第3章高频功率放大器
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第3章 高频功率放大器电路
定义集电极效率为：
Po 1 I c1m U cm 1 C g 1 ( ) PD 2 I C0 VCC 2
（3.23） （3.24）
16
其中，
g 1 ( )
I c1m 1 ( ) I C0 0 ( )
U cm VCC
称为集电极电压利用系数， 1 。 称为波形系数。
g cU im iCmax 2 U cm U cm (1 cos ) Re (2 sin2 )
动态特性不仅与Re有关，而且与 有关。
20
图3.6 高频谐振功率放大器的动特性曲线
21
2.谐振功率放大器的工作状态 由图3.6可知，若改变电路参数，瞬时工作点 A(uBEmax , uCEmin ) 的位置可能发生移动。因此，根据A点的位置不同，谐振功率 放大器有欠压、临界和过压三种工作状态。
U im cos VBZ VBB
cos VBZ VBB U im
（3.10）
9
需要注意的是，VBB可正可负，即
VBZ VBB 的长度。将u
（VBZ VBB 就是图3.4中 )
BE代入式（3.7），并利用式（3.10）可得：
iC gc (uBE VBZ ) g c (VBB U im cost VBZ )
第 3 章 高频功率放大器电路
内 容
3.1 高频功率放大器概述 3.2 谐振功率放大器的工作原理 3.3 谐振功率放大器的特性分析 3.4 谐振功率放大器电路与设计 3.5 丁类和戊类谐振功率放大器 3.6 集成射频功率放大器及其应用简介 3.7 宽带高频功率放大器
2
3.1 高频功率放大器概述
高频功率放大器是各种无线电发射机的重要组成部分， 主要用来对载波信号或高频已调波信号进行功率放大，其输 出功率小到几毫瓦，大到几百瓦，上千瓦，甚至兆瓦量级。 在高频功率放大领域内扮演重要角色的是高频谐振功率放大 器。本章主要介绍高频谐振功放的基本原理、动态特性、功 率和效率等指标和高频谐振功放电路的实际设计，并简要介 绍了集成和宽带高频功放与有关技术。
Po 1 I c1m U cm 1 C g 1 ( ) PD 2 I C0 VCC 2
（3.23） （3.24）
16
其中，
g 1 ( )
I c1m 1 ( ) I C0 0 ( )
U cm VCC
称为集电极电压利用系数， 1 。 称为波形系数。
g cU im iCmax 2 U cm U cm (1 cos ) Re (2 sin2 )
动态特性不仅与Re有关，而且与 有关。
20
图3.6 高频谐振功率放大器的动特性曲线
21
2.谐振功率放大器的工作状态 由图3.6可知，若改变电路参数，瞬时工作点 A(uBEmax , uCEmin ) 的位置可能发生移动。因此，根据A点的位置不同，谐振功率 放大器有欠压、临界和过压三种工作状态。
U im cos VBZ VBB
cos VBZ VBB U im
（3.10）
9
需要注意的是，VBB可正可负，即
VBZ VBB 的长度。将u
（VBZ VBB 就是图3.4中 )
BE代入式（3.7），并利用式（3.10）可得：
iC gc (uBE VBZ ) g c (VBB U im cost VBZ )
第 3 章 高频功率放大器电路
内 容
3.1 高频功率放大器概述 3.2 谐振功率放大器的工作原理 3.3 谐振功率放大器的特性分析 3.4 谐振功率放大器电路与设计 3.5 丁类和戊类谐振功率放大器 3.6 集成射频功率放大器及其应用简介 3.7 宽带高频功率放大器
2
3.1 高频功率放大器概述
高频功率放大器是各种无线电发射机的重要组成部分， 主要用来对载波信号或高频已调波信号进行功率放大，其输 出功率小到几毫瓦，大到几百瓦，上千瓦，甚至兆瓦量级。 在高频功率放大领域内扮演重要角色的是高频谐振功率放大 器。本章主要介绍高频谐振功放的基本原理、动态特性、功 率和效率等指标和高频谐振功放电路的实际设计，并简要介 绍了集成和宽带高频功放与有关技术。
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章高频功率放大器
(n 1)
