丙类高频功率放大器..56页PPT
高频电子线路-高频功率放大器-课件
第一节 概述
高频功率放大的必要性
远距离无线传输，弥补信号衰落，提高信号抗噪声干扰能力 一些其他需要，如高频加热装置、微波功率源等需要
高频功率放大电路最主要的技术指标：（与低频功率放大电 路一样） 输出功率、效率和非线性失真。 高频功率放大器的特点：放大信号频率高，输出功率高、效 率高。
2，输出特性曲线 饱和区：iC g cruCE （ g cr : 临界饱和线的斜率） 放大区：iC g c (u BE U BZ ) 截止区：i 0 C
2、集电极余弦电流脉冲的分解
一、余弦电流脉冲的表示式
当输入信号 ub Ubm cos t 时, 集电极电流ic的波形为余弦电流脉冲
越好
高频功率放大器与小信号谐振放大器的对比
相同点： ①放大的信号均为高频信号，
②放大器的负载均为谐振回路。
不同点： ①激励信号幅度大小不同；
②放大器工作点不同；
③晶体管动态范围不同。
ic ic
ic ic
Q
o
eb
o
t
o VBZ
eb
o
t
t
小信号谐振放大器波形图
t
高频功率放大器波形图
高频功率放大器与非谐振功率放大器的对比
第二节 丙类(C类)高频功放工作原理
一、基本电路形式
无论中间级还是输出级，其负载可以等效为并联谐振回路
二、基本特点
为了提高效率，放大器常
谐振于输入 信号的频率
工作于丙类状态，流过晶
体管的电流为失真的脉冲 波形；
负载为谐振回路 ：
高频丙类功率放大器
实验一：高频丙类功率放大器前言在高频范围内为获得足够大的高频输出功率，必须采用高频放大器，高频功率放大器主要用于发射机的未级和中间级，它将振荡产生的信号加以放大，获得足够高频功率后，再送到天线上辐射出去。
另外，它也用于电子仪器作未级功率放大器。
高频功率放大器要求功率高，输出功率大。
丙类放大器它是紧紧围绕如何提高它的效率而进行的。
高频功率放大器的工作频率范围一般为几百KHZ—几十MHZ。
一般都采用LC 谐振网络作负载，且一般都是工作于丙类状态，如果要进一步提高效率，也可工作于丁类或戊类状态。
一．实验目的及要求（一）实验目的1．进一步了解高频丙类功率放大器的工作原理和调试技术。
2．熟悉负载变化对放大器工作状态的影响及各指标的测试方法。
3．掌握输入激励电压，集电极电压，基极偏置电压变化对放大器工作状态的影响。
（二）实验要求1．认真阅读本实验教材及有关教材内容2．熟悉本实验步骤，并画出所测数据表格。
3．熟悉本次实验所需仪器使用方法。
（三）实验报告要求1．写出本次实验原理及原理框图2．认真整理记录测试数据及绘出相应曲线图。
3．对测试结果与理论值进行比较分析，找出产生误差的原因，提出减少实验误差的方法。
4．详细记录在调谐和测试过程中发生的故障和问题，并进行故障分析，说明排除过程和方法。
5．本次实验收获，体会以及改进意见。
二．实验仪器及实验板1．双踪示波器（CA8020）一台2．高频信号发生器（XFG-7）一台3．晶体管直流稳压电源一块4．数字万用表一块5．超高频毫伏表（DA22）一台6．直流毫安表一块7．高频丙类功率放大器实验板一块三．实验原理及公式推导高频谐振放大器的主要作用是使电路输出功率大，效率高；主要特点是用谐振回路来实现阻抗变换，并且为了提高效率常工作在丙类状态。
高频功率放大器一般有两种：1.窄带高频功率放大器；2. 宽带高频功率放大器。
前者由于频带比较窄，故常用选频网络作为负载回路，所以又称为谐振功率放大器。
实验三高频功率放大器(丙类)
实验操作过程
调整丙类功率放大器的输入和输 出阻抗，使其与信号源和负载匹 配。
逐步增加输入信号的幅度，观察 放大器的输出波形和参数变化。
使用示波器记录放大器的输入和 输出波形，分析波形的失真情况。
打开高频信号发生器，设置合适 的信号频率和幅度。
使用电压表和电流表测量放大器 的各项参数，如输入电压、输出 电压、输入电流、输出电流等。
02
它主要由输入匹配网络、功放管 、输出匹配网络和偏置电路等部 分组成。
高频功率放大器的分类
根据功放管的类型，高频功率 放大器可分为电子管式高频功 率放大器和晶体管式高频功率
放大器。
根据工作频率，高频功率放 大器可分为超短波高频功率 放大器和微波高频功率放大
