第3章高频谐振放大器
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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
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。
第三章 高频功率放大器
A 1 2 3
eb=e max b
Im
C D
Rp 负载增大 VCC Q Vcm 1.欠压状态
1)欠压工作状态（AB）： 集电极最大点电流在临界线的右方，高 频一个周期内各工作点都处于饱和区。集 电极电流脉冲幅度大。根据Vc=RpIc1，放大 器的交流输出电压在欠压区内必随负载电 阻RP的增大而增大，其输出功率、效率的 变化也将如此。 2)过压工作状态（BC） 集电极最大点电流进入临界线之左的放大 区，放大器的负载较大，在过压区，随着负 载Rp的加大，Ic1要下降，因此放大器的输出 功率和效率也要减小。
载波信号 电压 放大器 末级功 率推动
已调信号
主振荡器
倍频器
末级功率 放大器（调制器）
送话器
低频电压 放大
低频功率 放大
基带信号
图1-2 无线电调幅广播发送设备组成框图
之前已经讨论改变Rp，但Uim、VCC、VBB不变 当负载电 阻Rp由小至大变化时，放大器的工作状态由欠压经临界转入 过压。在临界状态时输出功率最大。
特性曲线
1、输入特性曲线 2、输出特性曲线 3、转移特性曲线
iB
iC
iC
v BE
0 0
v BE
vCE
0
什么是负载特性： 在VCC ，VBB，uim不变的情况下，Rp变化，负 载线的变化。
uc I c1m RP cost其中ucm I c1m RP
所以负载特性是讨论ucm或者uce的变化导致ic 的一个变化关系
（由于工作在丙类Q点是不存在的，Q点称虚拟工作点） A点：t 0 o ，所以u be VBB Vim； ce VCC Vcm u 此时 u be 为它的峰值， ce 处于谷值 u
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
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
第三章 高频放大器
VCC
M Rb1
C0
C
RL
C0
Rs Vs
Rb2
Re
Ce
4
高 拟 子 子 模 拟 电 子 线 路 模 频 电 电 线 路线 路
例：宽带放大器
VCC
匹配网络
C1
Rb1 Cb
Rs
⋅
Rc
Lc
C2
主 中 放
Vs
Rb2
Re
声表面波滤波器（ 声表面波滤波器（SAW） 滤波器 ）
5
高 拟 子 子 模 拟 电 子 线 路 模 频 电 电 线 路线 路
第3章 高频放大器
3.1 3.2 3.3 3.4 引言 晶体管的高频小信号等效电路和参数 高频小信号宽带放大器 放大器的噪声
3.1引言 引言
(1)发射机中的高频(大信号)放大器 (1)发射机中的高频 大信号) 发射机中的高频(
中间各级的宽带功率放大器。工作于甲类或甲乙类状态。 中间各级的宽带功率放大器。工作于甲类或甲乙类状态。 宽带功率放大器 甲类 状态 负载通常为选频回路） （负载通常为选频回路） 末级功放，工作于丙类状态。（大信号非线性电路） 丙类状态。（大信号非线性电路 末级功放，工作于丙类状态。（大信号非线性电路）
fT ≈ gm 2 Cb'e π
fT 当 f > fβ 时，存在近似关系 β = 。 f
是可查手册的，也可由仪器测量得到。 特征频率 fT 是可查手册的，也可由仪器测量得到。
10
高 拟 子 子 模 拟 电 子 线 路 模 频 电 电 线 路线 路
（3）最高振荡频率 ）
fmax ：
晶体管的功率增益 晶体管的功率增益GP = 1 时的工作频率称为最高振 荡频率 fm 。 ax
高频谐振功率放大器
偏置电路优化
设计合适的偏置电路，以稳定放大器 的工作状态，提高其可靠性。
散热设计优化
根据实际散热需求，设计合理的散热 结构和散热方式，以提高放大器的可 靠性。
自动校准与补偿
利用自动校准和补偿技术，对放大器 的性能进行实时监测和调整，以提高 其稳定性和可靠性。
05
高频谐振功率放大器的 应用实例
在通信系统中的应用
放大器设计的基本原则
高效性
放大器应具有高效率，以减少能源消耗和散 热需求。
线性度
放大器应保持信号的线性放大，避免非线性 失真。
稳定性
放大器应具有稳定的性能，避免自激振荡和 失真。
可靠性
放大器应具有较高的可靠性和稳定性，以满 足长期使用需求。
放大器设计的步骤与方法
确定技术指标
根据应用需求，确定放大器的技术指标，如 输出功率、工作频率、带宽等。
