通信電子線路pappt課件(已修改)
2025-01-29 19:16 本頁面
【正文】 第三章 高頻功率放大器 功率放大電路基礎(chǔ)知識(shí) 概述 丙 (C)類高頻功率放大器的工作原理 丙（ C）類高頻功率放大器的折線分析法 高頻功率放大器的實(shí)用電路 寬頻帶高頻功率放大器 * 功率合成 * 1 功率放大電路基礎(chǔ)知識(shí) 1. 功率放大電路的特點(diǎn) a） 根據(jù)負(fù)載要求 ， 提供 盡可能大的輸出功率 。 功率放大電路提供給負(fù)載的信號(hào)功率稱為 輸出功率 。 當(dāng)輸入正弦信號(hào)時(shí) ， 在輸出波形不超過規(guī)定的非線性失真范圍的情況下 ， 放大電路 最大輸出電壓 和 最大輸出電流有效值的乘積 稱為最大輸出功率 Pom， 即 Pom=UoIo 2 b） 具有 較高的效率 放大電路實(shí)質(zhì) — 能量變換器 。 負(fù)載上所得到的信號(hào)功率由直流電源通過放大器件轉(zhuǎn)換而來的 。 當(dāng)供給功率放大電路的直流電源功率一定時(shí) ， 為了向負(fù)載提供盡可能大的功率 ， 必須減小損耗 ， 因此提高功率放大電路的能量轉(zhuǎn)換效率是重要問題 。 功率放大電路的轉(zhuǎn)換效率是最大輸出功率與電源所提供的功率之比 ， 用 η表示 ， 即 式中 , PV為直流電源所提供的功率 ， Pc是轉(zhuǎn)換過程中消耗在集電極上的部分能量 ， 即集電極耗散功率 。 η越高說明負(fù)載從電源取得的功率越大 ， 或者消耗于晶體管集電極的功率越小 。 o m o mV o m cPPP P P? ?? ?3 c） 盡量 減小非線性失真 功率放大電路中 ， 為使輸出功率盡可能大 ， 三極管一般都工作在極限狀態(tài) ， 瞬時(shí)工作點(diǎn)將運(yùn)動(dòng)到接近于管子的飽和區(qū)和截止區(qū) ， 輸出信號(hào)不可避免地會(huì)有非線性失真 ， 而且輸出功率越大 ， 非線性失真越嚴(yán)重 。 因此必須注意功放管的正確選擇 ， 要保證管子的最大耗散功率 PCM、 最大集電極電流 ICM、 最大管壓降 U(BR)CEO不超過限定范圍 ， 使管子工作在安全工作區(qū) 。 由于功率放大電路中的三極管通常都工作在大信號(hào)狀態(tài) ， 因此在進(jìn)行分析時(shí) ， 一般 不采用小信號(hào)等效電路法 ， 而是采用圖解法進(jìn)行功放電路的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)分析 。 4 功率放大器按放大管集電極電流導(dǎo)通時(shí)間的長短劃分：甲 (A)類、乙 (B)類、丙 (C)類等。 ? 甲類放大器： 輸入激勵(lì)信號(hào)的整個(gè)周期中，集電極都有電流流通。電流流通角 θ=180o。 ? 乙類放大器： 只在輸入激勵(lì)信號(hào)的半個(gè)周期內(nèi)有電流流通，電流流通角 θ=90o。 ? 丙類放大器： 小于輸入激勵(lì)信號(hào)的半個(gè)周期內(nèi)有電流流通，電流流通角 θ90o。 集電極電流流通時(shí)間越短，消耗在放大管中功率就越小，集電極效率越高。就提高效率而言，丙類最佳，甲類最差。 所以，高頻功率放大器多工作于丙類，但丙類放大器電流波形失真太大，只能采用諧振回路作為負(fù)載。由于諧振回路具有濾波能力，電流電壓仍接近于正弦波形，失真小。 5 除了上幾種按電流流通角來分類的工作狀態(tài)外，還有使電子器件工作在開關(guān)狀態(tài)的丁類放大和戊類放大。 ? 丁 (D)類放大器： 效率比丙類放大器還高，理論上可達(dá)100%。但其最高工作頻率受到開關(guān)轉(zhuǎn)換時(shí)間所產(chǎn)生的器件功耗 (集電極耗散功率 )的限制。 ? 戊 (E)類放大器： 對(duì)丁類電路改進(jìn)，使電子器件在通斷轉(zhuǎn)換瞬間的功耗盡量減小，提高工作頻率。 6 概述 通信電路中，為彌補(bǔ)信號(hào)在傳輸過程中的衰落和各種噪聲的干擾，要求發(fā)送信號(hào)具有一定的功率電平。 高頻電壓放大 高頻載波產(chǎn)生，功率小 7 能量轉(zhuǎn)換器件，將電源供給的直流能量轉(zhuǎn)換為大功率的高頻能量輸出。輸出信號(hào)與輸入信號(hào)頻譜相同。 無線電發(fā)送設(shè)備的重要組成部分，發(fā)送設(shè)備中的緩沖級(jí)、中間放大級(jí)、推動(dòng)級(jí)和輸出級(jí)均屬于高頻放大器的范圍。 不僅用在各種類型的發(fā)射機(jī)中，也用于許多電子設(shè)備，如高頻加熱裝置及微波功率源。 對(duì)高頻功率放大器的一般要求同低頻功放相同： 輸出功率大 效率高 8 高頻功率放大器按其 工作頻帶 的寬窄劃分： ☆ 窄帶高頻功率放大器： 放大相對(duì)帶寬窄的信號(hào)。通常以選頻電路作為輸出回路，故又稱調(diào)諧功率放大器。為了提高效率，工作狀態(tài)多選用丙類或丁類，甚至戊類。 ☆ 寬帶高頻功率放大器： 輸出電路是傳輸線變壓器或其他寬帶匹配電路，又稱非調(diào)諧功率放大器。 不需要調(diào)諧，適用于頻率變化范圍大的通信系統(tǒng)。工作狀態(tài)選用甲類和乙類。 9 3. 高頻功率放大器的主要技術(shù)指標(biāo) ? 輸出功率 : 放大器的負(fù)載得到的功率。 ? 效 率 : 高頻輸出功率與直流電源提供功率的比值。即能量轉(zhuǎn)換的效率。 ? 功 率 增 益 : 高頻輸出功率和信號(hào)輸入功率的比值。 ? 諧波抑制度 : 是對(duì)非線性高頻功率放大器而提出的，也就是諧波分量相對(duì)于基波分量越小越好。 設(shè)計(jì)功率放大器時(shí)，總是根據(jù)放大器的特點(diǎn)，突出其中一些指標(biāo)，兼顧另外一些指標(biāo)。 例如，發(fā)射機(jī)輸出級(jí) —— 希望輸出功率高，對(duì)應(yīng)的效率不一定會(huì)最高；單邊帶發(fā)射機(jī) —— 希望功放非線性失真小，即諧波抑制度要求高，但效率不會(huì)很高。 10 4. 高頻功率放大器的分析方法 不能用線性模型電路分析，一般采用圖解法和折線法分析其工作原理和工作狀態(tài)。 5 . 高
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