高频功率放大器的电路组成要点
IC0
Icm1 C
VCC (1) (2) L
Icmn
(3) C”
vC Vcm
L’
+
-
C
L
C’
VCC
Vcm
本页完 继续
高频功率放大器的电路组成
高频扼流圈L’的分析
一、馈电线路
1、高频功率放大器的馈电 原则： 2、实际的集电极馈电电路 (2)并馈式集电极馈电电路 电路分析： L’是高频扼流圈，它对直 流IC0是短路的，但对高频呈 现很大的阻抗，以阻止高频 电流通过公用电源内阻产生 高频能量的损耗和在各级之 间的寄生耦合。
IC0
Icm1 C
VCC L
Icmn
(2) (1) IC0 Icm1、Icmn
vC Vcm
(3) C” C
L
L’
+
-
C’
VCC
Vcm
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高频功率放大器的电路组成
3、实际基极馈电电路
一、馈电线路
1、高频功率放大器的馈电 原则： 2、实际的集电极馈电电路 3、实际基极馈电电路 同理可得高频功率放大器的 基极馈电电路。
5.5高频功率放 大器的电路组成
Icm1 C
VCC (1) (2) IC0 VBB VCC L
Icmn
(1)VCC经管外电路输至集电 极并产生直流电流IC0，该回路 中除了晶体管的内阻外，应没 有其他电阻消耗能量。
(2)高频基波分量Icm1应通过负 载回路，以产生所需的高频输出 功率。因此，只应有Icm1在负载 回路上产生电压降产生Vcm1。 (3)高频谐波分量Icmn在回路中 应是接近短路的，不应消耗功率。
放大器 Rs Zi 四端 网络 M L1 C1 r1 Cn L2 Ln CA Z0 RL
RA
天线发射复合输出回路 本页完 继续
研究L1、C1、r1、RA 、M以 式(3.5.6)或课件第三章 二、输出匹配网络 及接入系数 p之间的关系， M 第四节P14。 以确定阻抗匹配的条件。 1、输出匹配网络的作用 Cn L 1 2、输出匹配网络工作原理 L2 (3)输出匹配网络的参数 C1 r1 ω2M2 r’= —— RA 这时L1C1回路的并联等效 回路谐振阻抗为 L1 L1 RP = ———— C1(r1+r’) Rp’ C 1 RP等效至集电极回路的阻 Rp ik 谐振时 抗R’P为 L1C1等 L 1 R’P=p2RP=p2 ———— 效电路 C1(r1+r’)
ω 2 M2 r’= —— RA
ηk=———————————
电子器件送至回路的总功率P
回路送至负载r’的功率Po
L1 RP= —————— ω 2 M2 C1(r1+——) RA L1 2 R’P=p —————— ω 2 M2 C1(r1+——) RA
Ik2r’ r’ = ———— = ——— Ik2(r’+r1) r’+r1 (ωM)2 =—————— r1RA+(ωM)2
5.5高频功率放 大器的电路组成
Icm1 C
VCC (1) Icm1，Icmn (2) IC0 vC C L L
Icmn
(3)
Icm1，Icmn
C’ - + L’ VCC I
C0
本页完 继续
一、馈电线路
1、高频功率放大器的馈电 原则： 2、实际的集电极馈电电路 (1)串馈式集电极馈电电路 电路分析： 对于基波电流Icm1，LC谐 振回路呈现很大的阻抗，因 此在LC回路两端产生一个基 波电压Vcm1。所以对于基波 来说，LC回路是存在的。 对于谐波电流Icmn，LC谐 振回路呈现很小的阻抗，基 本不产生谐波电压Vcmn，对 于谐波来说LC回路是短路的。 IC0
工作在非线性区，所以输出电阻是可变的，因而传输功率匹 配有其自身的特点。又因为高频功率放大器的负载往往是天
线，所以特别讨论当负载是天线时的耦合回路。
引言 本页完 返回
本 节 学 习 要 点 和 要 求
1、了解高频功率放大器的馈电线路原则