为余弦电流脉冲分解系数； 0 ( c )为直流分量分解系数； 1 ( c )为基波分量分解系数； n ( c )为n谐波分量分解系数。
第3章 高频功率放大器
为余弦电流脉冲分解系数； 0 ( c )为直流分量分解系数； 1 ( c )为基波分量分解系数； n ( c )为n谐波分量分解系数。
第3章 高频功率放大器
三、功率和效率
u BE VBB U bm cos t uCE VCC U cm cos t
直流输入功率：P 交流输出功率：
2 1 1 2 1 U cm P I c1mU cm I c1m R p o 2 2 2 Rp 集电极损耗功率： P P P c o 效率： Po 1 U cm I c1m 1 1 ( c ) 1 g1 ( c ) P 2 VCC I c 0 2 0 ( c ) 2 （ :电压利用系数， 1 ( c )：波形系数） g
第3章 高频功率放大器
2、iC两参数: I CM 、c
U BZ VBB cos c U bm 此式表明： 当U BZ、V BB和U bm已知时可确定 半通角 c或通角， c为全通角。 2
c 1800 为甲类放大； c 900 为乙类放大； c 900 为丙类放大。
第3章 高频功率放大器
功放的种类：甲类、乙类、丙类
第3章 高频功率放大器
第二节 丙类（C类）高频功率放大器工作原理 一、基本电路及其特点
特点： 1)VBB 0, 基极 提高效率
负偏压, 丙类功放
2)负载为LC回路
第3章 高频功率放大器
上图是一个采用晶体管的高频功率放大器的原理 线路, 除电源和偏置电路外, 它是由晶体管、 谐振回路 和输入回路三部分组成的。其中： 晶体管：常采用NPN高频大功率晶体管，其特征 频率fT高 。 静态工作状态：一般在C类，即基极偏置为负值； 输入信号：输入信号为大信号，可达1～2V，甚至 更大。 工作状态：晶体管工作在截止和导通(线性放大)两 种状态，基极电流和集电极电流均为高频脉冲电流。 放大器的负载：用带抽头的LC并联谐振回路作负 载，可以起到选频和阻抗变换两方面的作用。
高频功率放大器
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3.1 谐振功率放大器
(2)晶体管输出电流、电压波形
当基极输入一余弦高频信号ui=ubm cos( ωt)时，基极与发 射极之间的电压为
(3. 1)
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3.1 谐振功率放大器
其波形如图3一3(a)所示，当ube的瞬时值大于晶体管的导通电 压UBZ时，晶体管导通，产生基极脉冲电流，由转移特性可 得集电极流过的电流或也为脉冲波形，如图3一3 (b)所示。将
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3.1 谐振功率放大器
2.工作原理 谐振高频功率放大器的发射结在UBB的作用下处于负偏压
状态，当无输入信号电压时，晶体管处于截止状态，集电极 电流ic = 0。当输入信号为ui=ubm cos( ωt)时，基极与发射极 之间的电压为ube =UBB +ubm cos(ω t )。为分析电路的工作波 形，先对晶体管的特性曲线进行折线化处理，处理后分析与 计算大大简化，但误差也大，所以实际电路工作时需要调整。
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ic经谐振回路时，只有基波电流才产生电压降，因而LC 谐振回路两端输出不失真的高频信号电压uc。
(3. 3)
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3.1 谐振功率放大器
式中Ucm=ReIc1m，为基波电压幅度，所以晶体管的输出电 压为
其波形如图3一3(c)所示。
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3.1 谐振功率放大器
(1)特性曲线的折线化 对高频谐振功率放大器进行精确计算是十分困难的，为了
研究谐振功率放大器的输出功率、管耗、效率，并指出一个 大概的变化规律，可采用近似估算的方法，即对特性曲线进 行折线化处理:忽略高频效应，晶体管按照低频特性分析;忽 略基区宽变效应，输出特性水平、平行且等间隔，如图3-2 (a) 所示;忽略管子结电容和载流子基区渡跃时间;忽略穿透电流， 截止区ICEO = 0。
