【正文】 高頻功率放大器 近似分析方法 非諧振功放 丙類 諧振功放 集電極負載 純電阻 諧振回路，含電抗元件 求 功率性能 圖解法 準靜態(tài)分析法 要 點 求負載線 求動態(tài)線 1． 使用條件 —— 兩假設 ① 諧振回路濾波特性理想 ， 即盡管集電極 、 基極電流為脈沖波 ， 但兩回路只產生基波 (余弦 )電壓 ， 其他分量的電壓均可忽略 。 不到 VCC， 因為導通角小于 ? 單元四 高頻功率放大器 (3) 圖解積分求得分量 IC0 和 Ic1m 諧振電阻 c 1 mcme / IVR ?(4) 計算功率性能 DoCoDCm1Ccmo0CCCD/2/PPPPPIVPIVP?????? 四變量 VBB、 Vbm、 VCC、 Vcm 不同 ， iC 的波形和數(shù)值就不同 ， 由此求得的 Re 及相應的功率性能就不同 。 2．特性 Re 的增加勢必將引起 Vcm 增大 (Vcm = ReIcm) Re? ? Vcm ? ? vCEmin ? ? 功 放 欠壓 ? 過壓 ? iC 波形出現(xiàn) 凹陷 。 o2C E ( s a t )CCo2cme o p t)(2121PVVPVR ???單元四 高頻功率放大器 二、調制特性 圖 2–2–5 集電極調制特性 兩種調制特性： 集電極調制 和 基極調制特性 。 單元四 高頻功率放大器 2． 基極調制特性 圖 2–2–6 基極調制特性 (1)含義 Vbm、 VCC、 Re 一定 ， 放大器性能隨 VBB 變化的特性 。 特點： 根據(jù)放大特性 ， 放大器必須在 Vbm 的變化范圍內 工作在過壓狀態(tài) ， 或 Vbm 的最小值應大于臨界狀態(tài)對應的 Vbm 限幅門限電壓 。 雖然電源與濾波匹配網(wǎng)絡 在形式上是并聯(lián)的 ， 但濾波匹 配網(wǎng)絡兩端電壓 vc (t) 直接反映在 LC 上 ， 因而 vCE = VCC + vc。 (2)常用類型 三種 。 由基爾霍夫定律 ib = i1 + i2 i2 通路有高扼圈 LB， 僅直流電流可以通過 ， ib 中的直流分量為 IB0， 故 i2 為 IB0。 圖 2–3–3 基極偏置電路 (2)濾波 充分濾除不需要的高次諧波分量 ， 以保證在外接負載上輸出所需基波功率 (在倍頻器中為所需的倍頻功率 )。 但 RL 越大 ， Qe 越小 ， 回路諧振曲線越平坦 ， 對諧波的抑制能力就越差 。 考慮到諧波抑制度 ，常用的濾波匹配網(wǎng)絡除了上述最簡單的 L 型 外 ， 更多的是由三個電抗元件組成的 ?、 T 型 以及由它們組成的多級混合網(wǎng)絡 。 將 和 的并接阻抗轉換為 Xs1 和 Rs1 的串接阻抗 ， 分別為 eR? 1CX? eR?2e1es1 1 QRR???s1e11e1s1s1 RQXRRXC??? ??1ee1 / CXRQ ??? 0s110 ??? XXX LC 其中 。 還需要考慮非線性電容 ， 引線電感等分布參數(shù)和大注入效應等 。 單元四 高頻功率放大器 2． 測試輸入 、 輸出阻抗 移去功率管 、 電壓源 。 根據(jù)二次諧波抑制度與傳輸效率的關系取 ?c = 。 2．調整輸出濾波網(wǎng)絡達到諧振與匹配， IC0 減為最小，功率計顯示達到最大值。 單元四 高頻功率放大器 網(wǎng)絡 Ⅰ ：取 Qe1 = 3， 設 Re1 = 150 ?。 單元四 高頻功率放大器 高頻功率放大器設計舉例 一 、 設計步驟 選擇晶體管 → 確定打信號阻抗 → 確定濾波匹配網(wǎng)絡 → 確定饋電電路 → 安裝調試 二、設計舉例 例： 設計一個高頻功率放大器 ， 用于調頻發(fā)射機 ， 輸入和輸出負載均為 50 ?， 輸入信號頻率為 80 MHz， 輸出信號頻率為 160 MHz， 要求輸入功率為 4 mW 時 ， 輸出負載上得功率 ≥ 700 mW， 二次諧波抑制度小于 ?30 dB， 放大器總效率大于 50％ ， 電源電壓為 15 V。 (c)和 (d)為兩線結構 ， 金屬底座為基極或發(fā)射極 ， 宜接成共基組態(tài)或共發(fā)組態(tài) 。 