高頻電子線路李福勤第四章

高頻電子線路李福勤第四章第1頁，共27頁，2023年，2月20日，星期四4.1.2高頻功率放大器的技術(shù)指標(biāo)1.高頻輸出功率2.高頻功率放大器的效率3.功率增益4.通頻帶寬5.選擇性在上述技術(shù)指標(biāo)中，輸出功率、效率、功率增益是高頻功率放大電路的三個(gè)最主要的技術(shù)指標(biāo)。第2頁，共27頁，2023年，2月20日，星期四4.1.3高頻功率放大器的分類按工作頻帶的寬窄可分為：窄帶功率放大器和寬帶功率放大器。按工作狀態(tài)分類可分為：甲類、乙類、丙類以及丁類和戊類等。第3頁，共27頁，2023年，2月20日，星期四丙類諧振功放的特點(diǎn)1.與低頻功放相比較工作頻率和相對頻帶不同負(fù)載性質(zhì)不同工作狀態(tài)不同對放大信號的要求不同諧振網(wǎng)絡(luò)的作用不同工作狀態(tài)不同2.與小信號諧振放大器比較第4頁，共27頁，2023年，2月20日，星期四4.2高頻功率放大器4.2.1諧振功率放大器的基本原理

1.電路構(gòu)成三極管V在工作時(shí)應(yīng)處于丙類工作狀態(tài)，只有小部分時(shí)間導(dǎo)通。LC諧振回路起到濾波和匹配作用?；鶚O電源VBB應(yīng)小于死區(qū)電壓以保證晶體管工作于丙類狀態(tài)，一般VBB略小于0。集電極電壓VCC是功率放大器的能量來源。第5頁，共27頁，2023年，2月20日，星期四因而：設(shè)輸入ui為一余弦信號:則三極管的發(fā)射結(jié)電壓：因?yàn)楣茏又辉谛“胫芷趦?nèi)導(dǎo)通，因而iB為脈沖電流。放大后的iC也為脈沖電流。根據(jù)傅氏級數(shù)展開得：考慮LC諧振回路對各次諧波的作用不同得：

2.工作原理第6頁，共27頁，2023年，2月20日，星期四波形分析：三極管輸入特性基極脈沖電流及諧波分量集電極脈沖電流及諧波分量LC諧振回路兩端電壓波形晶體管集電極和發(fā)射極之間的瞬時(shí)電壓波形第7頁，共27頁，2023年，2月20日，星期四3.諧振功率放大器中的折線分析法在大信號條件下，晶體管特性的非線性部分影響減小，通過理想化正向傳輸特性，晶體管高頻功率放大器的轉(zhuǎn)移特性可近似為折線，如圖所示。折線化后的斜線與橫軸的交點(diǎn)，即為基極發(fā)與射極之間的導(dǎo)通電壓。從處理后的折線圖中可以看出，當(dāng)輸入電壓低于導(dǎo)通電壓時(shí)，電流為零。當(dāng)輸入電壓高于導(dǎo)通電壓時(shí)，電流隨線性增長。因此，折線化后的轉(zhuǎn)移特性曲線可用下式表示丙類工作情況的輸入電壓、集電極電流波形第8頁，共27頁，2023年，2月20日，星期四第9頁，共27頁，2023年，2月20日，星期四第10頁，共27頁，2023年，2月20日，星期四尖頂余弦脈沖的分解系數(shù)與波形系數(shù)第11頁，共27頁，2023年，2月20日，星期四電源提供功率：輸出功率：集電極功耗：效率：其中：為集電極電壓利用系數(shù)。為集電極電流利用系數(shù)（波形系數(shù)）。