3.1 谐振功率放大器
(2)晶体管输出电流、电压波形
当基极输入一余弦高频信号ui=ubm cos( ωt)时，基极与发 射极之间的电压为
(3. 1)
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3.1 谐振功率放大器
其波形如图3一3(a)所示，当ube的瞬时值大于晶体管的导通电 压UBZ时，晶体管导通，产生基极脉冲电流，由转移特性可 得集电极流过的电流或也为脉冲波形，如图3一3 (b)所示。将
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3.1 谐振功率放大器
2.工作原理 谐振高频功率放大器的发射结在UBB的作用下处于负偏压
状态，当无输入信号电压时，晶体管处于截止状态，集电极 电流ic = 0。当输入信号为ui=ubm cos( ωt)时，基极与发射极 之间的电压为ube =UBB +ubm cos(ω t )。为分析电路的工作波 形，先对晶体管的特性曲线进行折线化处理，处理后分析与 计算大大简化，但误差也大，所以实际电路工作时需要调整。
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ic经谐振回路时，只有基波电流才产生电压降，因而LC 谐振回路两端输出不失真的高频信号电压uc。
(3. 3)
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3.1 谐振功率放大器
式中Ucm=ReIc1m，为基波电压幅度，所以晶体管的输出电 压为
其波形如图3一3(c)所示。
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3.1 谐振功率放大器
(1)特性曲线的折线化 对高频谐振功率放大器进行精确计算是十分困难的，为了
研究谐振功率放大器的输出功率、管耗、效率，并指出一个 大概的变化规律，可采用近似估算的方法，即对特性曲线进 行折线化处理:忽略高频效应，晶体管按照低频特性分析;忽 略基区宽变效应，输出特性水平、平行且等间隔，如图3-2 (a) 所示;忽略管子结电容和载流子基区渡跃时间;忽略穿透电流， 截止区ICEO = 0。
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
首页
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w第3章-高频功率放大器要点
LC并联回路两 端的压降
晶体管c、 e极间压降
uc RpIc1m cost
uc电压符号的定义：
下为+，上为-
Ucm Ic1mRp
uce VCC uc VCC RpIc1m cost VCC Ucm cost
高频电子
uce VCC Ucm cost
Ucm Ic1m Rp
由于谐振回路的选频， 集电极的输出电压仍 是与输入电压相同的 正弦波，相位相反， 幅度增大。
高频电子 推导第二个ic=f(uce)
当放大器工作在谐振状态时
ube uce
Vbb Vcc
Ubm U cm
cos t cos t
ube
Vbb
Ubm
Vcc uce U cm
晶体管外部电路 约束，方程1
ic gc (ube Ubz )
ube≥Ubz，晶体管工作在线性区时，内部约束，方程2
9kHz,相对带宽0.6 ℅～1.7℅.
高频第电子二节 谐振高频功放的工作原理
一、基本电路及其特点
电路形式：中间级（a）、输出级（b）
实际负载 是天线
实际负载是 下一级的输 入阻抗
中间级、输出级的负载均 可等效为并联谐振回路
天线等效阻
抗 CA 、rA
高频电子 高频功率放大器的特点
特点1、为了提高效率，放 大器常工作于丙类状态， 晶体管发射结为静态负偏 压，由Vbb< 0来保证。流 过晶体管的电流为失真的 脉冲波型；非线性状态 （非线性电路），且输入 是大信号；
高频输出功率、效率、功率增益、带宽和谐波抑制度等。由于 输出功率高，通常要求效率高，因此，高频功率放大器多选择 工作在丙类工作状态。