分析放大器在不同频率下的稳定性表现，通常通 过测试不同频率下的增益和相位变化来评估。
温度稳定性
分析放大器在不同温度下的稳定性表现，通常通 过测试不同温度下的增益和相位变化来评估。
3
电源稳定性
分析放大器在不同电源电压下的稳定性表现，通 常通过测试不同电源电压下的增益和相位变化来 评估。
04
高频谐振功率放大器的 设计与优化
输入级是放大器的起始部分， 负责接收微弱的高频信号并将 其放大。
输入级通常采用晶体管或场效 应管等有源器件，通过小信号 放大来提高信号的幅度。
输入级的电路设计需考虑信号 源内阻、输入信号的幅度和频 率等参数，以确保信号能够有 效地传递到输出级。
输出级
输出级是放大器的末级，负责将经过放大的高频信号输出。
01
02
第3章高频功率放大器详解
第3章⾼频功率放⼤器详解第3章⾼频功率放⼤器⼀、本章的基本要求（1）掌握丙类谐振功率放⼤器的⼯作原理及其特点。
（2）掌握谐振功率放⼤器三种⼯作状态的特点以及负载特性；了解集电极直流电源，基极直流电源以及基极输⼊电压对⼯作状态的影响。
（3）掌握谐振功率放⼤器电路的组成，了解谐波匹配⽹络的作⽤。
（4）了解传输线变压器的⼯作原理以及阻抗变换，功率合成与分配技术⼆、重点和难点重点：（1）丙类谐振功率放⼤器的⼯作原理及其特点。
（2）谐振功率放⼤器三种⼯作状态以及负载特性。
（3）谐振功率放⼤器电路的组成。
（4）传输线变压器阻抗变换原理。
难点：（1）谐振功率放⼤器特性分析。
（2）LC⽹络的阻抗变换原理及电路参数的计算。
（3）传输线变压器功率合成与分配原理。
引⾔1、使⽤⾼频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。
2、⾼频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：⾼频功率放⼤器和低频功率放⼤器的共同特点都是输出功率⼤和⾼。
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。
不同之处：为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。
4、谐振功率放⼤器与⾮谐振功率放⼤器的异同共同之处: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。
谐振功率放⼤器通常⽤来放⼤窄带⾼频信号(信号的通带宽度只有其中⼼频率的1%或更⼩)，其⼯作状态通常选为丙类⼯作状态(θc＜90?)，为了不失真的放⼤信号，它的负载必须是谐振回路。
⾮谐振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。
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。
第3章高频功率放大器的结构
正值，因此，iC 脉冲越宽，高度越高，IC0 和 Ic1m 就越 大。如果出现凹陷，则凹陷越深，IC0 和 Ic1m 就越小。
3.2.3 丙类功放的性能分析
(四个电量对性能影响的定性讨论)
一、负载特性
1. 含义：谐振功放的负载特性是指 VB、Vim 和 VCC 一定，放大器性能随 Re 的变化特性。
② 过压状态：随 VCC 减小，集电极电流脉冲的高 度降低，凹深加深，因而 IC0、Ic1m、Vcm 将迅速减小。
例题3.2.3 已知一处于临界工作 状态的丙类功率放大器。在单音 激励下的输出功率为35W，此时 的VCC =50V。如功放的集电极 电压特性如图3-2-8所示。试求 在其它条件不变时，VCC减半后 的电路输出功率为多少？
• 3.3.1 在三极管B、E两极间形成自身反偏 压的条件是什么？
3.3.4 输入电路的直流馈电方式
自给偏置电路的作用：用于放大等幅载波信号的功 率放大器，可以在输入信号振幅变化时起到自动稳 定输出电压振幅的作用
3.3.5 输出电路的直流馈电方式
(1) 串馈：直流电源 VCC、滤波匹配网络和功率 管在电路形式上为串接的一种馈电方式。
2. 基极调制特性 (1) 含义：Vim、VCC、Re 一定，放大器性能随 VB 变化的特性。
(2) 调制特性：当 Vim 一定，VB 由负向正增大时， iC不仅宽度增加，而且其高 度增加（因 VBEmax 增大）， 因而 IC0 和 Ic1m、Vcm 增大， 结果使 VCEmin 减小，放大 器由欠压进入过压状态。
② 并馈：由于 CC1 隔断直流，匹配网络处于直流 地电位上，网络元件可直接接地，安装比串馈方便。 但 LC 和 CC1 与匹配网络相并联，它们的分布参数影响 网络调谐。
