功率放大器原理及電路圖

1、整理課件第第6 6章章 高頻調(diào)諧功率放大器高頻調(diào)諧功率放大器整理課件6. 1 概述：概述：在在高高頻頻范范圍圍內(nèi)內(nèi)，為為了了獲獲得得足足夠夠大大的的高高頻頻輸輸出出功功率率，必必須須采采用用高高頻頻調(diào)調(diào)諧諧功功率率放放大大器器，這這是是發(fā)發(fā)射射設(shè)設(shè)備備的的重重要要組組成成部部分分。對對高高頻頻功功率率放放大大器器的的一一般般要要求求同同低低頻頻功功放放相相同同： 輸輸出出功功率率大大 效效率率高高特特點(diǎn)點(diǎn)：(1)工工 作作 頻頻 率率 高高 ， 相相 對對 頻頻 帶帶 窄窄(2)采采 用用選選頻頻網(wǎng)網(wǎng) 絡(luò)絡(luò)作作為為負(fù)負(fù)載載回回路路(3)放放大大器器一一般般工工作作在在C（丙丙）類類工工作作狀狀

2、態(tài)態(tài)，屬屬于于非非線線性性電電路路(4)不不能能用用線線性性模模型型電電路路分分析析，一一般般采采用用圖圖解解法法分分析析和和折折線線法法整理課件功功率率放放大大器器按按工工作作狀狀態(tài)態(tài)分分類類：A（甲甲）類類：導(dǎo)導(dǎo)通通角角為為o180 AB（甲甲乙乙）類類：導(dǎo)導(dǎo)通通角角為為 o90 B（乙乙）類類：導(dǎo)導(dǎo)通通角角為為o90 C（丙丙）類類：導(dǎo)導(dǎo)通通角角為為o90 近近年年來來雙雙出出現(xiàn)現(xiàn)了了D類類、E類類及及S類類等等開開關(guān)關(guān)功功率率放放大大器器整理課件ECICEO uCE iCO轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)移移特特性性曲曲線線輸輸出出特特性性曲曲線線 常常量量 CEuBEcufi 常常量量 BEuCEcufiBBU

3、 UBZ QQA 類類：o180Q位位 于于 放放 大大 區(qū)區(qū)B類類：o90BZBBUU C 類類：o90 ,BZBBUU 。 BEuci截止區(qū)截止區(qū)飽和區(qū)飽和區(qū)整理課件6.2 高頻功率放大器的工作原理高頻功率放大器的工作原理 1 基基本本電電路路結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)+ub-RpCL+uCE-icEC-UBB(b) 等效電路等效電路+uc1-UBBCECL+uS-+ub-(a) 原理電路原理電路整理課件除除電電源源和和偏偏置置電電路路外外，主主要要由由三三個個部部分分組組成成：晶晶體體管管：大大功功率率晶晶體體管管，能能承承受受高高電電壓壓，大大電電流流， Tf一一般般工工作作時時發(fā)發(fā)射射極極反反偏偏(C

4、 類類)； 輸輸入入激激勵勵電電路路：提提供供所所需需信信號號電電壓壓；輸輸出出諧諧振振回回路路：（1）濾濾波波選選頻頻，(2)阻阻抗抗匹匹配配。 整理課件+ub-RpCL+uCE-EC-UBB+uc1-ic常數(shù)常數(shù) D DD D ceuBEccuig2 工作原理分析工作原理分析uBEic-UBBUBZubCCicCC(1) 集集電電極極電電流流ci 設(shè)設(shè)輸輸入入信信號號電電壓壓:tUubmb cos Ubm則則 加加 到到 晶晶 體體 管管 基基 極極 ,發(fā)發(fā) 射射 級級 的的有有 效效 電電 壓壓 為為 :tUUUuubmBBBBbBE cos 由由晶晶體體管管的的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)移移特特性性曲曲線線

5、可可以以看看出出：當(dāng)當(dāng)BZBEUu ，0 ci 當(dāng)當(dāng)BZBEUu ， BZBEccUugi 式中式中cg為：為：gC折折線線的的斜斜率率有有 BZbmBBccUtUUgi cos +uBE _整理課件(1) 集集電電極極電電流流ci BZbmBBccUtUUgi cos由由于于當(dāng)當(dāng)ct 時時，0 cibmBZBBcUUU cosbmBZBBcUUU 1cos cbmccbmbmcBZBBbmcctUgUtUgUUtUgi coscoscoscos)(cos 又又Q當(dāng)當(dāng)0t 時，時， cbmccUgI cos1max ccbmcIUg cos1max 代代 入入ci有有 ： cccmaxccos

6、1coscos tIi整理課件若若對對ci分分解解為為付付里里葉葉級級數(shù)數(shù)為為： ntItItIIic cos2coscoscmncm1cm1co其其中中各各系系數(shù)數(shù)分分別別為為： ccoIItdiI 0cmaxcccccmaxc)cos1cossin)(21 cccccccmIIttdiIcc 1cmaxcmax1)cos1cossin1()(cos21 cncccccccccmnInnnnittdniIcc cmax2max)cos11sincoscossin2)(cos21 式式中中：(1) c 0， c 1， cn 稱稱為為尖尖頂頂余余弦弦脈脈沖沖的的分分解解系系數(shù)數(shù)。一一般般可可以以

7、根根據(jù)據(jù)c 的的數(shù)數(shù)值值查查表表求求出出各各分分解解系系數(shù)數(shù)的的值值。 (2) coI，cm1I，cm2I，cmnI為直流及基波和各次諧波的振幅。為直流及基波和各次諧波的振幅。 ictccic1ic2ic3IcoIcmax整理課件3. 高頻功放的功率關(guān)系高頻功放的功率關(guān)系 (1) 集集電電極極電電源源提提供供的的直直流流功功率率：0CCDIEP (2) 集集 電電 極極 輸輸 出出 交交 流流 功功 率率 （ 負(fù)負(fù) 載載 上上 得得 到到 的的 功功 率率 ）PCmPCmCmCmRURIIUP2212121210 （注注意意PR為為回回路路諧諧振振阻阻抗抗）(3) 集集電電極極耗耗散散功功率率

8、CP，oDCPPP (4) 集集電電極極能能量量轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換換效效率率c ： cCOCCmCmCooDocgIEIUPPPPP 112121 其其中中：CCmEU 為為集集電電極極電電壓壓利利用用系系數(shù)數(shù)； CO1Cmc1IIg )()(01cc稱稱為為波波形形系系數(shù)數(shù)， 是是導(dǎo)導(dǎo)通通角角c 的的函函數(shù)數(shù)， 通通常?？煽刹椴楸肀砬笄蟪龀?。co13g11.02.02整理課件VT1VT2T1LCRLECCC4 D類和類和E類功率放大器簡介類功率放大器簡介 1. D類功率放大器的原理分析類功率放大器的原理分析 D類功率放大器有類功率放大器有電壓開關(guān)型電壓開關(guān)型和和電流開關(guān)型電流開關(guān)型兩種基本兩種基本電路，

