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1、第3章高频谐振放大器3.1高频小信号放大器3.2高频功率放大器的原理和特性3.3高频功率放大器的高频效应3.4高频功率放大器的实际线路3.5高频功放、功率合成与射频模块放大器3.1高频小信号放大器高频小信号谐振放大器的功用就是放大各种无线电设备中的高频小信号。3.1.1高频小信号谐振放大器的工作原理图3─1(a)是一典型的高频小信号谐振放大器的实际线路。3.1.2放大器性能分析1．晶体管的高频等效电路图3─2(a)是晶体管在高频运用时的混Π等效电路,它反映了晶体管中的物理过程,也是分析晶体管高频时的基本等效电路。图3
2、─1高频小信号谐振放大器(a)实际线路;(b)交流等效电路在忽略rb′e及满足Cπ»Cμ的条件下,Y参数与混Π参数之间的关系为(3─1)(3─2)(3─3)(3─4)由图3─2可以得到晶体管Y参数等效电路的Y参数方程(3─5a)(3─5b)图3─2晶体三极管等效电路(a)混Π等效电路;(b)Y参数等效电路2．放大器的性能参数忽略管子内部的反馈,即令Yre=0,由图3─3可得(3─6a)图3─3图3─1高频小信号放大器的高频等效电路(3─6b)(3)输出导纳Yo(3─9)(1)电压放大倍数K(2)输入导纳Y
3、i(3─7)(3─8)3.1.3高频谐振放大器的稳定性1．放大器的稳定性反向传输导纳Yre引入的输入导纳,记为Yir。忽略rbb′的影响,则由式(3─3)、(3─4)有将Yoe归入负载中,并考虑谐振频率ω0附近情况,有(4)通频带B0.707与矩形系数K0.1通频带B0.707为(3─10)将Yoe归入负载中,并考虑谐振频率ω0附近情况,有(3─11)则2.提高放大器稳定性的方法是利用中和电容Cn的中和电路。为了抵消Yre的反馈,从集电极回路取一与反相的电压,通过Cn反馈到输入端。根据电桥平衡有则中和条件为(3─
4、12)图3─5中和电路(a)原理电路;(b)某收音机实际电路图3─6共发—共基电路图3─7双栅场效应管调谐放大器3.1.4多级谐振放大器1．多级单调谐放大器多级单调谐放大器的谐振频率相同,均为信号的中心频率。(3─13)(3─14)(3─15)2.多级双调谐放大器(3─16)3.参差调谐放大器图3─8是采用单调谐回路和双调谐回路组成的参差调谐放大器的频率特性。图3─9示出了一彩色电视机高频头的调谐放大器的简化电路。3.1.5高频集成放大器高频集成放大器有两类:一种是非选频的高频集成放大器,主要用于某些不需
5、要选频功能的设备中,通常以电阻或宽带高频变压器作负载;另一种是选放大器,用于需要有选频功能的场合,如接收机的中放就是它的典型应用。图3─10(a)中,集中选频滤波器接于宽带集成放大器的后面。图3─10(b)是另一种接法。图3─9电视机高频放大器的简化电路图3─10集中选频放大器组成框图图3─11示出了MiniCircuits公司生产的一集成放大器MRA8的应用电路，MRA8是硅单片放大器,其主要指标见表3─3。图3─11集成选频放大器应用举例3.2高频功率放大器的原理和特性高频功率放大器的主要功用是放大高频信号,并且以
6、高效输出大功率为目的,它主要应用于各种无线电发射机中。3.2.1工作原理图3─12是一个采用晶体管的高频功率放大器的原理线路,除电源和偏置电路外,它是由晶体管、谐振回路和输入回路三部分组成的。图3─12晶体管高频功率放大器的原理线路1．电流、电压波形设输入信号为则由图3─12得基极回路电压为(3─17)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(3─18)(3─19b)(3─19a)(3─19c)α0(θ)、α1(θ)、αn(θ)分别称为余弦脉冲的直流、基波、n次谐波的分解系数,数值见附录
7、。2．高频功放的能量关系在集电极电路中,谐振回路得到的高频功率(高频一周的平均功率)即输出功率P1为(3─22)集电极电源供给的直流输入功率P0为(3─23)直流输入功率与集电极输出高频功率之差就是集电极损耗功率Pc,即(3─24)Pc变为耗散在晶体管集电结中的热能。定义集电极效率η为(3─25)由式(3─24)、(3─25)可以得到输出功率P1和集电极损耗功率Pc之间的关系为(3─26)设其基波电流振幅为Ib1,且与ub同相(忽略实际存在的容性电流),则激励功率为(3─27)高频功放的功率放大倍数为(3─28)
8、用dB表示为(3─29)3.2.2高频谐振功率放大器的工作状态1．高频功放的动特性动特性是指当加上激励信号及接上负载阻抗时,晶体管集电极电流ic与电极电压(ube或uce)的关系曲线,它在ic～uce或ic～ube坐标系统中是一条曲线。2．高频功放的工作状态高频谐振功率放大器根据集电极电流是否进入