2、掌握高频功率放大器输出匹配网络的计算
返回
一、馈电线路
1、高频功率放大器的馈电 原则 IC0
M
L1
C1 r1
Cn L2
Ln CA RA
Rp’ 谐振时 L1C1等 效电路
L1 C1 Rp ik
r1
r’
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高频功率放大器的电路组成
(4)高频功率放大器的阻抗匹配
出至天线的功率达到 1、输出匹配网络的作用 设计所要求的功率， 2、输出匹配网络工作原理 即为阻抗匹配。 (3)输出匹配网络的参数 ω2 M2 r’= —— RA L1 2 R’P=p —————— ω 2 M2 C1(r1+——) RA (4)高频功率放大器阻抗匹 配的概念 在给定的电路条件下，改 变负载回路的可调元件，使 电子器件送出额定的输出功 率Po至负载。
5.5高频功率放 大器的电路组成
Icm1 C
VCC (1) Icm1，Icmn (2) IC0 vC C L L
Icmn
(3)
Icm1，Icmn
C’ - + L’ VCC I
C0
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高频功率放大器的电路组成
(2)并馈式电路
一、馈电线路
1、高频功率放大器的馈电 原则： 2、实际的集电极馈电电路 (2)并馈式集电极馈电电路 并馈式电路就是电子器件 (晶体管)、负载回路(LC谐振 回路)和直流电源VCC三部分 是并联起来的。
高频功率放大 器 的 电 路 P69 组成 输出匹配网络的参数主要 此式可参考教材
(3)输出匹配网络的参数
反射阻抗r’
Ln CA RA
r1
r’
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高频功率放大器的电路组成
谐振阻抗
二、输出匹配网络
1、输出匹配网络的作用 2、输出匹配网络工作原理 (3)输出匹配网络的参数 ω2M2 r’= —— RA L1 2 2 R’P=p RP=p ———— C1(r1+r’) L1 2 R’P=p —————— ω 2 M2 C1(r1+——) RA 上式说明，改变M就可以 在不影响回路谐振频率的情 况下调节R’P，以达到阻抗 匹配的目的。
结论一：匹配回路本身损耗r1 越小，传输效率ηk越高。
Rp’ 谐振时 L1C1等 效电路
L1 C1 Rp ik
r1
r’
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高频功率放大器的电路组成
效率的推导
二、输出匹配网络
1、输出匹配网络的作用 2、输出匹配网络工作原理 (5)输出匹配网络的效率ηk （亦称中介回路传输效率） ηk的定义： 2 r ’ ( ωM ) ηk =——— =—————— r’+r1 r1RA+(ωM)2 空载时L1C1谐振阻抗 L1 Rp0= —— C1r1 L1 C1 谐振时 L1C1等 效电路 ik r1
放大器 Rs Zi 四端 网络 M L1 C1 r1 Cn L2 Ln CA Z0 RL
RA
天线发射复合输出回路 本页完 继续
高频功率放大器的电路组成
Cn和Ln的作用。
二、输出匹配网络
2、输出匹配网络工作原理 (1)输出匹配网络的组成 L1C1R1并联谐振回路； LnCn串联谐振回路； L1L2变压器耦合回路。 (2)负载(天线等效电路)的组 成 CA天线等效电容 RA天线的辐射电阻 调节Cn和Ln，配合CA使次 级回路处于串联谐振，令天 线回路电流达到最大值，使 天线辐射功率最大。
反射电阻r’反映了天线回路 辐射时消耗的能量，要使天线 尽可能获得发射功率，则r’应 越大。衡量回路传输能力的标 准是中介回路传输效率ηk 。
Rp’ 谐振时 L1C1等 效电路
L1 C1 Rp ik
r1