三、高频功率放大器的分类
第三章---高频功率放大器知识讲解
R
i(t) v(t) R
V 1msin1tV 2msin2t
R
输出电流中仅含ω１、ω２两个频率。
高频电子线路
若把它加到非线性元件 i v 2 上，则：
R
i(t) v(t)2
R
R 1 ( V 1 2 m s2 i1 t n V 2 2 m s2 i2 t n 2 V 1 m V 2 m si 1 ts ni 2 t ) n
高频电子线路
在电子技术中一些非常重要的现象和过程都属 于非线性现象和参量现象，工程上为了简化计算， 较多的场合不用求解微分方程，而采用一些近似 分析方法。 3.2.1非线性元件的特性
(1)、非线性电阻器
直流电阻
R Vo 1
Io tg
线性电阻器特性
高频电子线路
静态电阻 R Vo 1
Io tg
V2 1m (1c
2R
o2s1t)V 22R 2m(1c
o2s2t)
2V1mV2m[c R
o s1(2)t
c
o s1 (2)t]
可见，输电流中出现新频率：直流、２ω１、２ω２、 ω１＋ω２、ω１－ω２
高频电子线路
(3) 、非线性电路不满足叠加原理
对于非线性元件
i v2 R
，若 v 1 V 1 m sin 1 t
在输入信号很大时，非线性元件的特性可用折线 近似，如三极管的转移特性可用折线近似：
ic 0 ic g c (v B v Bz )
(v B v Bz ) (v B v Bz )
三极管的转移特性可用折线近似 高频电子线路
高频电子线路
3.3 谐振高频功率放大器原理
3.3.1.基本电路 3.3.2.工作状态
vb
i(t) v(t) R
V 1msin1tV 2msin2t
R
输出电流中仅含ω１、ω２两个频率。
高频电子线路
若把它加到非线性元件 i v 2 上，则：
R
i(t) v(t)2
R
R 1 ( V 1 2 m s2 i1 t n V 2 2 m s2 i2 t n 2 V 1 m V 2 m si 1 ts ni 2 t ) n
高频电子线路
在电子技术中一些非常重要的现象和过程都属 于非线性现象和参量现象，工程上为了简化计算， 较多的场合不用求解微分方程，而采用一些近似 分析方法。 3.2.1非线性元件的特性
(1)、非线性电阻器
直流电阻
R Vo 1
Io tg
线性电阻器特性
高频电子线路
静态电阻 R Vo 1
Io tg
V2 1m (1c
2R
o2s1t)V 22R 2m(1c
o2s2t)
2V1mV2m[c R
o s1(2)t
c
o s1 (2)t]
可见，输电流中出现新频率：直流、２ω１、２ω２、 ω１＋ω２、ω１－ω２
高频电子线路
(3) 、非线性电路不满足叠加原理
对于非线性元件
i v2 R
，若 v 1 V 1 m sin 1 t
在输入信号很大时，非线性元件的特性可用折线 近似，如三极管的转移特性可用折线近似：
ic 0 ic g c (v B v Bz )
(v B v Bz ) (v B v Bz )
三极管的转移特性可用折线近似 高频电子线路
高频电子线路
3.3 谐振高频功率放大器原理
3.3.1.基本电路 3.3.2.工作状态
vb
高频电子线路第3章-高频功率放大器
中间级
输出级
特点： （1）输入信号大，一般在几百毫
伏～几伏数量级 （2）一般VBB < UBZ，发射结反偏，
保证放大器工作于丙类状态。 （3）负载为LC回路，调谐于输入信号
的中心频率，选频滤波和阻抗变换 作用。 （4）采用近似的分析方法——折线法 来分析其工作原理和工作状态。
6
三、丙类高频功率放大器的工作原理
U0 VCC Ucm cosc
故动态特性的表示形式：
iC gd (uCE U0 )
uBE UBZ
iC 0
uBE UBZ
可见动态特性为折线，而不是一条直线。
21
4.动态特性的画法
iC
(一) 截距法
（1）在输出特性的 uCE 轴上取截距为
U0 VCC Ucm cosc得B点
A
•
gd
（2）u通be过m aBx点线作于斜A率点为，则gdB的A直直线线交即为
iC
iB
+
uBE
+ uCE
–
iC
iC
•
-
gc
uc
ICM
+
• • VBB
c
UBZ
uBEc c
c
ub
Ubm
设ub Ubm cost
则uBE VBB Ubm cost,VBB U BZ
