【正文】 諧振功率放大器的工作原理 高頻諧振功率放大器的圖解分析法 高頻功率放大器的外部特性 高頻功率放大器的實際線路 高頻功率放大器的原理與特性 使用高頻功率放大器的目的 放大高頻大信號使發(fā)射機末級獲得足夠大的發(fā)射功率。 高頻功率放大器與低頻功率放大器的異同 相同之處： 高頻功率放大器與低頻功率放大器的共同要求： ①高功率輸出 ②高效率輸出 相異之處： (1)工作頻率與相對頻寬不同，故低頻功放采用阻性 負載；而高頻功放采用選頻網(wǎng)絡作負載回路； (2)所用工作狀態(tài)不同，低功放一般工作于甲類、乙類 或甲乙類；高功放一般工作于丙類、丁類等。 (3)不能 用線性模型電路分析，一般采用圖解法和折線法 進行分析 對比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等開關(guān)功率放大器。 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 ? = 1 8 0 ? 50% 電阻 低頻 , 高頻 乙類 ? = 9 0 ? 7 8 . 5 % 推挽，回路 低頻，高頻 甲乙類 90 ? ＜ ? ＜ 1 8 0 ? 50% ＜ ? ＜ 7 8 . 5 % 推挽 低頻 丙類 ? ＜ 90 ? ? ＞ 7 8 . 5 % 選頻回路 高頻 丁類 開關(guān)狀態(tài) 9 0 % ~ 1 0 0 % 選頻回路 高頻 諧振功率放大器通常工作于丙類工作狀態(tài)，屬于非線性電路 諧振功率放大器與小信號諧振放大器的異同之處 相同之處： 它們放大的信號均為高頻信號，而且放大器 的負載均為諧振回路。 不同之處： 激勵信號幅度大小不同； 放大器工作點不同； 晶體管動態(tài)范圍不同。 i c u be t o o i c t?t U ’B BZ 諧振功率放大器 波形圖 小信號諧振放大器 波形圖 i c Q u be t o o i c t?t EC ICEO uCE iC O ? ? 常量??CEuBEcufi ? ? 常量??BEuCEcufiBBU?? UBZ ? Q ? ? ? Q C 類： o90?? , BZBB UU ? 。 BEuci? 截止區(qū) 飽和區(qū) A 1 8 0 o? ?： 位 于 放 大類區(qū)轉(zhuǎn)移特性曲線 輸出特性曲線 B 90 oBB BZUU? ??：類共同之處： 都要求輸出功率大和效率高。 不同之處： 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) (?＜ 90?)，為了不失真的放大信號，它的負載必須是諧振回路。 非諧振功率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。 諧振功率放大器與非諧振功率放大器的異同 晶體管、 輸入激勵電路 、輸出諧振回路 一、諧振放大器的基本電路結(jié)構(gòu) 除電源和偏置電路外，主要由三個部分組成： 晶體管： 大功率晶體管，能承受高電壓，大電流，?Tf 一般工作時發(fā)射極反偏 (C 類 ) ； 輸入激勵電路： 提供所需信號電壓；輸出諧振回路： ( 1 )濾波選頻， ( 2 )阻抗匹配。 晶體管的作用是在將供電電源的直流能量轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣髂芰康倪^程中起開關(guān)控制作用。 (1)諧振回路 LC是晶體管 的負載 (2)電路工作在丙類工作 狀態(tài)；基極負偏壓（或零偏壓） 線路特點： + ub Rp C L + uCE EC UBB uc1 + ic 常數(shù)????ceuBEcc uig二、工作原理分析 uBE ic ? UBB ? UBZ ub C??C?ic ? C?C?? 設輸入信號 : tUu bmb ?c o s?Ubm 則晶體管基極 , 發(fā)射級的有效電壓為 : tUUUuu bmBBBBbBE ?c os?????由晶體管的轉(zhuǎn)移特性曲線知： 式中 cg ( 折線的斜率 ) 為： gC + uBE _ ? ?c o sc c B B b m B Zi g U U t U?? ? ? ? ?? ?B E B Z c c B E B Zu U i g u U? ? ?，當0BE BZ cu U i??，當1 ci、 集 極 流電 電(1) ci 表 式達根據(jù)晶體管的轉(zhuǎn)移特性曲線可得： 諧振功率放大器轉(zhuǎn)移特性曲線 故得： c o s B B B ZbmUUa rcU???