r’
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高频功率放大器的电路组成
效率的推导
二、输出匹配网络
1、输出匹配网络的作用 2、输出匹配网络工作原理 (5)输出匹配网络的效率ηk （亦称中介回路传输效率） ηk的定义：
(5)输出匹配网络的效率
二、输出匹配网络
1、输出匹配网络的作用 2、输出匹配网络工作原理 (5)输出匹配网络的效率ηk （亦称中介回路传输效率） ηk的定义：
ω 2 M2 r’= —— RA
ηk=———————————
电子器件送至回路的总功率P
回路送至负载r’的功率Po
L1 RP= —————— ω 2 M2 C1(r1+——) RA L1 2 R’P=p —————— ω 2 M2 C1(r1+——) RA
5.5高频功率放 大器பைடு நூலகம்电路组成
IC0
Icm1 C VCC (1) (2) L
Icmn
(3)
vC
C L
C’ - + L’ VCC
串馈式集电极馈电电路
一、馈电线路
2、实际的集电极馈电电路 (1)串馈式集电极馈电电路 电路分析： C’是高频旁路电容，对高 频呈现很小的阻抗，可以看 成是短路，可使LC谐振回路 的一端交流接地。 C’的选择要求是其阻抗远 小于回路谐振阻抗RP。 对于基波电流Icm1，LC谐 振回路呈现很大的阻抗，因 此在LC回路两端产生一个基 波电压Vcm1。所以对于基波 来说，LC回路是存在的。 IC0
(3)
(4)
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(4)直流电源一定要放在靠近“地”电位的一端。
一、馈电线路
2、实际的集电极馈电电路 (1)串馈式集电极馈电电路 串馈式电路就是直流电源 VCC、负载回路(LC谐振回路) 和电子器件(晶体管)三部分 是串联起来的。 电路分析： L’是高频扼流圈，它对直 流IC0是短路的，但对高频呈 现很大的阻抗，以阻止高频 电流通过公用电源内阻产生 高频能量的损耗和在各级之 间的寄生耦合。 L’的选择要求是其阻抗远 大于回路谐振阻抗RP。
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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。
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。
高频功率放大电路
当负载回路处于谐振状态时，有：
ube Eb Ubm cost uce Ec Ucm cost
由以上两式可得：
ube
Eb
Ubm
EC uce U cm
(4-13)
第4章 高频功率放大电路 19
将（4-13）代入（4-12）有：
ic
gc ( Eb
Ubm
EC uce U cm
Vth )
第4章 高频功率放大电路 25
➢ 过压状态下的ic的波形如下图所示，从图中看出： 1、特性曲线与临界曲线重合 2、电流凹陷：Rp负载过大，Ucm过大，uce减小，ic随之迅速减小。
第4章 高频功率放大电路 26
四、高频功放的外部特性 外部特性：性能随放大器外部参数变化的规律。
负载电阻Rp
激励电压Ubm
1．高频功放的负载特性
偏置电压Eb Ec
负载特性: 只改变负载电阻Rp, 高频功放电流、 电压、 功率及 效率η变化的特性。
第4章 高频功率放大电路 27
下图是反映不同负载时的动态特性曲线。
ic max
Rp
ic max
Ec Eb
Rp 斜率gd 谐振放大器的工作状态由欠压 临界 过 压逐步过渡。
P0
1 2
I c1mU cm
1 2
I R 2 c1m p
1 2
U
2 cm
Rp
(4-8)
➢ 集电极损耗功率PPcc为：Pd P0
(4-9)