iC 为尖顶余弦脉冲 ,可用傅立叶级数展开
7
uBE
UBZ
VBB
0 c
t
iB
iBmax
iC IC0 Ic1m cost （基波）
段的动态特性，则AB-BC为总动态特性
22
(二）虚拟电流法 在uCE VCC时，iC IQ
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3.1概述 概述 3. 1.1高频功率放大器的功能 高频功率放大器的功能
功率放大器的任务是供给负载足够大的信号功率。 功率放大器的任务是供给负载足够大的信号功率。高频功率放 大器的工作频率为10 大器的工作频率为 5 ~109 Hz.对以某一频率为中心的一定频带范围内 对以某一频率为中心的一定频带范围内 的信号有放大功能.龙广泛用于无线电通信系统和各种电子仪器设备 的信号有放大功能 龙广泛用于无线电通信系统和各种电子仪器设备 根据被放大信号相对频带的宽窄.可分为窄带 宽带高频功放。 可分为窄带、 中。根据被放大信号相对频带的宽窄 可分为窄带、宽带高频功放。 窄带高频功率放大器由于工作频率高.相对频带宽度很窄 例如.中波广 相对频带宽度很窄(例如 窄带高频功率放大器由于工作频率高 相对频带宽度很窄 例如 中波广 播电台(535~1605kHz频段 的频带宽度为 频段)的频带宽度为 如中心频率为1000kHz. 播电台 频段 的频带宽度为9kHz,如中心频率为 如中心频率为 则它的相对频宽只相当于中心频率的百分之一).因此 因此.允大器输出电路 则它的相对频宽只相当于中心频率的百分之一 因此 允大器输出电路 一般都采用较低Q值的 谐振回路作为它的负载。 值的LC谐振回路作为它的负载 一般都采用较低 值的 谐振回路作为它的负载。通常把这种养频 带的高频功率放大器称为谐振功率放大器.它适用于固定频率或频率 带的高频功率放大器称为谐振功率放大器 它适用于固定频率或频率 变化范匡较小的通信设备中.是发射机的重要组成部分 常在调幅、 是发射机的重要组成部分.常在调幅 变化范匡较小的通信设备中 是发射机的重要组成部分 常在调幅、调 频广播发射系统引用作输出级。 频广播发射系统引用作输出级。对于那些频率变化范围较大的通信
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3.1概述 概述
设备.由于难以迅速变换窄带毛率放大器负载回路的频率 为保证信号 设备 由于难以迅速变换窄带毛率放大器负载回路的频率.为保证信号 由于难以迅速变换窄带毛率放大器负载回路的频率 不失真.一般工作在线性放大状态 一般工作在线性放大状态.其豁出电路常采用宽频带的传输线 不失真 一般工作在线性放大状态 其豁出电路常采用宽频带的传输线 变压器作为负载.构成宽频带高频功率放大器 构成宽频带高频功率放大器。 变压器作为负载 构成宽频带高频功率放大器。宽带功放常用在中心 频率多变化的某些通信电台中作为发射机的中间级.以提高打干扰能 频率多变化的某些通信电台中作为发射机的中间级 以提高打干扰能 力。
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3.1概述 概述
3. 1 .3高频功率放大器的主要技术指标 高频功率放大器的主要技术指标
高频功率放大器的主要性能指标是输出功率和效率。 类及推挽 高频功率放大器的主要性能指标是输出功率和效率。A类及推挽 电路形式的B类高频功放 其输出信号基本没有非线性失真(或失真较 类高频功放.其输出信号基本没有非线性失真 电路形式的 类高频功放 其输出信号基本没有非线性失真 或失真较 为线性功率放大器.适合于放大调幅信号 小).为线性功率放大器 适合于放大调幅信号。单管组成的 类、C类 为线性功率放大器 适合于放大调幅信号。单管组成的B类 类 类等高频功放.其输出信号在波形上相对输入信号产生非线 或D类、E类等高频功放 其输出信号在波形上相对输入信号产生非线 类 类等高频功放 性失真.在频率成分中除了含有输入信号的频率分量外 在频率成分中除了含有输入信号的频率分量外.还有许多其他 性失真 在频率成分中除了含有输入信号的频率分量外 还有许多其他 频率分量。为滤除不需要的频率分量.功放的输出端应接入 功放的输出端应接入LC谐振回 频率分量。