1、課 題（章節(jié)名稱） 高頻功率放大器時(shí)間 2019年9月26日 星期1 1,2節(jié)教學(xué)目的與要求 諧振功率放大器的工作原理及計(jì)算方法教學(xué)重點(diǎn) 諧振功率放大器的工作原理教學(xué)難點(diǎn) 折線近似分析法教學(xué)方法 講授與練習(xí)教學(xué)時(shí)數(shù) 2 課外作業(yè) 無 主要內(nèi)容 時(shí)間分配 1概述 2諧振功率放大器的工作原理 3晶體管諧振功率放大器的折線近似分析法 4晶體管功率放大器的高頻特性 5高頻功率放大器的電路組成52020201510課后小結(jié) 學(xué)生對(duì)折線分析法的理解使用還有困難，以后還要用更多的課時(shí)來講解 課時(shí)授課計(jì)劃 第 4 章 高頻功率放大器4.1 概述4.2 諧振功率放大器的工作原理4.3 晶體管諧振功率放大器的折線

2、近似分析法4.4 晶體管功率放大器的高頻特性4.5 高頻功率放大器的電路組成4.1 概 述1、使用高頻功率放大器的目的 放大高頻大信號(hào)使發(fā)射機(jī)末級(jí)獲得足夠大的發(fā)射功率。2、高頻功率信號(hào)放大器使用中需要解決的兩個(gè)問題高效率輸出高功率輸出高頻功率放大器和低頻功率放大器的共同特點(diǎn)都是輸出功率大和高。聯(lián)想對(duì)比：icebtooictVBZ3、諧振功率放大器與小信號(hào)諧振放大器的異同之處相同之處：它們放大的信號(hào)均為高頻信號(hào)，而且放大器的負(fù) 載均為諧振回路。不同之處：為激勵(lì)信號(hào)幅度大小不同；放大器工作點(diǎn)不同； 晶體管動(dòng)態(tài)范圍不同。諧振功率放大器波形圖小信號(hào)諧振放大器波形圖icQebtooicticQebtoo

3、ict小信號(hào)諧振放大器波形圖 icebtooictVBZ諧振功率放大器波形圖4、諧振功率放大器與非諧振功率放大器的異同共同之處:都要求輸出功率大和效率高。 功率放大器實(shí)質(zhì)上是一個(gè)能量轉(zhuǎn)換器，把電源供給的直流能量轉(zhuǎn)化為交流能量，能量轉(zhuǎn)換的能力即為功率放大器的效率。 諧振功率放大器通常用來放大窄帶高頻信號(hào)(信號(hào)的通帶寬度只有其中心頻率的1%或更小)，其工作狀態(tài)通常選為丙類工作狀態(tài)(c90)，為了不失真的放大信號(hào)，它的負(fù)載必須是諧振回路。 非諧振放大器可分為低頻功率放大器和寬帶高頻功率放大器。低頻功率放大器的負(fù)載為無調(diào)諧負(fù)載，工作在甲類或乙類工作狀態(tài)；寬帶高頻功率放大器以寬帶傳輸線為負(fù)載。功率放大器

4、的主要技術(shù)指標(biāo)是輸出功率與效率。表2-1 不同工作狀態(tài)時(shí)放大器的特點(diǎn) 工作狀態(tài) 半導(dǎo)通角 理想效率 負(fù) 載 應(yīng) 用 甲類 qc=180 50% 電阻 低頻 乙類 qc=90 78.5% 推挽，回路 低頻，高頻 甲乙類 90qc180 50%h78.5% 推挽 低頻 丙類 qc90 h78.5% 選頻回路 高頻 丁類 開關(guān)狀態(tài) 90%100% 選頻回路 高頻 工作狀態(tài) 功率放大器一般分為甲類、乙類、甲乙類、丙類等工作方式，為了進(jìn)一步提高工作效率還提出了丁類與戊類放大器。諧振功率放大器通常工作于丙類工作狀態(tài)，屬于非線性電路4.2 諧振功率放大器的工作原理1、原理電路諧振功率放大器的基本電路晶體管的

