7.2谐振功率放大器的原理与应用.
谐振功率放大器 (2)
调幅
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18
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19
基极调幅电路
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20
3、放大特性
VBB VCC Re 一定，放大器性能随V bm变化的特性。
V B 一 B V b m 定 v B E ， v B m E i a C 宽 iC x 高 I 度 C 0 度 I c 1 m V c m V C m E i
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3
2.1 谐振功率放大器的工作原理 一、原理电路
C
+
vb
-+ -
VBB
L
ZL
-+
VCC
结构特点:(1)功率管丙类
工作 （调 VBB在截止区）
+
(2)负载：谐振回路，其
vc
中L、C为匹配网络，ZL 为外接负载。调C使回
路谐振在输入信号的频 - 率上。
vb(t)Vbm cosst vBE VBB vbVBB Vbm cosst
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1
谐振功率放大器
功能：对高频信号（载波或已调波）进行窄带功率放大 研究的目标：高效率大功率输出 工作状态：丙类、丁类、戊类 电路结构特点：谐振回路作负载
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2
主要内容： 谐振功率放大器的工作原理
负载特性 性能特点 调制特性
放大特性
直流馈电
电路组成
实用电路
匹配滤波网路
功率放大 调幅 线性放大 限幅
C
C Qe RL
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(b)
Qe
Xs Rs
L Re
L
Re
Q
e
37
L型存在的问题：若Qe较高→RL与Re相差较大 要求：希望RL与Re差值不大，而Qe值又较高的网络。 措施：两段L型串联
高频谐振功率放大器的基本工作原理
高频谐振功率放大器的基本工作原理高频谐振功率放大器是一种常用于无线通信和射频系统中的放大器，其基本工作原理是通过谐振电路和功率放大器的相互配合来实现信号的放大。
本文将介绍高频谐振功率放大器的基本构成和工作原理。
一、高频谐振功率放大器的构成高频谐振功率放大器主要由三个部分组成：输入谐振电路、功率放大电路和输出谐振电路。
输入谐振电路是用来接收输入信号并将其滤波、匹配到功率放大器的。
它通常由电容和电感组成的谐振回路构成，能够选择性地传输特定频率的信号。
功率放大电路是用来放大输入信号的。
它通常采用晶体管或管子放大器等器件，通过输入电压的调节来实现信号的放大，同时也可以调节放大器的增益和输出功率。
输出谐振电路是用来匹配和传输已放大的信号到输出负载的。
它通常也由谐振回路组成，能够将功率放大后的信号传输到负载上。
二、高频谐振功率放大器的工作原理高频谐振功率放大器的工作原理基于谐振电路的特性和功率放大器的线性放大特性。
首先，输入信号经过输入谐振电路后，可以选择性地通过特定频率的谐振回路，其他频率的信号会被滤波掉。
这样就能保证只有特定频率的信号能够进入功率放大器进行放大。
然后，经过谐振回路的输入信号进入功率放大电路。
功率放大电路通常采用线性放大器，其输入电压的大小决定了输出信号的放大倍数。
通过调节输入电压的大小，就可以实现对输出信号的放大程度的控制。
最后，放大后的信号经过输出谐振电路，并传输到输出负载上。
输出谐振回路起到了匹配和传输的作用，能够将功率放大后的信号有效地传输给负载。
三、高频谐振功率放大器的优势高频谐振功率放大器具有以下优势：1. 高效性：通过谐振电路的匹配和能量传输，以及功率放大器的线性放大特性，高频谐振功率放大器能够实现高效率的信号放大，提高系统的整体效能。
2. 稳定性：谐振回路能够选择性地传输特定频率的信号，并且能够稳定地工作在谐振状态下，使得输出信号的幅度和频率更加稳定。
3. 可调性：通过调节输入信号的电压，可以实现对输出信号的放大倍数和功率的可调。
高频实验高频谐振功率放大器
高频功放的工作状态： 高频功放的工作状态：
高频功放的工作状态有三种,分别是: 高频功放的工作状态有三种,分别是: (1) 欠压工作状态 特点：晶体管的工作范围在放大区和截止区。 特点：晶体管的工作范围在放大区和截止区。 (2) 过压工作状态 特点： 晶体管的动态范围延伸到饱和区 特点：
− θC
ic
三、实验应知知识
三、实验应知知识
（2）高功放的主要技术指标与外部特性 高功放的主要技术指标与外部特性 1）高功放的主要技术指标 高功放的主要技术指标 高功放的 输出功率
高频功放的输出功率是指放大器的负载R 高频功放的输出功率是指放大器的负载RL上得到的最大不失真功 也就是集电极的输出功率， 率。也就是集电极的输出功率，即
ic Icmax ic1 ic2 ic3 Ico
故输出仍为不失 真的正弦波. 真的正弦波.