为滤除不需要的频率分量 功放的输出端应接入 谐振回 构成谐振功率放大器。 路.构成谐振功率放大器。谐振功放适合放大单频信号 如高频振荡信 构成谐振功率放大器 谐振功放适合放大单频信号(如高频振荡信 载波信号)和调频等幅信号等 和调频等幅信号等。 类谐振功率放大器由于晶体管工 号、载波信号 和调频等幅信号等。C类谐振功率放大器由于晶体管工 作在非线性状态.所以它属于非线性电子线路 所以它属于非线性电子线路.因而不能用线性等效电 作在非线性状态 所以它属于非线性电子线路 因而不能用线性等效电 路来分析.通常采用工程近似解析法进行分析和估算 通常采用工程近似解析法进行分析和估算。 路来分析 通常采用工程近似解析法进行分析和估算。
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3. 2高频功率放大器的工作原理 高频功率放大器的工作原理 及特性分析
4.高频功放的调制特性 高频功放的调制特性 在高频功放中.有时希望用改变某一电极直流电压来改变高频信 在高频功放中 有时希望用改变某一电极直流电压来改变高频信 号的振幅.从而实现振幅调制的目的 从而实现振幅调制的目的。 号的振幅 从而实现振幅调制的目的。高频功放的调制特性分为基极 调制特性和集电极调制特性。 调制特性和集电极调制特性。 1)基极调制特性 基极调制特性 给出了高频功放的基极调制特性。 图3-8给出了高频功放的基极调制特性。 给出了高频功放的基极调制特性 2)集电极调制特性 集电极调制特性 集电极调制特性指仅改变V 放大器电流、电压、 集电极调制特性指仅改变 CC放大器电流、电压、功率及效率的 变化特性。 不变时.当 由大到小变化时.功放的工作 变化特性。在VBB , Uim及Re不变时 当VCC由大到小变化时 功放的工作 状态由欠压工作状态到临界.再进入到过压工作状态 再进入到过压工作状态.集电极电流从一 状态由欠压工作状态到临界 再进入到过压工作状态 集电极电流从一 完整的余弦脉冲变化到凹顶脉冲。 完整的余弦脉冲变化到凹顶脉冲。图3-9给出了高频功放的集电极调 给出了高频功放的集电极调 制特性。
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2.高频功放的负载特性 高频功放的负载特性 负载特性是指只改变回路谐振电阻尺.直流电源电压 直流电源电压Vcc VBB及输 负载特性是指只改变回路谐振电阻尺 直流电源电压 入电压u 振幅维持不变时.高频功放电流 电压、 高频功放电流、 入电压 im振幅维持不变时 高频功放电流、电压、功率及效率变化的 特性。 特性。 3.高频功放的振幅特性 高频功放的振幅特性 高频功放的振幅特性是指只改变激励信号振幅U 放大器电流、 高频功放的振幅特性是指只改变激励信号振幅 im时.放大器电流、 放大器电流 电压、功率及效率的变化特性。在放大某些振幅变化的高频信号时. 电压、功率及效率的变化特性。在放大某些振幅变化的高频信号时 必须了解它的振幅特性。 必须了解它的振幅特性。
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3. 2高频功率放大器的工作原理 高频功率放大器的工作原理 及特性分析
3.2.2特性分析 特性分析
1.高频功放的工作状态 高频功放的工作状态 在放大器中.根据晶体管工作是否进入截止区和进入截止区时间 在放大器中 根据晶体管工作是否进入截止区和进入截止区时间 的相对长短.即根据晶体管的导通角 的大小.将放大器分为 甲类、 即根据晶体管的导通角0的大小 将放大器分为:甲类 的相对长短 即根据晶体管的导通角 的大小 将放大器分为 甲类、乙 甲乙类、丙类等工作状态。而在丙类放大器中.还可根据晶体管 类、甲乙类、丙类等工作状态。而在丙类放大器中 还可根据晶体管 工作状态是否进入饱和区.将其分为欠压 临界和过压工作状态。 将其分为欠压、 工作状态是否进入饱和区 将其分为欠压、临界和过压工作状态。将 不进入饱和区的工作状态称为欠压状态.其集电极电流脉冲形状如 其集电极电流脉冲形状如图 不进入饱和区的工作状态称为欠压状态 其集电极电流脉冲形状如图34中曲线①所示 为尖顶余弦脉冲。将进入饱和区的工作状态称为过压 中曲线① 为尖顶余弦脉冲。 