高频功率放大电路

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1、第三章高频功率放大电路3.1概述主要内容：3.2丙类谐振功率放大电路3.3宽带高频功率放大电路与功率合成电路小结9/21/202113.1概述功能高频功率放大器的主要功能是用小功率的高频输入信号去控制高频功率放大器，将直流电源供给的能量转换为大功率高频能量输出，它主要应用于各种无线电发射机中。特点：为了获得大功率，则输入信号为大信号，则放大这种信号的放大器工作于非线性状态。9/21/20212主要技术指标高频输出功率：Po效率η：输出功率Po/直流电源功率PD功率增益：输出功率Po/输入功率Pi选频特性高频功率放大器希望

2、输出的谐波分量尽可能小，以免对其它频道产生干扰。国际对谐波辐射规定是：对中波广播来说，在空间任一点的谐波场强不得超过基波场强的0.02%。无论电台的功率有多大，在距电台一公里处的谐波场强不得大于50μv/m。在一般情况下，假如任一谐波的辐射功率不超过25mW，即可认为满足上述要求。9/21/202133.2丙类谐振功率放大电路根据放大管集电极电流导通时间的长短，功放分为甲类、乙类、丙类等。高频功率放大器的工作状态？9/21/20214甲类：在输入信号的整个周期中，集电极都有电流流通的放大器称为甲类放大器，此时电流导通角为

3、180o；QAUBB>Ubm+Uon信号无失真放大9/21/20215乙类：在输入信号的整个周期中，只有输入信号正半周集电极有电流流通，此时电流导通角为90o；QBUBB=Uon信号失真放大9/21/20216丙类：在输入信号的整个周期中，只有小于输入信号正半周集电极有电流流通，此时电流导通角小于90oQCUBB

4、9其频谱为丙类功率放大器输出电流结论：丙类功放无失真放大信号的条件是：加入带通滤波器将丙类功放非线性状态所产生谐波成分滤除。通过滤波器后的电流为：9/21/202110思考：为什么低频功放不能工作在丙类状态？？？以音频放大为例，若工作在丙类状态，则其频谱为基波二次谐波三次次谐波……会产生频谱混叠，不能够无失真恢复原低频信号。9/21/202111图3-1晶体管高频功率放大器的原理电路丙类功放的组成：放大器＋带通滤波器高频小信号放大器：滤除外加干扰以及混频干扰削弱前后级电路对LC回路特性的影响高频功率放大器：滤除晶体管工作

5、在非线性特性产生的谐波分量功率匹配滤波以及阻抗变换输入信号基极静态偏置集电极静态偏置9/21/202112二、工作原理集电极回路电压为基极回路电压为输入信号为Ub=Ubmcosωtic9/21/202113直流功耗PD：交流功率Po：集电极效率η：集电极功耗PC：实现大功率、高效率的途径：降低静态工作点增大输入信号振幅思考：丙类功放工作在谐振状态，如果失谐会有什么后果？PD＝UCCIC09/21/202114高频功率放大器一般工作在输入信号为大信号，工作状态为丙类状态。斜率g分段折线化处理9/21/202115（1）当ω

6、t=θ时，ic=02）当ωt=0时，ic=IcmUbmcosθUbm（1-cosθ）9/21/202116由傅立叶级数知识知周期性脉冲可以分解成直流、基波(信号频率分量)和各次谐波分量，即：其中：9/21/202117α称为余弦电流脉冲分解系数。α0(θ)为直流分量分解系数；a1(θ)为基波分量分解系数；an(θ)为n次谐波分量分解系数。集电极利用系数：定义波形系数：则得出集电极效率和输出功率的另一种表达式：9/21/202118尖顶余弦脉冲的分解系数α(θ)与波形系数g1(θ)θ越小，效率越高θ为120o时输出功率最大

7、综合考虑功率以及效率，在θ＝70o时能够输出较大的功率以及较高的效率。例19/21/202119三、高频功放的性能分析问题提出：若丙类谐振功放输入为振幅为Ubm的单频余弦信号，那么输出单频余弦信号的振幅Ucm与Ubm有什么关系？Ucm的大小受哪些参数影响？9/21/202120由以下表达式：当晶体管确定以后，Ucm与UBB、UCC、R∑和Ubm四个参数都有关系。9/21/202121下图所示为折线化转移特性和输出特性曲线：-gdB动态线9/21/202122放大区内动态线AB的表达式可用以下步骤求得：即：其中：9/21/

8、202123而根据上图还可以写出斜率值gd的另一种形式：代入:则得：因此：动态电导gd与R∑、θ都有关系，且gd与R∑不等。9/21/2021241．负载特性当放大器直流电源电压UCC和UBB以及激励电压Ubm固定不变，放大器的集电极电流Ic0、Ic1m、回路电压Ucm、输出功率Po、效率η随负载电阻变化的特性称为放