《高頻電子線路李福勤第四章》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫(kù)。

1、第四章高頻功率放大器4.1.4高頻功率放大器的功能在通信系統(tǒng)中，高頻功率放大電路作為發(fā)射機(jī)的重要組成部分，用于對(duì)高頻已調(diào)波信號(hào)進(jìn)行功率放大，然后經(jīng)天線將其輻射到空間，所以要求高頻功率放大器輸出功率很大，保證在一定區(qū)域內(nèi)的接收機(jī)可以接收到滿意的信號(hào)電平，并且不干擾相鄰信道的通信。天線的阻值通常為50，高頻大功率管的輸入輸出阻抗值很小，而且是頻率的函數(shù)，所以，為了獲得最大的輸出功率，高頻功放的輸入端和輸出端以及多級(jí)高頻功放的級(jí)間耦合都要采用匹配網(wǎng)絡(luò)。功率放大電路是一種能量轉(zhuǎn)換電路，即將直流電源能量轉(zhuǎn)換為輸出信號(hào)的能量，同時(shí)必然有一部分能量損耗。4.1.2高頻功率放大器的技術(shù)指標(biāo)1.

2、高頻輸出功率2.高頻功率放大器的效率3.功率增益4.通頻帶寬5.選擇性在上述技術(shù)指標(biāo)中，輸出功率、效率、功率增益是高頻功率放大電路的三個(gè)最主要的技術(shù)指標(biāo)。4.1.3高頻功率放大器的分類按工作頻帶的寬窄可分為：窄帶功率放大器和寬帶功率放大器。按工作狀態(tài)分類可分為：甲類、乙類、丙類以及丁類和戊類等。丙類諧振功放的特點(diǎn)1.與低頻功放相比較工作頻率和相對(duì)頻帶不同負(fù)載性質(zhì)不同工作狀態(tài)不同對(duì)放大信號(hào)的要求不同諧振網(wǎng)絡(luò)的作用不同工作狀態(tài)不同2.與小信號(hào)諧振放大器比較4.2高頻功率放大器4.2.1諧振功率放大器的基本原理1.電路構(gòu)成三極管V在工作時(shí)應(yīng)處于丙類工作狀態(tài)，只有小部分時(shí)間導(dǎo)通。LC諧

3、振回路起到濾波和匹配作用。基極電源VBB應(yīng)小于死區(qū)電壓以保證晶體管工作于丙類狀態(tài)，一般VBB略小于0。集電極電壓VCC是功率放大器的能量來(lái)源。因而：設(shè)輸入ui為一余弦信號(hào):則三極管的發(fā)射結(jié)電壓：因?yàn)楣茏又辉谛“胫芷趦?nèi)導(dǎo)通，因而iB為脈沖電流。放大后的iC也為脈沖電流。根據(jù)傅氏級(jí)數(shù)展開(kāi)得：考慮LC諧振回路對(duì)各次諧波的作用不同得：2.工作原理波形分析：三極管輸入特性基極脈沖電流及諧波分量集電極脈沖電流及諧波分量LC諧振回路兩端電壓波形晶體管集電極和發(fā)射極之間的瞬時(shí)電壓波形3.諧振功率放大器中的折線分析法在大信號(hào)條件下，晶體管特性的非線性部分影響減小，通過(guò)理想化正向傳輸特性，晶體管高

4、頻功率放大器的轉(zhuǎn)移特性可近似為折線，如圖所示。折線化后的斜線與橫軸的交點(diǎn)，即為基極發(fā)與射極之間的導(dǎo)通電壓。從處理后的折線圖中可以看出，當(dāng)輸入電壓低于導(dǎo)通電壓時(shí)，電流為零。當(dāng)輸入電壓高于導(dǎo)通電壓時(shí)，電流隨線性增長(zhǎng)。因此，折線化后的轉(zhuǎn)移特性曲線可用下式表示丙類工作情況的輸入電壓、集電極電流波形尖頂余弦脈沖的分解系數(shù)與波形系數(shù)電源提供功率：輸出功率：集電極功耗：效率：其中：為集電極電壓利用系數(shù)。為集電極電流利用系數(shù)（波形系數(shù)）。3.功率與效率4.2.2諧振功率放大器的工作狀態(tài)分析通過(guò)上面的分析可以看出，影響諧振功率放大器的輸出功率、效率及集電極功耗的參數(shù)有輸入信號(hào)幅度、基極偏置電壓、

