1、,6.1 概述,6.2 諧振功率放大器的工作原理,6.3 諧振功率放大器的折線近似分析法,6.4 晶體管高頻放大器的高頻效應(yīng),6.5 高頻功率放大器的電路組成,Chapter6 諧振功率放大器,1、使用諧振功率放大器的目的 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、功率信號(hào)放大器使用中需要解決的兩個(gè)問(wèn)題： 高效率輸出高功率輸出 聯(lián)想對(duì)比： 諧振功率放大器與高頻小信號(hào)諧振放大器； 諧振功率放大器與低頻功率放大器；,6.1概述,3、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：激勵(lì)信號(hào)幅度大小不同； 放大器

2、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,共同之處:都要求輸出功率大和效率高。 不同之處：工作頻率與相對(duì)頻寬不同； 放大器的負(fù)載不同； 放大器的工作狀態(tài)不同。 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。 功率放大器的主要技術(shù)指標(biāo)是輸出功率與效率,4、高頻功率放大器與低頻功率放大器的異同之處,5、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,諧振功率放大器通常用來(lái)放大

3、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。 非諧振功率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(wú)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。 諧振功率放大器的分析方法：圖解法，解析法,1、原理電路,諧振功率放大器的基本電路,(1)晶體管的作用是在將供電電源的直流能量轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣髂芰康倪^(guò)程中起開(kāi)關(guān)控制作用。,(2)諧振回路LC是晶體管的負(fù)載,(3)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：,6.2諧振功率放大器的工作原

4、理,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(yè)的圖所示,2、電流與電壓波形：,9,高頻功率放大器中各部分 電壓與電流的關(guān)系,（a）,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(guò)程,回路的這種濾波作用也可從能量的觀點(diǎn)來(lái)解釋。,回路是由L、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(guò)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

5、出的能量?jī)?chǔ)存在電容C之中。過(guò)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，電容通過(guò)電感放電，下一周期到來(lái)重復(fù)以上過(guò)程。,由于這種周期性的能量補(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。,3、LC回路的能量轉(zhuǎn)換過(guò)程,4、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(lái)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。為了表示晶體管放大器的轉(zhuǎn)換能力引入集電極效率c,P=直流電源供給的

6、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：,如果維持晶體管的集電極耗散功率Pc不超過(guò)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(lái)提高輸出功率與效率的。,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P=時(shí)，晶體管的交流輸出功率Po就會(huì)增大；,如何減小集電極耗散功率Pc,可見(jiàn)使ic在ec最低的時(shí)候才能通過(guò)，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

7、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,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的途徑為： 1、減小c角； 2、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。,放大高頻大信號(hào), 屬于非線性工作狀態(tài)； 基極偏置為負(fù)值,半通角c90， 即丙類工作狀態(tài)；

8、電流脈沖是尖頂余弦脈沖； 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)：,6.3.1折線法,所謂折線法是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。 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。 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。,6.3諧振功率放大器的折線近似分析法,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、根據(jù)激勵(lì)電壓vb的大小在已知

9、理想特性曲線上畫(huà)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)。,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(lái)表示(VBZ為截止偏壓)。,由上圖可見(jiàn)，根據(jù)理想化原理，在放大區(qū),集電極電流只受基極電壓的控制,與集電極電壓無(wú)關(guān); 在飽和區(qū)，集電極電流只受集電極電壓的控制，而與基極電壓無(wú)關(guān)。,6.3.2晶體管特性曲線的理想化及其特性曲線,則臨界線方程可寫(xiě)為 ic=gcrec (2) gcr為臨界線的斜率,則轉(zhuǎn)移特性方程可寫(xiě)為

10、 ic =gc(ebVBZ) (ebVBZ) (1),gc-轉(zhuǎn)移特性方程的斜率,式(1)和(2)是折線近似法的基礎(chǔ)，應(yīng)很好地掌握。,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：,1)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。,2)過(guò)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)， 交流輸出電壓較高且變化不大。,3)臨界工作狀態(tài)： 是欠壓和過(guò)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。,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

11、特性為：,它的外部電路關(guān)系式,ic=gc(ebVBZ) (1),eb= VBB+Vbmcost (2),ec= VCCVcmcost (3),將式(2)代入式(1)，得 ic = gc(VBB+VbmcostVBZ)(4) 當(dāng)t=c時(shí)，ic=0，代入上式得 0 = gc(VBB+VbmcoscVBZ) (5) 即,6.3.3集電極余弦電流脈沖的分解,因此，知道了Vbm、VBB與VBZ各值，c的值便完全確定。 將式(4)與式(5)相減，即得 ic = gcVbm(costcosc) (7) 當(dāng)t=0時(shí)，ic= ic max，因此 ic max= gcVbm(1cos c) (8),( 6 ),將

