1、高頻電子線路高頻電子線路首頁上頁下頁退出 第一節(jié)第一節(jié) 概述概述第二節(jié)第二節(jié) 諧振式高頻功率放大器的工作原理諧振式高頻功率放大器的工作原理第三節(jié)第三節(jié) 諧振諧振功率放大器的折線分析法功率放大器的折線分析法第四節(jié)第四節(jié) 諧振功率放大電路諧振功率放大電路 第三章第三章 高頻功率放大器高頻功率放大器 主要內(nèi)容主要內(nèi)容高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁 第一節(jié)第一節(jié) 概概 述述一、高頻功率放大器的功能一、高頻功率放大器的功能 1.功能功能：用小功率的高頻輸入信號去控制高頻功率放大器將直流電源供給的能量轉(zhuǎn)換為大 功率的高頻能量輸出。 2.功能的表示方法功能的表示方法：輸出電壓與輸入電壓的頻譜相同。

2、二、高頻功率放大器的分類二、高頻功率放大器的分類二、主要技術(shù)指標(biāo)二、主要技術(shù)指標(biāo) 1、輸出功率、輸出功率:放大器的負(fù)載得到的功率。 2、效率、效率:高頻輸出功率與直流電源提供功率的比值。即能量轉(zhuǎn)換的效率。 3、功率增益、功率增益:高頻輸出功率和信號輸入功率的比值. 5、諧波抑制度、諧波抑制度:是對非線性高頻功率放大器而提出的，也就是諧波分量相對于 基波分量越小越好。2.按放大器的工作類型分按放大器的工作類型分：甲、乙、丙、丁、戊類放大。寬帶功率放大器（甲類或乙類推挽）-非諧振 1.按工作頻率分按工作頻率分：窄帶功率放大器（丙類）-諧振功率放大器高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁 一、基本

3、電路形式一、基本電路形式 第二節(jié)第二節(jié) 諧振高頻功率放大器的工作原理諧振高頻功率放大器的工作原理 無論中間級還是輸出級電路都可以等效為： 輸入回路、非線性器件和帶通濾波器成。高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁 二、基本特點二、基本特點特點特點：為了提高效率，放大器常工作于丙類狀態(tài)，流過晶體管的電流為失真的脈沖波形；諧振于輸入信號的頻率諧振功率放大器原理圖諧振功率放大器原理圖負(fù)載為諧振回路 取出基波分量，獲 得正弦電壓波形。阻抗匹配。諧振功率放大器原理圖諧振功率放大器原理圖高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁 三、工作原理三、工作原理高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁 第三節(jié)第三

4、節(jié) 諧振功率放大器的折線分析法諧振功率放大器的折線分析法 一、諧振高頻功率放大器的折線分析法一、諧振高頻功率放大器的折線分析法1 1、工作大信號和非線性工作狀態(tài)。工作大信號和非線性工作狀態(tài)。2 2、將晶體管特性曲線理想化成為折線進(jìn)行分析，稱為折線分析法將晶體管特性曲線理想化成為折線進(jìn)行分析，稱為折線分析法 二、晶體管特性曲線的理想化二、晶體管特性曲線的理想化 1.正向傳輸特性曲線正向傳輸特性曲線理想化理想化如圖a是理想化的正向傳輸特性，其解析式為 其中其中： ,稱為跨導(dǎo)。 稱為理想化 特性的導(dǎo)通電壓。 0ccbebziguUbzbeUUbzbeUUbeccuigbzU高頻電子線路高頻電子線路退

5、出下頁上頁首頁 cecrcugi ceccruig如圖b是理想化的輸出特性。它可分為飽和區(qū)、放大區(qū)和截至區(qū)。飽和區(qū)飽和區(qū)：近似認(rèn)為 只受 的控制，而與 無關(guān)。理想的飽和臨界線為一條通過原點的斜線。 斜率斜率：放大區(qū)放大區(qū)：近似認(rèn)為 與 無關(guān)。各條曲線為平行于 的水平線。對于等差的 間隔應(yīng)該是相等的。 表征臨界線的方程表征臨界線的方程：ceucibeuceuciceubi2.輸出特性曲線理想化輸出特性曲線理想化高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁 三、集電極余弦電流脈沖的分解三、集電極余弦電流脈沖的分解1 1、余弦電流脈沖的表示式余弦電流脈沖的表示式當(dāng)輸入信號 時,集電極電流 的波形為余弦電