5、作用是在將供電電源的直流能量轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣髂芰康倪^程中起開關(guān)控制作用。諧振回路LC是晶體管的負(fù)載電路工作在丙類工作狀態(tài)外部電路關(guān)系式：晶體管的內(nèi)部特性：+vbiB+VBB+VCC+ecC+vcL輸出iEiceb故晶體管的轉(zhuǎn)移特性曲線表達(dá)式：諧振功率放大器轉(zhuǎn)移特性曲線故得：必須強(qiáng)調(diào)指出，集電極電流ic雖然是脈沖狀，但由于諧振回路的這種濾波作用，仍然能得到正弦波形的輸出。諧振功率放大器各部分的電壓與電流的波形圖如下頁的圖所示轉(zhuǎn)移特性icVBZo理想化ic maxicwto+qcqco+qcqcVbmVbmebvcVBBwt VBZ VBB wt VCC wt wt wt eb ib ic ec Vcm

6、 Vcm vb 高頻功率放大器中各分電壓與電流的關(guān)系（a）wt或電壓電流VBZoic maxec minicqcecVcmVCCicvceb max2ppVBZvBVbmvb23p2p25p(b)高頻功率放大器中各部分電壓與電流的關(guān)系LC回路能量轉(zhuǎn)換過程回路的這種濾波作用也可從能量的觀點(diǎn)來解釋?；芈肥怯蒐、C二個(gè)儲(chǔ)能元件組成。 當(dāng)晶體管由截止轉(zhuǎn)入導(dǎo)電時(shí)，由于回路中電感L的電流不能突變，因此，輸出脈沖電流的大部分流過電容C，即使C充電。充電電壓的方向是下正上負(fù)。這時(shí)直流電源VCC給出的能量?jī)?chǔ)存在電容C之中。過了一段時(shí)間，當(dāng)電容兩端的電壓增大到一定程度(接近電源電壓)，晶體管截止。 由于這種周期性

7、的能量補(bǔ)充，所以振蕩回路能維持振蕩。當(dāng)補(bǔ)充的能量與消耗的能量相等時(shí)，電路中就建立起動(dòng)態(tài)平衡，因而維持了等幅的正弦波振蕩。+C+icL+iL2、諧振功率放大器的功率關(guān)系和效率 功率放大器的作用原理是利用輸入到基極的信號(hào)來控制集電極的直流電源所供給的直流功率，使之轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣餍盘?hào)功率輸出去。由前述所知： 有一部分功率以熱能的形式消耗在集電極上，成為集電極耗散功率。PDC=直流電源供給的直流功率；Po=交流輸出信號(hào)功率；Pc=集電極耗散功率；根據(jù)能量守衡定理：故集電極效率：由上式可以得出以下兩點(diǎn)結(jié)論：1) 設(shè)法盡量降低集電極耗散功率Pc，則集電極效率c自然 會(huì)提高。這樣，在給定PDC時(shí)，晶體管的交流輸

8、出功率Po 就會(huì)增大；2） 由式可知 如果維持晶體管的集電極耗散功率Pc不超過規(guī)定值，那么提高集電極效率c，將使交流輸出功率Po大為增加。諧振功率放大器就是從這方面入手，來提高輸出功率與效率的。如何減小集電極耗散功率Pc 可見使ic在ec最低的時(shí)候才能通過，那么，集電極耗散功率自然會(huì)大為減小。晶體管集電極平均耗散功率： 故：要想獲得高的集電極效率，諧振功率放大器的集電極電流應(yīng)該是脈沖狀。導(dǎo)通角小于180，處于丙類工作狀態(tài)。 諧振功率放大器工作在丙類工作狀態(tài)時(shí)c90，集電極余弦電流脈沖可分解為傅里葉級(jí)數(shù)：直流功率：輸出交流功率：Vcm 回路兩端的基頻電壓 Icm1 基頻電流Rp 回路的諧振阻抗