ωt
θc
θc
利用功放负载LC 利用功放负载LC 回路的选频功能, 回路的选频功能, 适当选择LC的参 适当选择LC的参 LC 数使之谐振与基 波频率, 波频率,
R
+
L Uc1
BT
C
-
-VBB
Ec
厚德博学 追求卓越
uBE = ub − U BB = −U BB + U bm cos+ t ω
由晶体管的转移特性曲线可知： 由晶体管的转移特性曲线可知：
ub
BT
+ UBE
_
_ ic
-VBB
Ec
当 uBE < U BZ ， i c = 0
当 uBE > UBZ ， ic = gc (uBE − UBZ )
式中 gc 为：
θC
谐振功率放大器实例实验报告(一)
谐振功率放大器实例实验报告(一)谐振功率放大器实例实验报告1. 引言•对谐振功率放大器的实验进行了详细记录和分析。
•通过实验，我们探究了谐振功率放大器的基本原理和性能特点。
2. 实验设备•谐振功率放大器电路板•功率放大器•示波器•信号发生器•电源3. 实验目的•研究谐振功率放大器的工作原理和特性。
•分析谐振功率放大器的频率响应、增益和效率。
4. 实验步骤1.按照电路图连接谐振功率放大器电路板。
2.将信号发生器和示波器连接到电路板上的输入端和输出端。
3.调整信号发生器的频率，观察示波器上输出波形的变化。
4.记录输入和输出信号的电压值，并计算增益。
5.根据示波器上的波形，判断谐振功率放大器是否达到谐振状态。
6.测量功率放大器的输入功率和输出功率，并计算效率。
7.反复调整信号发生器的频率，记录数据，得出谐振功率放大器的频率响应曲线。
5. 实验结果和分析•在不同频率下，记录并分析了谐振功率放大器的增益、效率和频率响应。
•实验结果显示，在谐振频率附近，谐振功率放大器的增益最大，效率也达到了最高点。
•频率响应曲线表明了谐振功率放大器在特定频率范围内具有较好的放大效果。
6. 结论•谐振功率放大器是一种能够在特定频率下增大信号功率的电路。
•实验结果验证了谐振功率放大器的基本工作原理和性能特点。
•谐振功率放大器在谐振频率附近具有较高的增益和效率。
7. 参考文献•[1] Smith, John. “Resonant Power Amplifiers: Theory and Practice.” IEEE Transactions on Microwave Theory andTechniques, vol. 55, no. 11, 2007, pp. .•[2] Johnson, Wi lliam. “Design and Analysis of Resonant Power Amplifiers.” Wiley-IEEE Press, 2011.8. 实验改进思考•在本次实验中，我们只研究了谐振功率放大器在谐振状态下的特性，但实际应用中，谐振频率可能会发生变化。
功率放大器工作原理
功率放大器工作原理功率放大器是一种用于放大电信号的电子设备，可以将低功率输入信号转换为高功率输出信号。
它在各种电子设备中被广泛应用，包括音频放大器、无线通信系统和雷达系统等。
本文将介绍功率放大器的工作原理和其基本分类。
一、功率放大器的基本原理功率放大器的工作原理基于晶体管的放大特性。
晶体管是一种半导体器件，可以通过控制输入信号的电流或电压来放大电流或电压。
功率放大器通常由多个晶体管级联组成，每个晶体管负责放大输入信号的一部分。
下面将详细介绍功率放大器的几个关键组成部分。
1. 输入级功率放大器的输入级通常是一个小信号放大器，用于放大输入信号的幅度。
输入级由一个或多个晶体管组成，输入信号通过这些晶体管进行放大，并传递给下一个级联的放大器。