3.2.3 丙类功放的性能分析
(四个电量对性能影响的定性讨论)
一、负载特性
1. 含义：谐振功放的负载特性是指 VB、Vim 和 VCC 一定，放大器性能随 Re 的变化特性。
② 过压状态：随 VCC 减小，集电极电流脉冲的高 度降低，凹深加深，因而 IC0、Ic1m、Vcm 将迅速减小。
例题3.2.3 已知一处于临界工作 状态的丙类功率放大器。在单音 激励下的输出功率为35W，此时 的VCC =50V。如功放的集电极 电压特性如图3-2-8所示。试求 在其它条件不变时，VCC减半后 的电路输出功率为多少？
• 3.3.1 在三极管B、E两极间形成自身反偏 压的条件是什么？
3.3.4 输入电路的直流馈电方式
自给偏置电路的作用：用于放大等幅载波信号的功 率放大器，可以在输入信号振幅变化时起到自动稳 定输出电压振幅的作用
3.3.5 输出电路的直流馈电方式
(1) 串馈：直流电源 VCC、滤波匹配网络和功率 管在电路形式上为串接的一种馈电方式。
2. 基极调制特性 (1) 含义：Vim、VCC、Re 一定，放大器性能随 VB 变化的特性。
(2) 调制特性：当 Vim 一定，VB 由负向正增大时， iC不仅宽度增加，而且其高 度增加（因 VBEmax 增大）， 因而 IC0 和 Ic1m、Vcm 增大， 结果使 VCEmin 减小，放大 器由欠压进入过压状态。
② 并馈：由于 CC1 隔断直流，匹配网络处于直流 地电位上，网络元件可直接接地，安装比串馈方便。 但 LC 和 CC1 与匹配网络相并联，它们的分布参数影响 网络调谐。
第三章 高频功率放大器
第三节 丙类高频功率放大器的折线分析法
其中，
U cm I 称为集电极电压利用系数；g1 c c1m 1 c 为波形系数。 I C0 0 c VCC
（五）几点说明 1、在ξ=1的理想条件下，
g 甲类放大器的导通角 c 1800 ， 1 c 1 ， 故甲类放大器的理想效率 c 50%
c 1200，输出功率最大，但效率低
c 10 ~ 150 ，效率最高，但输出功率低
因此，为了兼顾高的输出功率和高的集电极效率，通常取c 600 ~ 800
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第三节 丙类高频功率放大器的折线分析法
例3-1 某谐振高频功率放大器，其中 VCC 24V，输出功率 Po 5W ， 晶体管集电极电流
2 cm
输出电压有效值
I c1m 电流有效值 2
与基波
之积
（三）集电极损耗功率
P P= P c o
直流输入功率与高频输出功率之差
（四）集电极效率
c
Po 1 U cm I c1m 1 g1 ( c ) P= 2 VCC I C0 2
首页
输出功率与直流输入功率之比
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当集电极回路调谐于高频输入信号频率时，由于回路的选择性，对集电 极电流的基波分量来说，回路等效为纯电阻 Rp 支路，其直流电阻很小，也可近似认为短路。 这样，脉冲形状的集电极电流 i 流经
C
；对各次谐波来说回路失谐，
呈现很小的阻抗，回路两端可近似认为短路；而直流分量只能通过回路电感
谐振回路时，只有基波电流才产生电压
图3-6 余弦脉冲分解系数与c 的关系
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《高频电子线路》
18
(3-11d)
其中Zp为有载时并联谐振回路阻抗, 根据第二章(2-9)式，设
第3章 高频谐振放大器
Zp
' RL
1 j 2QL
1 GL (1 j 2QL
0
0
)
并将Yoe归入谐振回路负载中，则谐振回路总导纳为：
1 Yoe YL GL (1 j 2QL ) Zp 0
1 Rb 1 V C 2 L 3 Ce 4 RL 5
Rb 2
C b Re
《高频电子线路》
(a)
第3章 高频谐振放大器
3 5 2 L 4 1 RL
V
C
(b)
图 3-1 高频小信号谐振放大器 (a) 实际线路; (b) 交流等效电路
《高频电子线路》
第3章 高频谐振放大器
三、放大器性能分析
1．晶体管的高频等效电路
=9.95 理想矩形系数为1
《高频电子线路》
第3章 高频谐振放大器
《高频电子线路》
第3章 高频谐振放大器
回路总电导为
2、计算放大器 增益
2 2 G p1 goe p2 gie G p
0.412 55 106 0.152 0.4 103 3.9 106 22.145 S 忽略Gp时为18.9s
1
第3章 高频谐振放大器
3.1 高频小信号谐振放大器
一、概述
