严国萍版通信电子线路第四章高频功率放大器

放大器的负载不同；
放大器的工作状态不同。
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5、工作状态：
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。
表2-1 不同工作状态时放大器的特点
工作状态 甲类 乙类 甲乙类 丙类 丁类
半导通角
c=180 vCE C
电源的直流能量转变为交流能 + 量的过程中起开关控制作用。 vb
–
VBE
–
– iE
L
– vc
输出
+
(2)谐振回路LC是晶体管的负载
–+ VBB
–
+
VCC
(3)电路工作在丙类工作状态：基级负偏压 谐振功率放大器的基本电路
外部电路关系式： vBEVBBVbmcost vCEVCCVcmcost
集电极电流ic虽然是脉冲状， 但由于谐振回路的这种滤
V bm
波作用，仍然能得到正弦 波形的输出。
t
V bm
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谐振功率放大器转移特性曲线
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2、电流与电压波形：
vBE
谐振功率放大器中各部分 电压与电流的关系
vb ib ic
vCE
V BZ V cm
–V BB
t
ic
+
L
iB
+ t vb
非谐振功率放大器可分为低频功率放大器和宽带高频 功率放大器。
• 低频功率放大器的负载为无调谐负载，工作在甲类或 乙类工作状态；
• 宽带高频功率放大器以宽带传输线为负载。 谐振功率放大器的分析方法：图解法，解析法
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4.2 谐振功率放大器的工作原理
ic
1、原理电路
+
(1)晶体管的作用是在将供电
直流电源所供给的直流功率P= ，一部分转变为交流信
号功率P0输出去。 另一部分功率以热能的形式消耗在集电极上，成为集
电极耗散功率Pc 。
根据能量守衡定理： P= =P0+Pc
直流功率： P VCCIC0
输出交流功率： P01 2VcmIcm1V 2cR mL 21 2Icm12RL
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晶体管的内部特性： icgc(vBE VBZ )
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ic
ic
根据晶体管的转移特性曲线可得： 转 移
V bm cosc=V BB+V B Z
特性 ic max
故得：
cosc
VBBVBZ Vbm
–V BB
理想化
–c
o VBZ
vBE
t –c o +c
必须强调指出：
o
+c
v cvb
缓冲
高频振荡
倍频
声音
话筒
高频放大 音频放大
调制 传输线
（直流电源未画）
2、功率信号放大器使用中需要解决的两个问题：
①高效率输出
②高功率输出
联想对比：
谐振功率放大器与高频小信号谐振放大器；
谐振功率放大器与低频功率放大器；
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3、谐振功率放大器与小信号谐振放大器的异同之处
相同之处：它们放大的信号均为高频信号，而且放大器的负 载均为谐振回路。
–
vCE C
VBE
–
– vc +
– iE
输出
–+ VBB
–
+
VCC
t
V cm
V CC
t
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（a）vCEVC讲C 解：vcXX
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4.2.2 谐振功率放大器的功率关系和效率
功率放大器的作用原理是利用输入到基极的信号来控
制集电极的直流电源所供给的直流功率，使之转变为交流 信号功率输出去。
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ic
ic
o
vBE o
t
E
V BZ
2c 谐振功率放大器
波形图
t
c可称为半流通角或截止角(意即t= c时，电流被截止)。 为方便起见，以后将c简称为通角
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4、高频功率放大器与低频功率放大器的异同之处 共同之处:都要求输出功率大和效率高。 功率放大器实质上是一个能量转换器，把电源供给 的直流能量转化为交流能量，能量转换的能力即为功率 放大器的效率。 功率放大器的主要技术指标是输出功率与效率 不同之处：工作频率与相对频宽不同；
理想效率
50% 78.5% 50%＜＜78.5% ＞78.5% 90%~100%
负载 电阻 推挽，回路 推挽 选频回路 选频回路
应用 低频 低频，高频 低频 高频 高频
谐振功率放大器通常工作于丙类工作状态，属于非线性电路
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谐振功率放大器通常用来放大窄带高频信号,其工作状 态通常选为丙类工作状态(c＜90)，为了不失真的放大信 号，它的负载必须是谐振回路。
Chapter4 谐振功率放大器
4.1 概述
4.2 谐振功率放大器的工作原理
4.3 晶体管谐振功率放大器的 折线近似分析法
4.4 晶体管功率放大器的高频特性 4.5 高频功率放大器的电路组成 4.6 晶体管倍频器
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4.1 概 述
1、使用谐振功率放大器的目的 放大高频大信号使发射机末级获得足够大的发射功率。
有一部分功率以热能的形式消耗在集电极上，成为集 电极耗散功率。
为了表示晶体管放大器的转换能力引入集电极效率ηc
P==直流电源供给的直流功率； 根据能量守衡定理：
Po=交流输出信号功率；
Pc=集电极耗散功率；
P==Po+Pc
故集电极效率：
c
Po P
Po Po Pc
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4.2.2 谐振功率放大器的功率关系和效率 (1)功率关系
不同之处：激励信号幅度大小不同； 放大器工作点不同； 晶体管动态范围不同。
ic
ic
ic
ic
Q o
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o
V BE o
t
小信号谐振放大器t
波形图
讲解：XX t
V BE
o
t
V B Z 谐振功率放大器t 波形图
3
ic
ic
Q
o
vb o
e
2c
t
小信号谐振放大器 波形图
t
2 c是在一周期内的集电极电流流通角
Vcm ——回路两端的基频电压幅度
Icm1 ——基频电流幅度
讲R解L：—X—X 回路的负载阻抗
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讨论:如何提高P0?
P01 2VcmIcm11 2Icm12RL
1. 保持Icm1不变 , 提高Vcm :即输入回路不变 , 调整输出 回路,通过提高RL及UCC以获得大的Vcm , P0;
2. 保持RL不变 , 提高Icm1 :即输出回路不变 , RL及VCC不 变,可调整输入回路,通过提高iCmax及调整θ以获得大的 Icm1 , Vcm , P0 。
Icm1iCmax ( )
a. 保持θ不变 , 增加iCmax ;
b. 保持iCmax
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不变
,
增加讲解α：1X(Xθ)