6、流脈沖。tuubmbcosci余弦電流脈沖表示式表示式(由脈沖高度IcM和通角c決定)coscos1 coscccMctiI導(dǎo)通角已知已知Vbb、Ubz和和Ubm可確定高頻功率放大器的半通角可確定高頻功率放大器的半通角c，有時也，有時也稱稱c為通角。通常用為通角。通常用c=180表示甲類放大；表示甲類放大；c=90表示乙類表示乙類放大；放大；c90表示丙類放大表示丙類放大。 bmbbbzUVUcos高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁 2、余弦電流脈沖的分解系數(shù)、余弦電流脈沖的分解系數(shù)周期性的電流脈沖可以用傅氏級數(shù)表示：tnItItIIicnmmcmccoccos.2coscos21)(c

7、nCMcnmII)(0cCMcoII其中)(11cCMmcII.直流分量電流基波分量電流幅值N 次諧波分量幅值高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁 )()cos1 (cossin d)cos1 (coscos21d210cocMcccccMcccMccIIttItiIcc)()cos1 (cossin dcos)cos1 (coscos1dcos111ccMcccccMcccMcmcIItttIttiIcc)()cos1)(1(sincoscossin2 dcos)cos1 (coscos1dcos12cncMccccccMcccMccnmInnnnnIttntIttiIcc高頻電子線路高

8、頻電子線路退出下頁上頁首頁 稱為余弦電流脈沖分解系數(shù)。 為直流分量分解系數(shù)； 為基波分量分解系數(shù)； 為n次諧波分量分解系數(shù)。下圖給出了 、 、 、 和 與 的關(guān)系。)(0c)(1c)(cn0123011gc011gcg1與 的關(guān)系高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁 四、功率與效率四、功率與效率1、直流電源供給的直流功率、直流電源供給的直流功率 P=VccIco 2、高頻輸出功率、高頻輸出功率pcmpmcmccmRURIIUP22110212121)(212111ccoccmccmocgIVIUPPCOPPP4、集電極效率、集電極效率3、晶體管集電極損耗功率、晶體管集電極損耗功率其中， 稱

9、為集電極電壓利用系數(shù)；cccmVU)()()(011cccg 稱為波形系數(shù)。高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁 5、總結(jié)、總結(jié)190c90c180c1)(1cg57. 1)(1cg57. 1)(1cg%5 .78c%5 .78c%50cu在 的條件下甲類工作狀態(tài)：乙類工作狀態(tài)：丙類工作狀態(tài)：u導(dǎo)通角的選擇在實際運用中，為了兼顧高的輸出功率和高的集電極效率，諧振功率放大器導(dǎo)通角常取c=6080。高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁 五、丙類高頻放大器的動態(tài)特性五、丙類高頻放大器的動態(tài)特性 1、動態(tài)特性、動態(tài)特性 2、動態(tài)特性的作法、動態(tài)特性的作法在晶體管、電源電壓Vcc和Vbb、輸入信

10、號振幅Ubm和輸出信號振幅Ucm(或Rp)一定的條件下，ic=f(ube,uce)的關(guān)系稱為放大器的動態(tài)特性。 虛擬電流法截距法調(diào)諧于輸入信號的頻率高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁 u截距法作動態(tài)特性截距法作動態(tài)特性： 放大器諧振回路調(diào)諧于輸入信號頻率 時。其外部電路的關(guān)系式為cos;cosbebbbmcecccmUVUtUVUtcmceccbmbbbeUUVUVU晶體管的特性是內(nèi)部條件，其正向傳輸特性為動態(tài)特性應(yīng)同時滿足外部電路和內(nèi)部電路的關(guān)系式，則)( 0UugUUVUUVUuUUgUUuVUVgicedbmcmbbcmbzccbmcecmbmcbzcmceccbmbbcc)(0b

11、zbecccuugii導(dǎo)通段截止段bzbebzbeuuuu式中 是動態(tài)特性的斜率， 是在 軸上的截距，其值為cmbmcduugg0uceuccmccUVUcos 0高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁 則AB-BC折線為動態(tài)特性高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁 在輸出特性的 軸上取截距 得動態(tài)特性的B點。 ceuccmccUVUcos0通過B點作斜率為 的直線交 線于A點。cmbmcdUUggbmbbbeUVumax在 軸上選取 為C點，則AB-BC折線為動態(tài)特性。ceucmccceUVumax截距法作動態(tài)特性的步驟截距法作動態(tài)特性的步驟：高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁

12、u 虛擬電流法虛擬電流法ccVbbbzcQVUgIbmbbbeUVumaxcmccceUVumin決定A點決定Q點連接AQ交橫坐標(biāo)于B點cmccceUVumax 在橫坐標(biāo)上 決定C點則ABBC折線為動態(tài)特性。)( )cos()(bbbzcbmbbbzcmcmbmcccmccccdoccdQVUgUVUUUUgUVVgUugI高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁 3、諧振高頻功率放大器的三種工作狀態(tài)、諧振高頻功率放大器的三種工作狀態(tài)輸出電壓波形輸出電壓波形高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁 u總結(jié)總結(jié):欠壓欠壓:動態(tài)特性A1B1-B1C1在輸入信號一周內(nèi)，A點沒有進(jìn)入晶體 管的飽和區(qū)，

13、這種工作狀態(tài)稱為欠壓工作狀態(tài)。對應(yīng)的 集電極電流為尖頂脈沖。臨界臨界：動態(tài)特性A2B2-B2C2，A點正好在晶體管的臨界飽和線上， 這種工作狀態(tài)稱為臨界工作狀態(tài)。對應(yīng)的集電極電流為尖 頂脈沖。過壓：過壓：動態(tài)特性MA3-A3B3-B3C3在輸入信號一周內(nèi)，A點已進(jìn)入 晶體管的飽和區(qū)，這種工作狀態(tài)稱為過壓工作狀態(tài)。對 應(yīng)的集電極電流為凹頂脈沖。高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁 2、負(fù)載特性的分析、負(fù)載特性的分析工作狀態(tài)隨 的變化關(guān)系PR 六、負(fù)載特性六、負(fù)載特性1、負(fù)載特性定義、負(fù)載特性定義 在 、 、 、 、 一定的條件下，改變諧振回路的諧振電阻 ，高頻功率放大器的工作狀態(tài)、電流、電壓

14、、功率和效率隨 的變化關(guān)系，稱為負(fù)載特性ccVbbVcgbzUbmUPRPR隨著Rp的增大，功率放大器的工作狀態(tài)由欠壓臨界過壓。高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁 電流、電壓隨電流、電壓隨 變化的關(guān)系變化的關(guān)系PR功率、效率隨功率、效率隨 變化的關(guān)系變化的關(guān)系PR高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁 結(jié)論結(jié)論欠壓工作狀態(tài)欠壓工作狀態(tài)：輸出功率 和集電極效率c都較低，而且輸出信號電壓振幅 隨 變化，因此，除了特殊場合以外，很少采用這種工作狀態(tài)。臨界工作狀態(tài)臨界工作狀態(tài)：輸出功率 最大，且集電極效率 也高，常用于發(fā)射機(jī)的功率輸出級（末級），以便獲得最大輸出功率。過壓工作狀態(tài)過壓工作狀態(tài)：

15、在弱過壓區(qū)， 達(dá)最大， 下降不多，當(dāng) 變化時，輸出信號電壓振幅 變化較小，多用于需要維持輸出電壓比較平穩(wěn)的場合，如發(fā)射機(jī)的中間放大級。opl當(dāng) RP =0，即負(fù)載短路時，集電極損耗功率Pc達(dá)最大值，有可能使功率晶體管燒壞。因此，在調(diào)整諧振功率放大器的過程中，必須防止負(fù)載短路。cmUPRcmUPRopopcc高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁 七、各級電壓變化對工作狀態(tài)的影響七、各級電壓變化對工作狀態(tài)的影響1、集電極電源電壓、集電極電源電壓 變化對工作狀態(tài)的影響變化對工作狀態(tài)的影響（在 、 、 、 、 不變的條件下）ccVbmUbbVcgbzUPR隨著隨著VccVcc的增加工作狀態(tài)由過壓的