2. 驱动级驱动级是功率放大器中的中间级，用于信号的进一步放大和处理。
驱动级通常由多个晶体管级联组成，其输入信号来自输入级，并将信号放大到足够的幅度，以供给功率放大级使用。
3. 功率放大级功率放大级是功率放大器的核心部分，用于放大信号的功率。
功率放大级由多个功率晶体管并联或并联放大组成，每个晶体管负责放大输入信号的一部分功率。
通过合理设计功率放大级，可以实现较大的输出功率。
4. 输出级输出级负责将信号的功率放大到所需的水平，并驱动负载。
通常情况下，输出级具有较低的输出阻抗，并能够输出相应的高功率信号。
输出级通常由一个或多个功率晶体管组成，其输出信号可用来驱动扬声器、天线或其他负载。
二、功率放大器的基本分类根据不同的工作原理和应用，功率放大器可以分为各种不同的类型。
下面介绍几种常见的功率放大器分类。
1. A类功率放大器A类功率放大器是最常见的一种功率放大器，适用于音频放大器等应用。
它通过将输入信号与直流电压进行叠加，实现对信号的放大。
A类功率放大器的优势在于放大器的线性度高，但效率相对较低。
2. B类功率放大器B类功率放大器是一种高效率的功率放大器，在音频放大器和激光器等应用中广泛使用。
谐振放大器工作原理
谐振放大器工作原理
谐振放大器是一种电子放大器，可以放大特定频率下的输入信号。
它的工作原理基于谐振现象和正反馈的效应。
谐振放大器通常由一个谐振电路和一个放大器组成。
谐振电路由一个电感和一个电容组成，形成一个谐振回路。
当输入信号的频率与谐振回路的共振频率相匹配时，谐振电路会呈现出较大的阻抗，从而使输入信号更容易通过电路。
放大器主要负责增大信号的幅度。
当输入信号进入谐振放大器时，放大器会对信号进行放大，并且通过正反馈作用反馈到谐振电路中。
正反馈会使得谐振电路的阻抗增大，从而使得放大效果更加明显。
通过谐振电路和放大器的相互作用，谐振放大器能够放大特定频率范围内的信号。
当输入信号的频率与谐振回路的共振频率完全匹配时，谐振放大器可以实现最大的增益。
需要注意的是，谐振放大器在工作过程中需要保持输入信号的频率与谐振回路的共振频率匹配。
如果频率不匹配，放大效果将会大大降低。
总之，谐振放大器通过谐振电路和放大器的协同作用，能够放大特定频率范围内的输入信号。
这种放大器在无线通信、音频放大和信号处理等领域有着广泛的应用。
谐振功率放大器
ic 0 uce Ec U c cos , 位于图中B点，晶体管刚刚导通。 （3）当 t 0时 U
P0 I c 0 Ec
1 1 2 1 U c2 P I c1U c I c1 RL 1 2 2 2 RL
Pc P P 0 1
P1 1 I c1 U c 1 P0 2 I c 0 Ec 2
称为集电极电压利用系数； 称为波形系数。
4）集电极效率
其中， U c Ec
2 工作原理分析
i (1) 集电极电流 c 设输入信号电压:
ub U bm cost
+ ub + u be + uCE C _
ic
Rp
+ L u c1 -
ube ub Eb Eb U bm cost
由晶体管的转移特性曲线可以看出：
则加到晶体管基极,发射级的 有效电压为:
-Eb
EC
c Uce
•
Q
Ucm1
c
uce Ec uc Ec Uc cos t Ec Ic1 RL cos t 外部特性决定,KVL ic gm (Ub cos t Eb Eb ) gmUb (cos t cos ) 内部特性决定 （） 当t 1 时：
高频电子线路
内容二、 谐振功率放大器
第3章
高频谐振放大器
第二节 谐振功率放大器
回顾：
高频小信号放大器
高频小信号放大器
谐振功率放大器的工作原理
谐振功率放大器的工作原理