1、定义：高频小信号放大器的功能就是放大各种无线电设 备中的高频小信号。此处的“小信号”是指输入信号的电平较 低，放大器工作在它的线性范围。 2、高频小信号放大器的分类： (1) 按放大器的频带宽度来分：窄带放大器和宽带放大 器。 所谓频带的宽窄，指的是相对频带，即通频带与其中心 频率的比值。宽带放大器的相对频带较宽（往往在0.1以上） ，窄带放大器的相对频带较窄（往往小到 0.01）。 (2) 按有源器件来分：分立元件高频小信号放大器和集 成放大器。
对小信号
对小信号
Y参数通过仪器测量，或查手册，或由混合π型等效电路求取 《高频电子线路》
第3章 高频谐振放大器
称为晶体管输出端交流短路时的输入导纳 称为晶体管输出端交流短路时的正向传输导纳 称为晶体管输入端交流短路时的反向传输导纳
称为晶体管输入端交流短路时的输出导纳
《高频电子线路》
第3章 高频谐振放大器
要分析和说明高频调谐放大器的性能，首先必须考虑晶体 管在高频时的等效电路。图3-2(a)是晶体管在高频运用时的 混Π等效电路,它反映了晶体管中的物理过程, 也是分析晶体 管高频时的基本等效电路。
b rb b′ . Ub′e － e (a) 图 3-2 晶体三极管混Π等效电路 ＋ C b′ C . gmUb′e c Yce e
yre yfe Yi yie yoe YL
Yi
y re 0
yre yfe Yo yoe yie Ys
yie
Yo
y re 0
yoe
《高频电子线路》
第3章 高频谐振放大器
(2) 近似分析
下面分析由于反向传输导纳Yre 的反馈引起的不稳定。 假设：反向传输导纳Yre引入的输入导纳, 记为Yir。忽略Rbb′的
影响, 则由式(3-3)、 (3- 4)有：
Yfe gm
(3-11a) (3-11b) (3-11c)
Yre jCu Y U Y U
re c ir
b
考虑谐振频率ω0附近情况, 有：
Uc Ic Z p YfeUb Z p
回路有载谐振阻抗为R’L=1/ G’L，有：
《高频电子线路》
第3章 高频谐振放大器
直接使用晶体管的混Π等效电路分析放大器的性能很不方 便，通常在低频时采用h参数等效电路，而在高频时，一般采 用Y参数等效电路。
晶体管共射极电路
《高频电子线路》
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
第3章 高频谐振放大器
iB f (uBE , uCE ) iC f (uBE , uCE )
《高频电子线路》
第3章 高频谐振放大器
（3）按电路形式分：单级放大器、多级放大器; （4）按负载性质分为：谐振放大器（兼具阻抗变换和 选频滤波之功能）、非谐振放大器; 本章主要讨论单级窄带负载为 LC 调谐回路的谐振 放大器，这种放大器不仅有放大作用，而且有选频作用。 对各种级联放大器也略加讨论。 3、高频小信号放大器的主要要求 (1) 高增益，即要求放大器的放大量要高；
到所有损耗在输出端的反映。
《高频电子线路》
第3章 高频谐振放大器
二、高频小信号谐振放大器的工作原理 图3-1(a)是一典型的高频小信号谐振放大器的实际线路。 其中：Cb、Ce为高频旁路电容；Rb1 、 Rb2 、 Re为偏置电 阻。图3-1(b)为其交流等效电路，有抽头的谐振回路为放大器 的负载，完成阻抗匹配和选频功能。放大器工作在甲(A)类状 态。
放大器输出电压 V O与输入电压 V i之比，称为放大器的
增益或放大倍数，用 A v表示（有时以 dB 数计算）。 例如，用于各种接收机中的中频放大器，其电压放大倍数
可达到104~105，即电压增益为80~100dB。
《高频电子线路》
第3章 高频谐振放大器
(2) 频率选择性要好；
从各种不同频率信号的总和（有用的和有害的）中选出 有用信号，抑制干扰信号的能力称为放大器的选择性，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。 (3) 工作稳定可靠。 4、高频小信号放大器放大性能分析与低频小信号放大器 基本相同，但又有其特殊性： （1）高频等效电路一般采用Y参数等效电路进行分析。 （2）由于负载为谐振回路，通常需进行阻抗变换，并要考虑
I b Yie U b Yre U c I c Y fe U b Yoe U c
《高频电子线路》
(3-5a) (3-5b)
第3章 高频谐振放大器
2. 放大器的性能参数
负载导纳， 包括谐振回 路的导纳和 负载电阻RL 的等效导纳。
图3 - 3高频小信号放大器的高频等效电路