9、放大器的集電極效率：集電極電壓利用系數(shù)波形系數(shù)，通角c的函數(shù)；c越小g1(c)越大越大(即Vcm越大或ecmin越小)c越小效率c越高。因此，丙類諧振功率放大器提高效率c的途徑即為減小c角；使LC回路諧振在信號(hào)的基頻上，即ic的最大值應(yīng)對(duì)應(yīng)ec的最小值。 基極偏置為負(fù)值；半通角c90，即丙類工作狀態(tài)；負(fù)載為L(zhǎng)C諧振回路。故諧振功率放大器的工作特點(diǎn)：4.3 諧振功率放大器的折線近似分析法一、折線法 對(duì)諧振功率放大器進(jìn)行分析計(jì)算，關(guān)鍵在于求出電流的直流分量Ic0和基頻分量Icm1。 工程上都采用近似估算和實(shí)驗(yàn)調(diào)整相結(jié)合的方法對(duì)高頻功率放大器進(jìn)行分析和計(jì)算。折線法就是常用的一種分析法。 所謂折線法是

10、將電子器件的特性曲線理想化，用一組折線代替晶體管靜態(tài)特性曲線后進(jìn)行分析和計(jì)算的方法。折線分析法的主要步驟：1、測(cè)出晶體管的轉(zhuǎn)移特性曲線ic eb及輸出特性曲線ic ec， 并將這兩組曲線作理想折線化處理2、作出動(dòng)態(tài)特性曲線3、是根據(jù)激勵(lì)電壓vb的大小在已知理想特性曲線上畫出對(duì) 應(yīng)電流脈沖ic和輸出電壓vc的波形4、求出ic的各次諧波分量Ic0、Ic1、Ic2由給定的負(fù)載諧 振阻抗的大小，即可求得放大器的輸出電壓、輸出功率、 直流供給功率、效率等指標(biāo)二、晶體管特性曲線的理想化及其特性曲線晶體管實(shí)際特性和理想折線 根據(jù)理想化原理晶體管的靜態(tài)轉(zhuǎn)移特性可用交橫軸于VBZ的一條直線來表示(VBZ為截止偏

11、壓)。理想化折線（虛線）icgceb0VBZic過壓區(qū)臨界線欠壓區(qū)ebec0(a)(b)gcr若臨界線的斜率為gcr，則臨界線方程可寫為 ic=gcrec1)欠壓工作狀態(tài)： 集電極最大點(diǎn)電流在臨界線的右方，交流輸出電壓較低且變化較大。 在非線性諧振功率放大器中，常常根據(jù)集電極是否進(jìn)入飽和區(qū)，將放大區(qū)的工作狀態(tài)分為三種： 由上圖可見，在飽和區(qū)，根據(jù)理想化原理，集電極電流只受集電極電壓的控制，而與基極電壓無關(guān)。則 ic =gc(ebVBZ) (ebVBZ) 3)臨界工作狀態(tài)： 是欠壓和過壓狀態(tài)的分界點(diǎn)， 集電極最大點(diǎn)電流正好落在臨界線上。2)過壓工作狀態(tài)： 集電極最大點(diǎn)電流進(jìn)入臨界線之左的飽和區(qū)，

12、 交流輸出電壓較高且變化不大。三、集電極余弦電流脈沖的分解 當(dāng)晶體管特性曲線理想化后，丙類工作狀態(tài)的集電極電流脈沖是尖頂余弦脈沖。這適用于欠壓或臨界狀態(tài)。尖頂余弦脈沖晶體管的內(nèi)部特性為：它的外部電路關(guān)系式當(dāng)t=0時(shí)，ic= ic max ic=gc(ebVBZ)eb= VBB+Vbmcostec= VCCVcmcost因此，ic max= gcVbm(1cos c)ic maxwto2qc若將尖頂脈沖分解為傅里葉級(jí)數(shù)由傅里葉級(jí)數(shù)的求系數(shù)法得其中：尖頂脈沖的分解系數(shù)an2.01.00.50.40.30.20.1020406080100qca1a0180120160a1a0a0a1a2a3140尖

13、頂脈沖的分解系數(shù)當(dāng)c120時(shí)，Icm1/icmax達(dá)到最大值。在Ic max與負(fù)載阻抗Rp為某定值的情況下，輸出功率將達(dá)到最大值。這樣看來，取c=120應(yīng)該是最佳通角了。但此時(shí)放大器處于甲級(jí)工作狀態(tài)效率太低。右圖可見：an2.01.00.50.40.30.20.1020406080100qca1a0180120160a1a0a0a1a2a3140尖頂脈沖的分解系數(shù)由于：波形系數(shù)由曲線可知： 極端情況c=0時(shí)，此時(shí)=1，c可達(dá)100%因此，為了兼顧功率與效率，最佳通角取70左右。an2.01.00.50.40.30.20.1020406080100qca1a0180120160a1a0a0a1a

