chapter 3高频谐振放大器B-3

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高频-第3章 高频谐振放大器(4)高频功放状态分析及高频效应

高频-第3章 高频谐振放大器(4)高频功放状态分析及高频效应

有所下降,发射机的中间级、集电极调幅级常采用这种状
态。
负载特性曲线
临界状态的特点是输出功率最大,效率也较高,比最大效 率差不了许多,可以说是最佳工作状态,发射机的末级常设计
成这种状态,在计算谐振功率放大器时,也常以此状态为例。
掌握负载特性,对分析集电极调幅电路、基极调幅电路的 工作原理,对实际调整谐振功率放大器的工作状态和指标是很
cos
1
Eb E 'b Ub
集电极电流脉冲幅值 ic max
ic max=gcUb(1–cos)
2) 电流余弦脉冲的各谐波分量系数0(c)、1(c)… n(c)可查表求得,并求得个分量的实际值。
3) 谐振功率放大器的功率和效率 直流功率:PO=Ic0 EC
2 2 集电极效率: P 1 c 1 P0 2
有帮助的。
2. 高频功放的振幅特性
振幅特性是指放大器电流、 电压、功率及效率随激励信号 振幅Ub的变化特性。 Ub变化,但EC、(-Eb)、Rp 不变或(-Eb)变化,但EC、Ub、
Rp不变,这两种情况所引起放 大器工作状态的变化是相同的。 因为无论是Ub还是Eb的变化, 其结果都是引起uBE的变化。 当(-Eb)或ub由小到大变化时,放 由 uBE= -Eb+Ubcost 大器的工作状态由欠压经临界转 uBEmax= -Eb+Ub 入过压。
电压、电流随负载变化波形
2. 高频功放的工作状态
Uc、ic随负载变化的波形如图所示,放大器的输入电压是一 定的,其最大值为Ubemax,在负载电阻RP由小至大变化时,负
载线的斜率由大变小,如图中123。不同的负载,放大器
的工作状态是不同的,所得的ic波形、输出交流电压幅值、功 率、效率也是不一样的。

第3章 高频谐振放大器

第3章  高频谐振放大器

YreY fe YS Yie
(3 ─ 9)
Uc
第3章 高频谐振放大器
(4) 通频带B 0.707与矩形系数K 0.1
通频带B 0.707:
B0.707
fo QL
(3 ─ 10)
矩形系数K 0.1 =9.95
第3章 高频谐振放大器
3.1.3高频谐振放大器的稳定性
1. 放大器的稳定性(stability)
a
n
(3 ─ 13)
1 1 2
2 n / 2
(3 ─ 14)
a (1 )
(3 ─ 15)
第3章 高频谐振放大器
2. 多级双调谐放大器: 各级采用同样的双调谐回路, 选择临界耦合状态。其归一化频率特性:
a (1
n

4
4
)
n / 2
(3 ─ 16)
3. 参差调谐放大器 参差调谐放大器: 单调谐回路和双调谐回 路组成的参差调谐放大器,其各级频率不同。 获得大带宽和更好的频率特性。
(3 ─ 5b)

第3章 高频谐振放大器
2. 放大器的性能参数
放大器的高频等效电路:信号源IS表示,内导 纳由YS表示,负载由Y`L表示。 令Yre =0, 可得:

I b I S YS U b (3 ─ 6a) I c YL U c

(3 ─ 6b)
第3章 高频谐振放大器
高低频功率放大器的异同点:
相同点:都要求输出功率大,效率高。 不同点:工作频率和相对带宽不同,故负载和工作 状态也不相同。 无线通信系统的基本组成
第3章 高频谐振放大器
3.2.1工作原理
高频功率放大器的原理线路:由晶体管、 谐振

