谐振功率放大器的工作原理负载特性
高频谐振功率放大器
比较三种工作状态：
（1）临界状态：P1最大；较高；最佳工作状态 (对应最佳负载Recr)；主要用于发射机末级。
（2）过压状态： 较高（弱过压状态最高)； 负载阻抗变化时，UC1基本不变；用于发射机中 间级
（3）欠压状态： P1较小； 较低；PC大；输出 电压不够稳定；很少采用，基极调幅电路工作 于此状态。
当iC流过LC谐振回路时，在回路
ic1
两端产生电压uC。由于谐振回路的选频特
性， uC中只有基波分量幅度最大，其它频
Ic1m
t
率的信号电压幅度较小可以忽略。
0
设Re——并联回路谐振时的等效 负载电阻，包括BJT的输出电导和等效的RL。
uc
uc Uc1m cost Ic1m cost Re Uc1m
第4章 高频谐振功 率放大器
2008-12-9
4.1 概述 4.2 高频谐振功率放大器的工作原理 4.3 高频谐振功率放大器的实际电路
4.1 概 高频谐振功述率放大器用于各种无线电发送设
备中，对高频载波或高频已调波进行功率放大。
窄带高频功率放大器：以谐振回路为负载，所以又称 谐振功率放
大器 宽带高频功率放大器：采用非选频性负载，如传输线 目的：能够使电信号能够有效地进行远距变离压传器输或其 特他点宽：带高匹频配、电大路信号、非线性工作 要求：输出功率大、转换效率高
功率放大器的主要技术指标是输出功率与效率。
4.2 高频谐振功率放大器的工作原理
4.2.1 基本电路构成 组成：BJT、LC谐振回路、馈电电源
特点：
1、NPN高频大功率晶体管，
高fT；改变UBB可以改变放 大器的工作类型；
2、大信号激励：1—2V；
3、发射结在一个周期内只
高频电子线路课件：丙类功率放大器性能分析
iC=g(uBE-Uon)
uBE≥Uon
iC
0
uBE＜Uon
θ为导通角。 0°≤θ≤180°。
(3.2.6)
iC=g(UBB+Ubmcosωt-Uon)
式(3.2.1)、 (3.2.2)和(3.2.6)分别给出了谐振功放输入回 路、 输出回路和晶体管转移特性的表达式。由这些公式可以 看出, 当晶体管确定以后, Ucm的大小与VBB、VCC、RΣ和Ubm四 个参数有关。利用图3.2.5所示折线化转移特性和输出特性曲线, 借助以上三个表达式, 我们来分析以上两个问题。在分析之前, 让我们先确定动态线的情况。
注意, 在过压状态时, iC波形的顶部发生凹陷, 这是由于进入 过压区后转移特性为负斜率而产生的。
Iclm IC0
0 欠压
Ucm
0
临界
过 压 R∑
欠压
c
PD
Po
PC 临界
过 压 R∑
图 3.2.7 谐振功放的负载特性曲线
由图3.2.7可以看到, 随着RΣ的逐渐增大, 动态线的斜率 逐渐减小, 由欠压状态进入临界状态, 再进入过压状态。在临界 状态时, 输出功率Po最大, 集电极效率ηc接近最大, 所以是最佳 工作状态。
1
1
C1 2f0Q1R1 2 175106 1.625 50 11.2 pF
L1
Q2 R2
2f0
57
2 175106
0.032H
C2
Q2 Q1
2f 0 Re
2
5 1.625 175106 182
16.9 pF
第一级与第二级之间的级间匹配网络虽然也采用T型网络， 但由于要考虑第一级放大器输出电容的影响，故不能直接采用 例1.4所得结果。第二级输出匹配网络同样要考虑第二级放大器 输出电容的影响，所以也不能直接采用倒L型匹配网络的公式。
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。
外部特性--负载特性教案(精)
四、丙类谐振功率放大器的特性前述可知，丙类谐振功率放大器的特性受集电极回路谐振电阻R、集电极直流电源电压V CC、基极电源电压V BB和基极激励电压振幅U bm影响，下面我们通过分析某一物理量的变化对放大器工作状态和输出信号的影响来分析放大器的特性。
为了简单起见，这里仅介绍其影响，而不介绍具体的分析过程。
1．负载特性负载特性是指在V BB、V CC和U bm不变时，放大器随R变化的特性。
(1)工作状态的变化随着R由小变大，放大器将由欠压状态向临界状态、过压状态依次变化，即先后经历欠压、临界、过压状态。
(2)i C波形的变化随着R由小变大，i C的变化如图2-3-6所示，i C波形的宽度基本不变。