第4章 高频功率放大电路 13
➢ 集电极效率η为：
其中：
P0 1 Ic1m Ucm
Pd 2 Ic0 Ec
1 2 g1
(4-10)
g1
Ic1m Ic0
ube Eb Ubm cost uce Ec Ucm cost
由以上两式可得：
ube
Eb
Ubm
EC uce U cm
(4-13)
第4章 高频功率放大电路 19
将（4-13）代入（4-12）有：
ic
gc ( Eb
Ubm
EC uce U cm
Vth )
第4章 高频功率放大电路 25
➢ 过压状态下的ic的波形如下图所示，从图中看出： 1、特性曲线与临界曲线重合 2、电流凹陷：Rp负载过大，Ucm过大，uce减小，ic随之迅速减小。
第4章 高频功率放大电路 26
四、高频功放的外部特性 外部特性：性能随放大器外部参数变化的规律。
负载电阻Rp
激励电压Ubm
1．高频功放的负载特性
偏置电压Eb Ec
负载特性: 只改变负载电阻Rp, 高频功放电流、 电压、 功率及 效率η变化的特性。
第4章 高频功率放大电路 27
下图是反映不同负载时的动态特性曲线。
ic max
Rp
ic max
Ec Eb
Rp 斜率gd 谐振放大器的工作状态由欠压 临界 过 压逐步过渡。
P0
1 2
I c1mU cm
1 2
I R 2 c1m p
1 2
U
2 cm
Rp
(4-8)
➢ 集电极损耗功率PPcc为：Pd P0
(4-9)
第4章 高频功率放大电路 13
➢ 集电极效率η为：
其中：
P0 1 Ic1m Ucm
Pd 2 Ic0 Ec
1 2 g1
(4-10)
g1
Ic1m Ic0
高频功率放大器的工作原理
Icm1 Ic max 1(c )
高频功放的基极电流 ib
周期性的
高频功放的发射极电流 ie 尖顶余弦脉冲
（2）集电极输出电压uCE 设高频功放输出端的LC谐振回
路谐振于输入信号频率即基波频率 ，
谐振电阻为 Rp，则此回路对ic中基波 电流ic1呈纯电阻，而对其他谐波失谐 阻抗很小，因此回路选出基波电流，
cos t
ic1
I cm 2
cos 2t
ic 2
谐波分量幅度
为什么逐渐降低？
Ec Ucm1 cost
……
0 2 3
（3）电压、电流波形图 uBE
U BZ
0
U BB
U bm
ic
c
0 ib
c
0 uCE
Ec
U cm1
0
ic1
t
+ ub
ib
+ic
+uBE
uCE -
-
C Rp
+
L uc1 -
-
I c max
Ic max 0 (c )
Icm1
1
ic
cos
td
(t)
Ic max
c sinc cosc (1 cosc )
Ic max 1(c )
1
Icmn
ic cos ntd (t) Ic max n (c )
尖顶余弦脉冲 的分解系数
小结并思考
高频功放的集电极电流 ic
ic Ico Icm1 cost Icm2 cos 2t 式中： Ico Ic max 0 (c )
ic
+
+ ub
C
Rp
u-cu1+cL1
高频功放的基极电流 ib
周期性的
高频功放的发射极电流 ie 尖顶余弦脉冲
（2）集电极输出电压uCE 设高频功放输出端的LC谐振回
路谐振于输入信号频率即基波频率 ，
谐振电阻为 Rp，则此回路对ic中基波 电流ic1呈纯电阻，而对其他谐波失谐 阻抗很小，因此回路选出基波电流，
cos t
ic1
I cm 2
cos 2t
ic 2
谐波分量幅度
为什么逐渐降低？
Ec Ucm1 cost
……
0 2 3
（3）电压、电流波形图 uBE
U BZ
0
U BB
U bm
ic
c
0 ib
c
0 uCE
Ec
U cm1
0
ic1
t
+ ub
ib
+ic
+uBE
uCE -
-
C Rp
+
L uc1 -
-
I c max
Ic max 0 (c )
Icm1
1
ic
cos
td
(t)