9、電壓開關(guān)型電路，電壓開關(guān)型D類功率放大器是已推廣應(yīng)用的電路類功率放大器是已推廣應(yīng)用的電路 uiub1ub2ic1ic2uLuA ub1和和ub2是由是由ui通過變壓器通過變壓器T1產(chǎn)生的兩個極性相反的輸入激勵產(chǎn)生的兩個極性相反的輸入激勵電壓電壓 ui正半周時正半周時VT1管飽和導(dǎo)通，管飽和導(dǎo)通，VT2管截止，電源管截止，電源EC對電容對電容C充充電，電容上的電壓很快充至電，電容上的電壓很快充至（EC- -UCES1）值，）值，A點(diǎn)對地的電點(diǎn)對地的電壓壓uA=（EC- -UCES1） 。 ui負(fù)半周時負(fù)半周時VT2管飽和導(dǎo)通，管飽和導(dǎo)通，VT1管截止。管截止。VT2管的直管的直流電源由電容流電源

10、由電容C上充的電荷供給，上充的電荷供給，uA= UCES20 uA近似為矩形波電壓，幅值為（近似為矩形波電壓，幅值為（EC-2UCES）。若）。若L、C和和RL串聯(lián)諧振回路調(diào)諧在輸入信號的角頻率串聯(lián)諧振回路調(diào)諧在輸入信號的角頻率上，且回路的上，且回路的Q值足值足夠高，則通過回路的電流夠高，則通過回路的電流ic1或或ic2是角頻率為是角頻率為的余弦波，的余弦波，RL上上可得相對輸入信號不失真的輸出功率?？傻孟鄬斎胄盘柌皇д娴妮敵龉β省CUCESEC-2-2UCESuAtic1tic2tuLt 盡管每管飽和導(dǎo)通時的電流很大，但相應(yīng)的管壓降很盡管每管飽和導(dǎo)通時的電流很大，但相應(yīng)的管壓降很小，這樣

11、，每管的管耗就很小，放大器的效率也就很高小，這樣，每管的管耗就很小，放大器的效率也就很高 整理課件 丙類倍頻器丙類倍頻器 功功用用：輸輸出出信信號號的的頻頻率率是是輸輸入入信信號號頻頻率率的的整整數(shù)數(shù)倍倍。在在無無線線電電發(fā)發(fā)射射機(jī)機(jī)中中常常采采用用倍倍頻頻器器，其其目目的的是是降降低低振振蕩蕩器器頻頻率率，提提高高振振蕩蕩器器的的頻頻率率穩(wěn)穩(wěn)定定度度。常常用用的的倍倍頻頻器器：丙丙類類倍倍頻頻器器：利利用用丙丙類類放放大大器器脈脈沖沖電電流流的的諧諧波波獲獲得得倍倍頻頻。參參量量倍倍頻頻器器：利利用用結(jié)結(jié)電電容容電電壓壓變變化化的的非非線線性性來來獲獲得得倍倍頻頻。整理課件丙類倍頻器丙類倍頻

12、器1 丙類倍頻器的電路結(jié)構(gòu)丙類倍頻器的電路結(jié)構(gòu)晶晶體體管管倍倍頻頻器器與與高高頻頻功功放放的的線線路路基基本本相相同同，唯唯一一不不同同之之處處是是它它的的集集電電極極回回路路對對輸輸入入信信號號的的某某次次諧諧波波頻頻率率 nf 調(diào)調(diào)諧諧。 整理課件(1) 丙丙類類倍倍頻頻器器工工作作原原理理分分析析已已知知丙丙類類放放大大器器集集電電極極電電流流ci為為尖尖頂頂余余弦弦脈脈沖沖，即即： tncosIt2cosItcosIIiCn2C1CCOc 如如果果集集電電極極回回路路不不是是調(diào)調(diào)諧諧于于基基波波，而而是是調(diào)調(diào)諧諧于于 n 次次諧諧波波那那么么回回路路對對基基波波和和其其它它諧諧波波的的

13、阻阻抗抗很很小小，而而對對 n 次次諧諧波波的的阻阻抗抗則則達(dá)達(dá)到到最最大大值值，且且呈呈電電阻阻性性。于于是是回回路路的的輸輸出出電電壓壓和和功功率率就就是是 n 次次諧諧波波，故故起起到到了了倍倍頻頻作作用用。整理課件 丙類倍頻器丙類倍頻器工工作作于于二二次次諧諧波波倍倍頻頻器器的的電電流流和和電電壓壓關(guān)關(guān)系系如如下下圖圖所所示示：其其中中：tUEuCCce 2cos2 , 而而 PCCRIU22 PR為為 LC 回回 路路 諧諧 振振 在在 2時時的的 并并 聯(lián)聯(lián) 諧諧 振振 電電 阻阻 。iC+uce- Ec +-uc2+iciC1iC2ic頻譜頻譜0 2 3 4ICOIC1IC2IC

14、3IC4LC諧振特性諧振特性iC1iC1iC1iC2iC2iC2整理課件6.3 高頻功率放大器的動態(tài)分析高頻功率放大器的動態(tài)分析由由于于高高頻頻功功放放工工作作在在大大信信號號的的非非線線性性狀狀態(tài)態(tài)，顯顯然然晶晶體體管管的的小小信信號號等等效效電電路路的的分分析析方方法法已已不不適適用用，所所以以分分析析方方法法一一般般利利用用晶晶體體管管的的靜靜態(tài)態(tài)特特性性曲曲線線，但但由由于于晶晶體體管管的的靜靜態(tài)態(tài)特特性性曲曲線線與與頻頻率率有有關(guān)關(guān)，如如右右圖圖所所示示了了 與與f之之間間的的關(guān)關(guān)系系。而而通通常常所所說說的的靜靜態(tài)態(tài)特特性性曲曲線線是是指指低低頻頻區(qū)區(qū)：o0.5ff0.2fTfT

15、f5 .0f 中中頻頻區(qū)區(qū)：Tf2 . 0ff5 . 0 高高 頻頻 區(qū)區(qū) ：TTfff2 .0 故故直直接接進(jìn)進(jìn)行行高高頻頻區(qū)區(qū)或或中中頻頻區(qū)區(qū)的的分分析析和和計計算算是是相相當(dāng)當(dāng)困困難難的的。本本節(jié)節(jié)將將從從低低頻頻區(qū)區(qū)的的靜靜態(tài)態(tài)特特性性來來解解析析晶晶體體管管的的高高頻頻功功放放的的工工作作原原理理。整理課件1、 放放大大區(qū)區(qū)動動態(tài)態(tài)特特性性方方程程 當(dāng)當(dāng)放放大大器器工工作作在在諧諧振振狀狀態(tài)態(tài)時時，其其外外部部電電路路電電壓壓方方程程為為：若若 設(shè)設(shè) ：tUubmb cos 輸輸 入入 端端 ：tUUubmBBBE cos 輸輸 出出 端端 ：tUEucmCce cos 其其 中中

16、：tUuCmc cos1 由上兩式消除由上兩式消除tcos 可得：可得：cmceCbmBBBEUuEUUu 又又利利用用晶晶體體管管的的內(nèi)內(nèi)部部特特性性關(guān)關(guān)系系式式（折折線線方方程程） ： BZBEccUugi 可可得得： ocedbmBZBBcmCcecmbmcBZcmceCbmBBccUugUUUUEuUUgUUuEUUgi )(uBEicgCUBZ+ub-CLEC-UBB+uc1-icRp+uCE-+uBE _1 1 高頻功率放大器的動態(tài)特性高頻功率放大器的動態(tài)特性 整理課件uceic2 動動態(tài)態(tài)特特征征曲曲線線 的的畫畫法法：畫畫 法法 一一 ：UoA在在靜靜態(tài)態(tài)特特征征曲曲線線的的c