12、式(7)與式(8)相除，即得,或,式(9)即為尖頂余弦脈沖的解析式， 它完全取決于脈沖高度ic max與通角c。,(9),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),尖頂脈沖的分解系數(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(lái)， 取c=120應(yīng)該是最佳通 角了。但此時(shí)放大器處 于甲類工作狀態(tài)效率太 低。,右圖可見(jiàn)：,尖頂脈沖的分解系數(shù),：,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。,由于,諧振

13、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Icm,諧振功率放大器的計(jì)算,2) 電流余弦脈沖的各諧波分量系數(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：,P=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。 “最佳”的含義在于采用這一負(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，R

14、p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(guò)匹配網(wǎng)絡(luò)和終端負(fù)載(如天線等)相匹配。,2) 根據(jù),求得Vb,3) 根據(jù)ic max=gcVb(1cosc)求得ic max、Ic1、Ic0,c=70，cos70=0.342，,Ic1=ic max1(70)=20.436=0.872A Ic0=i c max0(70)=20.253=0.506A,1) 根據(jù)圖可求得轉(zhuǎn)移特性的斜率gc,例6-1 某諧振功率放大器的轉(zhuǎn)移特性如圖所示。已知該放大器采用晶體管的參數(shù)為：fT150MHz，功率增益Ap13dB，管子允許通過(guò)的最大電流IcM=3A，

15、最大集電極功耗為Pc max=5W。管子的VBZ=0.6V，放大器的負(fù)偏置VBB=1.4V，c=70，VCC=24V，= 0.9，試計(jì)算放大器的各參數(shù)。,4) 求交流電壓振幅、對(duì)應(yīng)功率、效率,Pc=P=Po=2.6WPc max (安全工作),則,5) 激勵(lì)功率 因?yàn)锳p=13dB，即,1. 諧振功率放大器的動(dòng)態(tài)特性,晶體管的靜態(tài)特性是在集電極電路內(nèi)沒(méi)有負(fù)載阻抗的條件下獲得的。如，維持基極電壓eb不變，改變集電極電壓ec ，就可求出icec靜態(tài)特性曲線族。如果集電極電路有負(fù)載阻抗，則當(dāng)改變eb使ic變化時(shí)，由于負(fù)載上有電壓降，就必然同時(shí)引起eC的變化。,6.3.4諧振功率放大器的動(dòng)態(tài)特性與負(fù)載

16、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),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(lái)，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,根據(jù)上式可作出功放的動(dòng)態(tài)特性曲線如圖所示：,動(dòng)態(tài)線作法：AB為動(dòng)

17、態(tài)特性曲線，也稱為工作路。 取B點(diǎn)，作斜率為gd的直線； 取Q、A兩點(diǎn)，連成直線。,特殊點(diǎn)說(shuō)明 A點(diǎn) ： 0，eb達(dá)到最大，eC達(dá)到最小，iC達(dá)到最大；,Q點(diǎn)： 90， eCVCC， 虛擬電流IQgc（VBBVBZ）,ic vCE坐標(biāo)平面上的動(dòng)態(tài)特性曲線的作法與相應(yīng)的ic波形,2. 功率放大器的負(fù)載特性 改變RP對(duì)工作狀態(tài)的影響,在 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) 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

18、、輸出交流電壓幅值、功率、效率也是不一樣的。,2) 欠壓、過(guò)壓、臨界三種工作狀態(tài), 欠壓狀態(tài), 臨界狀態(tài),根據(jù)Rp與ebmax相交在不同區(qū)域，可分為三種工作狀態(tài):, 過(guò)壓狀態(tài),根據(jù)上述分析，可以畫(huà)出諧振功率放大器的負(fù)載特性曲線,負(fù)載特性曲線,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(guò)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。,3.改變Vcc對(duì)工作狀態(tài)的影響,在過(guò)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(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)幅過(guò)程的。改變VCC

19、時(shí)，其工作狀態(tài)和電流、功率的變化如上圖所示。,VCC由小大時(shí)，對(duì)應(yīng)工作狀態(tài)由過(guò)壓臨界欠壓。,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(wú)論是Vbm還是VBB的變化，其結(jié)果都是引起ebmax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(guò)壓。,4.改變Vbm或VBB對(duì)工作狀態(tài)的影響,Vbm變化時(shí)電流、功率的變化,當(dāng)vb m由小到大變化時(shí)，放大器的工作狀態(tài)由欠壓臨界過(guò)壓。,導(dǎo)通角c的調(diào)整,例6-2 諧振功率放大器輸