Ic max
c sinc cosc (1 cosc )
Ic max 1(c )
1
Icmn
ic cos ntd (t) Ic max n (c )
尖顶余弦脉冲 的分解系数
小结并思考
高频功放的集电极电流 ic
ic Ico Icm1 cost Icm2 cos 2t 式中： Ico Ic max 0 (c )
ic
+
+ ub
C
Rp
u-cu1+cL1
宽带高频功率放大器要点
5.4宽带高频功率放大器以LC谐振回路为输出电路的功率放大器，因其相对通频带只有百分之几甚至千分之几，因此又称为窄带高频功率放大器。
这种放大器比较适用于固定频率或频率变换范围较小的高频设备，如专用的通讯机、微波激励源等。
除Y LC谐振回路以外，常用于高频功放电路负载还有普通变压器和传输线变压器两类。
这种以非谐振网络构成的放大器能够在很宽的波段内工作且不需调谐，称之为宽带高频功率放大器。
以高频变压器作为负载的功率放大器最高工作频率可达几百千赫至十几兆赫，但当工作频率更高时，由于线圈漏感和匝间分布电容的作用，其输出功率将急剧下将，这不符合高频电路的要求，因此很少使用。
以传输线变压器作为负载的功率放大器，上限频率可以达到几百兆赫乃至上千兆赫，它特别适合要求频率相对变化范围较大和要求迅速更换频率的发射机，而且改变工作频率时不需要对功放电路重新调谐。
本节重点分析传输线变压器的工作原理，并介绍其主要应用。
5.4.1传输线变压器1.传输线变压器的结构及工作原理传输线变压器是将传输线(双绞线、带状线、或同轴线)绕在高导磁率铁氧体的磁环上构成的。
如图5-24(a)所示为1:1传输线变压器的结构示意图。
传输线变压器是基于传输线原理和变压器原理二者相结合而产生的一种耦合元件，它是以传输线方式和变压器方式同时进行能量传输。
对于输入信号的高频频率分量是以传输线方式为主进行能量传输的；对于输入信号的低频频率分量是以变压器方式为主，频率愈低，变压器方式愈突出。
如图5-24 (b)为传输线方式的工作原理图，图中，信号电压从1、3端输入，经传输线变压器的传输，在2、4端将能量传到负载RL上。
如果信号的波长与传输线的长度相比拟，两根导线固有的分布电感和相互间的分布电容就构成了传输线的分布参数等效电路，如图5-24 (d)所示。
若认为分布参数为理想参数，信号源的功率全部被负载所吸收，而且信号的上限频率将不受漏感、分布电容及高导磁率磁芯的限制，可以达到很高。
高频功率放大器的电路组成
= —I—k2—r’ —=—r—’ — Ik2(r’+r1) r’+r1
=——(—ωM—)2—— r1RA+(ωM)2
结论一：匹配回路本身损耗r1
越小，传输效率ηk越高。
r’= ω—R2—MA 2
( ) RP=
———L—1 —— C1 r1+ω—R2M—A 2
( ) R’P=p2C—1 —r1—+Lω—1R—2M—A—2 —
本继页续完
一、馈电线路
2、实际的集电极馈电电路
(1)串馈式集电极馈电电路
串馈式电路就是直流电源 VCC、负载回路(LC谐振回路) 和电子器件(晶体管)三部分 是串联起来的。
电路分析： L’是高频扼流圈，它对直 流IC0是短路的，但对高频呈 现很大的阻抗，以阻止高频 电流通过公用电源内阻产生 高频能量的损耗和在各级之 间的寄生耦合。 L’的选择要求是其阻抗远 大于回路谐振阻抗RP。
-
VBB +
C’
工作原理与集电极馈电电路 相似，同学们自行阅读教材。
串馈式 基极馈 电电路
并馈式 基极馈 电电路
C” L’
-
VBB+
C’ 本继页续完
高 频 功 率 放 大 器 的 电 路 组 成 二、输出匹配网络 1、输出匹配网络的作用
二、输出匹配网络
1、输出匹配网络的三个作用 (1)使负载阻抗与放大器所
高 频 功 率 放 大 器 高频扼流圈L’的分析 的 电 路 组 成
一、馈电线路
1、高频功率放大器的馈电 原则：