器。
根据放大器的级数，高频功率 放大器可分为单级高频功率放 大器和多级高频功率放大器。
对未来实验的展望与建议
01
深入研究不同类型的 高频功率放大器
在未来的实验中，可以进一步探索甲 类、乙类等不同类型的高频功率放大 器的设计与制作，比较它们之间的性 能差异和应用特点。
02
结合实际应用场景进 行优化设计
针对实际应用需求，可以对高频功率 放大器进行优化设计，如提高输出功 率、降低失真度、拓宽带宽等，以满 足不同场景下的使用要求。
通过分析实验数据，我们发现放大器在不同频率下的响应特性有所不同。在低频段，放大 器的放大效果较好；而在高频段，放大效果逐渐减弱。这可能与放大器的设计参数和元器 件特性有关。
线性度与失真
在实验过程中，我们观察到输出信号存在一定的失真现象。失真可能源于放大器的非线性 特性，如饱和、截止等。为了量化失真程度，我们采用了失真度指标进行分析。
最新丙类高频功率放大器..课件ppt
8
4、丙类：工作点设置在截止区以内； 晶体管导通的时间小于半个周期，在输入信号的小半个 周期内导通，有集电极电流ic产生，如图。
<
优点：静态IC=0，管耗小，效率高。效率η>78.5%。 缺点：输出电流波形严重失真。
9
功率放大器一般分为甲类、乙类、甲乙类、丙类等工作方 式，为了进一步提高工作效率还提出了丁类与戊类放大器。
率的提高就不显著了，此时的a1() 下降迅速，为了达到一定 的输出功率，所要求的输入激励信号电压的幅值将会过大，
从而对前级提出过高的要求。
n()
0.6
1 ()
0.5 g1 ()
0.4
0.3
0 ()
0,g1()最,但 大输出 0显 ,功然 率
12O 0时1()最大 ,输出功率,最大
0.2
2()
式中： Ico为直流电流分量 iC1为基波分量； iC1=Icm1COSωct iC2为二次谐波分量；iC2=Icm2COS2ωct
iCn为n次谐波分量； iCn=IcmnCOSnωct
15
… …
… …
当集电极回路调谐在输入信号频率ω上时（即与高频输入信号 的基波谐振时）： 谐振回路对基波电流而言等效为一纯电阻Re ； 对其他各次谐波，回路因失谐呈现很小的电抗，可看成短路； 所以我们可以通过选频网络来将我们所需的基波信号选出来， 只要将谐振频率设置为基波信号的频率就可 直流分量只能通过回路电感线圈，直流电阻较小，可看成短路。
13
2、电流、电压波形 设输入一高频余弦信号为
则
当uBE的瞬时值大于基射间导通 电压UBE(on) 时，晶体管导通，产生 基极脉冲电流iB，相应产生集电极 脉冲电流ic，如图所示。基极电流和 集电极电流为周期性非正弦函数。
第四章高频功率放大器 55页PPT文档
三种工作状态：
半导通角 半导通角 半导通角
1800 ，为甲类工作状态
900 ，为乙类工作状态 900 ，为丙类工作状态
二、电路性能的分析
1、采用的分析方法——准线性的折线近似分析法： 将电子器件特性曲线理想化，即将每一条特性曲线
用一条或几条(组成折线)来代替，这样就可以用简 单的数字解释或来代表电子器件的特性曲线。
动态负载电阻可用动态线斜率的倒数求得 动态负载电阻既与导通角有关，又与谐振电
阻有关 动态负载电阻一般不等于负载电阻
二、谐振功率放大器的3种工作状
态——高频功率放大器的负载特
性
负载特性: 即放大器Vcc、Vbb、Ub-定时，负载电阻 改变引起Ico、Ic1和Po、η变化的特性。
1、 3种工作状态
Po、P~、Pc、η ~ Rp关系
Rp 小 → 大 状态: 欠压 → 临界 → 过压
P~ 小 → 大 → 小 Po 大 → 小 → 更小 Pc 大 → 小 → 更小 η 小→大→大→略
降
P~在临界有最大值、选放大器在临界状态
三种工作状态比较
欠压状态 过压状态 临界状态
三、各极电压对工作状态的影响
icmax、cosθ 2、求出电流余弦脉冲的各谐波分量 3、求出相应的功率与效率 举例：
举例：
有一个用硅NPN外延平面型高频功率管做成 的谐振功率放大器，设已知VCC=24V， PO=2W, 工作频率f=1MHz。试求其集电极耗 散功率、效率、基极激励功率。
由晶体管手册已知其有关参数为：