14、2a31401. 諧振功率放大器的動(dòng)態(tài)特性 高頻放大器的工作狀態(tài)是由負(fù)載阻抗Rp、激勵(lì)電壓vb、供電電壓VCC、VBB等4個(gè)參量決定的。 為了闡明各種工作狀態(tài)的特點(diǎn)和正確調(diào)節(jié)放大器，就應(yīng)該了解這幾個(gè)參量的變化會(huì)使放大器的工作狀態(tài)發(fā)生怎樣的變化。 如果VCC、VBB、vb 3個(gè)參變量不變，則放大器的工作狀態(tài)就由負(fù)載電阻Rp決定。此時(shí)，放大器的電流、輸出電壓、功率、效率等隨Rp而變化的特性，就叫做放大器的負(fù)載特性。四、諧振功率放大器的動(dòng)態(tài)特性與負(fù)載特性當(dāng)放大器工作于諧振狀態(tài)時(shí)，它的外部電路關(guān)系式為eb= VBB+Vbmcost ec= VCCVcmcost消去cost可得，eb= VBB+Vbm另

15、一方面，晶體管的折線化方程為ic = gc(ebVBZ)得出在icec坐標(biāo)平面上的動(dòng)態(tài)特性曲線(負(fù)載線或工作路)方程：= gd(ec V0)icic321Im018090半導(dǎo)通角wtBACD321負(fù)載增大eb=eb maxVCCQec minVcm1.欠壓狀態(tài)2.臨界狀態(tài)3.過壓狀態(tài)RpVcmVcm圖中示出動(dòng)態(tài)特性曲線的斜率為負(fù)值，它的物理意義是： 從負(fù)載方面看來，放大器相當(dāng)于一個(gè)負(fù)電阻，亦即它相當(dāng)于交流電能發(fā)生器，可以輸出電能至負(fù)載。 用類似的方法，可得出在ic eb坐標(biāo)平面的動(dòng)態(tài)特性曲線。電壓、電流隨負(fù)載變化波形icic321Im018090半導(dǎo)通角wtBACD321負(fù)載增大eb=eb m

16、axVCCQec minVcm1.欠壓狀態(tài)2.臨界狀態(tài)3.過壓狀態(tài)RpVcmVcm2. 功率放大器的負(fù)載特性 在其他條件不變(VCC、VBB、vb為一定)，只變化放大器的負(fù)載電阻而引起的放大器輸出電壓、輸出功率、效率的變化特性稱為負(fù)載特性。電壓、電流隨負(fù)載變化波形1) vc、ic隨負(fù)載變化的波形vc、ic隨負(fù)載變化的波形如圖所示，放大器的輸入電壓是一定的，其最大值為Vbemax，在負(fù)載電阻RP由小至大變化時(shí)，負(fù)載線的斜率由小變大，如圖中123。不同的負(fù)載，放大器的工作狀態(tài)是不同的,所得的ic波形、輸出交流電壓幅值、功率、效率也是不一樣的。2) 欠壓、過壓、臨界三種工作狀態(tài) 欠壓狀態(tài) B 點(diǎn)以右

17、的區(qū)域。在欠壓區(qū)至臨界點(diǎn) 的范圍內(nèi)，根據(jù)Vc=RpIc1，放大器的交流輸出電 壓在欠壓區(qū)內(nèi)必隨負(fù)載電阻RP的增大而增大， 其輸出功率、效率的變化也將如此。 臨界狀態(tài) 負(fù)載線和 eb max正好相交于臨界 線的拐點(diǎn)。放大器工 作在臨界線狀態(tài)時(shí)， 輸出功率大，管子損 耗小，放大器的效率 也就較大。 過壓狀態(tài) 放大器的 負(fù)載較大，在過壓 區(qū)，隨著負(fù)載Rp的加 大，Ic1要下降，因此 放大器的輸出功率和 效率也要減小。電壓、電流隨負(fù)載變化波形icic321Im018090半導(dǎo)通角wtBACD321負(fù)載增大eb=eb maxVCCQec minVcm1.欠壓狀態(tài)2.臨界狀態(tài)3.過壓狀態(tài)RpVcmVcm根