2、实际的集电极馈电电路 (2)并馈式集电极馈电电路 电路分析：
L’是高频扼流圈，它对直 流IC0是短路的，但对高频呈 现很大的阻抗，以阻止高频 电流通过公用电源内阻产生 高频能量的损耗和在各级之 间的寄生耦合。
=——(—ωM—)2—— r1RA+(ωM)2
结论一：匹配回路本身损耗r1
越小，传输效率ηk越高。
r’= ω—R2—MA 2
( ) RP=
———L—1 —— C1 r1+ω—R2M—A 2
( ) R’P=p2C—1 —r1—+Lω—1R—2M—A—2 —
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一、馈电线路
2、实际的集电极馈电电路
(1)串馈式集电极馈电电路
串馈式电路就是直流电源 VCC、负载回路(LC谐振回路) 和电子器件(晶体管)三部分 是串联起来的。
电路分析： L’是高频扼流圈，它对直 流IC0是短路的，但对高频呈 现很大的阻抗，以阻止高频 电流通过公用电源内阻产生 高频能量的损耗和在各级之 间的寄生耦合。 L’的选择要求是其阻抗远 大于回路谐振阻抗RP。
-
VBB +
C’
工作原理与集电极馈电电路 相似，同学们自行阅读教材。
串馈式 基极馈 电电路
并馈式 基极馈 电电路
C” L’
-
VBB+
C’ 本继页续完
高 频 功 率 放 大 器 的 电 路 组 成 二、输出匹配网络 1、输出匹配网络的作用
二、输出匹配网络
1、输出匹配网络的三个作用 (1)使负载阻抗与放大器所
高 频 功 率 放 大 器 高频扼流圈L’的分析 的 电 路 组 成
一、馈电线路
1、高频功率放大器的馈电 原则：
2、实际的集电极馈电电路 (2)并馈式集电极馈电电路 电路分析：
L’是高频扼流圈，它对直 流IC0是短路的，但对高频呈 现很大的阻抗，以阻止高频 电流通过公用电源内阻产生 高频能量的损耗和在各级之 间的寄生耦合。
Ch06-高频功率放大器要点
dt
iC max 0 (c )
Icmn
1 π
c c
iC
cos(nωt)dt
iC max n
(c )
2c
图6.3.3 尖顶余弦脉冲
波形系数
其中：尖顶余弦脉冲的分解系数
0
(c
)
sinc c cosc (1 cosc )
1
(
c
)
c cosc sin (1 cosc )
c
n
(c
)
2
sin
nc cosc n cos nc sin n(n2 1)(1 cosc )
iC Ic0 Icm1 cost Icm2 cos 2t Icmn cos nt
直流功率： P==VCC Ic0
在集电极电路中, 谐振回路得到的
直流输入功率与集电极输出高频功
高频功率(高频一周的平均功率)即 输出交流功率：
率之差就是集电极损耗功率Pc, 即：
Po
1 2
Vcm
I
cm
1
Vc2m 2Rp
Icmo
icmax
sin cos (1 cos )
icmaxa0 ( )
Icm1
icmax
sin cos (1 cos )
icmaxa1( )
Icmn
icmax
2sin n cos 2nsin cos n n (n2 1)(1 cos cos )
icmaxan ( )
(n 1)
话 筒
音频 放大器
调制器
变频器
激励放大
输出功 率放大
载波 振荡器
发射机 天线开关
扬 声 器
音频 放大器
解调器
第4章-高频功率放大器-综合综述
Icm1 2
c c
ic
costd (t )
1
I cma x(
c
sinc cosc 1 cosc
)
I cma x 1
c
1
Icmn 2
c c
ic
cosntd (t)
2
ic
ma
x
sinnc cosc c cos nc n n2 1 1 cosc
s i n c
)
Icmax n
3、谐振功放与小信号谐振放大器
相同之处：放大的信号均为高频信号，负载均为谐振回路。
