3.2高频功率放大器的原理和特性.ppt
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高频功率放大电路
Ic1mIcm (1 sic n co o )s sIc m1()
Icn I m cm 2 sn n in ( c n 2 o 1 )2 1 n s (s cio c ) nn o s s Icm n ()
2020/12/8
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α称为余弦电流脉冲分解系数。α0(θ)为直流分量分解系数； a1(θ)为基波分量分解系数；an(θ)为n次谐波分量分解系数。
IgcmUbm(1cos)
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❖由傅立叶级数知识知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： I I c 0 I c 1 m ct o I c 2 m c s2 o t I s cc nn m o t s
其中：
Ic0Icm si(1n c co o )s sIcm 0()
（3）负载电阻R∑继续增加，输出电压进一步增大，即进 入过压工作状态。动态线3就是这种情形。其波形发生发生
凹陷，是由于进入过压区后转移特性为负斜率而产生的。
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Ucm Ic1m Ic0
0 欠压 临界 过压 (a)
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η
PD PO
PC
0 欠压 临界 过压 (b)
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现将三种工作状态的优缺点综合如下： 作为末级功放，要求输出足够大的功率和具有较高的效率， 显然采用临界工作状态是合理的。
❖当晶体管确定以后，Ucm与UBB、UCC、 R∑和Ubm四个 参数都有关系。
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下图所示为折线化转移特性和输出特性曲线：
动态线
ic
转移特性
UBB O
斜率 g
Uon
uBE
uBE
ic
3[1].2 高频功放的原理
![3[1].2 高频功放的原理](https://img.taocdn.com/s3/m/173afde8856a561252d36f1b.png)
另 一 个 是 提高 波 形系 数 γ ， γ与 θ 有关 ， 图 3-15示 出 了γ、 α0(θ)、 α1(θ)与θ的关系曲线。
由图可知，θ越小，γ越大，效率 η越高；但θ太小时，α1(θ)将降 低，输出功率将下降。
为了兼顾输出功率P1和效率η，通 常选θ在65~75°范围。
uce = Ec −Uc cosωt
θ 越 小 ， ic 越 集 中 在 ucemin附近，故损耗将减 小，效率得到提高。
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第3章 高频谐振放大器
2． 高频功放的能量关系
与低频放大器一样，高频功率放大器的功率和效率是衡 量其性能的重要技术指标。
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
13
第3章 高频谐振放大器
为了使高频功放高效输出大功率，常选在C类状态下工 作。也就是为了保证在C类工作，应使晶体管工作在导通和
截止两个状态，即 ube = Eb + Ub cosωt f Eb′ 晶体管才能导 通。因此得到 ube 的波形图如下
因此集电极电流为周期性 脉冲电流，其电流导通角 为2θ，它小于π。
本节主要讨论 C 类功率放大器的工作原理。
7
第3章 高频谐振放大器
由于高频功放要求高频工作，信号电平高和高效率，因而 工作在高频状态和大信号非线性状态是高频功率放大器的主要 特点。
要准确地分析有源器件（晶体管、 场效应管和电子管）在 高频状态和非线性状态下的工作情况是十分困难和繁琐的，从 工程应用角度来看也无此必要。
Ξ ξ 克西 Ο ο 欧米克隆 ∏ π 派
∑ σ 西格玛 Τ τ 陶 Υ υ 玉普西隆 Φ φ 弗爱
Χχ凯
Ψ ψ 普赛 Ω ω 奥米伽 Ρ ρ 柔
第3章 高频谐振放大器
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3.电流波形与工作原理
输入信号为: 基极回路电压为:
ub U b cos t uBE U BB U b cos t
uBE U BB时, T 截止,ic 0; uBE U BB时, T 导通,ic由特性给出.
