【正文】 高頻功率放大器 第 1 章 功率電子線路 功率電子線路概述 功率放大器的電路組成和工作特性 單元四 高頻功率放大器 第 1 章 功率電子線路 功率電子線路概述 功率放大器 電源變換電路 單元四 高頻功率放大器 功率電子線路概述 作用： 高效地實(shí)現(xiàn)能量變換和控制。 功率管運(yùn)用狀態(tài) 通?？窟x擇 靜態(tài)工作點(diǎn) 來實(shí)現(xiàn)。 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(diǎn) 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(hào)使發(fā)射機(jī)末級(jí)獲得足夠大的發(fā)射功率。 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(zhuǎn)移特性 (iCvBE)， 得集電極電流 iC 波形： 脈寬小于半個(gè)周期的脈沖序列 。 2． 戊類放大器 為了克服這個(gè)缺點(diǎn) ， 在開關(guān)工作的基礎(chǔ)上采用一個(gè)特殊設(shè)計(jì)的集電極回路 ， 保證 vCE 為最小值的一段期間內(nèi) ， 才有集電極電流流通 —— 戊類放大器 。 ? 15186。 (3)匹配負(fù)載 Reopt Re = Reopt 時(shí) ， 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 。 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(dāng) VBB、 VCC 和 Re 一定 ，放大器性能隨 Vbm 變化的特性 。 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(luò)處于直流高電位上 ， 網(wǎng)絡(luò)元件不能直接接地 。 ② 用于正弦波振蕩器，可以穩(wěn)定振蕩幅度。 常用濾波匹配網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu) 、 組成元件的表達(dá)式參閱教材表 231(p101)。 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(luò)得到簡化 ， 然后將 XL2 用虛線分成兩個(gè)串聯(lián)電感 ， 即 222 LLL XXX ????? 在由 與 XC2 組成的 L 型網(wǎng)絡(luò) 中 ， 它的負(fù)載為 RL，現(xiàn)將 XC2 與 RL 并聯(lián)阻抗轉(zhuǎn)換為串聯(lián)阻抗 Xs2 和 Rs2。 單元四 高頻功率放大器 高頻功率放大器設(shè)計(jì)舉例 一 、 設(shè)計(jì)步驟 選擇晶體管 → 確定打信號(hào)阻抗 → 確定濾波匹配網(wǎng)絡(luò) → 確定饋電電路 → 安裝調(diào)試 二、設(shè)計(jì)舉例 例： 設(shè)計(jì)一個(gè)高頻功率放大器 ， 用于調(diào)頻發(fā)射機(jī) ， 輸入和輸出負(fù)載均為 50 ?， 輸入信號(hào)頻率為 80 MHz， 輸出信號(hào)頻率為 160 MHz， 要求輸入功率為 4 mW 時(shí) ， 輸出負(fù)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。 2．調(diào)整輸出濾波網(wǎng)絡(luò)達(dá)到諧振與匹配， IC0 減為最小，功率計(jì)顯示達(dá)到最大值。 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 。 將 和 的并接阻抗轉(zhuǎn)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 。 但 RL 越大 ， Qe 越小 ， 回路諧振曲線越平坦 ， 對(duì)諧波的抑制能力就越差 。 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。 雖然電源與濾波匹配網(wǎng)絡(luò) 在形式上是并聯(lián)的 ， 但濾波匹 配網(wǎng)絡(luò)兩端電壓 vc (t) 直接反映在 LC 上 ， 因而 vCE = VCC + vc。 單元四 高頻功率放大器 2． 基極調(diào)制特性 圖 2–2–6 基極調(diào)制特性 (1)含義 Vbm、 VCC、 Re 一定 ， 放大器性能隨 VBB 變化的特性 。 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 。 單元四 高頻功率放大器 第 2 章 諧振功率放大器 諧振功率放大器的性能特點(diǎn) 近似分析方法 欠壓、臨界和過壓狀態(tài) 四個(gè)電壓量對(duì)性能影響的定性討論 單元四 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(fù)載 純電阻 諧振回路，含電抗元件 求 功率性能 圖解法 準(zhǔn)靜態(tài)分析法 要 點(diǎn) 求負(fù)載線 求動(dòng)態(tài)線 1． 使用條件 —— 兩假設(shè) 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(chǎn)生基波 (余弦 )電壓 ， 其他分量的電壓均可忽略 。 單元四 高頻功率放大器 丁類和戊類諧振功率放大器 1． 丁類諧振功率放大器 (1)電路 Tr 二次側(cè)兩繞組相同，極性相反。 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 丙類諧振功率放大器 丁類和戊類諧振功率放大器 倍頻器 單元四 高頻功率放大器 丙類諧振功率放大器 1． 電路組成 圖 2–1–1 諧振功率放大器原理電路 ZL —— 外接負(fù)載 ， 呈阻抗性 ， 用 CL 與 RL 串聯(lián)等效電路表示 。 (3)逆變器 (Inverter)： 直流電 交流電 。 ① 甲類：功率管在 一個(gè) 周期內(nèi)導(dǎo)通 ， ?c = ?。 一、功率放大器的性能要求 ① 安全 。 飽和時(shí)， vCE ? VCE (sat) 很小 ? PC 很小； 截止時(shí)， iC 很小， iC vCE 也很小 ? PC 很小。 功率放大器實(shí)質(zhì)上是一個(gè)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。 因此 ， 丙類諧振功率放大器 諧振回路 的功能： ① 選頻： 利用諧振回路的選頻作用 ， 可將失真的集電極電流脈沖變換為不失真的輸出電壓 。 ② 濾波 。 應(yīng)了解四變量的影響 。 1． 集電極調(diào)制特性 (1)含義 VBB、 Vbm 和 Re一定 ， 放大器性能隨 VCC 變化的特性 。 單元四 高頻功率放大器 第 2 章 諧振功率放大器 諧振功率放大器電路 直流饋電電路 濾波匹配網(wǎng)絡(luò) 諧振功率放大器電路 單元四 高頻功率放大器 諧振功放管外電路： ① 直流饋電電路 ② 濾波匹配網(wǎng)絡(luò) 直流饋電電路 考慮因素：濾波匹配網(wǎng)絡(luò)安裝方便； 饋電電路 (Power Supply Circuit)對(duì)濾波匹配網(wǎng)絡(luò)的影響 。 圖 2–3–2 基極偏置電路 單元四 高頻功率放大器 ① 圖 2–3–2(a)， 基極偏置電壓 由 VCC 通過 RB1 和 RB2 分壓提供 ， 為保證丙類工作 ， 其值應(yīng)小于功率管的導(dǎo)通電壓 。 單元四 高頻功率放大器 諧波抑制度 Hn：工程上表示濾波性能好壞的參數(shù)。 下面就介紹 濾波