17、eu軸軸上上取取 B 點(diǎn)點(diǎn)，使使oUOB ，由由 B 點(diǎn)點(diǎn)作作斜斜率率為為dg的的直直線線 BA，即即得得動動態(tài)態(tài)特特征征曲曲線線。 BO畫畫 法法 二二 ：（1）作作靜靜態(tài)態(tài)工工作作點(diǎn)點(diǎn) Q：ECQ令令ot90 由由 外外 部部 方方 程程 可可 得得 ： )(,:BZBBcQcBBBECceUUgIiUuEuQ(2) 作作 A 點(diǎn)點(diǎn) :令令o0t bmBBbbeCmCcceUUuuUEuuAmaxmin:連連 接接Q 、 A 兩兩 點(diǎn)點(diǎn) 即即 得得 動動 態(tài)態(tài) 特特 性性 曲曲 線線 。Ucmc ucmingdubemax整理課件 ocedbmBZBBcmCcecmbmcBZcmceCbm

18、BBccUugUUUUEuUUgUUuEUUgi )(動動 態(tài)態(tài) 特特 性性 方方 程程 Ci與與ceu之之間間關(guān)關(guān)系系的的動動態(tài)態(tài)特特性性方方程程。 式式中中： cmbmcdUUgg表表示示動動態(tài)態(tài)特特性性曲曲線線的的斜斜率率， cCmCbmBZBBcmCoUEUUUUEU cos)( 式式中中：bmBZBBcUUU cos; oU動動態(tài)態(tài)特特性性曲曲線線在在ceu軸軸上上的的截截距距。 整理課件2 高頻功率放大器的負(fù)載特性高頻功率放大器的負(fù)載特性 高高 頻頻 功功 放放 的的 工工 作作 狀狀 態(tài)態(tài) ： 動動態(tài)態(tài)曲曲線線： )(ocedcUugi uceicUo PccccCocbmcdR

19、IUUEUUUgg1111cos而而 可可見見動動態(tài)態(tài)特特性性曲曲線線的的斜斜率率和和負(fù)負(fù)載載PR有有關(guān)關(guān)，放放大大器器的的工工作作狀狀態(tài)態(tài)將將隨隨負(fù)負(fù)載載的的不不同同而而變變化化。下下面面討討論論當(dāng)當(dāng)CE、BBU、bmU不不變變時時，動動態(tài)態(tài)特特性性曲曲線線與與負(fù)負(fù)載載PR的的關(guān)關(guān)系系。 gd(1) 欠欠壓壓工工作作狀狀態(tài)態(tài)當(dāng)當(dāng)PR減小減小111cbmcdPccUUggRIU 較大，較大，動態(tài)特征曲線與動態(tài)特征曲線與maxbeu所對的靜態(tài)特征曲線的交點(diǎn)位于放大區(qū)。所對的靜態(tài)特征曲線的交點(diǎn)位于放大區(qū)。 uBEic-UBBUBZubCCicCCgCUbmubemaxicmaxuceicECQuc

20、eminUcescesceUu min晶晶 體體 管管 的的 工工 作作 范范 圍圍 在在 放放 大大 區(qū)區(qū) 和和 截截 止止 區(qū)區(qū) 。 ci為尖頂余弦脈沖，為尖頂余弦脈沖，集電極電壓利用不充分。集電極電壓利用不充分。2.過過壓壓工工作作狀狀態(tài)態(tài)PR較較大大PccRIU11 較較大大1cbmcdUUgg 較較小小， 動動態(tài)態(tài)特特性性曲曲線線與與maxbeu所所對對的的靜靜態(tài)態(tài)特特征征曲曲線線的的交交點(diǎn)點(diǎn)位位于于飽飽和和區(qū)區(qū)。 gdubemax特特點(diǎn)點(diǎn)：cesceUu min ，晶晶體體管管的的動動態(tài)態(tài)范范圍圍延延伸伸到到飽飽和和區(qū)區(qū)。 ci的的 波波 形形 頂頂 部部 為為 下下 凹凹 的的

21、余余 弦弦 脈脈 沖沖 。ucemin3.臨臨 界界 工工 作作 狀狀 態(tài)態(tài)動動態(tài)態(tài)特特性性曲曲線線與與臨臨界界飽飽和和線線以以及及maxbeu對對應(yīng)應(yīng)的的靜靜態(tài)態(tài)特特性性曲曲線線，三三線線相相交交于于一一點(diǎn)點(diǎn) ubemaxgcr此此時時：cesceUu min, ci為為尖尖頂頂余余弦弦脈脈沖沖。 整理課件研研究究的的問問題題：當(dāng)當(dāng)CE，BBU，bmU不不變變， 而而PR變變化化時時，與與 ccoDCCCPPPUII ,101 的的關(guān)關(guān)系系。 （1） 欠欠壓壓區(qū)區(qū)：icucePR由由 小小maxci 幾幾 乎乎 不不 變變（ 略略 減減 少少 ）1C0CI ,I幾幾 乎乎不不 變變011CC

22、DPccIEPRIU 幾幾 乎乎 不不 變變 1121CCoIUP CccoccEUII1121 oDCPPP 2 高頻功率放大器的負(fù)載特性高頻功率放大器的負(fù)載特性PoRp欠壓區(qū)欠壓區(qū)過壓區(qū)過壓區(qū)臨界區(qū)臨界區(qū)Rp欠壓區(qū)欠壓區(qū)過壓區(qū)過壓區(qū)臨界區(qū)臨界區(qū)Ic1Ico（2） 過過壓壓區(qū)區(qū)： PR進(jìn)進(jìn) 入入 過過 壓壓 區(qū)區(qū)余余 弦弦 脈脈 沖沖 頂頂 部部 下下 凹凹 ，PccCCcRIUIIi1110max, 幾幾 乎乎 不不 變變 （ 略略 有有 上上升升 ）01011102121CCCCcCCoCCUUIIIUPIEP 變變 化化 緩緩慢慢 ，oDCPPP 變變 化化 緩緩 慢慢 。 c PDP

23、cubemax注注意意：臨臨界界狀狀態(tài)態(tài)輸輸出出功功率率最最大大ocroPP ，效效率率也也較較高高，可可以以說說是是最最佳佳工工作作狀狀態(tài)態(tài)，常常選選此此狀狀態(tài)態(tài)為為末末級級功功放放輸輸出出狀狀態(tài)態(tài)。過過壓壓狀狀態(tài)態(tài)，效效率率高高，但但輸輸出出功功率率較較小小。在在欠欠壓壓狀狀態(tài)態(tài)0CI，1CI幾幾乎乎不不變變，功功放放相相當(dāng)當(dāng)于于一一個個恒恒流流源源，而而過過壓壓狀狀態(tài)態(tài)1CU幾幾乎乎不不變變，相相當(dāng)當(dāng)于于一一個個恒恒壓壓源源。 Uc1整理課件3 高頻功率放大器的調(diào)制特性高頻功率放大器的調(diào)制特性 當(dāng)當(dāng)bm ,URP不不變變， 而而改改變變 BBCUE與與 oDCCPPII,01之之間間的的