27
28
集电极电流为周期性余弦脉冲,通角为 , 2 , 此余弦脉冲可按付氏级数进行分解:
20
作业:
P129 3-4 P129 3-7
思考题：
P129 3-1 P129 3-6
21
一.概述:
3.2高频功率放大器
1.功能:对高频信号进行功率放大(高效率输出大功率) a:推动强放 b:功率经天线辐射 c:高频加热 2.机理:
有源器件控制 电源供给直流能量
P0
高频交流功率
P 1
3.特点:a:大信号工作（>0.5V，1-2V） b:有源器件工作在非线性状态
1 1 ( P22 gie ) P 2 Q00 L 1
GL
1 2 1 ) ( (0.08) 2 *1.7 *10 3 ) 194us 0.3 100* 2 * 465*103 *560*10 6 Y fe 32*103 K0 66 6 6 194*10 290*10 GL g oe (
4
3.放大器高频等效电路
1)晶体管Y参数等效电路(下图所示)选
I b , I c 为因变量,U b ,U c 为自变量,由此可以对应下图, 写出相应方程: I b Yie U b Yre U c I c Y fe U b Yoe Ub － (b) Y ie . Y Uc re . Yfe U b Yoe
3.电流波形与工作原理
输入信号为: 基极回路电压为:
ub U b cos t uBE U BB U b cos t
uBE U BB时, T 截止,ic 0; uBE U BB时, T 导通,ic由特性给出.
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集电极电流为周期性余弦脉冲,通角为 , 2 , 此余弦脉冲可按付氏级数进行分解:
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作业:
P129 3-4 P129 3-7
思考题：
P129 3-1 P129 3-6
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一.概述:
3.2高频功率放大器
1.功能:对高频信号进行功率放大(高效率输出大功率) a:推动强放 b:功率经天线辐射 c:高频加热 2.机理:
有源器件控制 电源供给直流能量
P0
高频交流功率
P 1
3.特点:a:大信号工作（>0.5V，1-2V） b:有源器件工作在非线性状态
1 1 ( P22 gie ) P 2 Q00 L 1
GL
1 2 1 ) ( (0.08) 2 *1.7 *10 3 ) 194us 0.3 100* 2 * 465*103 *560*10 6 Y fe 32*103 K0 66 6 6 194*10 290*10 GL g oe (
4
3.放大器高频等效电路
1)晶体管Y参数等效电路(下图所示)选
I b , I c 为因变量,U b ,U c 为自变量,由此可以对应下图, 写出相应方程: I b Yie U b Yre U c I c Y fe U b Yoe Ub － (b) Y ie . Y Uc re . Yfe U b Yoe
《高频功率放大器》课件
了解高频功率放大器的基本概念和应用领域。
工作原理简介
探讨高频功率放大器的工作原理和基本组成部分。
高频功率放大器设计
1
设计流程
了解高频功率放大器设握进行高频功率放大器设计所需的基础知识和技能。
3
输出匹配
学习如何设计输出匹配网络以及相应的参数计算方法。
高频功率放大器实现
《高频功率放大器》PPT 课件
高频功率放大器是一种用于增强电信号功率的电子设备。本课件将介绍高频 功率放大器的工作原理、设计流程、实现方式以及应用领域。
什么是高频功率放大器？
高频功率放大器是一种电子器件，用于放大高频电信号的功率。它起到增强信号强度的作用，从而实现信号的 远距离传输。
高频功率放大器介绍
集成电路设计
了解高频功率放大器的集成电路设计方法和技术。
非集成电路设计
