电路形式,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,即满足下面关系式：当前第74页\共有106页\编于星期日\16点直流馈电电路基本原则：当前第75页\共有106页\编于星期日\16点直流馈电电路基本原则：①直流要有直流通路，交流要有交流通路，且高频信号不能通过直流电源。②基波分量要有效地流过负载回路③谐波对于负载回路是短路当前第76页\共有106页\编于星期日\16点L’高频扼流圈，对直流是短路，对高频信号呈现大的阻抗，开路。C’高频旁路电容，对高频小信号短路。直流电源VCC、负载回路和功率管在电路形式上为串接的馈电方式。集电极馈电电路：串馈数值上视工作频率而定，一般要保证L’的阻抗远大于Rp,C’的阻抗远小于Rp。①直流要有直流通路，交流要有交流通路，且高频信号不能通过直流电源。②基波分量要有效地流过负载回路③谐波对于负载回路是短路当前第77页\共有106页\编于星期日\16点L’高频扼流圈，对直流是短路，对高频信号呈现大的阻抗，开路。C’高频旁路电容，对高频小信号短路。C’’隔直电容。直流电源VCC、负载回路和功率管在电路形式上为并联的馈电方式。集电极馈电电路：并馈①直流要有直流通路，交流要有交流通路，且高频信号不能通过直流电源。②基波分量要有效地流过负载回路③谐波对于负载回路是短路与串馈电路相同当前第78页\共有106页\编于星期日\16点作用：为放大电路提供合适的偏置电压，使功率管工作在丙类。基极馈电电路基极的反向偏压供给方式外加偏置自给偏置当前第79页\共有106页\编于星期日\16点基极馈电电路：自偏置当前第80页\共有106页\编于星期日\16点3．自给偏置电路(1)自给偏压的产生vb0

ib

0，为脉冲电流，可分解为IB0、Ib1m、Ib2m、···

(2)自给偏置vb(t)=0，VBE=0；vb(t)由小至大

IB0

随之增大

VBE=IB0RB负向增大。自给偏置效应：这种偏置电压随输入信号电压振幅而变化的效应。当前第81页\共有106页\编于星期日\16点5.5.2匹配网络输出滤波匹配网络作用：

为了使谐振功放的输入端能够从信号源或前级功放得到有效的功率,输出端能够向负载输出不失真的最大功率或满足后级功放的要求,在谐振功放的输入和输出端必须加上匹配网络。

①使负载阻抗与放大器所需要的最佳阻抗相匹配，以保证放大器传输到负载的功率最大，即它起着匹配网络的作用。

②抑制工作频率范围以外的不需要频率，即它应有良好的滤波作用。

③有效地传送功率到负载，但同时又应尽可能地使这几个电子器件彼此隔离，互不影响。当前第82页\共有106页\编于星期日\16点5.5.2输出匹配网络

1．位置（输出滤波匹配网络）

对交流通路而言，滤波匹配网络(Filter-MatchedNetwork)介于功率管T和外接负载RL之间。2．对滤波匹配网络的要求

(1)变换

将外接负载RL

变换为放大管所要求的负载Re，以保证放大器高效率地输出所需功率。当前第83页\共有106页\编于星期日\16点谐波抑制度Hn：工程上表示滤波性能好坏的参数。设

IL1m

和ILnm分别为通过外接负载电流中基波和n

次谐波分量的振幅，相应的基波和n

次谐波功率分别为PL和PLn，则对n

次谐波的谐波抑制度定义为

(2)滤波

充分滤除不需要的高次谐波分量，以保证在外接负载上输出所需基波功率。

Hn

越小，网络对n

次谐波的抑制能力越强。通常n

选2，即对二次谐波的抑制度。当前第84页\共有106页\编于星期日\16点

(3)高效

将功率管给出的信号功率Po高效地传送到外接负载上，即要求网络的传输效率K=PL/Po

接近1。

当前第85页\共有106页\编于星期日\16点输出匹配网络输出匹配网络常常是指设备中末级功放与天线或其他负载间的网络，这种匹配网络有L型、型、T型网络及由它们组成的多级网络，也有用双调谐耦合回路的。当前第86页\共有106页\编于星期日\16点复合输出回路当前第87页\共有106页\编于星期日\16点阻抗匹配由于高频功率放大器工作于非线性状态，因此线性电路的阻抗匹配（负载阻抗与电源内阻相等）这一概念不能适用于它。高频功率放大器的阻抗匹配概念是：在给定的电路条件下，改变负载回路的可调元件使电子器件送出额定的输出功率Po至负载。这就叫做达到了匹配状态。当前第88页\共有106页\编于星期日\16点复合输出回路当前第89页\共有106页\编于星期日\16点匹配网络的功率传输效率图中，r’为等效到谐振回路的负载电阻，r1为谐振回路本身的损耗电阻。衡量回路传输能力优劣的标准，通常以输出至负载的有效功率与输入到回路的总交流功率之比来代表。这比值叫做中介回路的传输效率k，简称中介回路效率。当前第90页\共有106页\编于星期日\16点从回路传输效率高的观点来看，应使QL尽可能地小。但从要求回路滤波作用良好来考虑，则QL值又应该足够大。从兼顾这两方面出发，QL值一般不应小于10。在功率很大的放大器中，QL也有低到10以下的。要想回路的传输效率高，则空载Qo越大越好，有载QL越小越好，也就是说，中介回路本身的损耗越小越好当前第91页\共有106页\编于星期日\16点当前第92页\共有106页\编于星期日\16点当前第93页\共有106页\编于星期日\16点欠压过压0临界Rp输入匹配网络与级间耦合网络由于末级和中间级的电平和负载状态不同，因而对它们的要求也就有差别。多级功放中间级的一个很大问题是后级放大器的输入阻抗是变化的，是随激励电压的大小及管子本身的工作状态变化而变化的。这个变化反映到前级回路，会使前级放大器的工作状态发生变化。此时，若前级原来工作在欠压状态，其输出电压将不稳定。对于中间级而言，最主要的是应该保证它的输出电压稳定，以供给下级功放稳定的激励电压，而效率则降为次要问题。欠压过压0临界Rp当前第94页\共有106页\编于星期日\16点输入匹配网络与级间耦合网络措施：1.中间放大级工作于过压状态，此时它等效为一个理想电压源，其输出电压几乎不随负载变化。这样，尽管后级的输入阻抗是变化的，但该级所得到的激励电压仍然是稳定的。2.降低级间耦合回路的效率。因为回路效率降低，意味着回路本身损耗加大，这样就使下级输入电路的损耗功率相对来说显得不重要了，也就是减弱了下级对本级工作状态的影响，中间级的效率一般取为0.1～0.5，也就是中间级的输出功率应为后一级所需激励功率的2~10倍。当前第95页\共有106页\编于星期日\16点5.5.1直流馈电电路5.5.2输出回路和级间耦合回路集电极馈电电路基极馈电电路级间耦合网络输出匹配网络高频功率放大器的电路组成当前第96页\共有106页\编于星期日\16点1.集电极馈电电路根据直流电源连接方式的不同，集电极馈电电路又分为串联馈电和并联馈电两种。直流馈电电路当前第97页\共有106页\编于星期日\16点(1)串馈电路指直流电源VCC、负载回路(匹配网络)、功率管三者首尾相接的一种直流馈电电路。C1、LC为低通滤波电路，A点为高频地电位，既阻止电源VCC中的高频成分影响放大器的工作，