24、關(guān)關(guān)系系。 1. 集集電電極極調(diào)調(diào)制制特特性性 當(dāng)當(dāng)bm ,URP，BBU不不變變， 壓壓區(qū)區(qū)減減少少功功放放由由臨臨界界進(jìn)進(jìn)入入過過壓壓區(qū)區(qū)增增加加功功放放由由臨臨界界進(jìn)進(jìn)入入欠欠CCEEuceicubemaxQECQECQEC顯顯然然：在在欠欠壓壓區(qū)區(qū)：10,CCII幾幾乎乎不不變變ODPP ,不不變變 注注意意：只只有有工工作作在在過過壓壓區(qū)區(qū)才才能能有有效效地地實(shí)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)CE對對1CI及及oP的的調(diào)調(diào)制制作作用用，故故集集電電極極調(diào)調(diào)幅幅電電路路應(yīng)應(yīng)工工作作在在過過壓壓區(qū)區(qū)。 t ic整理課件3 高頻功率放大器的調(diào)制特性高頻功率放大器的調(diào)制特性 uceicubemaxQECQECQECt

25、 icEC欠壓區(qū)欠壓區(qū)過壓區(qū)過壓區(qū)臨界區(qū)臨界區(qū)EC欠壓區(qū)欠壓區(qū)過壓區(qū)過壓區(qū)臨界區(qū)臨界區(qū)Ic1IcoPDPOPC整理課件2. 基基極極調(diào)調(diào)制制特特性性 tUUubmBBBE cos Q注注意意：如如果果要要實(shí)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)BBU對對輸輸出出電電流流1CI的的有有效效調(diào)調(diào)制制，要要求求功功放放應(yīng)應(yīng)工工作作在在欠欠壓壓區(qū)區(qū)。 進(jìn)入過壓狀態(tài)后，隨著進(jìn)入過壓狀態(tài)后，隨著UBB向正值方向增大，集電極脈沖電流的寬向正值方向增大，集電極脈沖電流的寬度增加，幅度幾乎不變，但凹陷加深，結(jié)果使度增加，幅度幾乎不變，但凹陷加深，結(jié)果使Ico、Icml和相應(yīng)的和相應(yīng)的Ucm增增大得十分緩慢大得十分緩慢 UcmIcoIcml臨界

26、臨界UBB過壓過壓欠壓欠壓O-UBB2uBEicuBEmax1uBEmax2-UBB3ub-UBB1uBEmax3UBZict飽和區(qū)飽和區(qū)放大區(qū)放大區(qū)截止區(qū)截止區(qū) 當(dāng)當(dāng)Ubm固定，固定，UBB自負(fù)值向正值方向增自負(fù)值向正值方向增大時，集電極脈沖電流大時，集電極脈沖電流ic的導(dǎo)通角的導(dǎo)通角c增大，增大，從從而集電極脈沖電流而集電極脈沖電流ic的幅度和寬度均增大，的幅度和寬度均增大，狀態(tài)由欠壓區(qū)進(jìn)入過壓區(qū)。狀態(tài)由欠壓區(qū)進(jìn)入過壓區(qū)。 1C 2C 3C 整理課件4 高頻功率放大器的放大特性高頻功率放大器的放大特性tUUubmBBBE cos QuBEicuBEmax1uBEmax2ub-UBBuBEm

27、ax3UBZict飽和區(qū)飽和區(qū)放大區(qū)放大區(qū)截止區(qū)截止區(qū)1C 2C 3C UcmIcmlIcoUbm過壓過壓臨界臨界欠壓欠壓OO ticOticUbm增大增大OtictOic當(dāng)當(dāng)C , ERP，BBU不不變變， 固定固定UBB、增大、增大Ubm和固定和固定Ubm、增大、增大UBB的情況類似，的情況類似，它們都使基極輸它們都使基極輸入電壓入電壓uBEmax隨之增大，隨之增大，對對應(yīng)應(yīng)的的集電極脈沖電流集電極脈沖電流ic的幅度和寬度均增大，放的幅度和寬度均增大，放大器的工作狀態(tài)由欠壓進(jìn)入過壓大器的工作狀態(tài)由欠壓進(jìn)入過壓 。 當(dāng)諧振功率放大器作為線性功率放大器，為了使輸出信號振幅當(dāng)諧振功率放大器作為線

28、性功率放大器，為了使輸出信號振幅Ucm反映反映輸入信號振幅輸入信號振幅Ubm的變化，的變化，放大器必須在放大器必須在Ubm變化范圍內(nèi)工作在欠壓狀態(tài)。變化范圍內(nèi)工作在欠壓狀態(tài)。 當(dāng)諧振功率放大器用作振幅限幅器時，當(dāng)諧振功率放大器用作振幅限幅器時，放大器必須在放大器必須在Ubm變化的范圍變化的范圍內(nèi)工作在過壓狀態(tài)。內(nèi)工作在過壓狀態(tài)。整理課件5 高頻功率放大器的調(diào)諧特性高頻功率放大器的調(diào)諧特性 實(shí)際回路在調(diào)諧過程中，其負(fù)載是一阻抗實(shí)際回路在調(diào)諧過程中，其負(fù)載是一阻抗Zp，當(dāng)改變回，當(dāng)改變回路的元件數(shù)值，如改變回路的電容路的元件數(shù)值，如改變回路的電容C時，時，功放的外部電流功放的外部電流Ico、Icm

29、l和相應(yīng)的和相應(yīng)的Ucm等隨等隨C的變化特性稱為調(diào)諧特性。的變化特性稱為調(diào)諧特性。 設(shè)諧振時功放工作在弱過壓狀態(tài)，設(shè)諧振時功放工作在弱過壓狀態(tài)，當(dāng)回路失諧后，由于阻抗當(dāng)回路失諧后，由于阻抗Zp的模值減的模值減小，根據(jù)負(fù)載特性可知，功放的工作小，根據(jù)負(fù)載特性可知，功放的工作狀態(tài)將向臨界及欠壓狀態(tài)變化，此時狀態(tài)將向臨界及欠壓狀態(tài)變化，此時Ico和和Icml要增大，而要增大，而Ucm將下降將下降 。 應(yīng)該指出，回路失諧時直流輸應(yīng)該指出，回路失諧時直流輸入功率入功率PD=IcoEC隨隨Ico的增加而增加，的增加而增加，而輸出功率而輸出功率Po=UcmIcmlcos將主要因?qū)⒅饕騝os因子而下降因子而

30、下降，因此失諧后集電，因此失諧后集電極功耗極功耗PC將迅速增加。這表明將迅速增加。這表明高頻高頻功放必須經(jīng)常保持在諧振狀態(tài)功放必須經(jīng)常保持在諧振狀態(tài)。 UcmIcmlIco整理課件當(dāng)當(dāng)?shù)偷皖l頻時時：信信號號周周期期 fT1基基區(qū)區(qū)載載流流子子的的分分布布與與外外加加瞬瞬時時電電 壓壓是是一一一一對對應(yīng)應(yīng)的的。6.4 高頻功放的高頻效應(yīng)高頻功放的高頻效應(yīng) 以上對高頻功放是以以上對高頻功放是以靜態(tài)特性為基礎(chǔ)的分析靜態(tài)特性為基礎(chǔ)的分析，只能近似說明，只能近似說明和估計高頻功放的工作原理，和估計高頻功放的工作原理，無法反映高頻工作時的其它現(xiàn)象。無法反映高頻工作時的其它現(xiàn)象。實(shí)實(shí)際的高頻功放電路，際的高