学习如何进行基于电路板的高频功率放大器设计和 元件选取。
高频功率放大器应用
1
无线电通信
探索高频功率放大器在无线电通信领域的关键作用和应用。
2
电视广播
了解高频功率放大器在电视广播信号传输中的应用。
3
军事雷达
了解高频功率放大器在军事雷达系统中的重要性和广泛应用。
高频调谐功率放大器
式 中 gc 为 ：
折线的斜率
当 VBE VBZ ， ic g c VBE VBZ
gc
ic 0
ic V BE
ic
•
gC
ic
-VBB
•
有
v ce 常 数
C
-VBZ
•
VBE Vb
C
C
i c g c V BB V bm cos t V BZ
c
一般可以根据
(2) c0
c
的数值查表求出各分解系数的值。
I ， I cm 1 ， I cm 2 ， … ， I cmn … 为 直 流 及 基 波 和 各 次 谐 波 的 振 幅 。
(2)集电极输出电压
i c 经 LC 并 联 谐 振 回 路 后 ， 此 回 路 对 基 波 产 生 谐 振 ， 呈 纯 电 阻
对高频功率放大器的一般要求同低频功放相同： 输出功率大
特点： (1)工 作 频 率 高 ， 相 对 频 带 窄 (2)采 用 选 频 网 络 作 为 负 载 回 路
效率高
(3)放 大 器 一 般 工 作 在 C （ 丙 ） 类 工 作 状 态 ， 属 于 非 线 性 电 路 (4 )不 能 用 线 性 模 型 电 路 分 析 ， 一 般 采 用 图 解 法 分 析 和 折 线 法
c c
若 对 ic 分 解 为 付 里 叶 级 数 为 ：
i c I c 0 I cm 1 cos t I cm 1 cos 2 t I cmn cos nt
iC
iC1
ICO
其中各系数分别为：
I c0 1 2 1
iC2
i c max
折线的斜率
当 VBE VBZ ， ic g c VBE VBZ
gc
ic 0
ic V BE
ic
•
gC
ic
-VBB
•
有
v ce 常 数
C
-VBZ
•
VBE Vb
C
C
i c g c V BB V bm cos t V BZ
c
一般可以根据
(2) c0
c
的数值查表求出各分解系数的值。
I ， I cm 1 ， I cm 2 ， … ， I cmn … 为 直 流 及 基 波 和 各 次 谐 波 的 振 幅 。
(2)集电极输出电压
i c 经 LC 并 联 谐 振 回 路 后 ， 此 回 路 对 基 波 产 生 谐 振 ， 呈 纯 电 阻
对高频功率放大器的一般要求同低频功放相同： 输出功率大
特点： (1)工 作 频 率 高 ， 相 对 频 带 窄 (2)采 用 选 频 网 络 作 为 负 载 回 路
效率高
(3)放 大 器 一 般 工 作 在 C （ 丙 ） 类 工 作 状 态 ， 属 于 非 线 性 电 路 (4 )不 能 用 线 性 模 型 电 路 分 析 ， 一 般 采 用 图 解 法 分 析 和 折 线 法
c c
若 对 ic 分 解 为 付 里 叶 级 数 为 ：
i c I c 0 I cm 1 cos t I cm 1 cos 2 t I cmn cos nt
iC
iC1
ICO
其中各系数分别为：
I c0 1 2 1
iC2
i c max
高频电路原理与分析(第六版)课件：高频谐振放大器
高频谐振放大器
图 3-4 放大器的频率特性
高频谐振放大器
2． 提高放大器稳定性的方法 为了提高放大器的稳定性，通常从两个方面入手，一 是从晶体管本身想办法，减小其反向传输导纳Yre，Yre的大
小主要取决于Ｃb′c，选择管子时尽可能选择Cb′c小的管子，
使其容抗增大，反馈作用减弱。二是从电路上设法消除晶 体管的反向作用，使它单向化，具体方法有中和法和失配 法。
式中， ξ为广义失谐，ξ=2QΔω/ω0。设多级放大器各回路的 带宽及Q值相同，即α相同，则有n个回路的多级放大器的 归一化频率特性为
高频谐振放大器