考虑到放大器的输出将通过p1部分接入至谐振回路，而放大器 的输出将通过p2至谐振回路，因此有： 晶体管受控电流源Y fe U b折合到回路两端为p1Y fe U b , Uo 放大器的输出电压U o折合到回路两端为 p2 Uo p1 p2 | y fe | 0.41 0.15 36.8 103 放大器的增益K u 102.2 6 U G 22.145 10
在忽略rb′e及满足Cπ» μ的条件下, Y参数与混Π参数之间 C 的关系为：
jC Yie Gi e jCie 1 jC rbb
(3-1)
jC rbb g m Yoe jC Go e jCoe (3-2) 1 jC rbb gm Y fe 1 jC rbb j C u Yre 1 jC rbb
第3章 高频谐振放大器
3、放大器的电磁耦合及其抑制措施
前面讨论放大器的稳定性，是从放大器（晶体管）内部 来看的，实际上还应考虑由于外部原因造成的不稳定，而电 磁耦合是引起外部寄生反馈的主要因素，因此抑制和减少电 磁耦合是提高放大器稳定性的重要途径。 放大器中的电磁耦合途径主要有： A、电容性耦合； B、电感性耦合；
和” ，而在其他频率处只能“部分中和”。 故其效果是很有限的，只能在一些简单电路中使用。
《高频电子线路》
25
第3章 高频谐振放大器
（2）失配法 失配法是通过增大放大器的负载导纳，使输出电路失配， 以降低输出电压，从而减少对输入端的影响。因此失配法是用 牺牲电路增益来换取电路的稳定。共发—共基电路是典型的失 配法应用。
《高频电子线路》
(3-3) (3-4)
第3章 高频谐振放大器
特别说明： (1) Y参数不仅与晶体管的静态工作点有关，而且与工作频率有关，不过当放 大器工作在窄带时，Y参数变化不大，可近似看作常数；
(2)
在以后如没有特别说明，高频小信号放大器都是工作在窄带，晶体管一
律用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参数方程为：
1 1 j0 L2 j0 L1 j0Cbc j0Cn
则中和条件为
L1 N1 Cn Cbc Cbc L2 N2
《高频电子线路》
22
(3-12)
第3章 高频谐振放大器
. Uc
中和电容
V Ce Cb 1 Cn . Un Ec (a)
《高频电子线路》
23
N1
N2
Cb
第3章 高频谐振放大器
《高频电子线路》
20
第3章 高频谐振放大器
2. 提高放大器稳定性的方法 选用Yre（或 Cb’c ）小的晶体管
从电路上消除内反馈的影响
中和法（消除Yre的反馈）
失配法
（1）中和法
在放大器线路中插入一个外加的反馈电路，使它的作
用恰好和晶体管的内反馈互相抵消。
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第3章 高频谐振放大器
图3-5(a)是利用中和电容Cn的中和电路。 为了抵消Yre的 反馈, 从集电极回路取一与 U c 反相的电压 U n , 通过Cn反馈到输 入端。根据电桥平衡有：
忽略管子内部的反馈, 由图3 ─ 3可 (3 - 6a) (3 - 6b)
I b Yie U b Yre U c I c Y fe U b Yoe U c
（3-5）
由式（3-5）（3-6）得出高频小信号的主要性能指标 （1）电压放大倍数K (3─ 7)
＋
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V1 V2 YfbYrb Yi≈ Yie Yo≈ Yo b － YS YL Yib
18
(3-11d)
其中Zp为有载时并联谐振回路阻抗, 根据第二章(2-9)式，设
第3章 高频谐振放大器
Zp
' RL
1 j 2QL
1 GL (1 j 2QL
0
0
)
并将Yoe归入谐振回路负载中，则谐振回路总导纳为：
1 Yoe YL GL (1 j 2QL ) Zp 0
1 Rb 1 V C 2 L 3 Ce 4 RL 5
Rb 2
C b Re
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(a)
第3章 高频谐振放大器
3 5 2 L 4 1 RL
V
C
(b)
图 3-1 高频小信号谐振放大器 (a) 实际线路; (b) 交流等效电路
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第3章 高频谐振放大器
三、放大器性能分析
1．晶体管的高频等效电路
=9.95 理想矩形系数为1
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第3章 高频谐振放大器
《高频电子线路》
第3章 高频谐振放大器
回路总电导为
2、计算放大器 增益
2 2 G p1 goe p2 gie G p