高频电子线路习题答案_曾兴雯

高频电子线路习题答案_曾兴雯

2-1对于收音机的中频放大器,其中心频率f 0=465 kHz .B 0.707=8kHz ,回路电容C=200pF ,试计算回路电感和 Q L 值。

若电感线圈的 Q O =100,问在回路上应并联多大的电阻才能满足要求。

解2-1:答:回路电感为0.586mH,有载品质因数为58.125,这时需要并联236.66k Ω的电阻。

2-2 图示为波段内调谐用的并联振荡回路,可变电容 C 的变化范围为 12~260 pF ,Ct 为微调电容,要求此回路的调谐范围为 535~1605 kHz ,求回路电感L 和C t 的值,并要求C 的最大和最小值与波段的最低和最高频率对应。

题2-2图02261206221211244651020010100.5864465200f LCL f C mH ππππ-===⨯⨯⨯⨯=≈⨯⨯2由得:()03034651058.125810L L 0.707f Q f Q B =⨯===⨯0.707由B 得:900312000000000010010171.222465102001024652158.1251171.22237.6610058.125L L LL L L L Q R k C C C Q Q R g g g R Q Q R R R k Q Q Q ΩωππωωΩ∑-===≈⨯⨯⨯⨯⨯⨯===++=-==⨯≈--因为:所以:()12min ,1122(1210)t t C C C LC L C ππ∑-=+⎧⨯==⎪⨯+3根据已知条件,可以得出:回路总电容为因此可以得到以下方程组160510答:电容Ct 为19pF ,电感L 为0.3175mH.第三章 高频谐振放大器3-1 对高频小信号放大器的主要要求是什么?高频小信号放大器有哪些分类? 答3-1:对高频小信号器的主要要求是: 1. 比较高的增益2. 比较好的通频带和选择性3. 噪音系数要小4. 稳定性要高高频小信号放大器一般可分为用分立元件构成的放大器、集成放大器和选频电路组成的放大器。

3高频谐振放大器

3高频谐振放大器

=· · rb’e
Cb’e
ree
e º
rbb ' 基极体电阻
C b'c 集电结势垒电容
C b'e 发射结扩散电容
gmub’e
rb 'c 集电结电阻,可以忽略
rb 'e 发射结电阻
rb'e 260 IE
高频电子线路
晶体管的混合∏型等效电路
rbb' Cb'e
Cb'c
ub'e rb'e
rb'c gm ub’e rce
高频电子线路
单调谐回路谐振放大器
通频带:
AV
Avo
1 2
( 2Q2Qf )
0
f0
令: 1
得:
BW0.7
2f0.7
f0 QL
高频电子线路
单调谐回路谐振放大器
矩形系数:
令:
1 0.1
1 2
得:
2f0.1
99 f0 QL
K0.12 2 ff0 0..7 1 999.95
高频电子线路
单调谐回路谐振放大器
gΣ=p12goe+p22gie+g0=174μS
Av0
p1p2 yf g
e
23
34 2 15
高频电子线路
课堂练习
解: 2)回路电容C
C 2f102L55pF
C C p 1 2 co ep 2 2 C ie5p 2F
34 2 15
高频电子线路
课堂练习
解: 3)等效品质因数QL
QL
0C
g
21
4)通频带2△f0.7
高频电子线路

第3章 高频谐振放大器

第3章 高频谐振放大器
26
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

高频电子线路答案 曾兴雯 主编

高频电子线路答案 曾兴雯  主编

2-2 图P2-2为一电容抽头的并联振荡电路,振荡频率为1MHz ,C 1=400pF ,C 2=100pF 。

求回路电感L 。

若Q 0=100,R L =2k Ω,求回路有载Q L 值。

解:接入系数8.0211=+=C C C p ,总电容 802121=+=C C CC C pF根据LC1=ω,得到H C f L μππ317108010141411212222=⨯⨯⨯⨯⨯==- 125.364.0212===L R p R k Ω Q 0=100,故2.19910317210110066000=⨯⨯⨯⨯⨯⨯==-πωL Q R k Ω R =077.3125.32.199125.32.19900=+⨯=+R R R R K Ω55.11080101210077.312630==总-⨯⨯⨯⨯⨯⨯=πωC R Q L2-5 一个5kHz 的基频石英晶体谐振器, pF C q 2104.2-⨯=C 0=6pF ,,r o =15Ω。