对高频小信号放大器的主要要求是: (1) 增益要高，也就是放大量要大。例如，用于各种 接收机中的中频放大器，其电压放大倍数可达104～105， 即电压增益为80～100 dB， 通常要靠多级放大器才能实现。 (2) 频率选择性要好。选择性就是描述选择所需信号 和抑制无用信号的能力，这是靠选频电路完成的，放大器 的频带宽度和矩形系数是衡量选择性的两个重要参数。
图3-3是图3-1所示高频小信号放大器的高频等效电路，
图中将晶体管用Y参数等效电路进行了等效，信号源用电
流源 IS 表示， YS 是电流源的内导纳，负载导为 YL ，
它包括谐振回路的导纳和负载电阻RＬ的等效导纳。忽略 管子内部的反馈，即令Yre =0， 由图3-3可得
Ib IS YSUb
(3-6a)
作在窄带，晶体管可以用Y参数等效。由图3-2可以得到晶 体管Y参数等效电路的Y参数方程
Ib YieUb YreUc Ic YfeUb YoeUc
(3-5a) (3-5b)
高频谐振放大器
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
课件高频功率放大器ppt
放大器的基本组成
放大器由输入级、输出级和中间级 组成，其中输入级和输出级是关键 部分，直接影响放大器的性能。
高频放大器的特殊问题
01
02
03
频率响应
高频信号的频率较高，因 此高频放大器的频率响应 需要足够宽，以适应不同 频率的信号放大。
相位失真
由于高频信号的频率较高， 相位失真成为高频放大器 的一个重要问题，需要采 取措施进行补偿。
噪声系数是指放大器输出端的信噪比与输 入端的信噪比之比，是衡量放大器噪声性 能的重要指标。
动态范围是指放大器在保证一定信噪比的 前提下，能够放大的信号的最大幅度范围 ，是衡量放大器适应能力的重要指标。
03 电路分析
晶体管放大电路
01
晶体管放大电路的基本原理
晶体管放大电路利用晶体管的放大效应，将微弱的电信号放大成较强的
利用人工智能和机器学习技术 对高频功率放大器进行智能控 制和优化，提高其自适应能力 和稳定性。
多模多频段技术
研究多模多频段的高频功率放 大器，以满足不同通信标准和
频段的需求。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
高频功率放大器用于放大雷达发射的信号，提高雷达对目标的
探测能力。
距离测量
02
通过测量发射信号与接收回波的时间差，高频功率放大器有助
于提高雷达的距离测量精度。
速度测量
03
利用多普勒效应原理，高频功率放大器有助于提高雷达的速度
测量精度。ຫໍສະໝຸດ 音频处理系统中的应用1 2
音频放大
高频功率放大器用于放大音频信号，提供足够的 功率以驱动扬声器或其他音频输出设备。
应用场景
通信领域
高频功率放大器广泛应用于通信领域，如移动通信、卫星通信、光纤 通信等，用于信号的传输和放大。
放大器由输入级、输出级和中间级 组成，其中输入级和输出级是关键 部分，直接影响放大器的性能。
高频放大器的特殊问题
01
02
03
频率响应
高频信号的频率较高，因 此高频放大器的频率响应 需要足够宽，以适应不同 频率的信号放大。
相位失真
由于高频信号的频率较高， 相位失真成为高频放大器 的一个重要问题，需要采 取措施进行补偿。
噪声系数是指放大器输出端的信噪比与输 入端的信噪比之比，是衡量放大器噪声性 能的重要指标。
动态范围是指放大器在保证一定信噪比的 前提下，能够放大的信号的最大幅度范围 ，是衡量放大器适应能力的重要指标。
03 电路分析
晶体管放大电路
01
晶体管放大电路的基本原理
晶体管放大电路利用晶体管的放大效应，将微弱的电信号放大成较强的
利用人工智能和机器学习技术 对高频功率放大器进行智能控 制和优化，提高其自适应能力 和稳定性。
多模多频段技术
研究多模多频段的高频功率放 大器，以满足不同通信标准和
频段的需求。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