2.与小信号谐振放大器比较
相同点： 放大的信号均为高频信号 放大器的负载均为谐振回路 不同点： 激励信号幅度大小不同 谐振网络的作用不同 工作状态不同
高频电子线路课件：丙类功率放大器性能分析
(3) 丙类谐振功放在进行功率放大的同时, 也可进行振幅 调制。若调制信号加在基极偏压上, 功放应工作在欠压状态； 若调制信号加在集电极电压上, 功放应工作在过压状态。
(4) 回路等效总电阻RΣ直接影响功放在欠压区内的动态线 斜率, 对功放的各项性能指标关系很大, 在分析和设计功放时 应重视负载特性。
为了衡量输出匹配网络上的功率损耗，可以定义回路效率为
n
PL Po
（3.2.15）
其中，PL、Po分别是负载上得到的功率和功放的输出功 率
例3.4 分析图例3.4所示工作频率为175 MHz的两级谐振功 率放大电路的组成及元器件参数。
Pi=1W, Po=12W, Rs=50Ω, RL=50Ω。Po1=4W, UCC=13.5 V。
（3） 增大UBB，则动态线平行上移， RΣ 不变，Q点上移， 动态线及其延长线为CQ3。根据图3.2.9基极调制特性， Ucm增 大， Po将增大，所以Po3＞Po0。
（4） 增大Ubm，则动态线从A延长到D， RΣ不变，Q点不变， 根据图3.2.8放大特性，Ucm和Po均增大，所以Po4＞Po0。
例3.2 某高频功放工作在临界状态, 已知UCC=18V, gcr=0.6 A／V, θ=60°, RΣ=100Ω, 求输出功率Po、直流功率PD和集电极 效率ηc。
解： 由式(3.2.14)可求得:
Rd=α1(60°)(1-cos 60°)×100=19 Ω
由图3.2.6可以写出以下关系式:
故
gd
2 .匹配网络
为了使谐振功放的输入端能够从信号源或前级功放得到有 效的功率, 输出端能够向负载输出不失真的最大功率或满足后级 功放的要求,在谐振功放的输入和输出端必须加上匹配网络。
课件高频功率放大器ppt
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。
实验 丙类高频谐振功率放大器
实验 丙类高频谐振功率放大器利用选频网络作为负载回路的功率放大器称为谐振功率放大器，它是无线电发射机中的重要单元电路。
根据放大器中晶体管工作状态的不同或晶体管集电极电流导通角θ的范围可分为甲类、甲乙类、乙类、丙类及丁类等不同类型的功率放大器。
电流导通角θ越小，放大器的效率η越高。
如甲类功放的θ=1800，效率η最高也只能达到50%，而丙类功放的θ<900，其效率η可达85%。
甲类功率放大器适合作为中间级或输出功率较小的末级功率放大器，丙类功率放大器通常作为末级功放以获得较大的输出功率和较高的效率。
本次实验主要研究以甲类谐振功率放大器为推动级，以丙类谐振功率放大器为末级的混合功率放大器。
一、实验目的1、熟悉丙类高频功率放大器的工作原理，初步了解工程估算的方法。
2、学习丙类高频谐振功率放大器的电路调谐及测试技术。
3、研究丙类高频谐振功率放大器的调谐特性和负载特性。
4、理解基极偏置电压、集电极电源电压、激励电压对放大器工作状态的影响。
5、了解丙类高频谐振功率放大器的设计方法。
二、实验仪器1、高频实验箱 1台2、高频信号发生器 1台3、双踪高频示波器 1台4、扫频仪 1台5、万用表 1块6、高频功率放大器实验板 1块 三、预习要求1、复习高频谐振功率的工作原理及四种特性。
2、分析实验电路，理解各元件的作用及各组成部分的工作原理。
四、实验内容1、电路调谐及调整(调谐技术)。
2、静态测试(测试静态工作点)。
3、动态测试(研究负载特性)。
五、实验原理实验电路如图2-1所示，它是由两级小信号谐振放大器组成的推动级和末级丙类谐振功率放大器构成，其中VT1和VT2组成甲类功率放大器，晶体管VT3组成丙类谐振功率放大器，这两类功率放大器的应用十分广泛，下面简要介绍它们的工作原理及基本计算方法。
(一)、甲类功率放大器 1、静态工作点如图2-1所示，晶体管VT1组成甲类功率放大器，工作在线性放大状态。
其中R 1和R 2为基极偏置电阻；R 5为直流负反馈电阻；它们共同组成分压式偏置电路以稳定放大器的静态工作点。