16、增加工作狀態(tài)由過壓臨界臨界欠壓。欠壓。高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁 改變改變Vcc對電流、電壓、功率、效率的影響對電流、電壓、功率、效率的影響高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁 動態(tài)特性隨動態(tài)特性隨 的變化關(guān)系的變化關(guān)系ccV 2、改變改變 對工作狀態(tài)的影響對工作狀態(tài)的影響（在（在 、 、 、 、 不變的條件下）不變的條件下）bmUbbVcgbzUPR隨著隨著 的增加工作狀態(tài)由欠壓的增加工作狀態(tài)由欠壓臨界臨界過壓。過壓。bmUbmU高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁 改變改變 對電流、電壓、功率、效率的影響對電流、電壓、功率、效率的影響bmU高頻電子線路高頻電子線路退出

17、下頁上頁首頁 改變Vbb對工作狀態(tài)的影響3、改變改變 對工作狀態(tài)的影響對工作狀態(tài)的影響（在（在 、 、 、 、 不變的條件下）不變的條件下）bbVcgPRbzUccVbmU高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁 bbVbbVbzU增大的含義是從負(fù)電壓向小增大的含義是從負(fù)電壓向小于于 的正電壓變化的正電壓變化隨著隨著 的增加工作狀態(tài)由欠壓的增加工作狀態(tài)由欠壓臨界臨界過壓。過壓。bbV高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁 第四節(jié)第四節(jié) 諧振功率放大器諧振功率放大器 一、基本組成一、基本組成 諧振功率放大器是由輸入諧振回路、非線性器件（晶體管、場效應(yīng)管）和輸出諧振回路組成。 輸入、輸出回路在諧

18、振功率放大器中的作用是：輸入、輸出回路在諧振功率放大器中的作用是： 提供放大器所需的正常偏置； 實現(xiàn)濾波選取基波分量； 實現(xiàn)阻抗匹配。管外電路管外電路直流饋電電路濾波匹配網(wǎng)絡(luò)二、直流饋電電路二、直流饋電電路直流電源加到各電極上去的線路叫饋電電路.集電極饋電電路集電極饋電電路基極饋電電路基極饋電電路高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁 1、集電極饋電電路、集電極饋電電路饋電原則饋電原則:直流要有直流通路，交流要有交流通路，且高頻信號不能通過 直流電源。基波分量要有效地流過負(fù)載回路諧波對于負(fù)載回路是短路饋電電路根據(jù)連接方式的不同可分為串饋串饋和并饋并饋集電極直流饋電串聯(lián)饋電。并聯(lián)饋電高頻電子線

19、路高頻電子線路退出下頁上頁首頁 晶體管、負(fù)載回路和直流電源組成串聯(lián)聯(lián)接形式晶體管、負(fù)載回路和直流電源組成串聯(lián)聯(lián)接形式 稱為稱為 串聯(lián)饋電串聯(lián)饋電饋電元件饋電元件LCL：高頻扼流圈對直流短路對交流開路作用作用：阻擋高頻信號流過直流電源；高頻旁路電容對直流開路對交流短路作用作用：提供交流通路，阻擋高頻信號流過直流電源優(yōu)點：優(yōu)點：饋電元件 、 和 均處于高頻地電位，他們的分布電容和分布電感就不會影響回路。缺點：缺點：回路處于直流的高電位，回路的電容動片不能接地，調(diào)試不方便。CCCV高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁 晶體管、負(fù)載回路和直流電源組成并聯(lián)聯(lián)接形式稱為并聯(lián)饋電。晶體管、負(fù)載回路和直流

20、電源組成并聯(lián)聯(lián)接形式稱為并聯(lián)饋電。饋電元件饋電元件LCC ：高頻扼流圈：電源濾波電容隔直電容并饋的優(yōu)點：并饋的優(yōu)點：回路處于直流低電位，克服了串饋的缺點。并饋的缺點：并饋的缺點： 處于高頻高電位，它對地的分布電容很大 ，影響回路諧振頻率。L高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁 基極的反向偏壓供給方式基極的反向偏壓供給方式2、基極饋電電路、基極饋電電路1、基極饋電電路、基極饋電電路：串聯(lián)饋電和并聯(lián)饋電兩種形式外加偏置的并聯(lián)饋電形式。外加偏置的串聯(lián)饋電形式外加偏置外加偏置自給偏置自給偏置高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁 利用發(fā)射極電流的直流分量 在 上的壓降產(chǎn)生自給負(fù)偏壓。boIbRe