31、頻功放電路，晶體管工作在晶體管工作在“中頻區(qū)”甚至“中頻區(qū)”甚至“高頻區(qū)” ，“高頻區(qū)” ，通通常會出現(xiàn)：常會出現(xiàn)：輸出功率輸出功率效率效率c 高頻效應(yīng)高頻效應(yīng)功率增益功率增益PG輸入輸出阻抗變?yōu)閺?fù)阻抗輸入輸出阻抗變?yōu)閺?fù)阻抗ubet-UBBUBZ低低 頻頻biciei 高高頻頻一一 少少數(shù)數(shù)載載流流子子的的渡渡越越時時間間效效應(yīng)應(yīng)定定義義：少少數(shù)數(shù)載載流流子子在在基基區(qū)區(qū)擴(kuò)擴(kuò)散散而而到到達(dá)達(dá)集集電電極極所所需需要要的的時時間間 稱稱為為少少數(shù)數(shù)載載流流子子的的渡渡越越時時間間。當(dāng)當(dāng)高高頻頻時時：信信號號周周期期fT1與與 相相當(dāng)當(dāng)。由由于于少少數(shù)數(shù)載載流流子子在在基基區(qū)區(qū)的的渡渡越越時時間間使

32、使基基區(qū)區(qū)內(nèi)內(nèi)的的電電荷荷具具有有一一定定的的儲儲存存效效應(yīng)應(yīng)。當(dāng)當(dāng)發(fā)發(fā)射射結(jié)結(jié)電電壓壓由由正正偏偏轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)為為反反偏偏時時，在在基基區(qū)區(qū)內(nèi)內(nèi)一一部部分分還還未未到到達(dá)達(dá)集集電電結(jié)結(jié)的的少少數(shù)數(shù)載載流流子子來來不不及及擴(kuò)擴(kuò)散散到到集集電電極極，而而被被反反向向偏偏置置所所形形成成的的電電場場重重新新推推斥斥回回發(fā)發(fā)射射極極，而而形形成成負(fù)負(fù)脈脈沖沖，同同時時主主脈脈沖沖高高度度降降低低。另另外外，由由于于渡渡越越時時間間的的影影響響，集集電電極極電電流流ci落落后后ei脈脈沖沖峰峰點(diǎn)點(diǎn)的的角角度度為為 ，且且導(dǎo)導(dǎo)通通角角增增大大，脈脈沖沖峰峰值值下下降降。另另外外，由由于于cebiii，所所以以基

33、基極極電電流流波波形形也也變變復(fù)復(fù)雜雜。整理課件6.4高頻功放的高頻特性高頻功放的高頻特性二二 非非線線性性電電抗抗效效應(yīng)應(yīng)（cbC 1） 由由于于集集電電結(jié)結(jié)電電容容是是隨隨集集電電結(jié)結(jié)電電壓壓ceu變變化化的的非非線線性性勢勢壘壘電電容容，其其數(shù)數(shù)值值可可達(dá)達(dá) （幾幾十十到到幾幾百百 PF） ， 在在高高頻頻時時構(gòu)構(gòu)成成輸輸出出與與輸輸入入之之間間的的反反饋饋支支路路，且且頻頻率率越越高高反反饋饋越越大大，會會引引起起不不穩(wěn)穩(wěn)定定性性。 三三 發(fā)發(fā)射射極極引引線線電電感感的的影影響響在高頻時，發(fā)射極的引線電感產(chǎn)生的電抗在高頻時，發(fā)射極的引線電感產(chǎn)生的電抗eL ，會構(gòu)成輸出與，會構(gòu)成輸出與輸

34、入回路之間的射極反饋耦合，而引起增益下降，輸入阻抗附加一輸入回路之間的射極反饋耦合，而引起增益下降，輸入阻抗附加一個電感分量。個電感分量。四四 飽飽 合合 壓壓 降降 的的 影影 響響當(dāng)晶體管工作于高頻時，其飽合壓降隨頻率當(dāng)晶體管工作于高頻時，其飽合壓降隨頻率提高而增加，即如果在保持同一工作電流時：提高而增加，即如果在保持同一工作電流時：Ciucef1f2f2f1 CcccesEUUUf11 )(g211c 整理課件6.4 高頻功率放大器的實(shí)用電路高頻功率放大器的實(shí)用電路 一一 直直流流饋饋電電線線路路根根據(jù)據(jù)直直流流電電源源連連接接方方式式的的不不同同，可可分分為為：串串聯(lián)聯(lián)饋饋電電線線路路

35、：直直流流電電源源、匹匹配配網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)和和晶晶體體管管三三者者形形成成串串聯(lián)聯(lián)連連接接的的方方式式。并并聯(lián)聯(lián)饋饋電電線線路路：直直流流電電源源、匹匹配配網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)和和晶晶體體管管三三者者形形成成并并聯(lián)聯(lián)連連接接的的方方式式。兩兩種種饋饋電電方方式式雖雖然然電電路路結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)不不同同，但但對對電電路路來來說說，總總應(yīng)應(yīng)有有：tUEucCce cos1 要使高頻諧振功率放大器正常工作，在其輸入和輸出端還需接有：要使高頻諧振功率放大器正常工作，在其輸入和輸出端還需接有：直流饋電線路：為晶體管各級提供合適的偏置；直流饋電線路：為晶體管各級提供合適的偏置；交流匹配網(wǎng)絡(luò)：將交流功率信號有效地傳輸。交流匹配網(wǎng)絡(luò)：

36、將交流功率信號有效地傳輸。整理課件6.5高頻功率放大器的電路組成高頻功率放大器的電路組成1 集集電電極極饋饋電電電電路路：（1） 集集電電極極饋饋電電電電路路的的組組成成原原則則： ci的的直直流流分分量量COI除除晶晶體體 管管的的內(nèi)內(nèi)阻阻外外，應(yīng)應(yīng)予予以以短短路路， 以以保保證證CE全全部部加加在在集集電電極極 上上，避避免免管管外外電電路路消消耗耗電電源源 功功率率，即即CCODEIP ci的的 基基 波波 分分 量量1CI只只 應(yīng)應(yīng) 在在 負(fù)負(fù) 載載 回回 路路 上上 產(chǎn)產(chǎn) 生生 電電 壓壓 降降 ， 其其 余余 部部 分分 電電 路路 對對1CI應(yīng)應(yīng) 短短 路路 。 ci的的 高高

37、次次 諧諧 波波 分分 量量CnI 不不 應(yīng)應(yīng) 消消 耗耗 功功 率率 ， 因因 此此CnI對對 晶晶 體體 管管 外外 的的 電電 路路 應(yīng)應(yīng) 盡盡 可可 能能 短短 路路 。 IcoECIc1CLIcn整理課件LCCCCC1ECLCuc1VTLCCCECLCuc1VT6.5高頻功率放大器的電路組成高頻功率放大器的電路組成（2） 常常用用的的集集電電極極串串饋饋和和并并饋饋電電路路如如下下圖圖所所示示：cL高高頻頻扼扼流流圈圈：通通直直流流阻阻交交流流 cC：高高頻頻旁旁路路電電容容：通通交交流流隔隔直直流流 c1C：隔隔直直電電容容：通通交交流流隔隔直直流流 以上兩個電路勻滿足：以上兩個電

