【正文】 第 4章 高頻功率放大器 ? 主要內(nèi)容 ? 概述 ? 丙類（ C類）高頻功率放大器原理 ? 丙類（ C類）高頻功率放大器折線分析法 ? 丙類（ C類）高頻功率放大電路 ? 寬頻帶高頻功率放大器 （ 1）輸出功率要大（故集電極電壓、電流大） （ 2）效率要高（常采用效率較高的丙類功放） （ 3）非線性失真要?。闉V除丙類功放的眾多高次諧波分量 , 采用 LC諧振回路作為選頻網(wǎng)絡 ） ?故稱為丙類諧振功率放大電路 一，高頻功放的主要要求 第一節(jié) 概述 ? 高頻功率放大的必要性 ? 遠距離無線傳輸 ， 彌補信號衰落 ， 提高信號抗噪聲干擾能力 ? 一些其他需要 ， 如高頻加熱裝置 、 微波功率源等需要 ? 高頻功率放大電路最主要的 技術指標 ： （ 與低頻功率放大電路一樣 ） 輸出功率 、 效率和非線性失真 。 ? 高頻功率放大器的 特點： 放大信號頻率高 ， 輸出功率高 、 效率高 。 ? 高頻功率放大器的 功能 ：用小功率的高頻信號去控制高頻功率放大器 ， 將直流電源供給的能量轉(zhuǎn)換為大功率的高頻能量輸出 ， 并保證 輸出與輸入的頻譜相同 。 高頻功率放大器 ω ω ? 從節(jié)省能量的角度考慮 , 效率 更加重要 。 ? 高頻功放常采用效率較高的丙類工作狀態(tài) , 即晶體管集電極電流導通時間 （ 導通角 ?c） 小于輸入信號半個周期的工作狀態(tài) 。 ? 為了 濾除丙類工作時產(chǎn)生的眾多高次諧波分量 , 采用 LC諧振回路作為選頻網(wǎng)絡 , 也稱為諧振高頻功率放大電路 。 有源放大元件 選頻網(wǎng)絡 ? 使用高頻功率放大器的目的 ? 放大高頻信號使發(fā)射機末級獲得足夠大的發(fā)射功率 ? 高頻功率信號放大器使用中需要解決的兩個問題 ? 高效率輸出 ? 高功率輸出 高頻功率放大器和低頻功率放大器的共同特點都是 輸出功率大和效率高 ?功率放大器的工作狀態(tài) 功率放大器一般分為甲類、乙類、甲乙類、丙類等工作方式，為了進一步提高工作效率還提出了丁類與戊類放大器。 表 3 1 不同工作狀態(tài)時放大器的特點 工作狀態(tài) 半導通角 理想效率 負 載 應 用 甲類 ?c =1 8 0 ? 50% 電阻 低頻 乙類 ?c =9 0 ? 7 8 . 5 % 推挽，回路 低頻，高頻 甲乙類 90 ? ＜ ? c ＜ 1 8 0 ? 50% ＜ ? ＜ 7 8 .5 % 推挽 低頻 丙類 ? c ＜ 90 ? ? ＞ 7 8 .5 % 選頻回路 高頻 丁類 開關狀態(tài) 9 0 % ~1 0 0 % 選頻回路 高頻 高頻功率放大器通常工作于丙類工作狀態(tài)，屬于非線性電路功率放大器的主要技術指標是 輸出功率與效率 . 甲、乙、丙三種狀態(tài)下的轉(zhuǎn)移特性 甲類 乙類 丙類 ? 0180 090 090?C?%50? %? %85?BZQ VV ? BZQ VV ?BZQ VV ? A(甲 )類 B(乙 )類 C(丙 )類 半通角 效率 靜態(tài)工作點 ?高頻功率放大器的分類 ? 寬帶和窄帶 ? 寬帶高頻功放 采用具有寬帶特性的傳輸線變壓器作為負載，不需要調(diào)諧 ， 適于頻率相對變化范圍大 的通信系統(tǒng)，選用甲類和乙類推挽放大； ? 窄帶高頻功放 多選用丙類或丁類，甚至戊類放大，以提高效率。 相對帶寬在 1%左右，甚至更小 。 ? 中波調(diào)幅： ? 載波： 535~1602kHz， ? 信息帶寬： 9kHz ? 相對帶寬： %~% ?高頻功率放大器的主要技術指標 ： 放大器的負載得到的功率 ： 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 ： 高頻輸出功率和信號輸入功率的比值 ： 是對非線性高頻功率放大器而提出的，諧波分量相對于 基波分量 越小越好 ?高頻 功率放大器 與 小信號諧振 放大器 的對比 ? 相同點： ① 放大的信號均為 高頻 信號 ， ② 放大器的負載均為 諧振回路 。 ? 不同點： ① 激勵信號 幅度 大小不同； ② 放大器 工作點 不同； ③ 晶體管 動態(tài)范圍 不同 。 icebtooictVBZicQebtooict高頻功率放大器波形圖 小信號諧振放大器波形圖 ?高頻功率放大器與 非諧振功率放大器 的對比 ? 相同點： ① 輸出 功率大 ， ② 輸出 效率高 。 ? 