18、據(jù)上述分析，可以畫出諧振功率放大器的負(fù)載特性曲線負(fù)載特性曲線 欠壓狀態(tài)的功率和效率都比較低，集電極耗散功率也較大，輸出電壓隨負(fù)載阻抗變化而變化，因此較少采用。但晶體管基極調(diào)幅，需采用這種工作狀態(tài)。欠壓過壓0臨界Ic1Ic0VCRp0hcP=PoPc欠壓過壓臨界Rp欠壓過壓0臨界Ic1Ic0VCRp0hcP=PoPc欠壓過壓臨界Rp過壓狀態(tài)的優(yōu)點(diǎn)是，當(dāng)負(fù)載阻抗變化時(shí)，輸出電壓比較平穩(wěn)且幅值較大，在弱過壓時(shí)，效率可達(dá)最高，但輸出功率有所下降，發(fā)射機(jī)的中間級(jí)、集電極調(diào)幅級(jí)常采用這種狀態(tài)。負(fù)載特性曲線臨界狀態(tài)的特點(diǎn)是輸出功率最大，效率也較高，比最大效率差不了許多，可以說是最佳工作狀態(tài)，發(fā)射機(jī)的末級(jí)常設(shè)

19、計(jì)成這種狀態(tài)，在計(jì)算諧振功率放大器時(shí)，也常以此狀態(tài)為例。負(fù)載特性曲線 掌握負(fù)載特性，對(duì)分析集電極調(diào)幅電路、基極調(diào)幅電路的工作原理，對(duì)實(shí)際調(diào)整諧振功率放大器的工作狀態(tài)和指標(biāo)是很有幫助的。欠壓過壓0臨界Ic1Ic0VCRp0hcP=PoPc欠壓過壓臨界Rp五、放大器工作狀態(tài)及導(dǎo)通角的調(diào)整1. 導(dǎo)通角c的調(diào)整由 若保持Vb不變?cè)龃笃肰BB；或保持VBB不變?cè)龃蠹?lì)、電壓振幅Vb；或同時(shí)增大VBB和Vb，這三種情況均可使導(dǎo)通角c增大，若相反，則可使c減小。但是采取上述三種方法中的任一個(gè)方法，當(dāng)c增大時(shí)，ic脈沖電流的振幅Im會(huì)加大，輸出功率Po當(dāng)然也會(huì)加大，而當(dāng)c減小時(shí)，Im和Po均將減小。有時(shí)希望

20、增大c，但要保持Im不變，則應(yīng)在增加VBB的同時(shí)，適當(dāng)減小激勵(lì)Vb。2. 欠壓、臨界、過壓工作狀態(tài)的調(diào)整 調(diào)整欠壓、臨界、過壓三種工作狀態(tài)，大致有以下幾種方法：改變集電極負(fù)載Rp；改變供電電壓VCC；改變偏壓VBB；改變激勵(lì)Vb。(1) 改變Rp，但Vb、VCC、VBB不變 當(dāng)負(fù)載電阻Rp由小至大變化時(shí)，放大器的工作狀態(tài)由欠壓經(jīng)臨界轉(zhuǎn)入過壓。在臨界狀態(tài)時(shí)輸出功率最大。(2) 改變VCC，但Rp、Vb、VBB不變當(dāng)集電極供電電壓VCC由小至大變化時(shí)，放大器的工作狀態(tài)由欠壓經(jīng)臨界轉(zhuǎn)入過壓。欠壓過壓臨界ic1ic2ic3ic4ic5icebecVCC5VCC3VCC1VC1VC2VC3VC4VC5欠

21、壓臨界過壓VCC變化時(shí)對(duì)工作狀態(tài)的影響在欠壓區(qū)內(nèi)，輸出電流的振幅基本上不隨VCC變化而變化，故輸出功率基本不變；而在過壓區(qū)，輸出電流的振幅將隨VCC的減小而下降，故輸出功率也隨之下降。 在過壓區(qū)中輸出電壓隨VCC改變而變化的特性為集電極調(diào)幅的實(shí)現(xiàn)提供依據(jù)；因?yàn)樵诩姌O調(diào)幅電路中是依靠改變VCC來實(shí)現(xiàn)調(diào)幅過程的。改變VCC時(shí)，其工作狀態(tài)和電流、功率的變化如上圖所示。00(a)(b)欠壓狀態(tài)過壓狀態(tài)VCC欠壓狀態(tài)過壓狀態(tài)VCCIc0Icm1PoP=Pc(3) Vbm變化，但VCC、VBB、Rp不變或VBB變化，但VCC、Vb、Rp不變 這兩種情況所引起放大器工作狀態(tài)的變化是相同的。因?yàn)闊o論是Vbm