38、路勻滿足： tUEucCce cos1 ICO直流通路直流通路ICOECLCCCCC1ECLCuc1VTLCCCECLCuc1VTIC1交流通路交流通路Ic1LCCCCC1ECLCuc1VTLCCCECLCuc1VTICn交流通路交流通路ICniC頻譜頻譜 2 30LC回路阻抗特性回路阻抗特性LCCCCC1ECLCuc1VTLCCCECLCuc1VT整理課件CBLBLBLBCERBReVTVTVTCBCBCB1LBLLCCVTVTEBEB2 基極饋電線路基極饋電線路對對基基級級饋饋電電線線路路來來說說，也也有有串串聯(lián)聯(lián)和和并并聯(lián)聯(lián)兩兩種種形形式式。在在實(shí)實(shí)際際應(yīng)應(yīng)用用中中，由由于于基基極極饋饋

39、電電電電路路中中采采用用單單獨(dú)獨(dú)電電源源BBU不不方方便便，通通常常采采用用自自給給偏偏壓壓的的方方式式提提供供基基極極偏偏置置。 (1) 利利用用基基極極回回路路直直流流BOI產(chǎn)產(chǎn)生生偏偏壓壓bBOBBRIU IBOUBB(2) 利利用用BOI在在bbr上上產(chǎn)產(chǎn)生生偏偏壓壓bbBOBBrIU ，注注意意：一一般般bbr 很很小小，所所以以BBU很很小小且且不不穩(wěn)穩(wěn)定定。 IBO(3) 利利用用射射極極電電流流eoI在在eR上上產(chǎn)產(chǎn)生生偏偏壓壓eeoBBRIU ，而而且且這這種種電電路路能能自自動動維維持持放放大大器器的的工工作作穩(wěn)穩(wěn)定定。 Ieo +UBB -以以上上基基極極自自給給偏偏壓壓

40、電電路路中中，前前兩兩個個為為并并饋饋線線路路，后后一一種種為為串串饋饋線線路路。整理課件二 高頻功放的耦合回路高頻功放的耦合回路高高頻頻功功放放都都要要采采用用一一定定的的耦耦合合回回路路，以以使使輸輸出出功功率率能能有有效效地地傳傳輸輸?shù)降截?fù)負(fù)載載（下下級級輸輸入入回回路路或或天天線線回回路路） ，一一般般說說來來，放放大大器器與與負(fù)負(fù)載載之之間間的的耦耦合合可可采采用用下下圖圖所所示示的的四四端端網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)來來表表示示。這這個個四四端端網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)應(yīng)應(yīng)完完成成的的任任務(wù)務(wù)是是：RiRoRLRS功功 率率放大器放大器輸入輸入匹配匹配網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)輸出輸出匹配匹配網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)RLRSuS (1) 使負(fù)載阻抗

41、與放大器所需要的最佳阻抗相匹配，以保證放大器傳輸?shù)截?fù)使負(fù)載阻抗與放大器所需要的最佳阻抗相匹配，以保證放大器傳輸?shù)截?fù)載的功率最大載的功率最大，即它起著匹配網(wǎng)絡(luò)的作用。，即它起著匹配網(wǎng)絡(luò)的作用。 (2) 抑制工作頻率范圍以外的不需要頻率，即它抑制工作頻率范圍以外的不需要頻率，即它有良好的濾波作用。有良好的濾波作用。 (3) 在有幾個電子器件同時輸出功率的情況下，保證它們都在有幾個電子器件同時輸出功率的情況下，保證它們都能有效地傳送能有效地傳送功率到公共負(fù)載功率到公共負(fù)載，同時又盡可能地使這幾個電子器件，同時又盡可能地使這幾個電子器件彼此隔離，互不影響彼此隔離，互不影響。 輸入匹配網(wǎng)絡(luò)或級間耦合網(wǎng)絡(luò)

42、輸入匹配網(wǎng)絡(luò)或級間耦合網(wǎng)絡(luò): :是用以與下級放大器的輸入端相連接是用以與下級放大器的輸入端相連接輸出匹配網(wǎng)絡(luò)輸出匹配網(wǎng)絡(luò): :是用以輸出功率至天線或其他負(fù)載是用以輸出功率至天線或其他負(fù)載整理課件L1C1C2L2CARAr1IAMrr1C1L1C1RpL1IK二 高頻功放的耦合回路高頻功放的耦合回路 介于放大器與天線回路之間的介于放大器與天線回路之間的L1C1回路就叫做中介并聯(lián)諧回路就叫做中介并聯(lián)諧振回路振回路。RA、CA分別代表天線的幅射電阻與等效電容；分別代表天線的幅射電阻與等效電容； L2、C2為天線回路的調(diào)諧元件。為天線回路的調(diào)諧元件。它們的作用是使天線回路它們的作用是使天線回路處于串聯(lián)

43、諧振狀態(tài)，以使天線回路的電流處于串聯(lián)諧振狀態(tài)，以使天線回路的電流IA達(dá)到最大值，達(dá)到最大值，亦亦即使天線幅射功率達(dá)到最大。即使天線幅射功率達(dá)到最大。 從集電極向右方看去可以等效為一個并聯(lián)諧振回路從集電極向右方看去可以等效為一個并聯(lián)諧振回路, ,其其中中Rp為折合到為折合到晶體管輸出回路的等效負(fù)載晶體管輸出回路的等效負(fù)載 。 1. 輸出匹配電路輸出匹配電路 (1) 并聯(lián)諧振回路型的匹配電路并聯(lián)諧振回路型的匹配電路 RpRp整理課件 當(dāng)天線回路調(diào)諧在串聯(lián)諧振狀態(tài)時，它當(dāng)天線回路調(diào)諧在串聯(lián)諧振狀態(tài)時，它反映到反映到L1C1中介回路的等效電阻為中介回路的等效電阻為 設(shè)初級回路的接入系數(shù)為設(shè)初級回路的接

44、入系數(shù)為 p，則晶，則晶體管輸出回路的等效負(fù)載為：體管輸出回路的等效負(fù)載為： rr1C1L1C1RpL1IKRpL1C1C2L2CARAr1IAMRp(1) 并聯(lián)諧振回路型的匹配電路并聯(lián)諧振回路型的匹配電路ARMr22 L1C1中介回路的等效諧振阻抗為中介回路的等效諧振阻抗為 11CQLQRLLP QL為有載品質(zhì)因素為有載品質(zhì)因素 ，rrLQL 11 )(22111111APRMrCLrrCLR )(2211122APPRMrCLpRpR 改變互感系數(shù)改變互感系數(shù)M和接入系數(shù)和接入系數(shù) p就可以在不影響回路調(diào)諧的情況下。調(diào)就可以在不影響回路調(diào)諧的情況下。調(diào)整晶體管的輸出回路的等效負(fù)載電阻整晶體

45、管的輸出回路的等效負(fù)載電阻Rp，以達(dá)到阻抗匹配的目的。，以達(dá)到阻抗匹配的目的。 整理課件 由于高頻功率放大器工作在非線性由于高頻功率放大器工作在非線性(丙類丙類)工作時，放大器的內(nèi)阻變動劇烈：導(dǎo)通時，工作時，放大器的內(nèi)阻變動劇烈：導(dǎo)通時，內(nèi)阻很??；截止時內(nèi)阻近于無窮大。因此輸內(nèi)阻很??；截止時內(nèi)阻近于無窮大。因此輸出電阻不是常數(shù)。所謂線性電路的阻抗匹配出電阻不是常數(shù)。所謂線性電路的阻抗匹配(負(fù)載阻抗與電源內(nèi)阻相等負(fù)載阻抗與電源內(nèi)阻相等)概念也就失去了概念也就失去了意義。意義。 k k ：中介回路的傳輸效率。中介回路的傳輸效率。L1C1C2L2CARAr1IAMRp(1) 并聯(lián)諧振回路型的匹配電路