5、集電極偏置電壓、以及集電極負(fù)載回路的諧振電阻等，當(dāng)改變這些參數(shù)的大小時(shí)，放大器的工作狀態(tài)會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)變化，放大器的特性也會(huì)發(fā)生相應(yīng)變化。下面讓我們來(lái)對(duì)放大器的工作狀態(tài)做一具體分析。1.欠壓、臨界和過(guò)壓工作狀態(tài)放大器的工作狀態(tài)分為甲類、甲乙類、乙類和丙類等工作狀態(tài)。而在丙類諧振放大器中還可根據(jù)晶體管工作是否進(jìn)入飽和區(qū)，將其分為欠壓、臨界和過(guò)壓工作狀態(tài)。1）欠壓工作狀態(tài)丙類諧振功率放大器工作在欠壓狀態(tài)時(shí)，晶體管工作在放大區(qū)，因此，只要（此時(shí)發(fā)射結(jié)為正向偏置，集電結(jié)為反向偏置），晶體管就會(huì)工作在放大區(qū)而不會(huì)進(jìn)入飽和區(qū)。2）過(guò)壓工作狀態(tài)丙類諧振功率放大器工作在過(guò)壓狀態(tài)時(shí)，晶體管工作在飽和

6、區(qū)，因此，只要（此時(shí)發(fā)射結(jié)為正向偏置，集電結(jié)也是正向偏置），晶體管就工作在飽和區(qū)。3）臨界工作狀態(tài)晶體管工作在欠壓區(qū)和過(guò)壓區(qū)之間的臨界點(diǎn)上，晶體管剛好不進(jìn)入飽和區(qū)。放大器工作在欠壓、臨界工作狀態(tài)時(shí)，集電極電流為不失真的尖頂余弦脈沖。放大器工作在過(guò)壓工作狀態(tài)時(shí)，集電極電流為頂部失真（產(chǎn)生下凹現(xiàn)象）的尖頂余弦脈沖信號(hào)。但是，不管集電極電流是否出現(xiàn)失真，由于有諧振網(wǎng)絡(luò)的濾波作用（例如，諧振在輸入信號(hào)頻率上），放大器的輸出電壓仍為不失真的余弦波形（與輸入信號(hào)波形相同）。2.負(fù)載特性波形隨的變化特性諧振功率放大器的負(fù)載特性諧振功率放大器要得到大功率、高效率的輸出，應(yīng)工作在臨界或弱過(guò)壓狀態(tài)

7、。臨界狀態(tài)對(duì)應(yīng)的負(fù)載電阻稱為臨界電阻，諧振功率放大器要匹配工作，就要保證負(fù)載阻抗等于臨界電阻，因此，又稱臨界狀態(tài)為最佳工作狀態(tài)3.放大特性對(duì)放大器工作狀態(tài)的影響4.基極調(diào)制特性對(duì)放大器工作狀態(tài)的影響5.集電極調(diào)制特性對(duì)放大器工作狀態(tài)的影響4.2.3丙類諧振功放的電路1.基極饋電電路2.集電極饋電電路2.濾波匹配網(wǎng)絡(luò)4.2.4寬帶高頻功率放大器簡(jiǎn)介1.傳輸線變壓器工作原理傳輸線變壓器的工作方式是傳輸線原理與變壓器原理的結(jié)合，其主要特點(diǎn)是工作頻帶極寬。如圖1:1傳輸線變壓器：2.傳輸線變壓器的應(yīng)