0.412 55 106 0.152 0.4 103 3.9 106 22.145 S 忽略Gp时为18.9s
1
第3章 高频谐振放大器
3.1 高频小信号谐振放大器
一、概述
1、定义：高频小信号放大器的功能就是放大各种无线电设 备中的高频小信号。此处的“小信号”是指输入信号的电平较 低，放大器工作在它的线性范围。 2、高频小信号放大器的分类： (1) 按放大器的频带宽度来分：窄带放大器和宽带放大 器。 所谓频带的宽窄，指的是相对频带，即通频带与其中心 频率的比值。宽带放大器的相对频带较宽（往往在0.1以上） ，窄带放大器的相对频带较窄（往往小到 0.01）。 (2) 按有源器件来分：分立元件高频小信号放大器和集 成放大器。
对小信号
对小信号
Y参数通过仪器测量，或查手册，或由混合π型等效电路求取 《高频电子线路》
第3章 高频谐振放大器
称为晶体管输出端交流短路时的输入导纳 称为晶体管输出端交流短路时的正向传输导纳 称为晶体管输入端交流短路时的反向传输导纳
称为晶体管输入端交流短路时的输出导纳
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第3章 高频谐振放大器
要分析和说明高频调谐放大器的性能，首先必须考虑晶体 管在高频时的等效电路。图3-2(a)是晶体管在高频运用时的 混Π等效电路,它反映了晶体管中的物理过程, 也是分析晶体 管高频时的基本等效电路。
b rb b′ . Ub′e － e (a) 图 3-2 晶体三极管混Π等效电路 ＋ C b′ C . gmUb′e c Yce e
yre yfe Yi yie yoe YL
Yi
y re 0
yre yfe Yo yoe yie Ys
yie
Yo
y re 0
yoe
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第3章 高频谐振放大器
(2) 近似分析
下面分析由于反向传输导纳Yre 的反馈引起的不稳定。 假设：反向传输导纳Yre引入的输入导纳, 记为Yir。忽略Rbb′的
影响, 则由式(3-3)、 (3- 4)有：
Yfe gm
(3-11a) (3-11b) (3-11c)
Yre jCu Y U Y U
re c ir
b
考虑谐振频率ω0附近情况, 有：
Uc Ic Z p YfeUb Z p
回路有载谐振阻抗为R’L=1/ G’L，有：
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第3章 高频谐振放大器
直接使用晶体管的混Π等效电路分析放大器的性能很不方 便，通常在低频时采用h参数等效电路，而在高频时，一般采 用Y参数等效电路。
晶体管共射极电路
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
第3章 高频谐振放大器
iB f (uBE , uCE ) iC f (uBE , uCE )
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第3章 高频谐振放大器
（3）按电路形式分：单级放大器、多级放大器; （4）按负载性质分为：谐振放大器（兼具阻抗变换和 选频滤波之功能）、非谐振放大器; 本章主要讨论单级窄带负载为 LC 调谐回路的谐振 放大器，这种放大器不仅有放大作用，而且有选频作用。 对各种级联放大器也略加讨论。 3、高频小信号放大器的主要要求 (1) 高增益，即要求放大器的放大量要高；
到所有损耗在输出端的反映。
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第3章 高频谐振放大器
二、高频小信号谐振放大器的工作原理 图3-1(a)是一典型的高频小信号谐振放大器的实际线路。 其中：Cb、Ce为高频旁路电容；Rb1 、 Rb2 、 Re为偏置电 阻。图3-1(b)为其交流等效电路，有抽头的谐振回路为放大器 的负载，完成阻抗匹配和选频功能。放大器工作在甲(A)类状 态。
放大器输出电压 V O与输入电压 V i之比，称为放大器的
增益或放大倍数，用 A v表示（有时以 dB 数计算）。 例如，用于各种接收机中的中频放大器，其电压放大倍数
可达到104~105，即电压增益为80~100dB。
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第3章 高频谐振放大器
(2) 频率选择性要好；