46、并聯(lián)諧振回路型的匹配電路)()(1122rrrrrIrIPPkkoAk 功功率率電電子子元元件件送送至至回回路路的的總總回回路路送送到到負(fù)負(fù)載載的的功功率率 如果設(shè)如果設(shè) ： 111porCLR 空空載載回回路路諧諧振振阻阻抗抗)(1111rrCLRP 有載回路諧振阻抗有載回路諧振阻抗11rLQQo 值值空空載載回回路路111rrLQQL 值值有有載載回回路路OLPPkQQRRrrrrrro 11)(1)(111 rr1C1L1C1RpL1IKRp 要想回路的傳輸效率高，則要想回路的傳輸效率高，則空載空載Qo越大越越大越好，有載好，有載QL越小越好，越小越好，也就是說，也就是說，中介回路中介回

47、路本身的損耗越小越好本身的損耗越小越好 但從要求但從要求回路濾波作用良好來考慮，則回路濾波作用良好來考慮，則QL值又應(yīng)該足夠大。值又應(yīng)該足夠大。從兼顧這兩方面出發(fā)，從兼顧這兩方面出發(fā)，QL值一般不應(yīng)小于值一般不應(yīng)小于10。在功率很大的放大器。在功率很大的放大器中，中，QL也有低到也有低到10以下的。以下的。 整理課件在大功率輸出級，在大功率輸出級，T型、型、型等濾波型的匹配網(wǎng)絡(luò)就得到了廣泛的應(yīng)用。型等濾波型的匹配網(wǎng)絡(luò)就得到了廣泛的應(yīng)用。 圖中的圖中的R2一般代表終端一般代表終端(負(fù)載負(fù)載)電阻，電阻，R1則代表由則代表由R2折合到左端的等效折合到左端的等效電阻電阻，現(xiàn)以，現(xiàn)以 (a)為例進(jìn)行計

48、算公式的推導(dǎo)為例進(jìn)行計算公式的推導(dǎo) (2) (2) 濾波器型的匹配網(wǎng)絡(luò)濾波器型的匹配網(wǎng)絡(luò) 兩種兩種型匹配網(wǎng)絡(luò)型匹配網(wǎng)絡(luò)(a)(b)L1R1C1C1R1L1C2R2R2C2 將并聯(lián)回路將并聯(lián)回路R1C1與與R2C2變換為串聯(lián)形式，由變換為串聯(lián)形式，由串、并聯(lián)阻抗轉(zhuǎn)換公式可得串、并聯(lián)阻抗轉(zhuǎn)換公式可得L1C1R1C2R21212c12c121111RRXXQRR C12C12121C1XXRRX 2212c22c22RRXXR C12C22222C2XXRRX 網(wǎng)絡(luò)匹配時，網(wǎng)絡(luò)匹配時，R1= R2 22c2222c212c1212c1RXRXRXRX 由諧振條件得由諧振條件得 :c22c22222c

49、12c12121c2c1L1XXRRXXRRXXX 整理課件例例 有一個輸出功率為有一個輸出功率為2W的高頻功率放大器、負(fù)載電阻的高頻功率放大器、負(fù)載電阻RL=50，EC=24V，f=50MHz，Q1=10，試求，試求型匹配網(wǎng)絡(luò)的元件值。型匹配網(wǎng)絡(luò)的元件值。 解解 :(2) (2) 濾波器型的匹配網(wǎng)絡(luò)濾波器型的匹配網(wǎng)絡(luò) L1R1C1R2= RLC2 R1應(yīng)該是功率放大器所要求的匹配電應(yīng)該是功率放大器所要求的匹配電阻阻 Rp ,即即L1C1R1C2R2 1442224222o2Co2cm11PEPURRp4 .141014411c1 QRXpF2214 .1410502116c11 XC網(wǎng)絡(luò)匹配

50、時，網(wǎng)絡(luò)匹配時，R1= R2 22c2222c212c1212c1RXRXRXRX 改寫為：改寫為： 22c221211)(111RXRRQ 解之得：解之得： 57. 8114450)101(501)1(212212C2 RRQRXpF37157. 810502116c22 XC 由諧振條件得由諧振條件得 :c22c22222c12c12121c2c1L1XXRRXXRRXXX 12c1212c1c22c121c2121L1RXRXXRXXRRX )1(1)1(11c212211121c2212111XQRQRQQXRRQRQ 6 .22)75. 810501(110144102 nH7210

51、5026 .226L11 XL注意，考慮到晶體管的輸出電容注意，考慮到晶體管的輸出電容Co后，后，C1應(yīng)減去應(yīng)減去Co之值，才是所需外加的調(diào)諧電容值。一般，之值，才是所需外加的調(diào)諧電容值。一般，當(dāng)當(dāng)L1確確定之后，用定之后，用C2主要調(diào)匹配，用主要調(diào)匹配，用C1主要調(diào)諧振。主要調(diào)諧振。 實(shí)際還有其它各種形式的匹配網(wǎng)絡(luò)。分析方法實(shí)際還有其它各種形式的匹配網(wǎng)絡(luò)。分析方法都很類似，都很類似，即從匹配與諧振兩個條件出發(fā)，再加上即從匹配與諧振兩個條件出發(fā)，再加上一個假設(shè)條件一個假設(shè)條件(通常都是假定通常都是假定Q1值值)，即可求出電路，即可求出電路元件的數(shù)值。元件的數(shù)值。 整理課件1 寬帶高頻功率放大器

52、寬帶高頻功率放大器 以以LC諧振回路為輸出電路的功率放大器，由于其相對通頻帶諧振回路為輸出電路的功率放大器，由于其相對通頻帶B/ fo只只有百分之幾甚至千分之幾，所以又稱為有百分之幾甚至千分之幾，所以又稱為窄帶高頻功率放大器。由于調(diào)諧窄帶高頻功率放大器。由于調(diào)諧系統(tǒng)復(fù)雜，窄帶功率放大器的運(yùn)用就受到了很大的限制系統(tǒng)復(fù)雜，窄帶功率放大器的運(yùn)用就受到了很大的限制 。 6.66.6寬帶高頻功率放大器與功率合成寬帶高頻功率放大器與功率合成 近年來一種新穎的，近年來一種新穎的，能夠在很寬的波段內(nèi)實(shí)現(xiàn)不調(diào)諧工作的寬頻帶能夠在很寬的波段內(nèi)實(shí)現(xiàn)不調(diào)諧工作的寬頻帶功率放大器功率放大器得到了迅速的推廣。得到了迅速的

53、推廣。 寬帶功率放大器，實(shí)際上就是一種以非調(diào)諧單元作為輸出匹配電路寬帶功率放大器，實(shí)際上就是一種以非調(diào)諧單元作為輸出匹配電路的功率放大器。它是以頻率特性很寬的傳輸線變壓器，代替了電阻、電的功率放大器。它是以頻率特性很寬的傳輸線變壓器，代替了電阻、電容或電感線圈作為其輸出電路容或電感線圈作為其輸出電路 。 寬頻帶功率放大器沒有選頻作用。因此諧波的抑制成了一個重要寬頻帶功率放大器沒有選頻作用。因此諧波的抑制成了一個重要的問題。為此，放大管的工作狀態(tài)就只能選在非線性畸變比較小的甲的問題。為此，放大管的工作狀態(tài)就只能選在非線性畸變比較小的甲類或甲乙類狀態(tài)，效率較低，也就是說類或甲乙類狀態(tài)，效率較低，也

