高频4高频功率放大器

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1、Chapter4高频谐振功率放大器§4.1概述§4.2谐振功率放大器的工作原理§4.3谐振功放的折线近似分析法§4.4高频功率放大器的电路组成§4.1概述1、高频功率放大器的主要任务放大高频大信号，使发射机获得足够大的发射功率。常用于发射机的末级。2、功率放大的含义在输入高频信号的控制下，将直流电源的直流功率转换成高频功率。要求高的输出功率，高的转换效率。3、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：为激励信号幅度大小不同；放大器工作点不同；晶体管动态范

2、围不同。谐振功率放大器波形图小信号谐振放大器波形图小信号谐振放大器波形图谐振功率放大器波形图4、高频谐振功放与低频功放的比较共同之处:都要求输出功率大和效率高。不同之处：工作频率和相对带宽不同，因此存在本质区别。2.工作状态不同低频功放工作在甲类或乙类工作状态；高频功放工作在丙类工作状态（丙类工作状态电流波形失真很大，必须使用调谐负载恢复波形）；1.负载不同低频功放工作频率低，相对带宽很宽，故不能使用调谐负载。高频功放工作频率高，相对带宽窄，一般使用调谐负载。（也有宽带高频功放，使用频率响应很宽的传输线负载。）5、工作状态功率放大

3、器一般分为甲类、乙类、甲乙类、丙类等工作方式，为了进一步提高工作效率还提出了丁类与戊类放大器。6、主要技术指标功率放大器的两个主要技术指标是：输出功率与效率。§4.2谐振功率放大器的工作原理1、原理电路谐振功率放大器的基本电路外部电路关系式：晶体管的内部特性：电路的四个组成部分：电源及静态偏置；晶体管；LC谐振回路和输入激励信号。由于基极负偏置，所以电路工作在丙类工作状态。2、电压电流波形tw或电压电流oVBZVCCV－BBVbmVcmvbEmaxqiCicmaxciCvCEvBEvCEmin1.iC与vBE同相，与vCE反相；2

4、.iC脉冲最大时，vCE最小；由右图可以得到：谐振功率放大器转移特性故得：必须强调指出，集电极电流ic虽然是脉冲状，但由于谐振回路的滤波作用(谐振于基频)，仍然能得到正弦波形的输出。高频功率放大器中各部分电压与电流的关系3、谐振功率放大器的功率关系和效率功率放大器的作用原理是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。由前述所知：有一部分功率以热能的形式消耗在集电极上，成为集电极耗散功率。P==直流电源供给的直流功率；Po=交流输出信号功率；Pc=集电极耗散功率；根据能量守衡定理：故定

5、义集电极效率：由上式可以得出以下两点结论：1)设法尽量降低集电极耗散功率Pc，则集电极效率c自然会提高。这样，在给定P=时，晶体管的交流输出功率Po就会增大；2）由式可知如果维持晶体管的集电极耗散功率Pc不超过规定值，那么提高集电极效率c，将使交流输出功率Po大为增加。谐振功率放大器就是从这方面入手，来提高输出功率与效率的。如何减小集电极耗散功率Pc？晶体管集电极平均耗散功率：故：要想获得高的集电极效率，谐振功率放大器的集电极电流应该是脉冲状。导通角小于180，处于丙类工作状态。谐振功率放大器工作在丙类工作状态时c＜90

6、，集电极余弦电流脉冲可分解为傅里叶级数：可见使在最低的时候才能通过，那么，集电极耗散功率自然会大为减小。输出交流功率：Vcm回路两端的基频电压Icm1基频电流Ic0直流电流Rp回路的谐振阻抗放大器的集电极效率：放大器中各功率关系：直流功率：集电极电压利用系数波形系数，通角c的函数；c越小g1(c)越大可以看出，可以从提高电压利用系数和波形系数两个方面入手，越大(即Vcm越大)，c越小效率c越高。可以算出甲类，乙类工作状态的理想效率分别为50％和78.5％。基极偏置为负值；半通角c＜90，即丙类工作状态；负载为LC谐

7、振回路；集电极电流为余弦脉冲状；输出电压为完整正弦波。总结谐振功率放大器的工作特点：§4.3谐振功放的折线近似分析法一、折线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。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。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。二、晶体管特性曲线的理想化及其解析式晶体管实际特性和理想折线（a）转移特性曲线（b）输出特性曲线在非线性谐振功率放大器中，常常根据

8、集电极是否进入饱和区，将放大器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（放大区），交流输出电压较低且变化较大。2)过压工作状态：集电极最大点电流在临界线的左方（饱和区），交流输出电压较高且变化不大。3)临界工作状态：是欠