从各种不同频率信号的总和（有用的和有害的）中选出 有用信号，抑制干扰信号的能力称为放大器的选择性，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。 (3) 工作稳定可靠。 4、高频小信号放大器放大性能分析与低频小信号放大器 基本相同，但又有其特殊性： （1）高频等效电路一般采用Y参数等效电路进行分析。 （2）由于负载为谐振回路，通常需进行阻抗变换，并要考虑
I b Yie U b Yre U c I c Y fe U b Yoe U c
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(3-5a) (3-5b)
第3章 高频谐振放大器
2. 放大器的性能参数
负载导纳， 包括谐振回 路的导纳和 负载电阻RL 的等效导纳。
图3 - 3高频小信号放大器的高频等效电路
考虑到放大器的输出将通过p1部分接入至谐振回路，而放大器 的输出将通过p2至谐振回路，因此有： 晶体管受控电流源Y fe U b折合到回路两端为p1Y fe U b , Uo 放大器的输出电压U o折合到回路两端为 p2 Uo p1 p2 | y fe | 0.41 0.15 36.8 103 放大器的增益K u 102.2 6 U G 22.145 10
在忽略rb′e及满足Cπ» μ的条件下, Y参数与混Π参数之间 C 的关系为：
jC Yie Gi e jCie 1 jC rbb
(3-1)
jC rbb g m Yoe jC Go e jCoe (3-2) 1 jC rbb gm Y fe 1 jC rbb j C u Yre 1 jC rbb
第3章 高频谐振放大器
3、放大器的电磁耦合及其抑制措施
前面讨论放大器的稳定性，是从放大器（晶体管）内部 来看的，实际上还应考虑由于外部原因造成的不稳定，而电 磁耦合是引起外部寄生反馈的主要因素，因此抑制和减少电 磁耦合是提高放大器稳定性的重要途径。 放大器中的电磁耦合途径主要有： A、电容性耦合； B、电感性耦合；
和” ，而在其他频率处只能“部分中和”。 故其效果是很有限的，只能在一些简单电路中使用。
《高频电子线路》
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第3章 高频谐振放大器
（2）失配法 失配法是通过增大放大器的负载导纳，使输出电路失配， 以降低输出电压，从而减少对输入端的影响。因此失配法是用 牺牲电路增益来换取电路的稳定。共发—共基电路是典型的失 配法应用。
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(3-3) (3-4)
第3章 高频谐振放大器
特别说明： (1) Y参数不仅与晶体管的静态工作点有关，而且与工作频率有关，不过当放 大器工作在窄带时，Y参数变化不大，可近似看作常数；
(2)
在以后如没有特别说明，高频小信号放大器都是工作在窄带，晶体管一
律用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参数方程为：
1 1 j0 L2 j0 L1 j0Cbc j0Cn
则中和条件为
L1 N1 Cn Cbc Cbc L2 N2
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. Uc
中和电容
V Ce Cb 1 Cn . Un Ec (a)
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N1
N2
Cb
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2. 提高放大器稳定性的方法 选用Yre（或 Cb’c ）小的晶体管
从电路上消除内反馈的影响
中和法（消除Yre的反馈）
失配法
（1）中和法
在放大器线路中插入一个外加的反馈电路，使它的作
用恰好和晶体管的内反馈互相抵消。
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图3-5(a)是利用中和电容Cn的中和电路。 为了抵消Yre的 反馈, 从集电极回路取一与 U c 反相的电压 U n , 通过Cn反馈到输 入端。根据电桥平衡有：
忽略管子内部的反馈, 由图3 ─ 3可 (3 - 6a) (3 - 6b)
I b Yie U b Yre U c I c Y fe U b Yoe U c
（3-5）
由式（3-5）（3-6）得出高频小信号的主要性能指标 （1）电压放大倍数K (3─ 7)
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V1 V2 YfbYrb Yi≈ Yie Yo≈ Yo b － YS YL Yib