54、就是說寬頻帶放大器是以犧牲效率作寬頻帶放大器是以犧牲效率作為代價來換取寬頻帶輸出的為代價來換取寬頻帶輸出的 。 整理課件1. 普通變壓器不能在較寬頻內(nèi)工作的原因普通變壓器不能在較寬頻內(nèi)工作的原因 圖圖 (b)中中L、Ls1、r1是變壓器初級繞組的電感、漏感和損耗電阻；是變壓器初級繞組的電感、漏感和損耗電阻；Ls2、r2 是折合到初級后，次級繞組的漏感和損耗電阻；是折合到初級后，次級繞組的漏感和損耗電阻；C是變壓器各分布電容折是變壓器各分布電容折合到初級后的總和；合到初級后的總和；RL是折合到初級后的等效負(fù)載電阻是折合到初級后的等效負(fù)載電阻。 在高頻端由于初級繞組電感的感抗很強(qiáng)，因此在高頻端等效

55、電路中在高頻端由于初級繞組電感的感抗很強(qiáng)，因此在高頻端等效電路中可以認(rèn)為電感可以認(rèn)為電感L L是開路，如圖是開路，如圖(c)(c)。在低頻端，由于頻率較低，各漏感和。在低頻端，由于頻率較低，各漏感和損耗電阻很小，也可略去不計，可以認(rèn)為電容損耗電阻很小，也可略去不計，可以認(rèn)為電容C開路，如圖開路，如圖 (d)；(a)原理電路原理電路(b)等效電路等效電路(c)高頻端等效電路高頻端等效電路(d)低頻端等效電路低頻端等效電路(e) 頻率響應(yīng)曲線頻率響應(yīng)曲線usRsRLuoRsRsRsusususr1Ls1LLs2r2CRLrLsLCRLRLfsfuo一般變壓器的等效電路一般變壓器的等效電路 可見工作

56、頻率越低，電感可見工作頻率越低，電感L的旁路作用就越大，于是輸出電壓將隨著工的旁路作用就越大，于是輸出電壓將隨著工作頻率的降低而下將。在高頻端作頻率的降低而下將。在高頻端負(fù)載負(fù)載RL接在接在Ls和和C組成的串聯(lián)諧振回路容組成的串聯(lián)諧振回路容抗元件的兩端抗元件的兩端，在串聯(lián)諧振頻率，在串聯(lián)諧振頻率fs的附近，負(fù)載兩端的電壓急劇增加，并在的附近，負(fù)載兩端的電壓急劇增加，并在fs上達(dá)到最大值。但是，偏離諧振頻率上達(dá)到最大值。但是，偏離諧振頻率fs，電壓將急劇減小，電壓將急劇減小 整理課件2. 寬頻帶傳輸線變壓器的工作原理寬頻帶傳輸線變壓器的工作原理 傳輸線變壓器是將傳輸線變壓器是將兩根等長的導(dǎo)線緊靠

57、在一起，并繞在兩根等長的導(dǎo)線緊靠在一起，并繞在高導(dǎo)磁率低損高導(dǎo)磁率低損耗的磁芯上構(gòu)成的。耗的磁芯上構(gòu)成的。最高工作頻率可擴(kuò)展到幾百兆赫甚至上千兆赫。最高工作頻率可擴(kuò)展到幾百兆赫甚至上千兆赫。 傳輸線變壓器與普通變壓器在傳輸能量的方式上是不相同的，傳輸線變傳輸線變壓器與普通變壓器在傳輸能量的方式上是不相同的，傳輸線變壓器負(fù)載兩端的電壓不是次級感應(yīng)電壓，而是傳輸線的終端電壓。壓器負(fù)載兩端的電壓不是次級感應(yīng)電壓，而是傳輸線的終端電壓。 兩根導(dǎo)線緊靠在一起，所以導(dǎo)線任意長度處兩根導(dǎo)線緊靠在一起，所以導(dǎo)線任意長度處的線間電容很大，且在整個線上均勻分布。其次，的線間電容很大，且在整個線上均勻分布。其次，兩

58、根等長導(dǎo)線同時繞在高兩根等長導(dǎo)線同時繞在高磁芯上，所以導(dǎo)線上均磁芯上，所以導(dǎo)線上均勻分布的電感量也很大，這種電路通常又叫分布參勻分布的電感量也很大，這種電路通常又叫分布參數(shù)電路。數(shù)電路。 usususRLRLRLRsRsRs(a) 結(jié)構(gòu)示意圖結(jié)構(gòu)示意圖(c) 普通變壓器的原理電路普通變壓器的原理電路(b) 原理電路圖原理電路圖u1u2u1u2u1u2 在傳輸線變壓器中，線間的分布電容不影響高頻能量的傳輸，電磁波以在傳輸線變壓器中，線間的分布電容不影響高頻能量的傳輸，電磁波以電磁能交換的形式在導(dǎo)線間介質(zhì)中傳播的。電磁能交換的形式在導(dǎo)線間介質(zhì)中傳播的。 整理課件(1) 1：1傳輸線變壓器傳輸線變壓

59、器 3. 常用傳輸線變壓器分析常用傳輸線變壓器分析 1：1傳輸線變壓器，又叫倒相變壓器。當(dāng)傳輸線無損時，可以認(rèn)為傳輸線變壓器，又叫倒相變壓器。當(dāng)傳輸線無損時，可以認(rèn)為u1=u2和和i1=i2。usRLRsu1u2i1i2如果傳輸線的特性阻抗：如果傳輸線的特性阻抗： CLZ o傳輸線輸出端的等效阻抗為：傳輸線輸出端的等效阻抗為：2242iuZ 輸入端（輸入端（1、3端）的等效阻抗為端）的等效阻抗為 ：421131 ZiuZ為了實(shí)現(xiàn)傳輸線變壓器與負(fù)載的匹配，要求：為了實(shí)現(xiàn)傳輸線變壓器與負(fù)載的匹配，要求： LRZ 42為了實(shí)現(xiàn)信號源與傳輸線變壓器的匹配，要求：為了實(shí)現(xiàn)信號源與傳輸線變壓器的匹配，要求

60、： SRZ 311：1傳輸線變壓器，最佳匹配狀態(tài)應(yīng)該滿足傳輸線變壓器，最佳匹配狀態(tài)應(yīng)該滿足 ：SLRRZZZ 42310滿足最佳功率傳輸條件的傳輸線特性阻抗為：滿足最佳功率傳輸條件的傳輸線特性阻抗為：LSRRZ o 1：1傳輸線變壓器具有最大的功率輸出。但實(shí)際上，在各種放大電路中傳輸線變壓器具有最大的功率輸出。但實(shí)際上，在各種放大電路中RL正好等于信號源內(nèi)阻的情況是很少的。因此，正好等于信號源內(nèi)阻的情況是很少的。因此，1：1傳輸線變壓器很少用作傳輸線變壓器很少用作阻抗匹配元件，而更多的是用來作為倒相器，或進(jìn)行不平衡阻抗匹配元件，而更多的是用來作為倒相器，或進(jìn)行不平衡-平衡以及平衡平衡以及平衡-