高频谐振放大器(II)高频功放原理和特性

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1、第3章高频谐振放大器3.2高频功率放大器的原理和特性3.2.1工作原理3.2.2高频谐振功率放大器的工作状态作业：3-11、3-18一、概述1、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。2、高频功率信号放大器使用中需要解决的两个问题①高效率输出②高功率输出3、低频功放与高频功放的区别①效率高低不同②相对带宽不同低频功放为宽带，高频功放为窄带。前者为阻性负载，后者为谐振负载。4、采用传输线作为负载的宽带高频功放5、按电流的流通角分类功放（甲、乙、丙），按电流或电压的开关状态分类功放（丁、戊）。6、图解分析法和解析近似分析法谐振功率放大器与小信号谐振放大器的异同

2、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：（1）为激励信号幅度大小不同；（2）放大器工作点不同；(3)晶体管动态范围不同。谐振功率放大器与非谐振功率放大器的异同共同之处:都要求输出功率大和效率高。功率放大器实质上是一个能量转换器，把电源供给的直流能量转化为交流能量，能量转换的能力即为功率放大器的效率。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(C)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

3、的负载为无调谐负载，工作在甲(A)类或乙(B)类工作状态；宽带高频功率放大器以宽带传输线为负载。工作状态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.功率放大器的主要技术指标是输出功率与效率。功率放大器一般分为甲类、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。非线性功率放大电路分析方法二大类：图解法和解析近似分析法（1）图解法：利用管子的特性曲线来对它的工作状态进行计算。特点：客观、准确，但烦冗。（2）解析近似分析法：将管子的特性曲线用某些近似解析式（折线法）来表示，然后对放大器的工作状态进行分析计算。特点：方便、物理概念清楚，但准确度低。3.2

4、.1工作原理1、电流、电压波形晶体管的作用是在将供电电源的直流能量转变为交流能量的过程中起开关控制作用。谐振回路LC是晶体管的负载电路工作在丙类工作状态:外部电路关系式：晶体管的内部特性：为发射结的导通电压（0.7-0.8V）（集电结外部电路）(发射结外部电路)故有：图3-13集电极电流的波形故得：必须强调指出，集电极电流ic虽然是脉冲状，但由于谐振回路的这种滤波作用，仍然能得到正弦波形的输出。转移特性icVBZo理想化icmaxicwto+qc–qco+qc–qcVbmVbmebvc–VBBwt图3-14高频功率放大器中各部分电压与电流的关系谐振功率放大器各部分的电压与电流的波形图如下

5、页的图所示高频功率放大器中各部分电压与电流的关系集电极余弦电流脉冲的分解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当t=0时，ic=icmax因此ic=gc(uBE–E’b)uBE=–VBB+VbmcostuCE=VCC–Vcmcosticmax=gcVbm(1–cosc)icmaxwto2qc余弦脉冲分解：当t=时，ic=0即0=gc(–VBB+Vbmcos–VBZ)（2）当t=0时，ic=icmax，即icmax=gcVbm（1–)（3）ic=gc(–VBB+Vbmcos

6、t–VBZ)（1）（1）-（2）得ic=gcVbm（cost–)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：图3-15尖顶脉冲的分解系数an2.01.00.50.40.30.20.1020°40°60°80°100°qca1a0180°120°160°a1a0a0a1a2a3140°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：an2.01.00.50.40.30.20.1020°40°60

7、°80°100°qca1a0180°120°160°a1a0a0a1a2a3140°尖顶脉冲的分解系数由于：－波形系数由曲线可知：极端情况c=0时，此时=1，可达100%因此，为了兼顾功率与效率，最佳通角取70左右。an2.01.00.50.40.30.20.1020°40°60°80°100°qca1a0180°120°160°a1a0a0a1a2a3140°LC回路能量转换过程LC回路的这种滤波作用（从能量的观点来解释）