1.谐振电路：谐振功率放大器通常由一个谐振电路和一个放大器组成。
谐振电路是一个能够在谐振频率上有较高阻抗、在其他频率上有较低阻抗
的电路。
它可以由电感器和电容器等元件组成。
谐振电路的谐振频率通常
与输入信号的频率相匹配。
2.输入信号：输入信号首先进入谐振电路，如果输入信号的频率与谐
振电路的谐振频率不匹配，谐振电路会对输入信号的通过产生阻抗。
仅当
输入信号的频率与谐振电路的谐振频率一致时，谐振电路的阻抗才会较低，从而使信号得以通过。
3.放大器：通过谐振电路的筛选，只有与谐振电路的谐振频率相匹配
的信号得以通过，进入放大器。
放大器会对输入信号进行放大处理。
放大
器可以采用不同的工作原理，例如晶体管、场效应管等。
它能够将输入信
号的幅度进行放大，使得输出信号的功率大于输入信号的功率。
4.输出信号：经过放大器放大后的信号被输出。
由于输入信号已经通
过谐振电路的筛选，使得仅有与谐振频率匹配的信号得以通过放大器，所
以输出信号的频率与输入信号的频率是相同的。
不同的是输出信号的幅度
更大，即实现了信号的放大。
总的来说，谐振功率放大器的工作原理就是通过谐振来选择输入信号
中与谐振频率匹配的信号，然后经过放大器进行放大处理，最终输出信号。
这种放大方式适用于对特定频率的信号进行放大，具有较高的放大效率和
较低的失真。
在一些需要对特定频率信号进行放大的应用中，如无线通信、射频放大等，谐振功率放大器得到了广泛的应用。
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近似分析方法（又称为准静态分析法），所 作的近似如下： 近似一：谐振回路具有理想的选频滤波特性，其 上只能产生基波电压，而其它分量的电压均可忽略。 因而，尽管集电极电流为脉冲波，但是集电极电压却
是余弦的。
同理，放大器输入端也接有谐振回路，因而，尽管 基极电流为脉冲波，但是加到基极上的电压却是余弦波， 它们可分别表示为 7.2.1
（集电极电流电压图解法分析动画）
7.2.1
其中，iC 的傅立叶级数展开式为
iC IC 0 I c1m cos t I c 2m cos 2t ……
I c 2 m、…、 IC 0 、 I c1m 、 式中， I cnm 分别为集电极电流的直流分
量、基波分量、以及各高次谐波分量的振幅。
BE VBB b VBB Vbm cos t
电路的工作波形如图 7.2.2所示。晶体管的集电 极电流 iC 为周期性的余弦 脉冲。
图7.2.1 丙类谐振放大器的电路组成
iE 实际上，工作在丙类状态的晶体管各极电流 iB、iC、
均为周期性余弦脉冲，均可以展开为傅立叶级数。
7.2.1
负载等效值） R Reo // R（ R为回路等效总电阻， L RL
Qe Reo Qe L C
7.2.1
丙类谐振功率放大器的电流、电压波形如图7.2.4所示。 结论：丙类谐振功率放 大器，流过晶体管的各极电
流均为余弦脉冲，但利用谐
振回路的选频作用，其输出 电压仍能反映输入电压的变
见附录二。
图7.2.3给出了
导通角与各分解系数
1 ( ) 、…、 0 ( )、 n ( )
的关系曲线。 由图可清楚地
看到各次谐波分量
随导通角变化的趋
图7.2.3
余弦脉冲分解系数曲线
（余弦脉冲分解系数曲线动画）
势。谐波次数越高，振幅就越小。因此，在谐振功率放 大器中只需研究直流功率与基波功率。
图7.2.1 丙类谐振放大器的电路组成
（放大器工作原理动画）
7.2.1
放大器的工作状态由偏置电压VBB 的大小决定 当 VBB VBEQ VBE (on )时 为甲类状态； 当VBB VBEQ VBE (on )时 为乙类状态； 当VBB VBEQ VBE ( on )时 为丙类状态。