功率放大器實質(zhì)上是一個能量轉(zhuǎn)換器 ， 把電源供給的直流能量轉(zhuǎn)化為交流能量 ， 能量轉(zhuǎn)換的能力即為功率放大器的效率 。 ? 不同點： ? 諧振功率放大器通常用來放大 窄帶 高頻信號 (信號的通帶寬度只有其中心頻率的 1%或更小 )， 其工作狀態(tài)通常選為 丙類 工作狀態(tài) (導通角 ?c＜ 90?)， 為了不失真的放大信號 ， 它的 負載必須是諧振回路 ? 非諧振放大器可分為低頻功率放大器和寬帶高頻功率放大器 。 低頻功率放大器的負載為 無調(diào)諧負載 ， 工作在 甲類或乙類 工作狀態(tài)；寬帶高頻功率放大器以 寬帶傳輸線為負載 總結(jié)高頻功放與低頻功放的異同點： 相同點： 輸出功率大，效率高 不同點： （ 1）工作頻率 （ 2）相對帶寬： 低頻：很寬（故負載用電阻）； 高頻：很窄（故負載用 LC回路） （ 3）負載 低頻：電阻或變壓器； 高頻： LC回路 （ 4）功放種類： 低頻：甲類、乙類；高頻：丙類 （ 5）基極偏壓 低頻：正偏壓； 高頻：負偏壓 習題 4－ 1：為什么高頻功率放大器一般要工作在乙類或丙類狀態(tài)？為什么采用諧振回路作負載？為什么要調(diào)諧在工作頻率？ 答： 高頻功率放大器的輸出功率高，這樣在有源器件上損耗的功率就低，不僅能節(jié)省能源，更重要的是保護有源器件安全工作 （損耗功率小，發(fā)熱少） 。乙類、丙類放大狀態(tài)的效率比甲類高。故高頻功率放大器一般選乙類或丙類工作狀態(tài)。 因為乙類和丙類放大的 集電極電流為脈沖 ，只有通過諧振回路選出周期脈沖電流的基波分量，產(chǎn)生連續(xù)的基波電壓輸出。 回路調(diào)諧于工作頻率是為了取出基波電壓輸出。 習題 4－ 2： 為什么低頻功率放大器不能工作于丙類？而高頻功率放大器不卻能工作于丙類？ 答：低頻功率放大器所放大的信號頻率一般為 20Hz~20kHz， 其相對頻帶寬，不可能諧振回路取出 不同的 頻率分量 ，只能采用甲類或乙類推挽的放大形式。而高頻功率放大器一般放大信號的 相對頻帶很窄，采用一個諧振回路就可以完成選頻作用 ，故可以工作在丙類。 第二節(jié) 丙類 (C類 )高頻功放工作原理 無論中間級還是輸出級，其負載可以等效為并聯(lián)諧振回路 一、基本電路形式 二、基本特點 ? 為了提高效率，放大器常工作于丙類狀態(tài)，流過晶體管的電流為失真的脈沖波形； ? 負載為諧振回路 ： ? 取出基波分量 ，獲得正弦電壓波形。 ? 阻抗匹配 。 諧振于輸入信號的頻率 ?諧振功率放大器原理圖 第二節(jié) 丙類高頻功放的工作原理 一、基本電路及其特點 特點： 丙類功放負偏壓基極,0)1 ?BBV2)負載為 LC回路 第二節(jié) 丙類高頻功放的工作原理 二、工作原理 tUu bmb ?c o s?設0,c o s ??? BBbmBBBE VtUVu ?則uBE + iC 1 c o s c o s ( 2 )c c o c m c nmi I I t I n t??? ? ? ? ? ? 式 .周期性脈沖可分解為： 由轉(zhuǎn)移特性曲線得 ib和 ic為脈沖： 圖 (a) 諧振功率放大器原理圖 ic ib ube uce uo ic 二、工作原理 ?發(fā)射結(jié)處于負偏壓狀態(tài) ?無輸入（ ub=0）時，晶體管截止， ic=0 ?輸入 時， ?ib為脈沖形狀，可用傅立葉級數(shù)展開 ?同理 ?負載回路諧振頻率為 ω c o sb b mu U t??c o sb e b b b mu V U t???tnItItIIi c nmmcmccoc ??? c o s. ..2c o sc o s 21 ?????12c o s c o s 2 .. . c o sb bo b m b m bnmi I I t I t I n t? ? ?? ? ? ? ?1 c o so c mu I R t??第二節(jié) 丙類高頻功放的工作原理 二、工作原理 tnItIIi c n mmccoC ?? c o sc o s1 ??????已知由 LC回路的選頻 (選基波 )作用 ： tURtIu cmpmcc ?? c o sc o s1 ???tUVuVu cmcccccCE ?c o s?????uCE + + uc 圖 (b) 第三節(jié) 丙類 (C類 )高頻功放折線分析法 ? 工作在大信號和非線性工作狀態(tài) —— 小信號分析方法不適用 ? 將晶體管特性曲線