高频功率放大器用于放大雷达发射的信号，提高雷达对目标的
探测能力。
距离测量
02
通过测量发射信号与接收回波的时间差，高频功率放大器有助
于提高雷达的距离测量精度。
速度测量
03
利用多普勒效应原理，高频功率放大器有助于提高雷达的速度
测量精度。ຫໍສະໝຸດ 音频处理系统中的应用1 2
音频放大
高频功率放大器用于放大音频信号，提供足够的 功率以驱动扬声器或其他音频输出设备。
应用场景
通信领域
高频功率放大器广泛应用于通信领域，如移动通信、卫星通信、光纤 通信等，用于信号的传输和放大。
高频功率放大器实验(共10张PPT)
负载特性曲线 三种工作状态是指：欠压、临界和过压。
1．进一步了解高频功率放大器（丙类）的基本工作原理； 5MHz ，Uip-p≈2V的正弦信号。 负载特性曲线如下图所示：
测试条件：UCC = 12V，RL先用75Ω，回路处于谐振，
并在不失真状态下进行测试。分别改变RL的值，完成实
验指导书中的测试内容。
测试条件：UCC = 12V，RL=75Ω， 测试条件：UCC = 12V，RL=75Ω，回路处于谐振，并在临界状态下进行。 高频功率放大器实验板G2 1．进一步了解高频功率放大器（丙类）的基本工作原理； 导通角θC、输出功率Po及效率η的测量 3）效率ηC的测量：
三种工作状态波形
3.导通角θC、输出功率Po及效率η的测量
高频功率放大器
一、实验目的
1．进一步了解高频功率放大器（丙类）的基 本工作原理；
2．掌握高频功率放大器的调整方法和性能指 标的测试方法；
3．了解电源电压UCC、激励信号U bm及负载 RL对高频功率放大器的影响。
二、实验原理
1.实验电路图
高频功率放大器是发射 机的一个重要组成部分。它 的任务是：以高效率输出最 大的高频功率。由于高频功 放往往是放大高频窄带信号， 用谐振回路作为集电极的负 载，因此，高频功率放大器 几乎都采用导通角θ≤ 的 丙类工作状态。虽功率增益 比甲类和乙类小，但效率却
5.选做内容：
激励信号U bm对高频功率放大器的响 应的测试。
测试条件：UCC = 12V，RL=75Ω，回路处于谐振，并在临界状
态 测下试进。行。分别改变Uip-p的值，完成实验指导书中表1-34内容的
实验报告要求见实验指导书。
高频功率放大器实验板G2
2.三种工作状态的观测
1．进一步了解高频功率放大器（丙类）的基本工作原理； 5MHz ，Uip-p≈2V的正弦信号。 负载特性曲线如下图所示：
测试条件：UCC = 12V，RL先用75Ω，回路处于谐振，
并在不失真状态下进行测试。分别改变RL的值，完成实
验指导书中的测试内容。
测试条件：UCC = 12V，RL=75Ω， 测试条件：UCC = 12V，RL=75Ω，回路处于谐振，并在临界状态下进行。 高频功率放大器实验板G2 1．进一步了解高频功率放大器（丙类）的基本工作原理； 导通角θC、输出功率Po及效率η的测量 3）效率ηC的测量：
三种工作状态波形
3.导通角θC、输出功率Po及效率η的测量
高频功率放大器
一、实验目的
1．进一步了解高频功率放大器（丙类）的基 本工作原理；
2．掌握高频功率放大器的调整方法和性能指 标的测试方法；
3．了解电源电压UCC、激励信号U bm及负载 RL对高频功率放大器的影响。
二、实验原理
1.实验电路图
高频功率放大器是发射 机的一个重要组成部分。它 的任务是：以高效率输出最 大的高频功率。由于高频功 放往往是放大高频窄带信号， 用谐振回路作为集电极的负 载，因此，高频功率放大器 几乎都采用导通角θ≤ 的 丙类工作状态。虽功率增益 比甲类和乙类小，但效率却
5.选做内容：
激励信号U bm对高频功率放大器的响 应的测试。
测试条件：UCC = 12V，RL=75Ω，回路处于谐振，并在临界状
态 测下试进。行。分别改变Uip-p的值，完成实验指导书中表1-34内容的
实验报告要求见实验指导书。
高频功率放大器实验板G2
2.三种工作状态的观测