22、還是VBB的變化，其結(jié)果都是引起eb的變化。由 eb= VBB+Vbmcost eb max= VBB+Vbm 當(dāng)VBB或Vbm由小到大變化時(shí)，放大器的工作狀態(tài)由欠壓經(jīng)臨界轉(zhuǎn)入過壓。iceb4 maxvceVCCeb3 maxeb2 maxeb1 max0VC4VC3VC2VC1tQVbm變化時(shí)電流、功率的變化(a)過壓狀態(tài)欠壓狀態(tài)VbmIC0OIcm1(b)過壓狀態(tài)欠壓狀態(tài)VbmPoOP=Pcip六、諧振功率放大器的計(jì)算諧振功率放大器的主要指標(biāo)是功率和效率。以臨界狀態(tài)為例：1) 首先要求得集電極電流脈沖的兩個(gè)主要參量ic max和c導(dǎo)通角c集電極電流脈沖幅值Icm2) 電流余弦脈沖的各諧波分

23、量系數(shù)0(c)、1(c)、 n(c)可查表求得，并求得個(gè)分量的實(shí)際值。3) 諧振功率放大器的功率和效率直流功率：PDC=Ic0 VCC交流輸出功率：集電極效率：4) 根據(jù)可求得最佳負(fù)載電阻：在臨界工作時(shí)，接近于1，作為工作估算，可設(shè)定=1?！白罴选钡暮x在于采用這一負(fù)載值時(shí)，調(diào)諧功率放大器的效率較高，輸出功率較大。 可以證明，放大器所要求的最佳負(fù)載是隨導(dǎo)通角c改變而變化的。c小，Rp大。要提高放大器的效率，就要求放大器具有大的最佳負(fù)載電阻值。 在實(shí)際電路中，放大器所要求的最佳電阻需要通過匹配網(wǎng)絡(luò)和終端負(fù)載(如天線等)相匹配。4.4 晶體管功率放大器的高頻效應(yīng)一、概述 用折線法分析高頻功率放大器

24、時(shí)要引入相當(dāng)?shù)恼`差，低頻時(shí)誤差還是允許的。但隨著工作頻率的提高，由于晶體管的高頻特性及大信號(hào)的注入效應(yīng)而引入的誤差將更大，嚴(yán)重時(shí)，使放大器無法工作。 一方面應(yīng)該考慮晶體管基區(qū)少數(shù)載流子的渡越時(shí)間、晶體管的體電阻(特別是rbb的影響)。飽和壓降及引線電感等因素的影響；另一方面，功率放大管基本工作在大信號(hào)，即大注入條件下，必須考慮大注入所引起的基極電流和飽和壓降增加的影響。上述的這些影響都會(huì)使放大器的功率增益、最大輸出功率及效率的急驟下降。二、基區(qū)渡越時(shí)間的影響 在高頻小信號(hào)工作時(shí)，渡越角是以擴(kuò)散電容的形式來表示基區(qū)渡越時(shí)間的影響的，由于信號(hào)的幅度小結(jié)電容可等效成線性的。而在大信號(hào)高頻工作時(shí)，必須

25、考慮其非線性特性。 通過實(shí)驗(yàn)，可以用示波器觀察功率放大器放大管各極電流波形隨工作頻率變化而變化的情況。高頻情況下功放管 各電極電流波形wt0qcwt0(wt0=1020)ibicie2wt0 在工作頻率很高， 渡越角在0=1020時(shí)，功放管各電極電流的變化情況：(1) 發(fā)射極電流ie 隨著工作頻率提高，存貯在基區(qū)中的載 流子由于輸入信號(hào)vb迅速向負(fù)極性變化而返回發(fā)射極， 因而ie出現(xiàn)反向脈沖，管子的導(dǎo)通角加大，工作頻率越 高,ie反向脈沖的寬度就越大，幅值也越南高，導(dǎo)通角也 越擴(kuò)展。(2) 集電極電流ic ic 的 峰 值滯后于Ie 的峰值，二 者 差一渡越角0，ic 的導(dǎo)通角也由低頻時(shí)的 c