21、oIeR2、自給偏置電路、自給偏置電路利用輸入信號電壓產(chǎn)生的基極電流的直流分量 在基極電阻 上的壓降產(chǎn)生自給負(fù)偏壓?？偨Y(jié)：自給偏壓能隨激勵信號的大小而變化，即自動維持放大器總結(jié)：自給偏壓能隨激勵信號的大小而變化，即自動維持放大器工作的穩(wěn)定性工作的穩(wěn)定性高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁 2、匹配網(wǎng)絡(luò)的組成、匹配網(wǎng)絡(luò)的組成：這三種匹配網(wǎng)絡(luò)都可以采用由L和C組成的L型、 型或T 型這樣的雙端口網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)。輸入回路：輸入回路：信號源與丙類功率放大器之間1、匹配網(wǎng)絡(luò)分類、匹配網(wǎng)絡(luò)分類輸出回路：輸出回路：輸出級與天線負(fù)載之間級間耦合回路級間耦合回路丙類功率放大器的推動級與輸出級之間。三、匹配網(wǎng)絡(luò)三

22、、匹配網(wǎng)絡(luò)3、匹配網(wǎng)絡(luò)作用匹配網(wǎng)絡(luò)作用：選頻濾波選頻濾波阻抗匹配。阻抗匹配。u教材上有關(guān)三種匹配網(wǎng)絡(luò)的計算公式在設(shè)計放大電路時可以參考應(yīng)。但是在實際應(yīng)用中尚需認(rèn)真調(diào)整。高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁 四、實際電路舉例四、實際電路舉例（一）50MHz，25W諧振功率放大器圖3-1950MHz功率放大器高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁 第六節(jié)第六節(jié) 寬頻帶高頻功率放大器寬頻帶高頻功率放大器一、一、寬頻帶高頻功率放大器的特點與要求寬頻帶高頻功率放大器的特點與要求1.寬頻帶高頻功率放大器的頻帶要求覆蓋整個發(fā)射機(jī)工作頻率范圍，在發(fā)射機(jī)變換工作頻率時，不需要進(jìn)行調(diào)諧。2.利用信號源與放大

23、器、放大器與放大器、放大器與天線負(fù)載之間的耦合必須實現(xiàn)寬頻帶的阻抗匹配。u利用寬頻帶變壓器寬頻帶變壓器做輸入、輸出和級間耦合電路，實現(xiàn)寬頻帶的阻抗匹配。寬頻帶變壓器的兩種形式寬頻帶變壓器的兩種形式:利用普通變壓器的原理,采用高頻磁芯來擴(kuò)展頻帶.可以工作到短波段.傳輸線變壓器高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁 二、二、傳輸線變壓器傳輸線變壓器傳輸線變壓器是基于傳輸線原理和變壓器理論二者結(jié)合而產(chǎn)生的一種耦合元件。將傳輸線將傳輸線(如相互絕緣的雙導(dǎo)線如相互絕緣的雙導(dǎo)線)繞在高導(dǎo)磁率磁繞在高導(dǎo)磁率磁環(huán)上制成。環(huán)上制成。變壓器工作方式變壓器工作方式傳輸線工作方式傳輸線工作方式1、傳輸線變壓器的結(jié)構(gòu)

24、及原理、傳輸線變壓器的結(jié)構(gòu)及原理高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁 2、寬頻帶特性、寬頻帶特性傳輸線變壓器當(dāng)工作在高頻時，傳輸線方式起主要作用，在無耗匹配的情況下，上限頻率將不受漏感、分布電容、高導(dǎo)磁率磁芯的限制。在低頻時，由于信號波長遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于傳輸線長度分布參數(shù)可以忽略，變壓器方式起主要作用。由于磁芯的導(dǎo)磁旅很高，保證了低頻特性較好。因因此傳輸線變壓器具有良好寬頻帶特性此傳輸線變壓器具有良好寬頻帶特性高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁 1 1傳輸線變壓器3、阻抗變換特性、阻抗變換特性1:11:1傳輸線變壓器傳輸線變壓器高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁 實現(xiàn)變壓器與負(fù)載匹配的條件是實現(xiàn)信號源與傳輸線變壓器匹配的條件是1 1傳輸線最佳匹配條件是CSZR LCRZLSCRRZ在無損耗匹配的條件下，若傳輸線長度 與