求此谐振器的Q 值和串、并联谐振频率。

解2-5: 总电容q qq C pF C C C C C =≈+⨯=+=024.0024.06024.0600串联频率kHz f q 5= 并联频率()kHz C C f f q q 06.5012.0152100=+⨯=⎪⎪⎭⎫⎝⎛+⨯= 品质因数61231042.881510024.01052121⨯=⨯⨯⨯⨯⨯==-ππq q q r C f Q答:该晶体的串联和并联频率近似相等,为5kHz ,Q 值为61042.88⨯。

2-7 求如图所示并联电路的等效噪声带宽和输出均方噪声电压值。

设电阻R=10k Ω,C=200pF ,T=290 K 。

题2-7图 解2-7:网络传输函数为cRj c j R cj j H ωωωω+=+=11)/1(/1)(1)(max 0==ωj H HkHz RC t CRHdfcR Hdfj H B n125)(arctan 21)(11)(0202202==+==∞∞∞⎰⎰ωπωω V H kTRB U n n μ865.194202==答:电路的等效噪声带宽为125kHz ,和输出均方噪声电压值为19.865μV2.2-10 接收机等效噪声带宽近似为信号带宽,约 10kHz ,输出信噪比为 12 dB ,要求接收机的灵敏度为 1PW ,问接收机的噪声系数应为多大?解2-10: 根据已知条件答:接收机的噪音系数应为32dB 。

Chapter_3-通信电子线路(第3版)-陈启兴-清华大学出版社

Chapter_3-通信电子线路(第3版)-陈启兴-清华大学出版社
iC (t) IC0 Ic1m cos(ct) Ic2m cos(2ct) Icnm cos(nct)
式中,IB0与IC0、Ib1m与Ic1m、Ibnm与Icnm分别是基极电流和集电 极电流的直流分量、基波分量的振幅、n次谐波分量的振幅。
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3.2.2 丙类谐振功放的工作原理(续)
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3.2.2 丙类谐振功放的工作原理(续)
当n分别等于2,3,4,5时,并联谐振回路对应的阻 抗幅值分别为
Zp2
2RL
22 104 (22 1)2
2RL 4 9104
0.0067RL
Zp3
3RL
32 104 (32 1)2
3RL 9 64104
0.0038RL
Zp4
|Zp1|=Rp=RL
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3.2.2 丙类谐振功放的工作原理(续)
并联谐振回路n次谐波对应的阻抗幅值为
Z pn
1 R
1
1 jnC jn L
RL
1
j(nCRL
RL )
n L
L
RL 1 j(100n 100)
nRL n j100(n2 1)
n
nRL n2 104 (n2 1)2
gb
iB uBE
Ubz-----称为理想化晶体管的导通电压。
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3.3.1 晶体管特性曲线的理想化(续)
2. 正向传输特性曲线的理想化 正向传输特性曲线的理想化与输入特性曲线的是一致的.
.
UC
.
.
I C (t) Z p
I
c0
.
.