26、增大到：c+20高頻情況下功放管各電極電流波形wt0qcwt0(wt0=1020)ibicie2wt0(3) 基極電流ib 由于ie出現(xiàn)反向脈沖，根據(jù)ib= ie ic，所以ib也出現(xiàn)反向電流脈沖，反向電流的出現(xiàn)，使其基波分量Ib1大大增加，Ib1的增加將提高了對(duì)激勵(lì)功率的要求。 上述分析表明，ic的導(dǎo)通角加大，將使功率管的效率大大降低；Ib1的加大將使激勵(lì)功率增加，這會(huì)使放大器的功率增益降低，這種現(xiàn)象將隨工作頻率升高而加劇。高頻情況下功放管 各電極電流波形wt0qcwt0(wt0=1020)ibicie2wt0三、晶體管基極體電阻rbb的影響 當(dāng)頻率增高時(shí)，已經(jīng)證明基極電流的基波振值Ib1是

27、迅速增加的，這表明be間呈現(xiàn)的交流阻抗顯著減小，因此rbb的影響便相對(duì)增加，要求的激勵(lì)功率將更大，這會(huì)使功率增益進(jìn)一步減小。四、飽和壓降Vces 大信號(hào)注入時(shí)，功率管的飽和壓降將增大，在高頻工作時(shí)，集電極體電阻也要提高，致使飽和壓降進(jìn)一步增加。例如: 當(dāng)f=30MHz時(shí)，實(shí)測(cè)某管的Vces=1.5V， 當(dāng)f=200MHz時(shí)，Vces則可大到3.5V。 Vces的增加，會(huì)使功率放大器的輸出功率、效率、功率增益均減少。五、引線電感的影響 在更高頻率工作時(shí)，要考慮管子各電極引線電感的影響，其中以發(fā)射極的引線電感影響最嚴(yán)重，因?yàn)樗苁馆敵鲚斎腚娐分g產(chǎn)生寄生耦合。 一般長(zhǎng)度為10mm的引線，其電感約為

28、103H，在工作頻率為300MHz時(shí)，感抗值約為1.9，若通過1A高頻電流，則會(huì)在此感抗上產(chǎn)生約1.9V的負(fù)反饋電壓。這種負(fù)反饋當(dāng)然會(huì)使輸出功率及功率增益下降，并使激勵(lì)增加。1. 集電極饋電電路 根據(jù)直流電源連接方式的不同，集電極饋電電路又分為串聯(lián)饋電和并聯(lián)饋電兩種。一、直流饋電電路LCC1LC+VCCALCCC1+VCCLC2(a) 串饋(b) 并饋4.5 高頻功率放大器的電路組成(1) 串饋電路 指直流電源VCC、負(fù)載回路(匹配網(wǎng)絡(luò))、功 率管三者首尾相接的一種直流饋電電路。C1、LC為低通 濾波電路，A點(diǎn)為高頻地電位，既阻止電源VCC中的高頻 成分影響放大器的工作，又避免高頻信號(hào)在LC負(fù)

29、載回路 以外不必要的損耗。C1、LC的選取原則為 1/ LC 回路阻抗1/10 LC1/ c 10(2) 并饋電路 指直流電源VCC、負(fù)載回路(匹配網(wǎng)絡(luò))、功 率管三者為并聯(lián)連接的一種饋電電路。如圖LC為高頻扼 流圈，C1為高頻旁路電容，C2為隔直流通高頻電容， LC、C1、C2的選取原則與串饋電路基本相同。 (3) 串并饋直流供電路的優(yōu)缺點(diǎn) 在并饋電路中，信號(hào)回路兩端均處于直流地電位，即零電位。對(duì)高頻而言，回路的一端又直接接地，因此回路安裝比較方便，調(diào)諧電容C上無高壓，安全可靠；缺點(diǎn)是在并饋電路中，LC處于高頻高電位上，它對(duì)地的分布電容較大，將會(huì)直接影響回路諧振頻率的穩(wěn)定性；串聯(lián)電路的特點(diǎn)正