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
eb o
t
小信号谐振放大器 波形图
t
o
eb o
t
VBZ
谐振功率放大器 波形图
t
ic
ic
Q
o
eb o
t
小信号谐振放大器 波形图
(2) 作 A 点:
c
令 t 0 o
A
:
uubcee
uc min ub ma x
EC U
UCm BB Ubm
连接 Q、A 两点即得动态特性曲线。
继续
思考1：如何列写高频功放的动态特性方程？ 思考2：如何画出高频功放的动态特性曲线？
高频功率放大器的负载特性 高频功放ic的工• 作状态ic： icmax
窄带谐振放大器
有源器件 丙类
谐振回路
继续
问：
（1） 丙类导通角<90o，何时最优？ （2） 放大、临界、饱和，何处最优？
继续
4.2 谐振功率放大器分析
c c
ic
costd (t )
1
I cma x(
c
sinc cosc 1 cosc
)
I cma x 1
c
1
Icmn 2
c c
ic
cosntd (t)
2
ic
ma
x
sinnc cosc c cos nc n n2 1 1 cosc
s i n c
)
Icmax n
3、谐振功放与小信号谐振放大器
相同之处：放大的信号均为高频信号，负载均为谐振回路。
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
eb o
t
小信号谐振放大器 波形图
t
o
eb o
t
VBZ
谐振功率放大器 波形图
t
ic
ic
Q
o
eb o
t
小信号谐振放大器 波形图
(2) 作 A 点:
c
令 t 0 o
A
:
uubcee
uc min ub ma x
EC U
UCm BB Ubm
连接 Q、A 两点即得动态特性曲线。
继续
思考1：如何列写高频功放的动态特性方程？ 思考2：如何画出高频功放的动态特性曲线？
高频功率放大器的负载特性 高频功放ic的工• 作状态ic： icmax
窄带谐振放大器
有源器件 丙类
谐振回路
继续
问：
（1） 丙类导通角<90o，何时最优？ （2） 放大、临界、饱和，何处最优？
继续
4.2 谐振功率放大器分析
第7讲_高频 功率放大器实际电路(完整版)
L1 C1 ' R1 ' C2 ' R2 '
2． 高频功放的耦合回路
高频功放都要采用一定的耦合回路，以使输出功率能有效地传 输到负载（下级输入回路或天线回路） 一般说来，放大器与负载 ， 之间的耦合可采用下图所示的四端网络来表示。这个四端网络应完 成的任务是：
RS uS 输入 匹配 网络 功率 放大器 输出 匹配 网络 RL
这 种 电 路 能 自 动 维 持 C 大 器 的 工 作 稳 定 。B 放 E E
B B
CB 以上基极自给偏压电路中，前两个为并馈线路，后一种为串馈 线路。
U 在 实 际 应 用 中 ，由 于 基 极 馈 电 电 路 中 采 用 单 独 电 源 BB
通常采用自给偏压的方式提供基极偏置。
VT VT VT
在大功率输出级，T型、Π 型等滤波型的匹配网络就得到了广泛的应用。
L1
C2
R1
C1
C2
R2
R1
C1
L1
R2
(a)
两种Π型匹配网络
(b)
图中的R2一般代表终端(负载)电阻，R1则代表由R2折合到左端的等效 电阻，现以 (a)为例进行计算公式的推导 L1 将并联回路R1C1 与R2C2 变换为串联形式，由 C1 ' C2 ' 串、并联阻抗转换公式可得 2
R1
R2
R1 1 Q
X
2
2 1 2 c2
X
2
X c1
2 c1
2
R
2 1
R1
X C1 X C2
R1
R 1 X C1
2 2
X C1
R2
2
2 2
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