7.2
7.2.1
谐振功率放大器的原理与应用
谐振功率放大器
（Resonate Power Amplifier）的工作原理 一．谐振功率放大器 的工作原理分析 图7.2.1(a)(b)分别为发 送设备的中间放大级和末级 放大器（rA、 C A为天线等效电 路),(c)为相应的原理电路。
图7.2.1 丙类谐振放大器的电路组成
CB 为旁路电容， CC 为电源滤波电容； L、C组成并联谐振回路，作为集电极负载回路（或
匹配网络），该回路又称为槽路，载回路既可以实现
选频滤波的功能，又实现阻抗匹配； 放大后的信号通 过变压器耦合到负载 RL
上(图(a))或通过天线
(图（b))向空间辐射。 图（c）中的 R为L、C 回路的谐振总电阻。
PD VCC IC 0
2．输出高频交流功率 Po
1 1 2 Po I c1mVcm I c1m R 2 2
7.2.1
3．集电极损耗功率 PC 根据能量守恒定律，集电极损耗功率应为
PC PD Po 4．集电极效率 C
c
Po 1 Vc1m I c1m 1 g1 ( ) PD 2 V I 2 CC CO
BE VBB b VBB Vbm cos t
CE VCC c VCC Vcm cos t VCC I c1m R cos t
VBE ( on )称为晶体管的导通电压。
2．电路特点： C高，流过晶体管的电流为 ①电路工作在丙类状态。 余弦脉冲； ② 谐振回路做负载。其作用是：阻抗匹配，选 出余弦脉冲中的基波分量 7.2.1
二．工作原理： 若激励电压b Vbm cos t ，且 VBB VBE ( on )
所以电路工作在丙类状态。
其中
IC 0 1 2
i d (t ) i
C
C max
0 ( )
I c1m
I cnm
i
1
C
cos td (t ) iC max1 ( )
i
1
C
cos ntd (t ) iC max n ( )
7.2.1
1 ( )、…、 n ( )为余弦脉冲分解系数， 0 ( )、
化规律，即输出信号基本上
是不失真的余弦信号，实现 线性放大的功能。
（高频工作时晶体管电 压电流波形动画）
图7.2.4 谐振功率放大器的各 极电压、电流波形
7.2.1
二．谐振功率放大器的质量指标 对功率放大器的要求是：
在保证功放管安全工作的条件下，在允许失真
的范围内，高效率地输出足够大的信号功率，因此， 高频功率放大器的主要技术指标有： 1．电源电压提供的直流输入功率 PD
显然，只要知道电流脉冲的最大值iC max和导通角
I c 2 m、…、I cnm 。 I c1m、 就可以计算 I C 0 、
当 LC回路谐振于 时，在 LC回路两端得到 的最大 输出，即：
c Vcm cos t I c1m R cos t
式中
Vcm I c1m R
结论：①当 pD 一定时， Po 越大。 R 越大，
VBE Vbm 增大 Po 增大。 ②当器件确定时， 一定， （on）
③当I c1m 增大的时候（或者 I C0减小的时候），
C减大；所以 Vbm 增大时，让静态工作点Q降低是提高
Po和C的重要途径。
7.2.2
谐振功率放大器的近似分析方法
一．近似分析方法
7.2.1
1．电路的基本组成
电路是以谐振系统作匹配网络（负载）。 按工作状态分为
乙类状态：放大高频调幅信号。线性放大，推挽放大 ； 丙类状态：放大等幅载波及已调波（FM，AM）。
电路中各元件作用：
输入信号（又称为激励信号）经变压器耦合
到晶体管的输入端得到 b ；
VBB是基极偏置电压； VCC 是集电极直流电源电压，