30、好與并饋電路相反。2. 基極饋電電路基極饋電電路也分串饋和并饋兩種。 基極偏置電壓VBB可以單獨(dú)由穩(wěn)壓電源供給，也可以由集電極電源VCC分壓供給。在功放級(jí)輸出功率大于1W時(shí)，基極偏置常采用自給偏置電路。1. 級(jí)間耦合網(wǎng)絡(luò) 多級(jí)功放中間級(jí)的一個(gè)很大問題是后級(jí)放大器的輸入阻抗是變化的，是隨激勵(lì)電壓的大小及管子本身的工作狀態(tài)變化而變化的。 這個(gè)變化反映到前級(jí)回路，會(huì)使前級(jí)放大器的工作狀態(tài)發(fā)生變化。此時(shí)，若前級(jí)原來工作在欠壓狀態(tài)，則由于負(fù)載的變化，其輸出電壓將不穩(wěn)定。 對(duì)于中間級(jí)而言，最主要的是應(yīng)該保證它的電壓輸出穩(wěn)定，以供給下級(jí)功放穩(wěn)定的激勵(lì)電壓，而效率則降為次要問題。二、輸出回路和級(jí)間耦合回路對(duì)于

31、中間級(jí)應(yīng)采取如下措施：1) 使中間級(jí)放大器工作于過壓狀態(tài)，使它近似為一個(gè)恒 壓源。2) 降低級(jí)間耦合回路的效率。回路效率降低后，其本 身的損耗加大。這樣下級(jí)輸入阻抗的變化相對(duì)于回 路本身的損耗而言就不顯得重要了。中間級(jí)耦合回路 的效率一般為k=0.10.5，平均在0.3上下。也就是說，間級(jí)的輸出功率應(yīng)為后一級(jí)所需激勵(lì)功率的310倍。 2. 輸出匹配網(wǎng)絡(luò) 輸出匹配網(wǎng)絡(luò)常常是指設(shè)備中末級(jí)功放與天線或其他負(fù)載間的網(wǎng)絡(luò)，這種匹配網(wǎng)絡(luò)有L型、型、T型網(wǎng)絡(luò)及由它們組成的多級(jí)網(wǎng)絡(luò)，也有用雙調(diào)諧耦合回路的。 輸出匹配網(wǎng)絡(luò)的主要功能與要求是匹配、濾波和高效率。 高頻調(diào)諧功率放大器的阻抗匹配就是在給定的電路條件下

32、，改變負(fù)載回路的可調(diào)元件，將負(fù)載阻抗ZL轉(zhuǎn)換成放大管所要求的最佳負(fù)載阻抗Rp，使管子送出的功率P0能盡可能多的饋至負(fù)載。這就叫做達(dá)到了匹配狀態(tài)，或簡(jiǎn)稱匹配。 下圖所示的匹配網(wǎng)絡(luò)具有電路簡(jiǎn)單、容易實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)，不足之處是電路的品質(zhì)因數(shù)Q值很低(通常Q10)，因此電路的濾波特性很差，所以在實(shí)際的發(fā)射機(jī)中，常常選用T型或型網(wǎng)絡(luò)作匹配之用。RpRpLLCRL(小)CRL(大)(b) RLRp匹配網(wǎng)絡(luò)(a) RLRp匹配網(wǎng)絡(luò) 下圖是兩種形網(wǎng)絡(luò)是其中的形式之一(也可以用T型網(wǎng)絡(luò))。圖中R2代表終端(負(fù)載)電阻，R1代表由R2折合到左端的等效電阻，故接線用虛線表示。R1C1C2R2L1(a) 下圖是兩種形網(wǎng)絡(luò)是其中的形式之一(也可以用T型網(wǎng)絡(luò))。圖中R2代表終端(負(fù)載)電阻，R1代表由R2折合到左端的等效電阻，故接線用虛線表示。R1C1R2C2L1(b)最常見的輸出回路是復(fù)合輸出回路，如圖所示。圖中，介于電子器件與天線回路之間的L1C1回路就叫做中介回路；RACA分別代表天線的輻