圖 2–3–8 ? 形濾波匹配電路 解： 首先取 XL1 + XC0 = 0， L1 和 C0 并聯(lián)諧振 ， 網(wǎng)絡得到簡化 ， 然后將 XL2 用虛線分成兩個串聯(lián)電感 ， 即 222 LLL XXX ????? 在由 與 XC2 組成的 L 型網(wǎng)絡 中 ， 它的負載為 RL，現(xiàn)將 XC2 與 RL 并聯(lián)阻抗轉換為串聯(lián)阻抗 Xs2 和 Rs2。 圖 2–3–7 基極偏置電路 例 1： 圖 237(a)為 T 型濾波匹配網(wǎng)絡 ， 要求與 Re 和 C0 串接阻抗匹配 ， 求各元件表達式 。 常用濾波匹配網(wǎng)絡的結構 、 組成元件的表達式參閱教材表 231(p101)。 (3)高效 將功率管給出的信號功率 Po 高效地傳送到外接負載上 ，即要求網(wǎng)絡的 傳輸效率 ?K = PL/ Po 接近 1。 ② 用于正弦波振蕩器，可以穩(wěn)定振蕩幅度。 RB ： 產生壓降 ， 提供自偏電壓； LB ： 避免 RB、 CB1 對輸入濾波匹配網(wǎng)絡的旁路影響 。 單元四 高頻功率放大器 (a) (b) 圖 2–3–1 集電極直流饋電電路 ① 串饋： 濾波匹配網(wǎng)絡處于直流高電位上 ， 網(wǎng)絡元件不能直接接地 。 在信號頻率上 LC 的感抗很大 ，接近開路； CC 的容抗很小 ， 接近短路 ， 避免信號電流通過直流電源而產生級間反饋 ， 造成工作不穩(wěn)定 。 單元四 高頻功率放大器 三、放大特性 圖 2–2–9 放大特性 1． 含義 當 VBB、 VCC 和 Re 一定 ，放大器性能隨 Vbm 變化的特性 。 (3) 集電極調幅原理電路 圖中： tVtvcbmb cos)( ??—— 載波 tVv ??? c o sm? —— 調制信號 ttVtv ccmo ) c o s()( ??為 諧振回路上的輸出電壓 。 (3)匹配負載 Reopt Re = Reopt 時 ， 管子工作在臨界狀態(tài) ， Po 最大 ， ?C 較大 ， PC 較小 ， 放大器性能接近最佳 。 ③ 過壓 狀態(tài) Vcm 繼續(xù)增大 ， 使 A??(?t = 0)動態(tài)點處在飽和區(qū) ， iC 迅速減小 ，電流脈沖出現(xiàn)凹陷 ， Vcm 增大 ，凹陷加深 。 ? 15186。 倍頻次數(shù)越高 ， 對諧振回路提出的濾波要求越苛刻 ， 不易實現(xiàn) 。 2． 戊類放大器 為了克服這個缺點 ， 在開關工作的基礎上采用一個特殊設計的集電極回路 ， 保證 vCE 為最小值的一段期間內 ， 才有集電極電流流通 —— 戊類放大器 。 單元四 高頻功率放大器 4． 功率特性分析 (1)丙類功放的問題 圖 2–1–3 脈沖寬度變化的示意圖 若提高 ?C， 管子導通角 ?c 應繼續(xù)減小；但引起 iC 中基波分量 Icm1 減小 ， 導致輸出功率減小 。 單元四 高頻功率放大器 2． 集電極電流 iC 圖 2–1–2 輸入 vb(t) = Vbmcos ?st 據(jù) vBE = VBB + vb(t) = VBB + vbmcos ?st 由靜態(tài)轉移特性 (iCvBE)， 得集電極電流 iC 波形： 脈寬小于半個周期的脈沖序列 。低頻功率放大器的負載為無調諧負載，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。 單元四 高頻功率放大器 第 2 章 諧振功率放大器 諧振功率放大器的工作原理 諧振功率放大器的性能特點 諧振功率放大器電路 高頻功率放大器 單元四 高頻功率放大器 概述 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。 單元四 高頻功率放大器 電源變換電路 按變換方式不同： (1)整流器 (Rectifier)： 交流電 直流電 。 功率管運用狀態(tài) 通常靠選擇 靜態(tài)工作點 來實現(xiàn)