3.功率與效率第12頁，共27頁，2023年，2月20日，星期四4.2.2諧振功率放大器的工作狀態(tài)分析通過上面的分析可以看出，影響諧振功率放大器的輸出功率、效率及集電極功耗的參數(shù)有輸入信號幅度、基極偏置電壓、集電極偏置電壓、以及集電極負(fù)載回路的諧振電阻等，當(dāng)改變這些參數(shù)的大小時(shí)，放大器的工作狀態(tài)會產(chǎn)生相應(yīng)變化，放大器的特性也會發(fā)生相應(yīng)變化。下面讓我們來對放大器的工作狀態(tài)做一具體分析。第13頁，共27頁，2023年，2月20日，星期四1.欠壓、臨界和過壓工作狀態(tài)放大器的工作狀態(tài)分為甲類、甲乙類、乙類和丙類等工作狀態(tài)。而在丙類諧振放大器中還可根據(jù)晶體管工作是否進(jìn)入飽和區(qū)，將其分為欠壓、臨界和過壓工作狀態(tài)。1）欠壓工作狀態(tài)丙類諧振功率放大器工作在欠壓狀態(tài)時(shí)，晶體管工作在放大區(qū)，因此，只要（此時(shí)發(fā)射結(jié)為正向偏置，集電結(jié)為反向偏置），晶體管就會工作在放大區(qū)而不會進(jìn)入飽和區(qū)。2）過壓工作狀態(tài)丙類諧振功率放大器工作在過壓狀態(tài)時(shí)，晶體管工作在飽和區(qū)，因此，只要（此時(shí)發(fā)射結(jié)為正向偏置，集電結(jié)也是正向偏置），晶體管就工作在飽和區(qū)。3）臨界工作狀態(tài)晶體管工作在欠壓區(qū)和過壓區(qū)之間的臨界點(diǎn)上，晶體管剛好不進(jìn)入飽和區(qū)。放大器工作在欠壓、臨界工作狀態(tài)時(shí)，集電極電流為不失真的尖頂余弦脈沖。放大器工作在過壓工作狀態(tài)時(shí)，集電極電流為頂部失真（產(chǎn)生下凹現(xiàn)象）的尖頂余弦脈沖信號。但是，不管集電極電流是否出現(xiàn)失真，由于有諧振網(wǎng)絡(luò)的濾波作用（例如，諧振在輸入信號頻率上），放大器的輸出電壓仍為不失真的余弦波形（與輸入信號波形相同）。第14頁，共27頁，2023年，2月20日，星期四2.負(fù)載特性波形隨的變化特性諧振功率放大器的負(fù)載特性諧振功率放大器要得到大功率、高效率的輸出，應(yīng)工作在臨界或弱過壓狀態(tài)。臨界狀態(tài)對應(yīng)的負(fù)載電阻稱為臨界電阻，諧振功率放大器要匹配工作，就要保證負(fù)載阻抗等于臨界電阻，因此，又稱臨界狀態(tài)為最佳工作狀態(tài)

第15頁，共27頁，2023年，2月20日，星期四第16頁，共27頁，2023年，2月20日，星期四3.放大特性對放大器工作狀態(tài)的影響第17頁，共27頁，2023年，2月20日，星期四4.基極調(diào)制特性對放大器工作狀態(tài)的影響第18頁，共27頁，2023年，2月20日，星期四5.集電極調(diào)制特性對放大器工作狀態(tài)的影響第19頁，共27頁，2023年，2月20日，星期四4.2.3丙類諧振功放的電路1.基極饋電電路第20頁，共27頁，2023年，2月20日，星期四2.集電極饋電電路第21頁，共27頁，2023年，2月20日，星期四2.濾波匹配網(wǎng)絡(luò)第22頁，共27頁，2023年，2月20日，星期四4.2.4寬帶高頻功率放大器簡介1.傳輸線變壓器工作原理傳輸線變壓器的工作方式是傳輸線原理與變壓器原理的結(jié)合，其主要特點(diǎn)是工作頻帶極寬。如圖1:1傳輸線變壓器：第23頁，共27頁，2023年，2月20日，星期四2.傳輸線變壓器的應(yīng)用第24頁，共27頁，2023年，2月20日，星期四功率合成與分配應(yīng)用舉例：第25頁，共27頁，2023年，2月20日，星期四4.3丙類倍頻器的工作原理原理：利用器件的非線性對輸入信號進(jìn)行非線性變換，再利用諧振系統(tǒng)從各次諧波中取出所需的n次諧波分量，從而實(shí)現(xiàn)n倍頻。當(dāng)n＞2時(shí)，一般設(shè)陷波電路，從而有效濾除低次諧波。如圖：丙類倍頻器一般工作于弱欠壓和臨界狀態(tài)，可以臨界狀態(tài)分析，如：n越大，Pon和ηcn越小且＜n的諧波難濾除，所以一般n取2~3級。第26頁，共27頁，2023年，2月20日，星期四本章小結(jié)：1.高頻功率放大器分為窄帶高頻功率放大器和寬帶高頻功率放大器。2.為了提高效率，諧振功放一般工作在丙類狀態(tài)，其集電極電流是失真嚴(yán)重的脈沖波形。3.諧振功率放大