必須強調(diào)指出： 集電極電流 ic雖然是脈沖狀，但由于諧振回路的這種濾波作用，仍然能得到正弦波形的輸出。 轉(zhuǎn)移 特性 i c U ’ B B 0 理想化 i c ma x i c ? t 0 – ? + ? 0 – ? + ? U bm U bm U BE u b – UBB ?t (2)(半 )導通角 即集電極電流的導通角是由輸入回路決定的 c o sb m B B B ZU U U?? ? ?? ?BZbmBBcc UtUUgi ???? ?c os由于當 ct ?? ? 時，0?cibmBZBBc UUU ??? ?c o s? ?BZbmBBcc UtUUgi ???? ?c osc o s B B B ZcbmUUU???c o s ( )c o s c o sc c b m B B B Zc b m ci g U t U Ug U t???? ? ? ??????? ???? 又 ? 當 0t ?? 時， ? ?cbmcc UgI ?c o s1m a x ?? ic vBE ic ? UBB ? UBZ vb C??C?? C?C??Ubm gC Icmax ccbmc IUg?c o s1m a x??? 代入 ci 有： 尖頂余弦脈沖的數(shù)學表達式 ccc m a xc c o s1c o sc o s?????? tIi(3)尖頂余弦脈沖的數(shù)學表達式推導 ccm a xcc c o s1c o stc o sii??????c o c m1 c m2 c mnc o s c o s 2 c o sci I I t I t I n t? ? ?? ? ? ? ? ?ic ωt θc θc ic1 ic2 ic3 Ico Icmax (4) 集電極尖頂余弦電流脈沖的分解 01LCu c o so C LI R t?????當 諧 振 回 路 的 諧 振 頻 率 與 激 勵 信 號 源 頻 率 相 等 時 ，回 路 響 應 電 壓 ， 即 為 一 個 余 弦 波 ！ ！ ！ ！ ic ma x ? t o 2 ? 當晶體管特性曲線理想化后，丙類工作 狀態(tài)的集電極電流脈沖是尖頂余弦脈沖。 而周期性的尖頂脈沖可以進行傅里葉頻譜分解： 由傅里葉級數(shù)的求系數(shù)法得 012sin c os()( 1 c os )c os sin()( 1 c os )2 sin c os c os sin()( 1 ) ( 1 c os )nn n nnn? ? ?????? ? ?????? ? ? ????????????????其中： ?n 2 . 0 1 . 0 0 . 5 0 . 4 0 . 3 0 . 2 0 . 1 0 20 ? 40 ? 60 ? 8 0 ? 10 0 ? ? ?1 ?0 1 8 0 ? 120 ? 160 ? ?1 ?0 ?0 ?1 ?2 ?3 1 40 ? 尖頂脈沖的分解系數(shù) 0 m a x 01 m a xm a x()()CCcCc n C nIiIiIi???????? ? ???????? ??也可查余弦脈沖的分解系數(shù)表得到 210 ???i c =I c0 +I c 1 c o s ? t + I c 2 co s 2 ? t+ … +I c n c o s n ? t+ … iC 頻譜 集電極輸出電壓 ci 經(jīng) LC 并聯(lián)諧振回路后，此回路對基波產(chǎn)生諧振，呈純電阻PR ci （最大值），而對其它諧波失諧阻抗很低，呈電容性。 因而回路選出基波電壓 1cu ，而濾除各次諧波電壓。 ? ?2 ?3LC回路阻抗 ?Rp 故回路輸出的基波電壓：tUtRIRiucmpcmpcc??c o sc o s111????而晶體管集電極的輸出電壓：tUEu cmCCE ?c o s??0+ ub Rp C L + uCE EC UBB uc1 + ic + uBE _ ic ωt θc θc ic1 ic2 ic3 Ico Icmax 回路輸出的基波電壓： 1 cosc c mu U t??晶體管集電極的輸出電壓： tUEu cmCCE ?c o s??ub UBZ UBB Icmax uBE t ib t ic t uCE uc t EC Ucm Ubm uBE ic ? UBB ? UBZ ub C??Ubm gC C??信號特點： ( 1 ) ( ) uc b b eii 隨 非 線 性 變 化 ， 為 脈 沖 信 號1( 2 ) u uuc e beo c LLCiR