20、出功率Po已測(cè)出，在電路參數(shù)不變時(shí)，為提高Po采用提高Vbm的辦法。但效果不明顯，試分析原因，并指出為了達(dá)到Po明顯提高的目的，可采用什么措施?,負(fù)載特性曲線,基區(qū)渡越時(shí)間的影響 晶體管基極體電阻rbb的影響 飽和壓降Vces 引線電感的影響,6.4晶體管功率放大器的高頻效應(yīng),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(lái)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)，必須考慮其非線性特性。,通過(guò)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,6.4.2基區(qū)渡越時(shí)間的影響,在工作頻率很高，

21、渡越角在0=1020時(shí)，功放管各電極電流的變化情況：,高頻情況下功放管各電極電流波形,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。,當(dāng)頻率增高時(shí)，已經(jīng)證明基極電流的基波振值Ib1是迅速增加的，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。,6.4.3晶體管基極體電阻rbb的影響,6.4.4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=30MH

22、z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。,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103H，在工作頻率為300MHz時(shí)，感抗值約為1.9，若通過(guò)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。,6.4.5引線電感的影響,6.5.1直流饋電電路,6.5.2輸出回路和級(jí)間耦合回路,集電極饋電電路,基極饋電

23、電路,級(jí)間耦合電路,輸出匹配電路,6.5高頻功率放大器的電路組成,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。,6.5.1直流饋電電路,饋電線路的基本組成原則,1）其直流通路應(yīng)如圖（a）所示。,2）其基波分量的交流流通路應(yīng) 如圖（b）所示。,如原理圖所示：,3）其諧波分量的交流流通路應(yīng) 如圖（c）所示。,輸出回路為例,集電極電路對(duì)各頻率成分電流的等效電路,無(wú)論是串饋還是并饋都必須滿足外部電路方程：,輸出回路滿足 ： ec= VCCVcmcost,(3) 串并饋直流供電路的優(yōu)缺點(diǎn) 優(yōu)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

24、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(wú)高壓，安全可靠； 缺點(diǎn):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。 利用發(fā)射極直流電流在發(fā)射極偏置電阻上產(chǎn)生所需的偏置的方法，稱為自偏置。這種方法具有在輸入信號(hào)幅度變化時(shí)自動(dòng)穩(wěn)定輸出電壓的作用。,3.輸入回路的饋電線路,1）串聯(lián)饋電如圖（a）所示。,基極電路兩種饋

25、電形式,2）并聯(lián)饋電如圖（b）所示。,eb= VBB+Vbmcost,輸入回路滿足 ：,3）偏置電路中的自生反偏壓,圖（b）CB2和RB 、CB1、LB產(chǎn)生穩(wěn)定的IB0， IB0 RB自生反偏壓；,CB2,圖（c）主要由CE和RE產(chǎn)生穩(wěn)定的IE0， IE0 RB自生反偏壓；,圖（d）利用基極電流在基極擴(kuò)散電阻rbb上產(chǎn)生所需要的VBB,1. 級(jí)間耦合網(wǎng)絡(luò),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(wèn)題。 多級(jí)功放中間級(jí)的一個(gè)很大問(wèn)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

26、，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(lái)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。,6.5.2輸出回路和級(jí)間耦合回路,對(duì)于中間級(jí)應(yīng)采取如下措施：,1) 使中間級(jí)放大器工作于過(guò)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?；芈沸式档秃螅浔旧?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=0.1-0.5，平均在0.3上下。也就是說(shuō)，中間級(jí)的輸出功率應(yīng)為后一級(jí)所需激勵(lì)功率的3-10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

27、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、隔離和高效率。 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，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。,1) 形匹配網(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。,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

28、線表示。,最常見(jiàn)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 射電阻與等效電容；Ln、cn為 天線回路的調(diào)諧元件，它們的 作用是使天線回路處于串聯(lián)諧 振狀態(tài)，以獲得最大的天線回 路電流iA，亦即使天線輻射功 率達(dá)到最大。,復(fù)合輸出回路(為了簡(jiǎn)化電路，省略了 直流電源及輔助元件L、C、C等),這種電路是將天線(負(fù)載)回路通過(guò)互感或其他形式與集電 極調(diào)諧回路相耦合。,)復(fù)合輸出回路,可以看到：從晶體管集電極向右方看去，等效為一個(gè)并聯(lián)諧振回路，如圖所示。,等效電路,由耦合電路的理論可知，當(dāng)天線回路調(diào) 諧到串聯(lián)諧振狀態(tài)