(高频电子线路)第三章高频谐振放大器

(高频电子线路)第三章高频谐振放大器

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发展历程及现状
发展历程
高频谐振放大器经历了从真空管到晶体管再到集成电路的发展历程,不断向着更高频率、更大带宽、更低噪声的 方向发展。
现状
目前,高频谐振放大器已经实现了高度集成化和数字化,采用先进的微波集成电路技术和数字信号处理技术,实 现了高性能、高可靠性、低功耗等目标。同时,随着5G等新一代通信技术的快速发展,高频谐振放大器面临着更 高的挑战和机遇。
设计输入输出匹配网络
根据晶体管的输入输出阻抗,设计合 适的匹配网络,以实现最大功率传输 和最小噪声系数。
仿真与优化
利用仿真软件对设计进行仿真验证 ,并根据仿真结果进行优化调整, 以满足设计要求。
版图设计与后仿真
完成电路版图设计,并进行后仿真 验证,确保实际电路性能与仿真结 果一致。
案例分析:成功与失败经验分享
04
高频谐振放大器仿真与测试 技术
仿真软件介绍及使用技巧
ADS仿真软件
ADS(Advanced Design System)是一款广泛应用于射频、微波和高速数字电路设计的EDA工具,具 有强大的仿真功能和丰富的元件库。使用ADS进行高频谐振放大器仿真时,需要掌握基本的电路搭建、 元件参数设置、仿真控制设置等技巧。
成功案例
某高频谐振放大器设计成功实现了高增益、低噪声和良好的稳定性。关键在于 精心选择了合适的晶体管,并设计了优化的偏置电路和输入输出匹配网络。
失败案例
另一款高频谐振放大器设计在实际测试中出现了自激振荡现象。分析原因发现, 是设计中未充分考虑稳定性因素,导致在某些频率下产生了正反馈。改进措施 包括增加稳定措施和调整匹配网络参数等。
02
高频谐振放大器电路分析
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集电极电路:
发射极 外电路 集电极
基极电路:则:
a、直流:流过直流电源及非线性元件;
b、基波:流过负载(信号源)及非线性元件;
c、高次谐波:外电路短路;
d、交流:不能流过直流电源,电源一端接地。
(二)、集电极馈电线路:
1 串馈:
2 并馈:
3 优点:
第三章
高频谐振放大器
第一节 高频小信号放大器
第二节 高频功率放大器 第三节 高效功放与功率合成
四、 谐振功放实际电路
直流馈电线路 包括: 滤波匹配网络
四、直流馈电线路:
(一)、种类和组成原则
种类: 串馈: 电子器件、负载回路(或信号源) 及直流电源三者串联连接。 并馈: 电子器件、负载回路(或信号源) 及直流电源三者并联连接。
高频扼流圈LC对ic1
分流,使 较小, 只能用于中小发射 机。
5 直流电源的一端必须接地
EC与“地”之间有较大的杂散电容 , 如果直流电源不放在接地端,而与LC回路 或Lc交换位置,这些杂散电容将与负载回 路并联,成为回路电容的一部分; 这将限制电路的最高工作频率,而且
由于该电容不稳定,导致电路工作不稳定。
反射阻抗:
(M ) rf 1 r次级
2
次级阻抗折合到初级
(2)功率传输过程:
P c 1
P0
P0
1 2 P1 I K 1 ( r1 rf 1 ) 2
P1
PA' r1 1 P1 r1 rf 1
1 2 1 2 PA I K rf 1 I A ( RA r2 r3 ) 2 2
(三)、基极馈电电路
串馈
并馈
实际基极偏置电路
在实际电路中,Eb通常由自偏置电路得到。
(四)滤波匹配网络
作用:
匹配:在给定电路条件下,改变负载回路 的可调元件,使电子器件送出的额定输出 功率 P1至负载。
1 阻抗匹配,使负载得到功率最大。 2 选频滤波 3 隔离
1、互感耦合 输出电路
(1) 电路原理:
保证输出电压稳定。
措施: 1 工作于过压;(相当于恒压源)
2
降低 1 。(使r1增大,减小
下级对本级的影响。)
(3).天线回路调谐: IA最大,或 Ic0最小. (4).增加两回路的耦合: ( M , 使RL=RLcr ) IA 为最大, Ic0 达预期值。
2 其他形式的输出匹配网络 (P88-89, 实际电路)
1) L型匹配网络: 2 ) 型匹配网络: 3 ) 型匹配网络:
3 级间耦合电路
任务:
'
P
' A
PA RA 2 ' PA RA r2 r3
1 2 PA I A RA 2
天线功率
PA C 1 2 P0
(3) 输出回路的调整问题
天线回路调谐 中介回路调谐 两回路间的最佳耦合
(1).开始调谐,两回路间松耦合,管子谐振时 工作于过压.
(2).中介回路调谐: Ic0最小。
串馈
直流电源和阻隔LC、 CC元件的分布电容 不影响高频电路的 工作,较稳定。可
并馈
便于多级高功放振 荡回路的同轴调谐。 同时,回路两端都 处于直流地电位,较 安全。
用于短波、超短波
电台。
4 缺点:
串馈
回路两端都处于直 流高电位,调谐电
并馈
CC的分布电容将对 振荡产生不良影响。
容器C的动片不能
接地,必须与机架 绝缘。调整不便。
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