中曲线 所示.为尖顶余弦脉冲 状态.其集电极电流脉冲形状如 其集电极电流脉冲形状如图 中曲线 所示.为中间凹陷的余弦 中曲线③ 状态 其集电极电流脉冲形状如图3-4中曲线③所示 为中间凹陷的余弦 脉冲。如果晶体管刚好不进入饱和区.则称为临界工作状态 则称为临界工作状态.其集电极 脉冲。如果晶体管刚好不进入饱和区 则称为临界工作状态 其集电极 电流脉冲形状如图 中曲线 所示.虽然仍为尖顶余弦脉冲 中曲线② 虽然仍为尖顶余弦脉冲.但顶端变 电流脉冲形状如图3-4中曲线②所示 虽然仍为尖顶余弦脉冲 但顶端变 化平缓。 化平缓。
第3章高频功率放大器 章高频功率放大器
3.1概述 概述 3.2高频功率放大器的工作原理及特性分析 高频功率放大器的工作原理及特性分析 3.3谐振功率放大器电路 谐振功率放大器电路 3.4宽带高频功率放大器 宽带高频功率放大器 3.5高频功率放大器的制作、调试与检测 高频功率放大器的制作、 高频功率放大器的制作
3. 1.2高频功率放大器的分类 高频功率放大器的分类
和低频功放类似.高频功放的工作状态取决于其偏置情况、 和低频功放类似 高频功放的工作状态取决于其偏置情况、输入 高频功放的工作状态取决于其偏置情况 信号电平的高低。 信号电平的高低。根据放大管集电极电流在输入信号周期内的导通时 高频功率放大器分为A(甲 类 间.高频功率放大器分为 甲)类、B(乙)类、C(丙)类、D(丁)类、AB类 高频功率放大器分为 乙类 丙类 丁类 类 类等。 集电极都有电流流通的为A类功 和E类等。在输入信号的整个周期内 集电极都有电流流通的为 类功 类等 在输入信号的整个周期内.集电极都有电流流通的为 率放大器;只在输入信号的半个周期内有电流流通的为 只在输入信号的半个周期内有电流流通的为H类 在小于输 率放大器 只在输入信号的半个周期内有电流流通的为 类;在小于输 入信号半个周期内有电流流通的为C类放大器 类放大器。 入信号半个周期内有电流流通的为 类放大器。
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3. 2高频功率放大器的工作原理 高频功率放大器的工作原理 及特性分析
3. 2. 1工作原理 工作原理
高频功率放大器的原理电路如图 所示 高频功率放大器的原理电路如图3-1所示 它由晶体管、谐振回路、电源及基极偏置电路等组成。 它由晶体管、谐振回路、电源及基极偏置电路等组成。为了保证 晶体管工作在丙类状态.基极偏压应使晶体管工作在截止区 基极偏压应使晶体管工作在截止区.一般为负 晶体管工作在丙类状态 基极偏压应使晶体管工作在截止区 一般为负 即静态时发射结为反偏。 值.即静态时发射结为反偏。此时输入激励信号应为大信号 一般在 即静态时发射结为反偏 此时输入激励信号应为大信号.一般在 0.5v以上 可达 以上.可达 甚至更大。 晶体管工作在截止和导通(线 以上 可达1~2v,甚至更大。也就是说 晶体管工作在截止和导通 线 甚至更大 也就是说.晶体管工作在截止和导通 性放大)两种状态下 基极电流和集电极电流均为高频脉冲信号。 两种状态下.基极电流和集电极电流均为高频脉冲信号 性放大 两种状态下 基极电流和集电极电流均为高频脉冲信号。与低 频功放不同的是.高频功放选用谐振回路作负载 高频功放选用谐振回路作负载.既保证输出电压相对 频功放不同的是 高频功放选用谐振回路作负载 既保证输出电压相对 于输入电压不失真.还具有阻抗变换的作用 还具有阻抗变换的作用。 于输入电压不失真 还具有阻抗变换的作用。这是因为集电极电流是 周期性的高频脉冲.其频率分量除了有用分量 基波分量)外 还有谐波 其频率分量除了有用分量(基波分量 周期性的高频脉冲 其频率分量除了有用分量 基波分量 外.还有谐波 分量和其他频率成分.用谐振回路选出有用分量 将其他无用分量滤除; 用谐振回路选出有用分量.将其他无用分量滤除 分量和其他频率成分 用谐振回路选出有用分量 将其他无用分量滤除 通过谐振回路阻抗的调节.从而使谐振回路呈现高频功放所要求的最 通过谐振回路阻抗的调节 从而使谐振回路呈现高频功放所要求的最 佳负载阻抗.即匹配 使高频功放高效输出大功率。 即匹配.使高频功放高效输出大功率 佳负载阻抗 即匹配 使高频功放高效输出大功率。