29、時(shí)，它反映到L1C1中 介回路的等效電阻為,因而等效回路的諧振阻抗為,改變M就可以在不影響回路調(diào)諧的情況下，調(diào)整中介回路的等效阻抗，以達(dá)到阻抗匹配的目的。,耦合越緊，即互感M越大，則反映等效電阻越大，回路的等效阻抗也就下降越多。,為了使器件的輸出功率絕大部分能送到負(fù)載RA上就希望 反射電阻r回路損耗電阻r1,衡量回路傳輸能力優(yōu)劣的標(biāo)準(zhǔn)，通常以輸出至負(fù)載的有效功率與輸入到回路的總交流功率之比來(lái)代表。這比值叫做中介回路的傳輸效率k，簡(jiǎn)稱中介回路效率。,從回路傳輸效率高的觀點(diǎn)來(lái)看，應(yīng)使QL盡可能地小。但從要求回路濾波作用良好來(lái)考慮，則QL值又應(yīng)該足夠大。從兼顧這兩方面出發(fā)，QL值一般不應(yīng)小于10。在

30、功率很大的放大器中，QL也有低到10以下的。,故有:,M變化對(duì)工作狀態(tài)的影響,負(fù)載特性曲線,PA-天線功率,Po集電極輸出功率功率,P=-電源供給功率,k -中介回路效率,c -集電極效率,總效率,1. 160MHz，13W諧振功率放大電路 放大器的功率增益達(dá)9dB，可向50負(fù)載供出13W功率，電路如圖所示。,基極采用自給偏置電路，Ib0在Lb的直流電阻上產(chǎn)生很小的負(fù)向偏置電壓， C1、C2、L1構(gòu)成T型匹配網(wǎng)絡(luò)，調(diào)節(jié)C1和C2，使本級(jí)的輸入阻抗等于前級(jí)放大器所要求的50匹配電阻，以傳輸最大的功率。 集電極采用并饋電路。LC為高頻扼流圈，CC為高頻旁路電容。對(duì)于交流信號(hào)，放大器的輸出端采用L型

31、匹配網(wǎng)絡(luò)，調(diào)節(jié)C3、C4可使50的負(fù)載阻抗變換為功率放大管所要求的最佳匹配阻抗Rp。,6.5 諧振功率放大器實(shí)例,2. 50MHz，25W調(diào)諧功率放大電路 放大器的功率增益為7dB，可給50負(fù)載輸出25W功率， 電路如圖所示。,本電路基極部分與上圖相同，集電極的饋電是串饋形式，L2不是高頻扼流圈，而是網(wǎng)絡(luò)元件，L2、L3、C3、C4構(gòu)成型匹配網(wǎng)絡(luò)。,在發(fā)射系統(tǒng)中常采用晶體管丙類倍頻器來(lái)獲得所需要的發(fā)射信號(hào)頻率。 采用倍頻器的原因： (1)降低主振器的頻率，對(duì)頻率穩(wěn)定指標(biāo)是有利的。 (2) 為了提高發(fā)射信號(hào)頻率的穩(wěn)定程度，主振器常采用石英晶體振蕩器，但限于工藝，石英諧振器的頻率目前只能達(dá)到幾十M

32、Hz，為了獲得頻率更高的信號(hào)，主振后需要倍頻。 (3) 加大調(diào)頻發(fā)射機(jī)信號(hào)的頻移或相移，即加深調(diào)制度。 (4) 倍頻器的輸入信號(hào)與輸出信號(hào)的頻率是不相同的，因而可削弱前后級(jí)寄生耦合，對(duì)發(fā)射機(jī)的穩(wěn)定工作是有利的。 (5)展寬通頻帶 倍頻器常有三種形式： 1、乘法器實(shí)現(xiàn)倍頻；2、丙類放大器倍頻，3、參量倍頻器，是利用晶體管的結(jié)電容隨電壓變化的非線性來(lái)實(shí)現(xiàn)倍頻。,5.6 晶體管倍頻器,丙類倍頻器,5.6.1原理框圖,某系統(tǒng)發(fā)射信號(hào)頻率為49MHz，該頻率由16.333MHz三倍頻而來(lái)。16.333MHz振蕩器輸出接激勵(lì)級(jí)，若將輸出負(fù)載回路調(diào)諧在三次諧波頻率上即可得到49MHz的發(fā)射頻率。其如圖所示。,5.6.2晶體管丙類倍頻電路與工作原理,丙類倍頻器的基本電路如圖所示。 Rb_自偏電阻，也可用高頻扼流圈代之， C2導(dǎo)通角L、C是調(diào)諧回路，調(diào)諧在輸入信號(hào)的某次諧波頻