ωtωtωtR增大图2-3-6 i C随R变化的特性(3)U cm、I C0、I Cm1的变化特性随着R由小变大，U cm、I C0、I Cm1的变化特性如图2-3-7所示。
U cmI cm1,临界图2-3-7 U cm、I C0、I Cm1随R的变化(4)P O、P V、P T、η的变化特性随着R由小变大，P O、P V、P T、η的变化特性如图2-3-8所示。
图2-3-8 P O 、P V 、P T 、η的变化特性根据以上分析可得，当R =R opt 时，即放大器处于临界状态时，P O 达到最大值，η也较大，故临界状态为谐振功率放大器的最佳工作状态，与之相应的R opt 称为谐振功放的最佳负载或匹配负载。
欠压状态的P O 与η都较小，而P T 大，因此除个别场合外，一般很少采用。
不难理解，为了保证功放管的安全，在调试谐振功率放大器时应避免其工作在强欠压工作状态（R =0，管耗P T 最大）。
opt临界 η, P P v ,。
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
丙类功率放大器电路组成和工作原理分析.
＋
vBE VBB Vbmcost；
丙类谐振功率放大器
VBB设置在功率管的截止区，以实现丙类工作, 丙类工作时集电极电流为尖顶脉冲
丙类谐振功率放大器 集电极电流 ic
iC I C0 ic1 ic2 I C 0 I c1mcost I c2mcos2t
θ c=1800
θ c=900 900<θ c<1800 θ c<900
50％
78.5％
电阻
推挽，回 路 推挽 选频回路
低频
低频、高 频 低频 高频
50％ <η <78.5%
η >78.5%
丙类谐振功率放大器
电路特点：
ic
1、VCC：提供直流能源 2、激励信号大：电 路处于大信号非线 性状态
＋ ib ＋ V uce ＋ ube － －
v BE VBB Vbm cost
或电压 电流
v
V CC
iC
v bE max
t
V BB
vBE
V bm
1 T Pc i C v CE dt T 0 1. iC 与vBE同相，与vCE反相；
2. iC 脉冲最大时，vCE最小；
(b) 3. 导通角和vCEmin越小，Pc越小；
丙类谐振功率放大器
丙类谐振功率放大器
ic
＋ ib ＋ V uce ＋ ube － －
C － L
＋ vc
输出
vb=Vbmcoswt
－
＋ － VBB
－
VCC
＋
vBE VBB Vbmcost；
vCE VCC Vcm cost (Vcm I c1m RP )
第3章 高频谐振放大器
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
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
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用于对某些载波信号频率要求变化范围大的短
波，超短波电台的中间各级放大级，以免对不同 fc 的繁琐调谐。工作在甲类。
主讲 元辉
4.1
线将其辐射到空间。
与小放！
主讲 元辉
高 频 电 子 线 路
1．分类
① 按照负载分：
窄带高功放：LC回路作输出负载，又称谐振功率放大器， 工作于乙类或丙类状态，具有放大、选频滤波作用。 宽带高功放：用传输线变压器或者其他宽带匹配网络作输出负 载，不具备选频滤波作用。工作于甲类状态。
② 按工作状态分 甲类状态——集电极电流导通角 =180o o 乙类状态 —— 集电极电流导通角 = 90 ；线性放大， 放大等幅信号。 丙类状态——集电极电流导通角 <90o；放大等幅载 波及已调波。 （工作状态的划分动画） 主讲 元辉
4.1
高 频 电 子 线 路
高 频 电 子 线 路
第四章 高频功率放大器
本章重点： 谐振功率放大器的工作原理；负载特性；
调制特性；放大特性。
难 点：
谐振功率放大器的折线分析方法；
功率合成与功率分配器的工作原理分析 。
主讲 元辉
4.1
高 频 电 子 线 路
4.1 概述
功率放大器的概念： 在输入信号i 的控制下，将直流电源提供的直流功 率的一部分变换成按输入信号规律变化的交流功率，提供 给负载。 高频功率放大器的作用： 对高频已调波信号进行线性功率放大，然后经过天